基于多核素联合示踪的干旱区风蚀对有机碳的影响研究

Understanding of soil organic carbon dynamics in the process of soil erosion is important for correct assessment of land desertification impact on the global carbon balance and response of atmospheric CO2.In order to investigate the impact of wind erosion on soil organic carbon(SOC) pool in arid area, this project is located in the Eastern of Xinjiang Junggar basin.Based on the vertical distribution analysis of SOC content,the pattern of SOC under different land use is explored. The 137Cs and 210Pb method is used to calculate the soil distribution rate under different land use, which helps to better understand the soil distribution process.Combing with soil physical and chemical analysis,the ralationship of 137Cs and 210Pb inventories with SOC content is analyzed to evaluate the potentials use of 137Cs and 210Pb to indicate the dynamics of SOC. Soil erosion rate obtained by 137Cs and 210Pb tracer method and surface organic carbon content are used to estimat the loss of SOC induced by wind erosion, and the SOC response to changes of land use is explored. Based on above studies, a new and a more accurate method will be expected to quantitatively estimate SOC losses induced by wind erosion in arid region.

了解土壤风蚀沙化过程中土壤有机碳的动态对正确认识土地沙漠化对全球碳平衡的影响和大气CO2的响应有重要的意义。为探明干旱区风蚀作用对土壤有机碳库的影响，本项目以新疆准噶尔盆地东部风蚀区为研究区，通过分析土壤有机碳（SOC）垂直分布，探讨不同土地利用下的SOC分布特征；利用137Cs、210Pb示踪技术，计算不同土地利用方式的土壤风蚀速率，探讨研究区土壤的再分布过程；结合土壤理化分析，分析137Cs 、210Pb与 SOC 的关系，定量评价利用137Cs、 210Pb研究SOC动态的潜力；基于137Cs、210Pb示踪法获取的土壤风蚀速率与表层有机碳含量，得到土壤有机碳损失率，进一步探讨干旱风蚀区土壤有机碳流失量对土地利用方式变化的响应。通过上述研究，以期为干旱区土壤风蚀有机碳定量估算提供必要的科学依据。

土壤侵蚀对土壤碳库有重要影响，风蚀是新疆水土流失的主要方式之一，了解新疆土壤风蚀沙化过程中SOC的动态具有重要意义。本项目以新疆准东为研究区，通过野外观测、采样、分析，结合核素示踪技术，研究土壤137Cs、210Pb和SOC的含量与分布，并应用137Cs和210Pb研究土壤有机碳库风力侵蚀量，以期进一步了解干旱区风蚀过程对土壤碳损失机理提供科学依据。主要研究结果如下：.（1）准东地区土壤风蚀速率均值为3883.28 t/（km2•a），土壤侵蚀速率、土壤侵蚀厚度表现为：半固定沙地>戈壁>盐碱地>耕地和裸地>固定沙地>林地和草地；土壤有机碳的流失速度为：耕地54.17 t/(km2•a)、荒漠草地10.06 t/(km2•a)、裸地6.51 t/(km2•a)、半固定沙地462 t/(km2•a)、固定沙地3.60 t/(km2•a)。.（2）不同土地利用类型下土壤剖面中137Cs与有机碳的相关性表明：裸地、固定沙地、半固定沙地和荒漠草地土壤剖面中137Cs质量活度与土壤有机碳极显著正相关，在耕地无统计学意义上的相关性；在裸地土壤剖面中137Cs面积活度与土壤有机碳极显著相关，在半固定沙地土壤剖面中显著正相关。.（3）不同土地利用类型土壤137Cs与土壤有机质、全氮、全磷相关性不明显，仅在盐碱地、旱地中与土壤有机质和全氮呈极显著相关，在裸地和固定沙地中与有机质呈显著相关；研究区内土壤有机质、全氮均在半固定沙地侵蚀最快，在草地、林地及部分固定沙地和戈壁土壤有机质、全氮含量有所增加；.（4）农用地的土壤侵蚀速率表现出坡耕地>新开垦耕地>长时间开垦的耕地>冲积平原耕地>对照样地；非农用地的土壤侵蚀速率表现为沙地>草地>裸地>林地；农用地的有机碳和全磷流失速率均大于其他非农用地。