稳定碳同位素示踪农林生态转换系统中土壤有机质的含量变化
土壤环境质量监测与评价考核试卷
B.使用标准物质进行质量控制
C.采用多种方法进行数据验证
D.定期对设备进行校准
17.以下哪些因素可能影响土壤污染物的迁移和转化？（）
A.土壤类型
B.气候条件
C.土壤微生物
D.植物根系
18.土壤环境质量评价中，以下哪些指标可以反映土壤的环境质量状况？（）
A.土壤重金属含量
10.土壤污染的治理难度与其污染程度成正比。（√）
五、主观题（本题共4小题，每题10分，共40分）
1.请简述土壤环境质量监测的基本步骤，并说明每个步骤的重要性。
2.土壤污染对环境和人类健康有哪些潜在影响？请举例说明。
3.描述土壤环境质量评价中常用的两种评价方法，并分析它们的优缺点。
4.请结合实际案例，阐述土壤污染修复技术的选择原则及其在实际应用中的效果。
5.采样土壤样品时，应尽量选择具有代表性的______，以避免样品的偶然性和偏差。
6.土壤环境质量监测中，常用的样品前处理方法有干燥、粉碎和______。
7.土壤中有机质的含量是衡量土壤肥力的一个重要指标，通常用______来表示。
8.土壤环境质量评价中，潜在生态风险指数用于评估污染物的______对生态环境的影响。
A.城市近郊
B.远离城市的农村
C.国家公园
D.沙漠地区
20.以下哪个污染物可能导致土壤酸化？（）
A.氮氧化物
B.硫氧化物
C.磷酸盐
D.重金属
（以下为其他题型，请根据实际需求自行添加）
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
1.土壤环境质量监测的主要内容包括（）
D.采样时间
同位素示踪技术在环境科学中的碳循环解析
同位素示踪技术在环境科学中的碳循环解析随着全球环境问题的日益突出，环境科学的发展成为当今最重要的研究领域之一。
其中，碳循环作为全球气候变化研究的核心，对了解地球系统的动态变化具有重要意义。
同位素示踪技术作为一种精确而灵敏的分析工具，日益被应用于环境科学中的碳循环解析，为我们深入了解碳循环机制和评估人类活动对环境影响提供了重要的手段。
首先，我们需要了解碳循环在环境科学中的重要性。
碳循环是指地球上碳元素在不同环境介质（如大气、水体、土壤等）之间的相互转化与平衡过程。
这种平衡是复杂而脆弱的，任何外界因素的干扰都会对地球系统产生重大影响。
例如，二氧化碳是温室气体的主要成分之一，其排放和吸收的不平衡将导致全球气候变化。
因此，准确地了解碳循环的机制和过程，对于评估和预测气候变化以及环境管理具有重要意义。
同位素示踪技术作为一种用来标记物质的方法，已经被广泛应用于环境科学领域。
其中，碳同位素示踪技术是研究碳循环的重要手段之一。
碳元素有两种主要的同位素：碳-12和碳-13。
这两种同位素在自然界中的丰度比例是稳定的，但由于环境变化和生物过程的影响，不同介质中同位素丰度的比例会发生变化。
通过测量碳同位素的丰度变化，我们可以推断出碳元素的来源和转化过程。
具体来说，同位素示踪技术将标记同位素（如放射性同位素碳-14）引入环境介质中，然后测量标记同位素与自然同位素的丰度比例变化。
通过对比不同介质中同位素丰度的差异，我们可以推断出碳的运动路径和转化过程。
例如，通过测量大气中二氧化碳中碳-14的丰度，可以估算出大气中二氧化碳的存活时间和源头，从而了解大气中二氧化碳的增长机制。
类似地，同位素示踪技术还可以揭示碳元素在土壤中的储存和释放过程，以及海洋中的碳沉积和迁移等。
同位素示踪技术在环境科学中的应用具有广泛的研究领域。
首先，它可以帮助我们了解全球碳循环过程。
通过对不同环境介质中同位素丰度的测量，可以追踪碳元素在大气、水体和陆地之间的相互转化和平衡过程。
稳定碳同位素技术在岩溶碳循环中的应用
研究 ， 以及 根据 系统 中各个端元 ８ 值 的差异与 动态变化并
结合 常规 的化学指标 ， 可 以判断碳 的源汇 ， 把握 区域碳循
环的规律 ， 现 已成功运 用在 地球化学 领域等 具体 问题 的
研究 中。
汇的研究 中， 对岩溶作用 的研究是必不可少 的。
稳 定碳 同位素 技术 作为 一项 比较 成 熟 的技术 ， 对碳
［ 收稿 日期 】 ２ ０ １ ２—１ ２— ３ １ ［ 作者简介 ］ 熊文斌 （ １ ９ ８ ９一） ， 男， 江西南 昌人 ， 硕士研究生 ， 研究方向为水环境与同位素示踪 ．
第 １ ９卷 第 ５期
２ ０ １ ３年 ５月
水 利 科 技 与 经 济
Ｗａ ｔ ｅｒ Ｃｏ ｎｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｎ ｃ ｙ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅｃ ｏ ｎ ｏ ｍｙ
Ｖｏ １ ． １ ９ Ｎｏ ． ５
０ 引 言
全球大气 中 Ｃ Ｏ 的浓 度 已 由工 业 革命 前 的２ ８ ０ ｐ ｐ ｍ 升高到 ２ ０ １ ０年的３ ８ ９ ｐ ｐ ｍ， 并 继续 以每 年约２ ｐ ｐ ｍ的速度 增加， 到２ １ 世纪末 Ｃ Ｏ ： 浓 度将可 能达￣ Ｉ ］ ７ ０ ０ ｐ ｐ ｍ， 由此 引 起 的全 球 变 暖 已 成 为 学 术 界 和 各 国政 府 关 注 的 焦 点
Ｍａ ｙ ．， ２ ０１ ３
的同位素丰度 为 ： Ｃ： ９ ８ ． ８ ９ ２ ％； ”Ｃ ： １ ． １ ０ ８ ％ 。由于天 然 物质 中， 不 同样 品的同位 素含量差 异甚微 ， 用 同位 素丰度 或 同位素 比值很难 显示它 们这种 微小 的差异 ， 故而在 碳 同位素的研究引入 ８ ” Ｃ值 。８ ” Ｃ值是指样 品中碳 同位素 比值相对于标准样品对应 比值的千分差值 ， 即
土壤碳氮磷生态化学计量特征及影响因素概述
土壤碳氮磷生态化学计量特征及影响因素概述随着人类活动和气候变化的影响，土壤生态系统的健康与稳定性越来越受到关注。
其中，土壤中碳氮磷元素的含量和生态化学计量特征对土壤生态系统功能起着重要作用。
本文概述了土壤碳氮磷生态化学计量特征及其影响因素。
土壤中的碳、氮、磷元素是维持土壤生态系统健康的重要组成部分。
它们之间存在一定的生态化学计量特征，即它们的相对含量比例会影响土壤生态系统的结构与功能。
土壤中的碳氮磷比例通常用C：N：P的比值来表示。
研究表明，不同土壤种类、不同气候和地理条件下的C:N:P比例差异很大。
例如，在温带草原区，C：N：P比例通常为250：12：1左右；在热带雨林区，C：N：P比例则为330：14：1左右。
土壤中的C、N、P元素的相对含量比例对土壤生态系统功能起着重要作用。
不同的土壤中，这个比例的变化会导致不同程度的土壤氮磷限制和碳固定。
在总碳量不变的情况下，C:N:P比例越低，说明土壤中氮磷含量越低，土壤生态系统受到氮磷限制的程度越高，亚洲多数受氮限制，北美和欧洲变化较大；反之，则代表土壤中含有充足的氮磷，土壤生态系统趋于不被限制。
同时，不同C:N:P比例下，土壤中有机碳资料的汇存速率也不同，因此相关元素比例的变化也会影响土壤碳汇的能力。
影响因素土壤中的C:N:P比例受到多个因素的影响，包括土壤类型、气候地理条件、土地利用方式、物种组成、土壤有效养分含量以及人类活动等。
1.土壤类型：不同土壤类型会影响土壤中的C:N:P比例。
例如，沙质土壤通常C:N:P比例较高，而黏土质和腐殖质土壤中的C:N:P比例较低。
2.气候地理条件：气候因素和地理环境也会影响土壤中C:N:P比例。
例如，高海拔、寒冷的地区，常年冻融交替和大量雨水的沼泽、湿地等区域，C:N:P比例较低。
3.土地利用方式：不同土地利用方式会影响土壤中C:N:P比例，进而影响土壤生态系统的结构和功能。
例如，耕地、林地、草地等土地类型的C:N:P比例差异较大。
北京市通州区不同绿地类型的土壤有机碳及其组分特征
