华南林地红壤碳同位素指示底层有机碳积累机制和稳定性研究

The stock of sub-soil organic carbon is about twice than that of surface soil. The organic carbon of surface soil is the main source of that of sub-soil induced by migration downward. The accumulation and stability of sub-soil organic carbon is the key to reveal the dynamic development and comprehensive evaluation of regional soil carbon pool, and it is the international hot-spot issue. This project will reveal the accumulation mechanism of sub-soil organic carbon in the natural forest soil profile of South China, by using the radioactivity isotope C-14 to date soil organic carbon and soil humic acid, and combined with the chemical constitution of organic carbon; Based on the refresh rate of sub-soil organic carbon, stable isotope δC-13, and adsorption and precipitation of Fe and Al to sub-soil organic carbon, we will discuss the stability of sub-soil organic carbon and its dynamic evolution characters. According to the study above, the carbon sequestration potential of sub-soil would be calculated in the regional scale, on the basis of lots of our obtained data about organic carbon of forest soil profiles in the South China. This work would provide the theory accumulation for soil carbon dynamic evolution and its reasonable evaluation; and dig mitigation potential of greenhouse gases emissions for regional sustainable development.

底层土壤有机碳含量是表层土壤的两倍左右。表层土壤有机碳向下迁移是底层土壤有机碳的主要来源。底层土壤有机碳的积累效应与其稳定性研究是开展区域土壤碳库动态演变和综合评价的关键所在，成为了目前国际关注的热点问题。本项目以华南典型林地红壤自然剖面为研究对象，利用放射性C-14同位素分析剖面土壤胡敏酸和有机质，分别厘定剖面成土年龄序列和有机碳的表观年龄序列，结合剖面有机碳化学组成，建立底层土壤有机碳的积累机制；通过底层有机碳的更新速率和稳定同位素δC-13分析，及底层有机碳与土壤矿物，Fe、Al吸附沉淀作用分析，探讨底层土壤有机碳的稳定性及其动态变化特征。在此基础上，结合我们已有的大量华南林地红壤剖面有机碳的基础数据，在区域尺度上估算底层土壤的碳捕获潜力。为完善土壤碳库动态演变和合理评价提供理论积累，为区域经济发展挖掘减排潜力。

底层土壤有机碳含量是表层土壤的两倍左右。表层土壤有机碳向下迁移是底层土壤有机碳的主要来源。底层土壤有机碳的积累效应与其稳定性研究是开展区域土壤碳库动态演变和综合评价的关键所在，成为了目前国际关注的热点问题。. 本项目对华南典型林地红壤自然剖面和典型侵蚀红壤林地剖面各层土壤总有机碳和胡敏的放射性14C同位素分析结果表明，胡敏素14C年龄明显高于剖面总有机碳14C年龄，较总有机碳更能够代表土壤的成土年龄；剖面各层土壤有机碳和胡敏素碳的平均停留年龄，以及剖面各层土壤有机质更新的CO2产量结果显示：自然林地剖面，剖面下部土壤有机碳属稳定组分；侵蚀红壤剖面受淋溶作用使得表层土壤有机碳向下迁移明显，剖面在较厚深度上持续受到表层有机碳的影响，土壤有机碳组分并非全部为稳定组分。剖面各层总有机碳和胡敏素的Δ14C和稳定同位素δ13C值对比研究发现：随着土壤剖面深度增加，每个土层的C同位素特征更加独立于土壤表层输入的有机质C同位素揭示了自然林地和侵蚀林地在侵蚀和淋溶作用下底层土壤有机碳并非稳定的土壤碳库，它既受到表层土壤有机碳含量的影响，也与各层有机碳交换和微生物活动密切相关。. 珠三角地区土壤有机碳含量历史水平（1980年）和当前含量水平的对比研究表明：表层土壤有机碳含量在整个流域尺度上呈整体下降的特征。表层土壤有机碳含量与底层有机碳含量呈显著正相关，表层有机碳在流域尺度上存在向下迁移的趋势，并在底层土壤滞留。.广东省区域土壤有机碳空间格局和碳储量研究结果为：广东省土壤有机碳总储量为1.25 Pg，底层土壤有机碳是区域土壤的主要碳库，表层以下土壤碳含量是表层土壤的2倍以上。研究区由土壤侵蚀退化流失的土壤有机碳含量为每年13.3Tg，约占表层土壤碳含量的3.2%。. 本项目为完善土壤碳库动态演变和合理评价提供理论积累，为区域经济发展挖掘减排潜力。