黄土高原不同植被覆盖下土壤有机碳的分布特征及其同位素组成研究

土壤有机碳(SOC)含量及其δ13 C值随深度变化的趋势可以反映植物残体的输入及其在土壤中分解累积特征,有助于揭示SOC循环过程及规律。本研究以黄土高原不同植被类型覆盖条件下的黄土剖面为研究对象,通过测定土壤属性、SOC含量和植物优势种、枯枝落叶、土壤有机质的稳定同位素组成,对该区域SOC深度分布和有机质δ13 C值组成差异进行探讨。研究结果显示SOC含量变化范围在1.1～31.2g/kg之间,且随土层深度增加而逐渐降低。SOC主要集中在表层土壤,其含量变化规律为阔叶林地>针叶林地>灌木林地>草地>荒地。但各剖面SOC在不同土壤层次处出现急剧下降。其中,阔叶林地和针叶林地在10cm深度处、灌木林地和草地在20cm深度处和荒地在5cm深度处,SOC含量急剧减少。但60cm深度以下各剖面SOC含量变化均较小。在枯枝落叶转化为表层土壤有机质的过程中,δ13 Csoc值升高了0.5‰～3.2‰,与其它地区相比13 C富集更大。剖面δ13 Csoc值在-26.3‰～-20.8‰之间变化,均随着土壤深度的加深而增加。但不同植被条件下的变化幅度各不相同,这反映了土壤有机质分解过程中碳同位素分馏效应的强弱程度。剖面有机质碳同位素分馏程度的变化规律为阔叶林地>针叶林地>草地>灌木林地>荒地。这可能是由于阔叶林地上生物量大及微生物对有机质的分解作用强,有机质来源较多且组成、结构不同所致。而荒地剖面坡度很大,地上植被来源较单一,表层枯枝落叶很少,故导致其剖面土壤有机质的分馏效应最低。对比研究表明:不同植被类型覆盖条件下土壤有机质的深度分布特征具有明显差异,土壤有机质的稳定同位素地球化学组成具有地域性特征。