浙江农业学报!"#$!%&'"()#(&$*+,*-'$.%*./'/!!"!#!#$"%#$&<(()&%"C *++,$--.../012345/62查贵超!孙向阳!李素艳!等/北京市通州区不同绿地类型的土壤有机碳及其组分特征&7'/浙江农业学报!!"!#!#$"%#$&<(()&%"C/89:$&";#(<(-1/=>>2/&""'?&$!';!"!!"C<%收稿日期 !""<?&!基金项目 科技部科技基础资源调查专项"!"!&A @&""C"!#作者简介 查贵超"&((%+#!男!安徽芜湖人!硕士研究生!研究方向为土壤生态,D ?E F =G $!#&&"<'!''IJJ/6H E !通信作者!孙向阳!D ?E F =G $>V243I51B V/W ^V/62北京市通州区不同绿地类型的土壤有机碳及其组分特征查贵超&孙向阳& !李素艳&于K 雷!岳宗伟&王晨晨&魏宁娴&徐浠婕&"&/北京林业大学林学院!森林培育与保护教育部重点实验室!北京&"""C#(!/北京市通州区园林绿化资源调查和监测中心!北京&"&&""#摘K 要 为探究北京市通州区绿地土壤有机碳"N9\#及其组分的含量与分布规律!以城市绿地%果园%苗圃%平原造林地'种典型绿地土壤为研究对象!基于化学组成和密度分组技术分析不同土层""M !"%!"M '"6E #N9\%富里酸碳"A O \#%胡敏酸碳"Y O \#%胡敏素碳"Y \#%轻组有机碳"P A 9\#和重组有机碳"Y A 9\#的含量及其分布特征!并结合相关性分析探究N9\与土壤理化因子的关系,结果表明$在"M '"6E 土层内!不同绿地的N9\%A O \%Y O \%Y \%P A 9\%Y A 9\含量分别为%;#"M &C;!(%&;%&M !;(<%&;$%M ';(!%#;(C M &";'&%!;!'M <;!#%';C$M &!;"<S -dS )&,在垂直分布上!N9\及其组分含量随土层深度的增加整体呈下降趋势,不同绿地"M '"6E 土层的土壤有机碳密度为'<;$"M CC;'&+-*E )!!以果园最高!且显著"G k ";"$#高于其他绿地类型,N9\及其组分含量与总孔隙度%田间持水量%碱解氮%有效磷和速效钾呈极显著"G k ";"&#正相关!与,Y 和土壤容重呈极显著"G k ";"&#负相关,总体而言!通州区上述'种绿地的N9\及其组分含量具有明显的表聚性!以果园的固碳潜力最大,关键词有机碳组分(通州区(绿地类型(有机碳密度中图分类号 N&$#;<文献标志码 O 文章编号&""'?&$!'"!"!##"%?&<((?&"O .,*,$%#*)&%)$&'"&')0'*1,+)$$,*8'+,+()%&$'6-'+#+%&)+()""#*#+%1*##+&-,$#%/-#&)+'+1L .'3])&%*)$%'"^#)S )+1!O .)+,e Y OZ V=6*F H &!NX TQ =F 2S 3F 2S &!!!P :NV3F 2&!@XP W =!!@X De H 2S .W =&!R O T Z\*W 26*W 2&!R D :T =2S 4=F 2&!Q X Q =1=W&"&/U *8V$S 1&$#1&821&4')7'"()#(&*$.A 91./*&7$#'1.123'.'/#&812M A("$#'1.!91))*%*12B 1&*/#&8!Q *'-'.%B 1&*/#&86N .'7*&/'#8!Q *'-'.%>;;;FE !9,'.$(!T V$.A/"$O '.%J */1(&"*/4(&7*8$.A 31.'#1&'.%9*.#*&12D 1.%:,1(@'/#&'"#!Q *'N -'.%9'#8!Q *'-'.%>;>>;;!9,'.$#78&%*,$%$:2H ]^W ]+H W 4,G H ]W +*W 6H 2+W 2+F 2^^=>+]=5V+=H 2H B >H =G H ]S F 2=66F ]5H 2"N9\#F 2^=+>6H E ,H 2W 2+>=2S ]W W 2>,F 6W =2[H 2S 0*H V 8=>+]=6+H B i W =1=2S !\*=2F !.W +H H d B H V]+3,=6F G S ]W W 2>,F 6W +3,W >H B V]5F 2S ]W W 2>,F 6W !H ]6*F ]^!2V]>W ]3F 2^,G F =2,G F 2+F +=H 2F >+*W]W >W F ]6*H 51W 6+/[*W6H 2+W 2+>F 2^^=>+]=5V+=H 2H B N9\!B VG `=6F 6=^6F ]5H 2"A O \#!*VE =6F 6=^6F ]5H 2"Y O \#!*VE =26F ]5H 2"Y \#!G =S *+B ]F 6+=H 2H ]S F 2=66F ]5H 2"P A 9\#F 2^*W F `3B ]F 6+=H 2H ]S F 2=66F ]5H 2"Y A 9\#=2^=B B W ]W 2+>H =G G F 3W ]>"")!"!!")'"6E #.W ]W F 2F G 30W ^5F >W ^H 26*W E =6F G 6H E ,H >=+=H 2F 2^^W 2>=+3S ]H V,=2S +W 6*2H G H S 3/[*W ]W G F +=H 2>*=,5W +.W W 2N9\F 2^=+>6H E ,H 2W 2+>.=+*>H =G ,*3>=6F G F 2^6*W E =6F GCopyright ©博看网. All Rights Reserved.B F6+H]>.W]W]W`W F G W^536H]]W G F+=H2F2F G3>=>/[*W]W>VG+>>*H.W^+*F+!=2")'"6E>H=G^W,+*!+*W6H2+W2+>H B N9\!A O\!Y O\!Y\!P A9\F2^Y A9\=2^=B B W]W2+S]W W2>,F6W+3,W>.W]W%;#")&C;!(!&;%&)!;(<!&;$%)';(!! #;(C)&";'&!!;!')<;!#!';C$)&!;"<S-dS)&/N9\F2^=+>6H E,H2W2+>>*H.W^F^W6]W F>W+]W2^.=+*+*W^W,+* H B+*W>H=G G F3W]=2`W]+=6F G^=]W6+=H2/:2")'"6E>H=G G F3W]!+*W H]S F2=66F]5H2^W2>=+3H B^=B B W]W2+S]W W2>,F6W> .W]W'<;$")CC;'&+-*E)!!F2^+*W*=S*W>+`F G VW.F>]W6H]^W^=2H]6*F]^!.*=6*.F>>=S2=B=6F2+G3"G k";"$# *=S*W]+*F2+*W H+*W]>/[*W6H2+W2+H B N9\F2^=+>6H E,H2W2+>.W]W>=S2=B=6F2+G3"G k";"&#,H>=+=`W G36H]]W G F+W^ .=+*+H+F G,H]H>=+3!B=W G^6F,F6=+3!F G dF G=?*3^]H G30W^2=+]H S W2!F`F=G F5G W,*H>,*H]V>F2^F`F=G F5G W,H+F>>=VE!3W+.W]W 2W S F+=`W G36H]]W G F+W^.=+*,Y F2^>H=G5VG d^W2>=+3/:2S W2W]F G!N9\F2^=+>6H E,H2W2+>H B^=B B W]W2+S]W W2>,F6W +3,W>=2[H2S0*H V8=>+]=6+>*H.W^H5`=H V>>V]B F6W F S S]W S F+=H2!F2^+*W6F]5H2>W JVW>+]F+=H2,H+W2+=F G H B H]6*F]^.F> +*W*=S*W>+/9#/:'*(&$H]S F2=66F]5H26H E,H2W2+([H2S0*H V8=>+]=6+(S]W W2>,F6W+3,W(H]S F2=66F]5H2^W2>=+3KK为减缓温室气体排放和应对全球性气候变化!我国作出了)双碳*目标的承诺,土壤是地球陆地表面最大的有机碳库!据统计!全球土壤有机碳">H=G H]S F2=66F]5H2!N9\#储量在&$""_S 左右!约为大气碳库的#倍%陆地生物量碳库的!;$倍&&',由于N9\库具有巨大的库容和)源-汇*转换功能!其细微变化都可对全球碳循环和碳库的收支平衡产生深远影响&!',各N9\组分作为N9\具体的功能库!对外界环境条件和土地利用变化具有更为敏感的分解转化响应&#',腐殖质碳作为N9\库的主体!其含量常用作评估土壤肥力和潜在碳储能力的核心依据!是全球碳平衡的重要守护者,依据其在酸-碱中的溶解性!腐殖质碳可分为富里酸碳"B VG`=6F6=^6F]5H2!A O\#%胡敏酸碳"*VE=6F6=^6F]5H2!Y O\#和胡敏素碳"*VE=26F]5H2!Y\#&'',轻组有机碳"G=S*+B]F6+=H2H]S F2=66F]5H2!P A9\#是活性有机碳的重要表征指标!