東北黑土區農田土壤剖面碳分布研究獲得進展

　　東北黑土區為世界四大黑土帶之一，是維護國家糧食安全的“壓艙石”。黑土有機質含量高，其不僅對維持農田土壤肥力具有重要貢獻，對全球氣候變化也具有重要影響。然而，多年來高強度的開墾、不合理的耕作、嚴重的土壤侵蝕以及氣候變化等共同因素造成了土壤有機質的下降和土壤質量的退化。因此，摸清土壤碳儲量分布現狀及其影響因素對于黑土農田土壤固碳具有重要意義。

　　黑土區農田土壤土層深厚，不僅土壤表層碳含量高，土壤下層同樣具有較高的碳儲量。因此，下層土壤碳對土壤肥力以及氣候變化的影響也不容忽視。基于黑龍江省林甸、海倫和寶清三個典型市縣78個土壤剖面，中國科學院東北地理與農業生態研究所土壤物質循環學科組開展了SOC(土壤有機碳)剖面分布規律及其影響因素的研究。研究發現，SOC含量及其變異大小隨土壤深度的增加而顯著降低。0-100 cm深度SOC儲量為52.3-323.1 Mg ha-1，平均為163.6 Mg ha-1，其中表層20 cm的SOC儲量占土壤剖面（0-100cm）SOC儲量的32.8%，0-20 cm SOC儲量可被用來估算0-100 cm SOC的儲量。而且SOC含量及其在土壤剖面的分布與土層深度、容重、pH值、粘土含量和海拔高度相關。

　　有關土壤碳儲量估算的研究多數集中在SOC，但是土壤無機碳（SIC）對土壤總碳儲量的貢獻不容忽視，特別是在干旱和半干旱地區。研究選取以黑鈣土為主要土壤類型的林甸縣作為研究對象，基于25個農田土壤剖面（0-150cm），揭示了SIC儲量的剖面分布規律及其影響因素。研究發現，在0-150cm層次，SIC儲量為109.0-331.7 Mg ha-1，平均為259.0 Mg ha-1，約占土壤總碳儲量的68%；其中100-150cm土層的SIC儲量占剖面SIC總儲量的1/3以上。土壤無機碳與有機碳的比值（SIC/SOC）介于0.1和8，其中，在0-40 cm，比值小于1；在40-150cm，比值大于1。說明在40cm土層以上，土壤碳的形態以SOC為主；而在40cm土層以下，SIC是土壤總碳儲量的主要來源。在整個剖面（0-150cm）中，SIC/SOC與土壤全氮、有效磷和速效鉀呈負相關。研究認為，在估算土壤碳儲量時，深層土壤無機碳不可忽視，另外，土壤層次與土壤理化性質共同影響不同土壤碳形態（SIC，SOC）在剖面的分布。

　　該研究得到國家自然科學基金和中科院青促會項目等的共同資助。

　　論文信息：You Mengyang, Han Xiaozeng, Hu Ning, Du Shuli, Doane Timothy A, Li Lu-Jun*, 2020. Profile storage and vertical distribution (0-150 cm) of soil inorganic carbon in croplands in northeast China. Catena 185.

土壤碳不同形態（A）和土壤無機碳（B）在土壤剖面的分布