自然降雨下紫色土坡耕地碳源添加对碳迁移及固碳的影响机制

摘要

[目的]紫色土土壤退化形势严峻，水体流失严重，土壤增碳固碳困难，为探究碳源添加对紫色土坡耕地碳固存的影响。[方法]以四川紫色土坡耕地为对象，在10°紫色土坡耕地设置不施肥(CK)、化肥+秸秆还田(T1)、化肥+秸秆生物炭(T2)、化肥+牛粪(T3)、化肥+有机改土基质(T4)、化肥+生物炭牛粪菇渣堆肥(T5)6种处理，每种处理重复3次。分析降雨量及不同碳源处理下径流、泥沙、碳质量分数的变化特征。[结果]1)降雨量>30 mm,短时强降雨(16.1 mm/h)可促使地表径流的产出。碳源添加可显著减少地表径流量(p<0.05),与CK相比，T2、T3、T5减流效益分别达到38.64%、38.61%、62.95%。不同处理产沙量为T1>T4>CK>T2>T3>T5,最高较CK降低58.99%。2)地表径流有机碳流失主要以泥沙有机碳为主，占比为67.47%～90.43%。T2、T3、T5可有效减少有机碳迁移，较CK处理有机碳损失总量分别减少21.74%、19.40%、49.28%。T5处理可溶性有机碳(DOC)、可溶性无机碳(DIC)、可溶性总碳(DTC)、泥沙有机碳迁移通量较CK分别减少70.88%、70.92%、37.52%、60.07%。3) PLS-PM表明，降雨是碳迁移的主要驱动因子，降雨特征、土壤理化性质、不同碳源添加均不同程度地影响土壤有机碳固存。[结论]碳源添加(T2、T3、T5)使有机碳损失总量减少。T5处理有机碳固存量提升，T2和T3减少地表径流各碳组分的流失，而其有机碳固存量减少。表明碳源添加可提升碳质量分数，减少碳迁移，但固存量却减少，需长期试验来验证。研究结果对提升紫色土土壤肥力、维持土壤碳平衡和缓解土壤碳迁移具有重要意义。

关键词

自然降雨 / 紫色土坡耕地 / 地表径流 / 碳迁移 / 有机碳固存