其分解周期短!生物有效性高!对N9\库的变化具有较为敏感的指示性(重组有机碳"*W F`3B]F6+=H2H]S F2=66F]5H2!Y A9\#作为N9\中的惰性组分!结构稳定复杂!抗干扰能力强!可有效反映土壤对碳的长期固持能力和N9\库的稳定性&$)<',基于不同分组方法探究N9\及其组分的含量与分布特征!对正确认识土壤碳循环和揭示N9\库的内在周转过程及其变化规律等具有重要意义,目前!学者们已对森林%草原%农田等不同生态系统的N9\开展了大量研究,[V,W d等&%'%T d]VE F*等&C'基于\D T[X a@模型分别估算了芬兰南部森林%中国高寒草甸的N9\储量!并在区域尺度上模拟了N9\的时空演替,廖宇琴等&('%石小霞等&&"'通过长期定位实验和同位素示踪技术探究了不同管理模式下农田N9\的分布规律及其动态变化,e*F2S等&&&'%邬建红等&&!'分析了N9\矿化的温度敏感性及其对土地利用和气候变化的响应,此外!一些学者还探讨了海拔&''%地形&&#'%林分类型&&''%施肥&&$'%秸秆覆盖&&<'等自然与人为因素对N9\库的影响,相较于其他陆地生态系统!目前针对受人为干扰影响较大的绿地N9\库的研究仍很缺乏,绿地土壤作为维持城市生态平衡的重要载体!不仅是植物生长发育的基础介质!还具有固碳增汇的巨大潜质&&%',通州区是北京的城市副中心!自!"&$年全面推动造林绿化工程开始!该区的绿地面积逐年增加!绿地土壤的固碳效应及其在区域碳循环中所发挥的作用日益凸显,近年来!围绕该区绿地土壤的研究多集中于土壤肥力评价和污染状况调查等方面!针对不同绿地N9\及其组分特征的研究鲜见报道,为丰富区域尺度下绿地N9\库的研究!本研究特以北京市通州区的城市绿地%果园%苗圃%平原造林地'种极具代表性的绿地土壤作为研究对象!探究N9\及其组分的分布特征!估算区域N9\的密度!并揭示N9\与主要土壤理化因子之间的关系!旨在为科学合理地利用与管理绿地土壤资源!发挥绿地土壤)碳汇*功能提供一定的理论依据,&K材料与方法&;&K研究区概况通州区地处北京市东南部"#(s#<o M'"s"!o T!&&<s#!o M&&<s$<o D#!属暖温带大陆性季风气-""%&-浙江农业学报K第#$卷K第%期Copyright©博看网. All Rights Reserved.候!全年平均气温&&;#c!年均无霜期&("^!年均降水量<!";(E E!年均日照时数!'#$;#*,全区地处冲积洪积平原!海拔高程在C;!M!%;<E,土壤以砂%壤质地为主!土壤类型主要包括潮土和褐土!部分地区还分布有沼泽土和风沙土,研究区主要植被类型为国槐"41O,1&$-$O1.'"$ P/#%紫叶李"G&(.(/"*&$/'2*&$D*]*F]B/#%油松"G'.(/#$S()'21&C'/\F]]= ]W#%毛白杨"G1O()(/#1N C*.#1/$\F]]= ]W#%海棠&3$)(//O*"#$S')'/"O=+/# i H]d*/'%五角槭&!"*&O'"#(C>V5>,/C1.1"g F4? =E/#Y/9*F>*='%白蜡"B&$5'.(/",'.*./'/ a H45/#%白皮松"G'.(/S(.%*$.$e V66/W4 D2^G/#%华山松"G'.(/$&C$.A''A]F26*/#%银杏"H'.b%1S')1S$P/#%碧桃"!C8%A$)(/O*&/'"$18V? ,G W42a W*^/#%樱桃&9*&$/(/O/*(A1"*&$/(/ "P=2^G/#Z/8H2'%苹果"3$)(/O(C')$g=G G/#%梨"G8&(/>,,/#%葡萄"K'#'/7'.'2*&$P/#等,&;!K土样采集土壤样品采集于!"!&年<月,选取通州区'种典型绿地类型"城市绿地%果园%苗圃%平原造林地#中具有代表性的样地各&"块"图&%表&#!土壤类型均为潮土,在每一样地按)N*形分布设置<个取样点"避开道路%施肥处等特殊位置#!清除地表枯落物后用土钻分层""M!"%!"M'"6E#采集土壤样品!将各样点同层次样品均匀混合!四分法保留约&dS混合土样!共计C"个,同时!在每一样地挖掘土壤剖面!按"M!"%!"M'"6E分层各取#个容积&""6E#的环刀样用于土壤容重%土壤孔隙度%田间持水量等指标的测定,将采集的土样自然风干%去杂"剔除石砾%根系等杂物#!分别研磨过孔径!E E%";&'(E E筛后装入密封袋中保存备用,&;#K测定指标与方法土壤容重%总孔隙度%田间持水量采用环刀法测定!,Y值采用电位法测定"水土体积质量比为!;$y&#!土壤碱解氮含量采用碱解扩散法测定!土壤有效磷含量釆用";$E H G-P)&T F Y\9#浸提钼锑抗比色法测定!土壤速效钾含量采用&E H G-P)&T Y'9O6浸提火焰光度法测定&&C',经测定!将不同绿地类型土壤的基本理化性状整理于表!,N9\含量采用重铬酸钾容量法外加热法测定&&C',P A9\和Y A9\含量的测定采用密度分组法&$'!简述如下$称取$S过!E E筛的风干土图;<样地分布=)1>;K8=>+]=5V+=H2H B>F E,G W,G H+>-&"%&-查贵超!等/北京市通州区不同绿地类型的土壤有机碳及其组分特征Copyright©博看网. All Rights Reserved.表;<样地基本概况,80#;Ki F >=6=2B H ]E F +=H 2H B >F E ,G W ,G H +>样地编号NF E ,G W ,G H +T H /绿地类型Z ]W W 2>,F 6W +3,W 地理坐标分布Z W H S ]F ,*=66H H ]^=2F +W ^=>+]=5V+=H 2植被覆盖率j W S W +F +=H 26H `W ]F S W -L 主要植被类型8H E =2F 2+`W S W +F +=H 2&M &"城市绿地X ]5F 2S ]W W 2>,F 6W &&<s #(o '$t M &&<s '%o "%t D !#(s 'Co $#t M #(s $<o #&t T #$M $$碧桃"!C 8%A$)(/O *&/'"$18V,G W 42a W *^/#%紫叶李"G &(.(/"*&$/'2N *&$D *]*F ]B /#%银杏"H '.b %1S ')1S $P /#%油松"G '.(/#$S ()'21&C '/\F ]]= ]W #&&M !"果园9]6*F ]^&&<s '&o '"t M &&<s $#o "#t D !#(s '"o '&t M #(s $(o !!t T <"M %$葡萄"K '#'/7'.'2*&$P /#%梨"G 8&(//O O T #%樱桃&9*&$/(/O /*(A1"*&$/(/"P =2^G /#Z /8H 2'%苹果"3$)(/O (C ')$g =G G /#%碧桃"!C 8%A$)(/O *&/'"$18V,G W 42a W *^/#!&M #"苗圃T V]>W ]3&&<s #(o #$t M &&<s $'o &(t D !#(s '&o #Ct M #(s '%o !<t T<$M C"海棠&3$)(//O *"#$S ')'/"O =+/#i H ]d*/'%油松"G '.(/#$S ()'21&C '/\F ]]= ]W #%五角槭&!"*&O '"#(C >V5>,/C 1.1"g F 4=E /#Y /9*F >*='%紫叶李"G &(.(/"*&$/'2*&$D *]*F ]B /#%白蜡"B &$5'.(/",'.*./'/a H 45/#%白皮松"G '.(/S (.%*$.$e V66/W 4D 2^G /#%华山松"G '.(/$&C $.A''A ]F 26*/##&M '"平原造林地_G F =2,G F 2+F +=H 2&&<s #<o &'t M &&<s $'o !Ct D !#(s #%o $(t M '"s ""o $Ct T<"M ("国槐"41O ,1&$-$O 1.'"$P /#%海棠&3$)(//O *"#$S ')'/"O =+/#i H ]d*/'%五角槭&!"*&O '"#(C >V5>,/C 1.1"g F 4=E /#Y /9*F >*='%碧桃"!C 8%A$)(/O *&/'"$18V,G W 42a W *^/#%白蜡"B &$5'.(/",'.*./'/a H 45/#%油松"G '.