大興安嶺西坡森林土壤黑碳的分布特征與測(cè)定方法研究.pdf

1、森林土壤黑碳研究對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)和碳匯功能評(píng)價(jià)有重要意義。我國(guó)大興安嶺北部寒溫帶針葉林區(qū)和西坡森林草原過(guò)渡區(qū)作為林火強(qiáng)烈干擾的區(qū)域，其土壤黑碳需要特別關(guān)注。本文選取大興安嶺西坡森林草原過(guò)渡區(qū)（灰色森林土區(qū)）為對(duì)象，通過(guò)對(duì)稱樣地采樣獲取土壤樣品，采用國(guó)內(nèi)外常用的HF/HCl酸處理-重鉻酸鉀氧化法分離和測(cè)定土壤黑碳，系統(tǒng)研究了該區(qū)土壤黑碳的總體數(shù)量特征和地域性分布規(guī)律。同時(shí)，針對(duì)大興安嶺林區(qū)土壤黑碳主要以顆粒木炭（炭屑）形態(tài)存在、土壤風(fēng)化

2、程度淺、黏土礦物含量低的特點(diǎn)，以國(guó)內(nèi)外常用的HF/HCl酸處理-重鉻酸鉀氧化法為參照，通過(guò)設(shè)計(jì)不同的酸處理方案，研究了酸處理過(guò)程對(duì)土壤黑碳測(cè)定結(jié)果的影響，探討了大幅度簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)步驟的可行性。所得主要結(jié)果如下:
　　(1)土壤黑碳的總體數(shù)量和分布特征
　　研究區(qū)土壤黑碳含量范圍為2.10-16.71 g·kg-1，不同土層間差異很大。土壤黑碳含量在表層最高，隨土層加深向下逐漸遞減。0-40cm土層黑碳儲(chǔ)量占剖面黑碳儲(chǔ)量的80％以

3、上，表聚特征明顯。土壤黑碳占總有機(jī)碳的比率(BC/SOC)大致在15％～25％之間，隨著土壤深度而增加。土壤BC含量與土壤總有機(jī)碳SOC含量成極顯著正相關(guān)。
　　暗灰色森林土各土層黑碳含量大都顯著高于灰色森林土;而各土層及全剖面黑碳密度均高于灰色森林土，不過(guò)，二者各土層BC/SOC比率均無(wú)顯著差異?；疑滞梁桶祷疑滞料缕挛桓魍翆雍谔己烤哂谏掀挛幌鄳?yīng)土層?；疑滞?、暗灰色森林土下坡位各土層及全剖面黑碳密度均顯著高于上坡位

4、。灰色森林土上、下坡位BC密度的差異程度要大于暗灰色森林土?；疑滞?、暗灰色森林土下坡位各土層BC/SOC比率均顯著高于上坡位。
　　由于暗灰色森林土基本上分布在陰坡，所以坡向差異僅涉及灰色森林土一個(gè)亞類。灰色森林土陰坡各土層黑碳含量均有低于陽(yáng)坡的趨勢(shì)，其中10-20、20-40cm土層達(dá)顯著水平。陰坡各土層BC/SOC比率、黑碳密度大都低于陽(yáng)坡。
　　(2)土壤黑碳的測(cè)定方法
　　HF/HCl酸處理-重鉻酸鉀氧化法

5、是國(guó)內(nèi)外常用的分離、測(cè)定土壤黑碳的方法，但該方法步驟復(fù)雜，耗時(shí)、費(fèi)力，且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中多次離心清洗很容易造成誤差。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)大興安嶺西坡森林土壤而言，將HF/HCl酸處理看做一個(gè)整體過(guò)程時(shí)，省略酸處理測(cè)得的黑碳含量高于常規(guī)酸處理;但兩種方案測(cè)得數(shù)值差異并不顯著，再考慮到增加實(shí)驗(yàn)步驟，不僅造成試劑和時(shí)間浪費(fèi)，還會(huì)增大實(shí)驗(yàn)誤差，所以相對(duì)而言省略HF/HCl酸處理過(guò)程直接用重鉻酸鉀氧化法分離、測(cè)定土壤黑碳似乎更可取。將三種表層土樣用七種HF/

6、HCl酸處理方案分離和測(cè)定黑碳，比較各個(gè)方案之間的差異，發(fā)現(xiàn)酸處理各步驟存在很大的變異性，省略酸處理測(cè)定值相對(duì)于酸處理測(cè)定值的變異較小，適合在判定不同地區(qū)黑碳規(guī)律時(shí)使用。
　　而在省略HF/HCl酸處理過(guò)程情況下，與適宜的氧化劑濃度(0.1M K2Cr2O7/2MH2SO4，v∶v=1∶1)相比，使用過(guò)高濃度的重鉻酸鉀(0.1M K2Cr2O7/2M H2SO4)測(cè)得的黑碳含量顯著減少。因此，選擇合適的K2Cr2O7/H2SO4濃