第七届青年地学论坛

在全球碳收支平衡估算中，“剩余陆地碳汇”尚不明确，其中占陆地面积10~15%的喀斯特地区的碳汇效应通常被低估。喀斯特土壤层较薄且不连续，易受侵蚀，其特殊的水文地质结构使土壤碳的动态过程不同于非喀斯特系统，了解喀斯特土壤碳的动态变化特征对揭示喀斯特关键带碳循环及其在全球陆地碳汇中的作用具有重要意义。本研究以中国西南典型喀斯特地区为研究对象，于2017年不同季节调查了四种土地利用类型不同深度的土壤有机碳和无机碳（SOC和SIC）。结果表明，该地区的SOC和SIC含量分别为6.99-119 g kg^-1和0.40-3.51 g kg^-1，土壤碳的高异质性与岩溶结构的不均匀性有关。该地区SOC的周转速率与同位素分馏效应并非完全一致，与喀斯特的薄土层和异质性有关，受控于植被类型、生物量和土壤微生物群落。随土壤深度增加，SOC含量先迅速降低而后趋于稳定，且上层土壤（>20cm）和下层土壤（<20cm）中SOC的动态机制存在差异，“新”输入的SOC（占34 ± 10%）仅活跃在0-20cm的上层区域而很难向深层迁移。SIC的垂直变化趋势与SOC相反，且仅占土壤总碳的<10％。SIC来源或动态过程较简单，主要取决于成土性与成岩性SIC的相对比例，其中成土性SIC的比例较高并对变化更为敏感，主要受土壤呼吸、次生碳酸盐岩沉淀和再溶解的长期动态平衡影响，也受SOC变化的潜在影响。整体而言，该喀斯特地区的SOC储量（20.29 ± 1.66 kg m^-2）在中国及世界范围内处于较高水平，但SIC储量（1.22 ± 0.34 kg m^-2）较低。长期的土地耕作能通过氧化和释放CO₂降低SOC和SIC，使土壤环境质量下降。但在停耕后的前期恢复阶段（10年内），“新”SOC的截留速率（0.18 kg m^-2 yr^-1）较高，而SOC分解速率常数（0.01）较低，这与喀斯特土壤的高渗透性有关。土地利用对SIC的影响主要作用于成土性SIC，这与喀斯特土壤的风化程度以及土壤中生物CO₂和Ca²⁺的可利用性有关。
 

喀斯特关键带；土壤有机碳；土壤无机碳；动态变化；土地利用类型