(/#$S ()'21&C '/\F ]]= ]W #%毛白杨"G 1O ()(/#1C *.N #1/$\F ]]= ]W #样于$"E P 离心管中!加入!$E P 质量浓度为&;C S -E P )&的e 2i ]!溶液!振荡"!""]-E =2)&#&*%离心"#"""]-E =2)&#&"E =2后弃去管内上清液!重复此操作#次后加入体积分数($L 的乙醇洗涤管内残留的e 2i ]!溶液!将分离出的重组组分烘干!研磨过";&'(E E 筛后采用重铬酸钾氧化容量法测定Y A 9\含量!并通过差值法求得P A 9\含量,土壤腐殖质碳的测定采用腐殖质组成修改法&&('!简述如下$利用";&E H G -P )&T F !_!9%和";&E H G P )&T F 9Y 混合液提取可溶性腐殖质"富里酸b 胡敏酸#!提取液经酸化沉淀分离出胡敏酸!并测定各组分含碳量!即为A O \和Y O \!同时结合总有机碳含量利用差值法求得Y \含量,&;'K 数据处理任意土层的土壤有机碳密度">H =G H ]S F 2=66F ]5H 2^W 2>=+3!N9\8#&!"'按式"&#计算$ N9\a9e e[e "&) #e &"d &,"&#式"&#中$ N9\为土壤有机碳密度!+-*E )!(9为土壤有机碳含量!S -dS )&( 为土壤容重!S -6E )#([为土层厚度!6E ( 为粒径'!E E 的石砾含量占比!由于调查区基本无石砾!故该值可忽表@<不同绿地类型的土壤基本理化性质,80#@KNH =G ,*3>=6F G F 2^6*W E =6F G ,]H ,W ]+=W >H B ^=B B W ]W 2+S ]W W 2>,F 6W +3,W >绿地类型Z ]W W 2>,F 6W+3,W土层深度NH =G^W ,+*-6E ,Y土壤容重NH =G 5VG d^W 2>=+3-"S -6E )##总孔隙度[H +F G,H ]H >=+3-L 田间持水量A =W G ^6F ,F 6=+3-L 碱解氮O G dF G =?*3^]H G 30W ^2=+]H S W 2-"E S -dS )&#有效磷O `F =G F 5G W,*H >,*H ]V>-"E S -dS )&#速效钾O `F =G F 5G W,H +F >>=VE -"E S -dS )&#城市绿地"M !"C;##m ";"$&;#<m ";"#'C;%(m &;"<!(;%!m &;%C $&;&"m <;$'&#;%<m &;%"&$";C#m &&;<%X ]5F 2S ]W W 2>,F 6W!"M '"C;#%m ";"#&;$$m ";"''&;<$m &;#%!!;"<m &;'&'";$<m ';(<%;<'m &;&!&#<;!$m C;(C 果园"M !"C;"'m ";"<&;!C m ";"$$&;$<m &;%<#&;<&m !;!&&"";(<m &!;(<&&!;%!m &&;#"!'%;"C m &%;$$9]6*F ]^!"M '"C;&#m ";"$&;$'m ";"%'&;(C m !;$!!#;&$m !;!%$$;!"m C;#C $C;$!m %;$'&%$;&#m &';"$苗圃"M !"C;!'m ";"'&;#'m ";"$'(;#<m &;%%!(;%$m &;C(<<;C'm <;"%!<;C<m %;$$&'%;$"m %;(&T V]>W ]3!"M '"C;#%m ";"$&;<<m ";"'#%;'%m &;'&&(;&&m &;!"'';<C m ';%%&#;$%m ';!'&!%;"C m C;%%平原造林地"M !"C;#"m ";"#&;'&m ";"!'<;<!m ";("!%;&$m ";%!$$;''m $;!<!#;('m ';&!&$!;"C m &C;!#_G F =2,G F 2+F +=H 2!"M '"C;#C m ";"'&;<$m ";"##%;<"m &;!!&(;C!m &;#''#;$'m ';$C&";(%m !;"&&!(;$C m &#;##表中数据为各指标的平均值m 标准误!.h &",下同,8F +F =2+*W F 5H `W +F 5G W F ]W +*W E W F 2m>+F 2^F ]^W ]]H ]B H ]W F 6*=2^W 4/.h &"/[*W >F E W F >5W G H ./-!"%&-浙江农业学报K 第#$卷K 第%期Copyright ©博看网. All Rights Reserved.略不计,利用D46W G!"&<%N_NN!';"和O]6Z:N&";%软件进行数据整理%统计分析和制图,利用单因素方差分析比较不同绿地类型和不同土层间N9\及其组分含量的差异!对差异显著"G k";"$#的!采用P N8法进行多重比较,利用皮尔逊"_W F]>H2#相关性分析探究N9\及其组分与土壤理化因子间的相关关系,!K结果与分析!;&K不同绿地类型的土壤有机碳及其组分分布特征不同绿地类型的N9\及其组分含量在水平与垂直分布上存在一定的空间异质性"图!#,各样地之间!"M'"6E土层的N9\含量均以果园最高!且显著"G k";"$#高于其他#种地类,各绿地类型的A O\%Y O\%Y\%P A9\%Y A9\含量分别为&;%&M!;(<%&;$%M';(!%#;(C M&";'&%!;!'M<;!#%';C$M&!;"<S-dS)&,从'种绿地类型N9\及其组分含量的垂直分布来看!整体随土层深度的增加而递减!具有较为明显的表聚特征!其中!尤以果园的Y\%苗圃的A O\和平原造林地的Y O\表现最为明显!降幅分别达#!;'!L%'";<#L和#%;("L!城市绿地N9\及其各组分的含量在"M!"%!"M'"6E土层间无显著差异,!;!K不同绿地类型土壤有机碳组分占比柱上无相同大%小写字母的分别表示同一土层不同绿地类型和同一绿地类型不同土层间差异显著"G k";"$#,下同,i F]>E F]dW^.=+*H V++*W>F E W V,,W]6F>W F2^G H.W]6F>W G W++W]>=2^=6F+W>=S2=B=6F2+^=B B W]W26W>.=+*=2S]W W2>,F6W>+3,W>=2+*W>F E W>H=G G F3W] F2^^=B B W]W26W>.=+*=2>H=G G F3W]>B H]+*W>F E W S]W W2>,F6W+3,W F+G k";"$!]W>,W6+=`W G3/[*W>F E W F>5W G H./图@<不同绿地类型土壤有机碳及其组分的分布特征=)1>@K8=>+]=5V+=H26*F]F6+W]=>+=6>H B>H=G H]S F2=66F]5H2F2^=+>6H E,H2W2+>=2^=B B W]W2+S]W W2>,F6W+3,W>-#"%&-查贵超!等/北京市通州区不同绿地类型的土壤有机碳及其组分特征Copyright©博看网. All Rights Reserved.KK N9\组分占比反映土壤各有机碳组分在N9\中所占的比例,同一绿地类型不同土层间!A O\%Y O\%Y\%P A9\%Y A9\所占比例"即A O\-N9\%Y O\-N9\%Y\-N9\%P A9\-N9\%Y A9\-N9\#!除平原造林地的A O\所占比例随土层深度增加显著"G k";"$#上升外!其他各组分的占比在不同土层间并无显著差异"表##,同一土层不同绿地类型间!均以Y\和Y A9\所占比例最高!分别为$";C&L M$%;!CL和<";%#L M %";'$L,在"M!"6E土层$各绿地类型的Y\% P A9\%Y A9\所占比例均无显著差异(在Y O\所占比例上!果园和平原造林地显著"G k";"$#高于其他地类!苗圃最低!显著"G k";"$#低于其他地类(在A O\所占比例上!果园最低!苗圃最高!二者差异显著"G k";"$#,在!"M'"6E土层$在Y\所占比例上!各绿地类型间并无显著差异(在A O\所占比例上!果园最低!且显著"G k";"$#低于其他#种绿地类型(在Y O\所占比例上!城市绿地与苗圃显著"G k";"$#低于果园(在P A9\所占比例上!平原造林地显著"G k";"$#高于其他地类(在Y A9\所占比例上!