地下水灌溉对华北平原农田土壤碳库转化影响

作     者：敦宇 许嘉文 白雪山 禤映雪 曹英杰 靳潇锐 赵玉川 武超 DUN Yu;XU Jiawen;BAI Xueshan;XUAN Yingxue;CAO Yingjie;JIN Xiaorui;ZHAO Yuchuang;WU Chao

作者机构：中国地质科学院水文地质环境地质研究所河北石家庄050061 中国地质调查局河北省地下水污染机理与修复重点实验室河北石家庄050061 中山大学环境科学与工程学院广东广州510006 广东省环境污染控制与修复技术重点实验室广东广州510006 河北省地质环境监测院河北石家庄050022 

出 版 物：《环境科学研究》 (Research of Environmental Sciences)

年 卷 期：2021年第34卷第5期

页      面：1187-1195页

核心收录：

学科分类：0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 083001[工学-环境科学] 08[工学] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(No.41701368) 科技基础资源调查专项项目(No.2017FY100405-3) 中国地质科学院基本业务科研经费(No.JYYWF20181303) 

主　　题：地下水灌溉 土壤碳库 含量 储量 碳同位素 

摘      要：为揭示区域尺度上地下水灌溉对农田土壤碳库转化的作用机制,选取华北平原高灌溉定额区、低灌溉定额区及无灌溉背景区为研究对象,分析土壤深度0~700 cm剖面范围内碳含量及碳储量的变化特征,并结合稳定碳同位素源解析技术,采用端元混合模型定量评估地下水灌溉条件下不同来源的土壤碳对土壤碳库的贡献率.结果表明:①地下水灌溉对土壤有机碳(SOC)储量影响不显著,但是显著增加了土壤无机碳(SIC)储量,具体趋势表现为无灌溉背景区(43.8 kg/hm^(2))低灌溉定额区(46.9 kg/hm^(2))高灌溉定额区(79.9 kg/hm^(2));垂向剖面数据进一步显示,灌溉区与无灌溉区碳密度在土壤深度100~300 cm处存在显著差异(p0.01).②碳含量及稳定碳同位素相关分析表明,无灌溉条件下SOC和SIC间转化关系较为明显;而在地下水灌溉区SOC与SIC相关性较弱.地下水溶解性无机碳(DIC)输入成为灌溉区土壤无机碳库的主控因素.③稳定碳同位素源解析表明,SOC以C3植物来源为主,无灌溉区DIC主要来源于SOC转化,其占比在10.6%~25.8%之间;灌溉区DIC则主要来源地下水灌溉,占比范围为74.0%~89.8%.研究显示,地下水灌溉外源输入的DIC显著提高了SIC的储量,对区域土壤碳库组成及转化过程产生重要的直接影响.