黄土高原生物土壤结皮发育过程中颗粒态和矿物结合态有机碳变化特征

摘要

土壤颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)是重要的土壤碳库,其比例的变化决定土壤有机碳的周转速率及稳定性。探讨沙地生物土壤结皮发育过程中颗粒态有机碳和矿物结合态有机碳的含量、分配比例和差异性特征,对于深刻认识初始土壤形成过程中有机碳库形成、稳定机制具有重要意义。选择神木市六道沟流域生物土壤结皮4个发育阶段(藻结皮、藻结皮+少量藓结皮、藓结皮+少量藻结皮、藓结皮)为研究对象,裸沙作为对照,研究生物结皮层及结皮层下层0—2 cm,2—10 cm,10—20 cm土层土壤颗粒态和矿物结合态有机碳的变化特征。结果表明:(1)在BSCs土层,POC的增加速率大于MAOC,MAOC处于饱和状态;(2)在BSCs和0—2 cm土层,以微生物源有机碳为主导的MAOC主要贡献有机碳积累,在2—10 cm和10—20 cm土层,以植物源有机碳为主导的POC主要贡献有机碳积累;(3)POC和MAOC含量随土层增加而降低,随着生物土壤结皮发育而增加;(4)POC和MAOC与SOC均有显著的正相关关系,表明结皮定殖和发育显著促进了土壤有机碳积累。这些结果表明生物土壤结皮的定殖和发育能够显著促进POC和MAOC增加进而贡献土壤有机碳的固存。在土壤早期发育过程中,MAOC对SOC的贡献占主导地位。然而由于沙土黏粒含量的缺乏导致MAOC趋于饱和时,SOC的增加或主要由POC的积累来实现。