平原造林地显著"G k";"$#低于其他绿地类型,表A<不同绿地类型各有机碳组分占比,80#A K_]H,H]+=H2H B H]S F2=66F]5H26H E,H2W2+>=2^=B B W]W2+S]W W2>,F6W+3,W>绿地类型Z]W W2>,F6W+3,W 土层深度NH=G^W,+*-6E"A O\-N9\#-L"Y O\-N9\#-L"Y\-N9\#-L"P A9\-N9\#-L"Y A9\-N9\#-L城市绿地"M!"!!;!&m&;&C O i F!#;"'m";(&i F$';%$m&;##O F#!;<&m!;#!O F<%;#(m!;#!O FX]5F2S]W W2>,F6W!"M'"!';<'m&;%&O F!&;$$m&;$(i F$#;C&m!;!$O F#";%<m&;'%i F<(;!'m&;'%O F 果园9]6*F]^"M!"&<;&%m";<%\F!<;$$m&;&!O F$%;!C m&;&$O F#';#&m&;$!O F<$;<(m&;$!O F!"M'"&C;&<m&;#&i F!%;%&m!;$!O F$';&!m#;%C O F!(;$$m!;''i F%";'$m!;''O F 苗圃T V]>W]3"M!"!$;<"m!;#<O F&C;(!m&;$'\F$$;'C m&;C"O F##;!!m#;#$O F<<;%C m#;#$O F!"M'"!#;C$m!;'&O F!&;&&m&;#!i F$$;"'m!;&%O F#&;$"m!;$C i F<C;$"m!;$C O F 平原造林地"M!"&C;C"m&;!C i\5!%;#C m";((O F$#;C!m&;"!O F#(;!%m&;((O F<";%#m&;((O F_G F=2,G F2+F+=H2!"M'"!#;%#m&;'%O F!$;'$m&;CC O i F$";C&m$;"!O F#%;'$m!;$&O F<!;$$m!;$&i F A O\-N9\!富里酸碳占土壤有机碳的比例(Y O\-N9\!胡敏酸碳占土壤有机碳的比例(Y\-N9\!胡敏素碳占土壤有机碳的比例(P A9\-N9\!轻组有机碳占土壤有机碳的比例(Y A9\-N9\!重组有机碳占土壤有机碳的比例,同列数据后无相同大%小写字母的分别表示同一土层不同绿地类型和同一绿地类型不同土层间差异显著"G k";"$#,A O\-N9\!_]H,H]+=H2HB B VG`=6F6=^6F]5H2=2>H=G H]S F2=66F]5H2(Y O\-N9\!_]H,H]+=H2H B*VE=6F6=^6F]5H2=2>H=G H]S F2=66F]5H2(Y\-N9\! _]H,H]+=H2H B*VE=26F]5H2=2>H=G H]S F2=66F]5H2(P A9\-N9\!_]H,H]+=H2H B G=S*+B]F6+=H2H]S F2=66F]5H2=2>H=G H]S F2=66F]5H2(Y A9\-N9\! _]H,H]+=H2H B*W F`3B]F6+=H2H]S F2=66F]5H2=2>H=G H]S F2=66F]5H2/i F]>E F]dW^.=+*H V++*W>F E W V,,W]6F>W F2^G H.W]6F>W G W++W]>=2^=6F+W>=S2=B=6F2+ ^=B B W]W26W>.=+*=2S]W W2>,F6W>+3,W>=2+*W>F E W>H=G G F3W]F2^^=B B W]W26W>.=+*=2>H=G G F3W]>B H]+*W>F E W S]W W2>,F6W+3,W F+G k";"$!]W>,W6+=`W? G3/[*W>F E W F>5W G H./!;#K不同绿地类型的土壤有机碳密度分布特征在"M'"6E土层内!'种绿地类型的N9\8均值在'<;$"M CC;'&+-*E)!"图##!以果园最高!且显著"G k";"$#高于其他地类!分别为城市绿地的&;("倍%苗圃的&;$(倍%平原造林地的&;$#倍!而苗圃与城市绿地和平原造林地的N9\8无显著差异,从各绿地类型N9\8的垂直分布来看!整体均随土层的深入而呈递减趋势!相较于"M!"6E土层!苗圃和平原造林地!"M'"6E的N9\8分别显著"G k";"$#减少了$;!&%<;$C+-*E)!!降幅分别为&%;&$L%!";'$L!而城市绿地和果园不同土层间的N9\8并无显著差异,!;'K土壤有机碳及其组分与土壤理化性质的相关性相关性分析的结果"表'#表明!N9\及其组图A<不同绿地类型的土壤有机碳密度分布特征=)1>A K8=>+]=5V+=H26*F]F6+W]=>+=6>H B>H=G H]S F2=66F]5H2 ^W2>=+3=2^=B B W]W2+S]W W2>,F6W+3,W>-'"%&-浙江农业学报K第#$卷K第%期Copyright©博看网. All Rights Reserved.表B<土壤有机碳及其组分与土壤理化性质的相关性,80#B K\H]]W G F+=H2H B>H=G H]S F2=66F]5H2F2^=+>6H E,H2W2+>.=+*>H=G,*3>=6F G F2^6*W E=6F G,]H,W]+=W>指标=2^W4N9\A O\Y O\Y\P A9\Y A9\A O\";%""!!Y O\";("!!!";'C'!!Y\";(%&!!";<#"!!";C"!!!P A9\";C<!!!";$%'!!";<($!!";C(#!!Y A9\";($'!!";<C$!!";("C!!";C(#!!";<%"!!,Y)";<#$!!)";#(<!!)";$%(!!)";<!$!!)";'C'!!)";<'#!!土壤容重NH=G5VG d^W2>=+3)";$#!!!)";'C#!!)";'#"!!)";$&<!!)";'&'!!)";$##!!总孔隙度[H+F G,H]H>=+3";$#'!!";'C'!!";'#!!!";$&C!!";'&<!!";$#$!!田间持水量A=W G^6F,F6=+3";'%"!!";'#"!!";'""!!";'''!!";#<(!!";'%"!!碱解氮O G dF G=?*3^]H G30W^2=+]H S W2";<C'!!";$CC!!";$$#!!";<%!!!";<#(!!";<!#!!有效磷O`F=G F5G W,*H>,*H]V>";%'&!!";'(<!!";<C#!!";%&<!!";$C"!!";%'!!!速效钾O`F=G F5G W,H+F>>=VE";$'(!!";#'#!!";$"(!!";$#<!!";'##!!";$'C!!N9\!土壤有机碳(A O\!富里酸碳(Y O\!胡敏酸碳(Y\!胡敏素碳(P A9\!轻组有机碳(Y A9\!重组有机碳,)!*和)!!*分别表示相关性达到显著"G k";"$#或极显著"G k";"&#水平,N9\!NH=G H]S F2=66F]5H2(A O\!A VG`=6F6=^6F]5H2(Y O\!Y VE=6F6=^6F]5H2(Y\!Y VE=26F]5H2(P A9\!P=S*+B]F6+=H2H]S F2=66F]5H2( Y A9\!Y W F`3B]F6+=H2H]S F2=66F]5H2/)!*F2^)!!*]W,]W>W2+>=S2=B=6F2+6H]]W G F+=H2F+G k";"$F2^G k";"&G W`W G!]W>,W6+=`W G3/分"A O\%Y O\%Y\%P A9\%Y A9\#两两之间存在极显著"G k";"&#的正相关关系,总体来看!N9\及其组分对不同理化因子的响应基本一致!即与总孔隙度%田间持水量%碱解氮%有效磷和速效钾呈极显著"G k";"&#正相关!而与,Y和土壤容重呈极显著"G k";"&#负相关,其中!碱解氮和有效磷与有机碳及其各组分的关系最为密切!相关系数最高的可达";<C'和";%'!,#K讨论#;&K不同绿地类型间土壤有机碳含量的差异自然因素"气候%成土母质%地形%水文条件等#与人为因素"土地利用%覆被%农业管理措施等#的共同作用造成了不同土地利用类型N9\含量在空间尺度上的差异&!")!!',本研究结果显示!不同绿地类型表层""M'"6E#N9\含量和N9\8整体表现为果园最高!且显著"G k";"$#高于其他#种绿地类型!而平原造林地和苗圃高于城市绿地,一方面!由于地表植被覆盖不同!不同绿地类型土壤中凋落物的产量与组成%林木根系分布%微生物的群落结构存在显著差异&<',朱浩宇等&&''研究了缙云山$种植被下N9\的含量特征!发现针叶树种的N9\含量普遍低于阔叶树种,研究区内平原造林地%苗圃和城市绿地上大量分布着油松%白皮松等针叶林木!