不同开垦年限淡灰钙土有机碳库组分差异及时空变化特征研究

At present, the study on soil organic pool fractions is becoming the hot issues in the field of soil organic pool and soil quality. Taking light sierozem with different years of reclamation in irrigation area, ningxia province,as research object, the soil samples are collected in plough layer and profile of light sierozem with different years of reclamation based on field investigation. then, the technology of soil organic carbon fractionation including oxidative fractionation, specific density fractionation, particle size fractionation, and soil aggregate classification is used to test and analyze the easily oxidized organic carbon, heavy fraction organic carbon, light fraction organic carbon, particulate organic carbon, soil aggregate organic carbon and soil nutrient content. through statistics and simulation, the number fraction of light sierozem organic carbon pool and its spatial-temporal variability are determined, the relationship between trend of change on light sierozem organic pool fractions with different years of reclamation and its nutrient content is revealed. Also, the function of light sierozem organic carbon pool fraction on characterizing soil fertility is elucidated, the spatial-temporal variability characteristics of light sierozem during the processes of agriculture cultivation is proposed, the carbon sequestration potential and the change characteristics of its fertility under cultivation are made clear, which provide scientific basis for light sierozem exploitation and sustainable utilization

不同组分有机碳库的研究成为当前土壤碳库和土壤质量研究方面的热点。本项研究以宁夏灌区不同开垦年限淡灰钙土为研究对象，在田间调查的基础上，采集不同开垦年限淡灰钙土耕层及剖面土壤样品，利用氧化性分组、比重分组、颗粒大小分组、土壤团聚体分级等有机碳分组技术，测试分析不同开垦年限淡灰钙土易氧化有机碳、轻组和重组有机碳、土壤颗粒有机碳及团聚体有机碳含量和土壤养分含量，通过统计与模拟分析，确定淡灰钙土有机碳库的分库数量及其时空变化特征，揭示不同开垦年限淡灰钙土土壤碳库组分变化趋势与土壤养分的关系，阐明淡灰钙土有机碳库组分在表征土壤肥力方面的作用，提出淡灰钙土在农业耕作利用过程中的有机碳库组分时空变化特征，明确淡灰钙土在耕作利用过程中的固碳潜力及肥力变化特征，为淡灰钙土的开发与持续利用提供科学依据。

淡灰钙土是宁夏综合发展农、林、牧、果及经济作物的重要土壤类型，土壤有机碳是土壤肥力的重要指标，是土壤质量和功能的核心，在土壤许多物理、化学和生物特性中发挥着重要作用。因此，本项目通过实地调查和多点采样以及测试化验相结合的技术手段对宁夏引黄灌区不同开垦年限淡灰钙土有机碳库组分（物理-化学联合分组技术）、养分进行了较为系统的研究。结果表明，淡灰钙土开垦前10年土壤有机碳库比较活跃，10年后有机碳库活性逐渐下降，多以惰性有机碳库存在，随着开垦年限的延长粗颗粒有机碳下降，细颗粒缓慢上升。10年到40年土壤总有机碳含量逐渐降低，40年以后处在一个相对低水平的平衡状态。整个土壤剖面（0-120cm）表层土壤有机碳含量表层高于下层，随开垦年限延长对40cm剖面以下对淡灰钙土土壤碳库影响较低，部分区域呈逐渐降低趋势。从养分状况来看，土壤全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾、缓效钾以及有效锌均显著增加，增加幅度在56.2%-225.0%，随着开垦种植年限土壤全氮、速效钾、和缓效钾含量呈先增加后降低的变化趋势，全磷、碱解氮、有效锌呈线性增加趋势，土壤有效磷含量随淡灰钙土开垦年限的延长呈先增后降再增动态变化过程，同时土壤有效磷含量在80cm剖面层有一个转折点，80cm剖面以上随开垦年限的延长呈先增再降，80cm剖面以下影响不显著，土壤速效钾在40cm剖面以上呈先增再降，40cm剖面以下影响较小。从土壤碳库组分和养分之间的关系来看，土壤全氮受化学粘粒组和生物化学粉粒组影响较大，碱解氮、有效磷受粗颗粒活性组和生物化学粉粒组较大，有效钾受化学粘粒组较大，而有效锌受化学粉粒组较大。由此可见，人类活动影响了活性有机碳的转化机制，细颗粒有机碳在人类活动过程中被土壤团聚体包裹起来而变成物理保护有机碳，同时再经微生物作用到更细小有机碳则通常会和矿物结合形成化学保护有机氮，其中不能被酸解的部分被视为生物化学保护有机氮。因此，在淡灰钙土土壤管理及施肥方式上应引起注意。