基于稳定同位素技术的土壤有机碳转化特征研究

摘要

【目的】分析农田土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）及无机碳（soil inorganic carbon,SIC）的分布特征，定量计算SOC向无机碳酸盐的转化量，旨在为农田土壤改良、探明碳循环过程提供参考。【方法】于2023年玉米生长季前（5月8日）和生长季后（10月12日），在内蒙古自治区内蒙古农业大学科技园区内采集不同土层土样以及土壤CO₂气体，结合碳稳定同位素技术测定SOC、SIC含量及其稳定同位素值（δ13C），在此基础上计算土壤次生碳酸盐（pedogenic carbonate,PIC）形成过程中CO₂来源及质量，探究固碳过程中SOC向无机碳酸盐转化量。【结果】在作物生长季，0～100 cm土层SOC含量为6.01～13.38 g/kg，随土层深度增加总体降低；0～100 cm土层土SIC含量为9.95～30.32 g/kg，随土层深度的增加呈先下降后上升再下降的变化趋势；0～100 cm土层SOC和SIC的δ13C总体呈增加趋势。0～100 cm土层PIC占比为2.12%～27.04%,PIC含量为0.49～6.84 g/kg。在PIC形成过程中，土壤呼吸产生的CO₂含量为0.07～0.89 g/kg，是土壤固定CO₂的主要来源，其占比为49.72%～62.69%。0～10,10～20,20～40,40～60,60～80,80～100 cm土层SOC向无机碳酸盐的转化量分别为0.45,0.26,0.16,0.08,0.25,0.04 g/kg。【结论】探明了作物生长季内蒙古农田土壤有机碳向无机碳酸盐的转化特征，为该地区实现“碳中和”提供了参考。

关键词

土壤有机碳 / 作物生长季 / 有机碳转化 / 次生碳酸盐 / 碳稳定同位素 / 农田土壤