凋落物少!且富含不易降解的木质素%纤维素等物质!生物归还量极为有限!而果园中的多年生落叶乔木"苹果%梨%桃%樱桃#郁闭度高!林下凋落物丰富!可提供充足的外源有机物料,另一方面!人为活动的干扰也会不同限度地影响N9\库的动态变化,大量研究发现!针对果园开展的施肥%翻耕松土%有机覆盖等一系列培肥改土措施!均可有效提高N9\储量&&"!&$!!#',吕晓菡等&!''在浙西一带柑橘园上的施肥试验表明!相较于不施肥的对照组!绿肥配施有机肥!年后!N9\含量增幅高达(';'<L,此外!果园日常管理中的采摘%修枝等农事活动产生的踩踏行为还会导致土壤紧实!破坏水稳性团粒结构!降低土壤通透性和微生物活性!从而抑制N9\的矿化分解&&!!!$'(而苗圃中针对苗木的移栽和连续种植!城市绿地由于翻土%市政活动造成的土层错位!以及环卫清洁对地表凋落物的清除!平原造林地因养护管理不到位导致的林木死亡%水土流失等!都会不同限度地造成N9\库的损失&&%!!<',#;!K土壤有机碳分布特征及其组分占比从N9\及其组分的垂直分布来看!'种绿地类型N9\及其组分含量整体随土层的深入而递减!存在明显的表聚性,这与许多研究得出的分布规律一致&#!<!(',这主要是由于植被凋落物%林木根系的分布多集中于土壤表层,同时!凋落物的分解!以及根系分泌物的生物富集作用也有利-$"%&-查贵超!等/北京市通州区不同绿地类型的土壤有机碳及其组分特征Copyright©博看网. All Rights Reserved.于表层N9\的积累&!%',此外!浅层施肥!以及降雨%灌溉的淋溶作用也是导致N9\呈现逐层递减分布的重要原因&&"!!#',相关性分析结果表明!N9\与各组分"A O\%Y O\%Y\%P A9\%Y A9\#均呈极显著"G k";"&#正相关!说明各有机碳组分有着与总有机碳高度一致的变化规律!同时也揭示了各有机碳组分间相互依赖%转换的内在联系,本研究中!不同绿地N9\组分占比随土层的深入呈现出不同的响应趋势!其中!平原造林地的A O\占比显著"G k";"$#提升,这主要与土壤矿化与腐殖化的进程有关,不同绿地类型因地表植被和土壤环境条件的差异!土壤矿化底物和腐殖物质的合成与分解速率各不相同&<!&'',随着土层的深入!植物根系数量%分泌物减少!低温厌氧的环境条件使得土壤生物活性减弱!进而导致腐殖化进程受阻&&'!!%)!C',此外!人为活动的干扰也会影响N9\的周转过程$一方面!松土%灌溉等管理措施为土壤动物%微生物的活动创造了良好的水热条件!有利于对大分子Y O\的分解转化&&"!!('(另一方面!针对果园%苗圃采取的有机无机肥配施%秸秆还田和生草覆盖等技术!可为土壤腐殖质的形成提供丰富的碳源和稳定的环境!有利于A O\进一步团聚缩合!同时!人为的机械翻耕%踩踏等活动还会破坏土壤结构及其内在生境!从而抑制N9\的活化与更新&&$)&<!!#',本研究发现!在不同分组方法所得的有机碳组分中!均以Y\和Y A9\在N9\总量中的占比最高!且其在"M!"%!"M'"6E土层间无显著变化!说明在上述土层中!N9\多以惰性碳"Y\%Y A9\#的形式存在!且表现出对环境变化%人为干扰更高的抗性和稳定性,A O\%Y O\%P A9\作为有机碳库中较为活跃的组分&'!<'!对土地利用和土层变化的响应更为灵敏!可作为反映N9\分布规律及其动态变化的敏感指标,#;#K土壤有机碳与其他土壤理化因子的相关性N9\对土壤理化性质具有重要的调节作用,同时!因土地利用和土层深度变化引起的土壤理化性质和养分条件的改变也会影响N9\的含量与分布&#"',本研究显示!N9\及其组分含量与,Y%土壤容重呈极显著"G k";"&#负相关,这与Y VF2S等&#&'得出的研究结论相同,随着土层深入!上层土壤的覆实使得土壤容重增加!导致水分和养分的入渗性能受阻,同时!通透性的减弱还会抑制土壤酶活和土壤生物的代谢活动!不利于N9\的形成&#!',土壤,Y的变化会直接影响土壤微生物的数量与活性,有研究表明!起分解作用的细菌%放线菌的最适,Y为中偏碱性&##',研究区土壤多呈弱碱性!,Y的升高活化了土壤微生物菌群!促进了N9\的分解,NV2等&#''研究发现!土壤,Y的降低还会促使铝-腐殖酸络合物含量提升!进而加速土壤碳的积累,本研究中!N9\及其各组分的含量与田间持水量%总孔隙度%碱解氮%有效磷和速效钾呈极显著"G k";"&#正相关!且与碱解氮%有效磷的关系最为密切,祖元刚等&#"'在探究东北地区N9\含量与土壤理化性质的相关性时也得出了相似结论,T%_%U 作为土壤养分循环的核心!是植物生长发育所必需的营养元素!对林木生长和土壤微生物群落组成具有重要影响&#!!!',有效养分供应的提升可促进林木根系的生长,同时!根系分泌物作为良好的土壤胶结剂还有利于土壤团聚体的形成!因而对N9\的积累具有积极的正效应,此外!张昆等&#$'研究发现!土壤水分与N9\之间存在着密切的有机耦合关系!水分含量的增加有助于N9\的积累!对提高土壤持水性能和土壤碳汇功能的发挥具有重要意义,参考文献 H#"#*#+$#&&&'K P O Pa/NH=G6F]5H2>W JVW>+]F+=H2=E,F6+>H2S G H5F G6G=E F+W 6*F2S W F2^B H H^>W6V]=+3&7'/4"'*."*!!""'!#"'"$<%%#$&<!#)&<!%/&!'KR:P P:O g N a Z!U O[O j9X[O O!Z998R:T_/\F]5H2?636G W B W W^5F6d>H,W]F+=2S=2+*W6G=E F+W>3>+W E&7'/9(&&*.#9)'C$#*9,$.%*J*O1&#/!!"&(!$"'#$!C!)!($/&#'K安申群!贡璐!李杨梅!等/塔里木盆地北缘绿洲'种土地利用方式土壤有机碳组分分布特征及其与土壤环境因子的关系&7'/环境科学!!"&C!#("%#$##C!)##("/O TN n!Z9T ZP!P:@g!W+F G/NH=G H]S F2=66F]5H26H E,H?2W2+>F2^+*W=]6H]]W G F+=H2.=+*>H=G,*3>=6H6*W E=6F G B F6+H]>=2B H V]^=B B W]W2+G F2^V>W+3,W>H B+*W2H]+*W]2[F]=E i F>=2&7'/M.7'&1.C*.#$)4"'*."*!!"&C!#("%#$##C!)##("/"=2\*=?2W>W.=+*D2S G=>*F5>+]F6+#&''K董玉清!官鹏!卢瑛!等/猫儿山不同海拔土壤有机碳组分构成及含量特征&7'/土壤通报!!"!"!$&"$#$&&'!)&&$&/K-<"%&-浙江农业学报K第#$卷K第%期Copyright©博看网. All Rights Reserved.。
稳定性同位素示踪法
2
几个概念
稳定性同位素（Stable isotope）
20
以下在质谱仪上进行
C.将NH4+-N转化为N2气 :
在真空条件下，将上述样品与次溴酸钠 反应，放出N气（在质谱仪内进行）详 见书15N章节。
21
制样时注意：
1.所有试剂纯度要高。 2.消化要完全。 3.防止样品间交叉污染（每个样品蒸 馏前用蒸馏15ml乙醇洗器皿）。 4.“Y” 型 管 及 内 部 反 应 抽 气 须 彻 底 ， 防其它气体干扰。
意大利天然硼酸盐
11B
捷克扑利兹石灰石
13C
1.108
14N
99.635
大气中的氮气
15N
0.365
16O
99.759
大气中的氧气
17O
0.0374
18O
0.2039
5
同位素
氮的同位素表
射线种类 半衰期
自然丰度
12N
β+
0.011S
13N
β+
9.96m
14N
-
- 99.635
12
注意事项：
1.同位素交换反应：在一定条件下，标记 的铵盐可与大气发生反应：
15NH+4水溶液+14NH3→14NH+4水溶液+15NH3 15N丰度高时应注意。
2.同位素效应：藻类对14C、13C、12C的吸收 依次递减。
土壤化学课程论述题-土壤有机碳和土壤酸化
一、论述不同生态、耕作管理条件下土壤有机碳的含量、组成和性质特征一、论述不同生态、耕作管理条件下土壤有机碳的含量、组成和性质特征。
土壤有机碳(SOC)包括植物、动物及微生物遗体、排泄物、分泌物及其部分分解产物和土壤腐殖质。
土壤有机碳量是进入土壤的植物残体量以及在土壤微生物作用下分解损失的平衡结果。
