大气CO_2浓度升高对农田土壤颗粒组成及其碳周转的影响

摘要

采集FACE（Free Air CO2 Enrichment）平台下运行3年的水稻（Oryza sativa L.）/小麦（Triticum aestivum L.）轮作土壤（0～15 cm耕作层土壤）,利用超声波分散-湿筛分法对烘干土样进行颗粒分级,分析土壤各粒级及其碳、氮的分布特征,研究大气CO2浓度升高对土壤碳周转的影响.结果表明：高浓度大气CO2条件下稻/麦轮作3年后,土壤颗粒组成较对照发生了改变,＞53 μm粒级的质量分数减小27%（p＜0.05）,约占土壤总质量20%;53～25 μm粒级的质量分数增大35%（p＜0.05）,约占土壤总质量25%;＜25 μm无明显变化,约占土壤总质量55%,三种粒级之间质量分数呈显著差异（p＜0.05）.FACE条件下,不同粒级土壤颗粒碳质量分数在两个氮水平下平均为：＞53 μm（30.60 g·kg^-1）,＜25 μm（13.08 g·kg^-1）,25～53 μm（12.85 g·kg^-1,氮质量分数分别为2.42 g·kg^-1,1.33 g·kg^-1,1.12 g·kg^-1.＞53 μm粒级的土壤颗粒碳、氮质量分数均极显著高于其它两个粒级（p＜0.001）.FACE条件下土壤总碳、氮质量分数高于对照,增幅分别为6.2%和6.7%.从各粒级土壤颗粒碳、氮质量分数变化分析,新增碳、氮主要进入＞53 μm粒级中,表明该粒级土壤颗粒对土壤碳氮循环（转化和保存）起着重要作用.该研究结果表明高浓度大气CO2条件下,稻/麦轮作农田土壤将成为大气CO2的汇,这将为预测我国未来农田土壤碳的变化趋势提供科学依据.