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土壤有机碳(SOC)是全球碳平衡中重要的碳库,SOC的固定和矿化对全球CO2浓度的调节具有重要作用。喀斯特生态系统是地球表层系统的重要组成部分,喀斯特石灰土的SOC常较同地区的其他土壤高,但其脆弱的生态环境极易造成SOC的损失。本研究以桂西北喀斯特典型土壤——棕色石灰土和一种地带性土壤——红壤为研究对象,开展了两类土壤(棕色石灰土、红壤),四个粒级的土壤团聚体(5-8mm,2-5mm,1-2mm,<1mm),两种外源添加物质(无定形Fe(OH)3——红壤中常见的氧化铁矿物,CaCO3——喀斯特石灰土母质的主要成分)的SOC矿化试验,以期探明石灰土和红壤SOC稳定性的差异。主要研究结果如下:
1.SOC矿化在培养20d后达到稳定。80d培养结束时,在同一土壤类型内,与有机碳含量低的土壤相比,有机碳含量高的土壤,CO2释放速率和累积释放量大,说明同类土壤中,有机碳含量高的土壤,易降解的有机碳含量较多;另外,棕色石灰土有机碳含量高的土壤微生物熵大(p<0.05),而CO2累积释放率和土壤呼吸熵小(p<0.05),红壤的情况与之相反,说明棕色石灰土有机碳含量高的土壤抗降解的能力较强。
2.总体上,棕色石灰土的CO2释放速率、累积释放量、累积释放率、土壤呼吸熵以及DOC/SOC均显著小于红壤;而微生物熵显著大于红壤。从SOC矿化的角度,说明棕色石灰土有机碳较红壤稳定,这对维持土壤有机碳水平,提高土壤肥力,保持土壤结构,增加碳汇等方面具有重要作用。
3.SOC矿化对添加CaCO3的响应较为明显,而对添加无定形Fe(OH)3的响应较为平缓。随着培养时间的延长,外源添加物对SOC矿化的影响逐渐趋于稳定。短期内,无定形Fe(OH)3的两性特征和比表面积较大使其对SOC矿化表现出抑制作用;CaCO3的等电点位于碱性区域,局部土壤环境的改变使其对SOC的矿化表现为促进作用。
4.棕色石灰土和红壤不同团聚体CO2累积释放量和累积释放率的顺序大致为:5-8mm<2-5mm<1-2mm<(<1 mm)<过2mm筛土壤,说明团聚体经破碎后,原来被团聚体保护的有机碳,有一部分被分解矿化。棕色石灰土各团聚体的DOC/SOC均显著小于红壤,微生物熵均显著大于红壤,说明棕色石灰土团聚体保护有机碳的能力强于红壤。