土壤有机碳量(1500Pg)约为陆地生物量碳(620Pg)的2.4倍，其动态平衡不仅直接影响土壤肥力和作物产量，而且其固存与排放对温室气体含量、全球气候变化也有重要影响。
然而，不同生态系统的土壤有机态组成和转化有所差别。
（一）森林生态系统森林生态系统作为陆地生物圈的主体，不仅本身维持着大量的碳库(约占全球植被碳库的86%以上)，同时也维持着巨大的土壤碳库(约占全球土壤碳库的73%)。
森林植被下，进入土壤的有机物质主要为地表的凋落物。
因此，其表土层很薄，一般仅2~7 cm，此层中有机碳含量可达到368mg/kg，其下虽有一深厚的腐殖质层(约40~70cm)，但其含量已较上层急剧减少。
森林土壤中的有机碳主要来自于森林凋落物的分解补充与累积，是进入土壤中的植物残体量以及在土壤微生物作用下分解损失量的平衡结果。
（二）草地生态系统在草地生态系统中，草地植物通过光合作用吸收大气中的CO2，合成有机物质，植物枯死后凋落于土壤表面，形成凋落物层进入土壤库，其中一部分凋落物经腐殖化作用，形成土壤有机碳固定在土壤中,这部分有机碳经土壤动物和微生物的矿化作用，部分分解产物被植物再次利用，构成了生态系统内部碳的生物循环。
此外，植物光合作用固定的有机碳还有一部分通过植物自身的呼吸作用(自养呼吸)、草原动物呼吸、凋落物层的异养呼吸以及土壤的呼吸代谢作用将碳以CO2的形式重新释放到大气中，构成了草地植被-土壤-大气间的生物地球化学循环。
在草地生态系统中，植物、凋落物、土壤腐殖质构成了系统的三大碳库。
（三）湿地生态系统全球变化背景下陆地生态系统碳循环研究是其中重要的核心内容之一。
生态转换系统中土壤有机质变化的稳定碳同位素示踪研究进展
（ 中国科 学院 地球化 学研 究所环境 地球化 学 国家重点 实验 室 ， 贵阳 ５０ ０ ） ５０ ２
Ｐ ｏ ｒｓ ｎ Ｓ ｉｏｒ ｎ ． ａｔｒＣ ａ ｇｓｏ ｕ ｎｎ ｒ ｇ ｅｓｉ ｏｌ ｇ ｃＭ ｔｅ ｈ ｎ ｅ ｆＴ ｒｉ ｇＥｃ ｙ ｓＴ ａ ｅ ｙＳａ ｌ ｒ ｃｄｂ ｔｂｅＣａｂ ｎ Ｉｏｏ ｅ． ｕＱｉ ｉｇ Ｗ ａ ｇＳ ｉ ｒ ｏ ｓｔｐ ｓ Ｌｉ ｕ ｒ ｎ ． ｎ ｈ—
尚无 合 适 的 实 验 条 件 ， 究 工 作 进 展 缓 慢 ， 至 研 直
显 ［ 】Ｃ 植 物 的 ８ ”Ｃ值 变 化 范 围是 一０２‰ ．３； ｜ ％， ．％ ｃ 植物 的 ８ ”Ｃ值变
化范 围是 一０ ９ ～ 一１９ 平 均 值 为 一１２ ； ．％ ． ％， ．％ Ｃ Ｍ 植 物 的 ８ ”Ｃ 值 变 化 范 围 是 一１ 一 一 Ａ ％
由于 气候变 异 、 人类 活动等 因素 影响 ， 全球各 生
态系统 间短 期 内正 经 历 着 前所 未 有 的 区域 性 转变 ， 由此导 致 的一系 列 生 态 环 境 问题 如 区域 气 候 变迁 、
不 同的物 质 具 有 不 同 的 比例 关 系， 即具 有 不 同 的 ８ ”Ｃ值 。绿色 植 物通过 光合 作 用吸 收 Ｃ ２ 体台 Ｏ 气 成有机 质 ， 照最 初 羧化 过 程 中形 成 的过 渡 产 物的 按
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稳定碳同位素示踪农林生态转换系统中土壤有机质的含量变化刘启明1,2,王世杰1,朴河春1,欧阳自远1(1.中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵阳 550002;2.中国科学院研究生院,北京 100039)摘要:为了观察生态系统的转变对土壤有机质的影响,在贵州茂兰喀斯特原始森林保护区内农林生态系统发生转变的地域,分析了土壤有机质含量和土壤有机质的δ13C 值.森林点土壤有机碳含量普遍较高(1181%～16100%),而农田点土壤有机碳含量在0143%～2122%之间,表明毁林造田加速了土壤有机质的降解,使土壤有机质总量减少;利用C 3植物与C 4植物δ13C 值的显著差异,对比森林点与农田点的δ13C 值(森林点:-23186‰～-27112‰;农田点:-19166‰～-23126‰),计算表明,毁林造田同时也降低了土壤有机质中活性大的组分的比例,使土壤肥力下降.关键词:生态系统;土壤有机质;δ13C 值中图分类号:S15316 文献标识码:A 文章编号:025023301(2002)0320420075基金项目:国家自然科学基金项目(49833002,49772175);中科院知识创新工程项目(KZCX22105);环境地球化学国家重点实验室创新领域项目作者简介:刘启明(1973～),男,江西瑞金人,博士生,主要研究方向为环境地球化学.收稿日期:2001203216;修订日期:2001206211Soil Organic Matter Changes of Turnover Ecosystems T raced by Stable C arbon IsotopesLiu Qiming 1,2,Wang Shijie 1,Piao Hechun 1,Ouyang Ziyuan 1(1.State K ey Laboratory of EnvironmentalG eochemistry ,Institute of G eochemistry ,Chinese Academy of Sciences ,Guiyang 550002,China ;2.Graduate School ,Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100039,China )Abstract :On the basis of different photosynthetic pathway ,there ’s obvious difference in δ13C values between C 3plants and C 4plants .Use this characteristic ,the organic carbon content (forest lands :1181%～16100%;farms :0143%～2122%)and δ13C values (forest lands :-23186‰～-27112‰;farms :-19166‰～-23126‰)of three profile soil samples either in farms and forest lands near Maolan K arst virgin forest was analyzed ,there plant C 3plants previous 2ly and plant C 4plants now.Results show that clearing forest have accelerated the decompose rate of soil organic matter and decreased the proportion of active 2component in soil organic matter ,reducing of soil fertility.K eyw ords :ecosystem ;soil organic matter ;δ13C values 生态转换系统中土壤有机质的变化,与土壤的初级生产力和温室气体的释放有着紧密的关系.同时,它们也是目前持续农业的发展和全球环境变化的研究内容之一[1,2].过去,在毁林(草)造田等生态系统发生转变的地域,相关的研究工作仅侧重于从土壤有机质的总量上考虑,这存在一定的片面性,因为耕作影响了土壤有机质输入与输出的量[3].自Balesdent (1987)等[4]在法国西南部Auzeville 和Doazit 两地在长期观测积累的数据基础上开展工作后,应用δ13C 值来研究土壤有机质的实验研究工作才逐渐开展.不同的地理背景、不同的土地利用方式,导致生态系统转变时土壤的肥力减少方式不同,有的几十年后土壤的有机质还可以为庄稼提供所需的营养物,如北美草地系统转变为农田系统[5]与法国西北部温带林地系统转变为农田系统[6];有的经过农业开垦利用几年后,土壤有机质几乎被利用完,如巴西热带生态系统中的氧化土[7].在我国西部地区,过去为了解决第23卷第3期2002年5月环 境 科 学ENV IRONM EN TAL SCIENCEVol.23,No.3May ,2002粮食问题,毁林(草)造田的作法相当普遍,但研究程度却很低.