黄土典型坝系流域碳沉积特征及其源解析

沉积物信息能够反映流域侵蚀环境变化,研究沉积物碳赋存规律对流域侵蚀过程和生态恢复具有重要指示意义。本文选取黄土高原典型坝系流域,通过土壤沉积剖面取样和室内测试分析,同时利用稳定同位素技术,分析了坝地及沟道沉积土壤剖面的碳分布特征及其来源解析。结果显示：（1）淤地坝沉积土壤总碳含量和土壤有机碳含量变化范围分别为12.80-14.76 g/kg和1.34-3.53 g/kg;沟道沉积土壤总碳含量和土壤有机碳含量变化范围分别为13.61-17.86 g/kg和1.52-5.04 g/kg。（2）淤地坝土壤总碳含量在土壤深度0-100 cm和350-500 cm区间波动较为平缓,100-350 cm波动较大;沟道0-200 cm土壤层总碳含量沉积变化较大,而200-390 cm土壤层变化平缓。淤地坝和沟道沉积土壤有机碳含量随土壤深度增加呈现降低趋势。（3）淤地坝有机碳同位素变化范围为-23.96‰——22.09‰,整体上呈现表层土偏正,并随土壤深度增加而呈现偏负的趋势;沟道沉积土壤有机碳同位素变化范围为-27.04‰——24.58‰,随土壤随深度增加呈现偏正的趋势。（4）羊圈沟坝地表层土壤有机碳多来源于灌木（占96.80%）,沟道表层土壤有机碳则多来自于灌木和草地（分别占62.05%、32.4%）。     

黄土丘陵区植被恢复的土壤碳水效应

黄土高原大规模植被恢复显著影响了这一区域土壤水分和有机碳(SOC),从而影响其承载的土壤水源涵养和固碳服务。明确深层土壤水分和有机碳对植被恢复的响应特征是当前黄土高原地区生态水文与生态系统服务研究的一个重要科学问题,其中植被类型以及生长年限是这一过程的重要影响因素。然而,目前关于深层土壤有机碳和土壤水分对植被恢复的响应及二者关系的研究较少。通过对陕北典型黄土丘陵区不同植被类型和生长年限下0—5 m土壤水分与有机碳的监测,分析了深层土壤水分和有机碳对植被恢复的响应及其特征。研究发现:(1)植被恢复后0—5 m土层均出现水分亏缺,土壤水分亏缺在表层1 m最低,2—3 m最高;对于不同恢复方式,林地土壤水分亏缺在恢复至21—30a时显著高于前一阶段(11—20a),而在恢复31a后水分开始恢复,而灌木、草地土壤水分亏缺程度则随恢复年限延长不断增加。(2)林地、灌木、草地0—5 m平均土壤有机碳含量为1.97、1.77、1.72 g/kg;林地土壤固碳量随恢复年限的增加而增加,并且在恢复20a时固碳量与对照农田相比出现净增;灌木土壤固碳量随恢复年限先增加后降低;草地土壤固碳量则随退耕年限增加呈下降趋势并且低于对照农田。(3)表层0—1 m土壤水分随恢复年限增加变化不显著,深层土壤水分则随恢复年限增加显著降低;相比而言,随恢复年限增加,土壤有机碳随年限的变化在各层土壤中均不显著。深层土壤水分与土壤有机碳呈现显著的正相关,且土壤有机碳的增加速率低于土壤水分,研究认为,深层土壤固碳与土壤水分关系密切,且深层土壤固碳需要充足水分参与。深层土壤水分亏缺可能限制植被细根的发展,使深层土壤有机碳输入减少。