大興安嶺西坡森林土壤黑碳的分布特征與測定方法研究.pdf

1、森林土壤黑碳研究對森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫和碳匯功能評價有重要意義。我國大興安嶺北部寒溫帶針葉林區(qū)和西坡森林草原過渡區(qū)作為林火強烈干擾的區(qū)域，其土壤黑碳需要特別關注。本文選取大興安嶺西坡森林草原過渡區(qū)（灰色森林土區(qū)）為對象，通過對稱樣地采樣獲取土壤樣品，采用國內外常用的HF/HCl酸處理-重鉻酸鉀氧化法分離和測定土壤黑碳，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，針對大興安嶺林區(qū)土壤黑碳主要以顆粒木炭（炭屑）形態(tài)存在、土壤風化

2、程度淺、黏土礦物含量低的特點，以國內外常用的HF/HCl酸處理-重鉻酸鉀氧化法為參照，通過設計不同的酸處理方案，研究了酸處理過程對土壤黑碳測定結果的影響，探討了大幅度簡化實驗步驟的可行性。所得主要結果如下:
　　(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土層黑碳儲量占剖面黑碳儲量的80％以

3、上，表聚特征明顯。土壤黑碳占總有機碳的比率(BC/SOC)大致在15％～25％之間，隨著土壤深度而增加。土壤BC含量與土壤總有機碳SOC含量成極顯著正相關。
　　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，二者各土層BC/SOC比率均無顯著差異?；疑滞梁桶祷疑滞料缕挛桓魍翆雍谔己烤哂谏掀挛幌鄳翆印；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亞類?；疑滞陵幤赂魍翆雍谔己烤械陀陉柶碌内厔?，其中10-20、20-40cm土層達顯著水平。陰坡各土層BC/SOC比率、黑碳密度大都低于陽坡。
　　(2)土壤黑碳的測定方法
　　HF/HCl酸處理-重鉻酸鉀氧化法

5、是國內外常用的分離、測定土壤黑碳的方法，但該方法步驟復雜，耗時、費力，且在實驗過程中多次離心清洗很容易造成誤差。研究發(fā)現(xiàn)，對大興安嶺西坡森林土壤而言，將HF/HCl酸處理看做一個整體過程時，省略酸處理測得的黑碳含量高于常規(guī)酸處理;但兩種方案測得數(shù)值差異并不顯著，再考慮到增加實驗步驟，不僅造成試劑和時間浪費，還會增大實驗誤差，所以相對而言省略HF/HCl酸處理過程直接用重鉻酸鉀氧化法分離、測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定黑碳，比較各個方案之間的差異，發(fā)現(xiàn)酸處理各步驟存在很大的變異性，省略酸處理測定值相對于酸處理測定值的變異較小，適合在判定不同地區(qū)黑碳規(guī)律時使用。
　　而在省略HF/HCl酸處理過程情況下，與適宜的氧化劑濃度(0.1M K2Cr2O7/2MH2SO4，v∶v=1∶1)相比，使用過高濃度的重鉻酸鉀(0.1M K2Cr2O7/2M H2SO4)測得的黑碳含量顯著減少。因此，選擇合適的K2Cr2O7/H2SO4濃