本文以国家级自然保护区———茂兰喀斯特原始森林为例,通过分析土壤有机质的δ13C 值,结合土壤有机质的含量,探讨农林生态系统的转变对土壤有机质的影响.1 研究方法实验工作点茂兰喀斯特原始森林国家自然保护区,位于贵州省荔波县境内黔桂交界处,属中亚热带季风性气候带,年均气温1513℃,年降水量1700mm.近几十年,保护区边缘处部分森林被砍伐,种植农作物,导致在小区域内产生了农林生态系统的转变[8].本实验于1999年底在茂兰保护区边缘处的瑶所附近选取A 、B 、C 3个小区域,每个小区域各分森林、农田2个采样点,森林采样点代表原生的森林生态系统,农田采样点代表次生的农田生态系统.每个采样点分别取5cm 、10cm 、15cm 、20cm 、25cm 、30cm 、40cm 、50cm 、60cm 、70cm 各层位土样(森林点土层较薄,只采集至50cm ).本工作区土壤均为石灰土,土壤p H 值随深度的增加而增加,在林地变化范围是6.7～812之间,农田变化范围是616～717之间.将采集的土壤样品剔除掉其中的岩屑及大于2mm 的植物碎片和根系,经风干后碾磨成<2mm 颗粒,再用011mol/L 稀盐酸去除土壤无机碳.土壤有机碳的含量用PE24002Ⅱ型元素分析仪测量,测量误差<011%.土壤有机碳δ13C 值的测量先通过熔封石英管高温燃烧法获取CO 2[9],经酒精液氮法纯化处理后,用MA T252型质谱仪测定CO 2气体的δ13C 值,采用PDB 标准,测定误差±011‰.δ13C 值由国际通用标准形式给出:δ13C =(R 样-R 标)/R 标×1000‰(R =13C/12C ).2 结果与讨论211 土壤有机碳含量森林点(A1、B1、C1)土壤与农田点(A2、B2、C2)土壤的有机碳含量存在显著的差异.对于同一小区域相邻的森林、农田采样点,土壤中有机碳含量明显高于农田点,森林点有机碳含量基本在2%以上,最高甚至达16%,而农田点土壤有机质的含量普遍低于2%,并且森林点土壤有机碳百分含量随深度的变化呈指数关系下降,而农田点则呈线性关系下降(图1).说明在森林点土壤有机质处于一个正在进行降解的状态,即降解速率较慢,且有新的有机质加入补充;而农田点土壤有机质是处于降解较充分的状态,即降解速率较快,新的有机质补充少,土壤有机质已建立了一种新的平衡,但这种平衡仅是在低有机质含量基础上建立的.图1 森林与农田点不同深度处土壤有机碳的百分含量Fig.1 The pencentage of soil organic carbon in forest lands and farms at different depths 农林生态系统发生转变后,造成农田点比森林点土壤有机质含量低,降解速度加快的原因,可能是以下几个因素共同作用的结果:①农田点经常施放无机肥(Ca 、N 、P 等),N 、P 能增加微生物的活性以及土壤中营养成分的可利用性,从而加速土壤有机质的降解,对Ca 而言,能与有机质结合形成稳定的腐殖酸钙,可起稳定土壤中有机质的作用,但增加钙能导致(水合)氧化铝含量的降低,而后者对稳定土壤有机质所起的作用要大于前者[10];②土壤的团聚结构对土壤有机质起物理保护的作用,人工耕种使土壤的干湿交替频繁,增大土壤的通气性,并且在每年作物收割后有一段的时间土壤无上覆植物的保护,直接裸露于日晒雨淋之中,这样对土壤的团聚结构破坏很大;③森林土壤中存在大量的蚯蚓及其它环节动物,蚯蚓在吞食有机碎片的同时也咽下大量的无机土粒,通过蚯蚓肠道内粘液的作用增加腐殖质并且与无机土粒紧密结合,因此对土壤有机质起保护作用[11].而农田中蚯蚓数量明显较少,对土壤有机质的保护能力也随之减弱.2.2 土壤有机碳的δ13C值在森林采样点,对于源于C3植物的土壤有机碳的δ13C值表现为随土壤深度的增加,土壤有机碳的δ13C值趋于正值(图2),一方面这是由大气CO2的Suess效应导致的[12],另一方面也受土壤微生物对土壤有机质降解的影响[13],但两者对土壤有机碳δ13C值共同作用的效果不超过3‰.农田是在原有森林基础上开垦的,土壤有机质既有源于C3植物的组分(SOC3),又有源于C4植物的组分(SOC4),测得的土壤有机碳的δ13C值受两者的共同影响.C3植物和C4植物的δ13C值差异[14,15](C3:-27‰～-40‰,C4:-8‰～-19‰,两者之间的平均差异>15‰)远大于如上所述因微生物、大气CO2等因素影响的变化(平均<3‰),所以随土壤深度的增加,农田点土壤有机碳的δ13C值减小(图2).图2 森林与农田点不同深度处土壤有机碳的δ13C值Fig.2 Theδ13C values of soil organic carbon in forest lands and farms at different depths2.3 农田土壤有机碳中SOC3、SOC4的含量农田土壤有机碳中SOC3和SOC4的含量可用公式计算:δ=δ1・f+(1-f)・δ0 在本实验中δ为农田土壤样品的δ13C值,δ为同一小区域内同一土壤层位的森林土样的δ13C值,δ1取本地农作物玉米的叶、茎、根δ13C值的平均值(-11143‰),f为SOC4所占的比例.计算结果列于表1.表1 农田点不同深度土壤的δ13C值(‰)及SOC3、SOC4各占比例/%Table1 Theδ13C values and pencentage of SOC3and SOC4of soil organic carbon in farms at different depths深度/cmA2点B2点C2点δ13C SOC4SOC3δ13C SOC4SOC3δ13C SOC4SOC30～5-20.024555-19.664753-20.754060 5～10-20.813565-20.793763-21.043466 10～15-20.862872-21.013268-21.752575 15～20-20.902575-20.193961-20.053367 20～25-21.022773-20.973466-20.133268 25～30-21.352278-20.783367-20.293268 30～40-22.511387-21.732674-20.672872 40～50-23.26595-22.281981-22.121981 农林生态系统转变后,经过一段时间的耕种,农田中土壤有机质的源物质已发生变化,但是土壤有机质中的大部分仍是原先森林残留下来的,农作物的补充量很少:在土壤表层SOC4的含量基本在30%～40%之间,在土壤深层, SOC4的含量只有10%～30%甚至低于10%(图3).说明农林生态系统的转变,导致土壤中源于C 3植物的有机质中大量容易矿化的组分降解,剩余下的少量有机质属于稳定的组分,它会在自然体系中持久保留,但只起着保持土壤结构的作用,不能作为植物生长的养分,与此同时,农田中新鲜植物残留物的补充量很少,使得土壤有机质中源于C 4植物的有机质只占总量的一小部分,不足以使土壤保持足够的肥力.图3 农田点不同深度土壤有机质中SOC 3、SOC 4的百分比Fig.3 The pencentage of SOC 3and SOC 4of soil organiccarbon in farms at different depths3 结论农林生态系统的转变对土壤有机质的影响较大,一方面加速了土壤有机质的降解,使土壤有机质总量减少.另一方面降低了土壤有机质中活性大的组分的比例,使得土壤肥力下降.应该提倡施加农家肥(绿肥)和保留秸杆等田间作物弃留物来增加农田土壤有机质的含量,恢复土壤肥力,进而改善农业生态环境的耕作方式.在土壤学界,尤其是国内,根据δ13C 方法判断土壤有机质的来源和变化的报道尚不多见.土壤中有机质的分解,有的成分短短几小时即已完成,有的成分却可长达几个世纪,具极不均匀性,由此看来,以有机质的具体组成、结构为研究对象来探讨土壤有机质总量的变化规律,难度较大.引进稳定碳同位素,将土壤中的有机质作为一个总体对待,显然,相对于“土壤对大气CO 2的贡献”等问题,这样做会比前者更有实际意义.在区分土壤的稳定有机碳库和易变有机碳库、示踪土壤营养物质和能量碳的流动研究中,δ13C 方法也不失为一条有效的途径.参考文献:1 Syers J K ,Craswell E T.Role of soil 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