城市綠化用地土壤有機碳和無機碳剖面分布特征.docx

1、文章編號：1673-0747(2017)04-0007-06城市綠化用虹壤有機碳和無機碳剖面分布驪城市綠化用虹壤有機碳和無機碳剖面分布驪1!1陳超03,4,李勁彬1,234（1.陜西省土地工程建設(shè)集團有限責(zé)任公司，陜西西安710075;2.陜西地建土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司，陜西西安710075;3.國土資源部退化及未利用土地整治工程重點實臉室，陜西西安710075;4.陜西省土地整治工程技術(shù)研究中心，陜西西安710075）摘要：為了探明城市綠化用地土壤破儲量,選取陜西富平其城櫻花、紫蕨、柏樹和捂桐4種妹種綠化用地為研究時象，分析土填垂直方向的有機碳和無機破分布規(guī)律及碳密度變化越勢.姑果表

2、明：4種城市綠化用地m內(nèi)土壤無機碳和有機碳平均質(zhì)量比大小依次為：梧棲（8.87g/kg）、紫藪（8.14g/kg）、柏樹（7.20g/kg）、櫻花（6.84g/kg）和紫建（3.73g/kg）、柏樹（3.60g/kg）、梧桐（3.43g/kg）、櫻花（2.39g/kg）；不同綠化林種下，1m內(nèi)土填無機碳在割面上的分布規(guī)律存在明顯差異，但有機碳的分布規(guī)律基本一致，均隨土埃深度增加呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢；城市綠化用地1m上層內(nèi)上壤碳肆以無機碳為主，總碳密度大小依次為梧桐（16.45g/kg）、紫硫（15.91g/kg）、柏樹（14.48g/kg）.櫻花（12.38g/kg）.關(guān)鍵詞：有機碳；無機碳；碳

3、密度；城市綠化用地中圖分類號：S153.6文獻標(biāo)志碼：A收稿日期：2007-07-10基金項目：陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計劃項目（201句Q4025）作者簡介：陳超（1989）,男，初級工程師，碩士，主要從事土地工程技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用研完.隨著人們對全球變化的深入關(guān)注，越來越多的學(xué)者、國際組織和政府機構(gòu)開展了全球碳循環(huán)的相關(guān)研究，全球碳循環(huán)作為地球上最主要的生物地球化學(xué)循環(huán)，不僅影響著陸地表生系統(tǒng)中各種物質(zhì)的循環(huán)，還對人類的生活產(chǎn)生重要影響，被認(rèn)為是表征地表系統(tǒng)健康與否的重要標(biāo)志山.陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫是土壤碳庫，土壤碳庫是大氣碳庫總?cè)萘康?.3倍，生物碳庫總?cè)萘康?.5倍，土壤碳庫0.1%的變

4、化，將會導(dǎo)致大氣圈二氧化碳質(zhì)量濃度提高1mg/m3121.土壤碳庫包括有機碳庫和無機碳庫，在干早、半干早地區(qū)，土壤碳庫主要以無機碳庫的形式存在；而在濕潤、半濕潤地區(qū)，土壤碳庫以有機碳庫的形式存在以目前，有關(guān)土壤碳的研究大多集中在土壤有機碳對大氣二氧化碳的影響以及土壤碳密度和土壤碳儲最等方面；土壤碳分布的研究主要集中在土壤有機碳方面，對土壤無機碳的研究還十分欠缺I"】.研究表明，在土壤碳庫總髭中，無機碳庫約占2/5閔.前人已經(jīng)對無機碳在大氣、植被、土壤碳庫間的動態(tài)變化，參與全球碳循環(huán),影響全球溫室效應(yīng)等進行了比較系統(tǒng)的研究。-,對于城市綠化用地土壤中無機碳分布和碳密度的研究較少.城市作

5、為人類活動的中心，其生態(tài)環(huán)境受人類活動改造程度最為強烈，土地利用方式的轉(zhuǎn)變、城市用地和非城市用地間的相互轉(zhuǎn)化等，都會對土壤結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，改變土壤的理化性質(zhì)與生態(tài)系統(tǒng)類型，從而造成土壤碳庫儲量的增加或減少【喝叫本研究以陜西富平縣為例，采集富平縣城內(nèi)不同綠化植被用地剖面土壤，分析垂直方向的有機碳和無機碳的空間分布特征，以期為科學(xué)利用和保護城市有限土地資源，提高土壤質(zhì)址，保護城市生態(tài)環(huán)境，堅持城市可持續(xù)發(fā)展和應(yīng)對脆弱生態(tài)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù).1材料與方法1.1研究區(qū)概況富平縣位于陜西省中部，關(guān)中平原和陜北高原的過渡地帶，屬渭北黃土高原溝壑區(qū)，位于東經(jīng)108。57'109。26'

6、,匕緯34。42'35。06'.在構(gòu)造上處于新生代構(gòu)造凹陷內(nèi)，基本構(gòu)造南深北淺，呈階梯式塊狀斷陷，從北往南地貌變化規(guī)律為洪積扇裙一黃土臺墀一河谷階地.該區(qū)域?qū)儆跍嘏瘞О霛駶櫄夂騾^(qū)，19912000年年均降雨量315.4mm,79月降水量占全年降雨量的49%,年蒸發(fā)量1000-1300mm,無霜期225d,年平均氣溫13.4丁,夏季最高氣溫41.8冬季最低氣溫-22X,年光能輻射總址520.38536.76J/cm2.1.2試驗方案2016年7月，在富平縣城市綠化用地中先后選取并采集41個土壤剖面，其中櫻花綠化用地10個，紫薇綠化用地9個，柏樹綠化用地11個，梧桐綠化用地11個.

7、采用土鉆取樣法，取0-100cm±樣，每10cm取樣1個，將取好的樣品放入密封袋中，帶回實驗室備用.1.3樣品測定與計算在實驗室內(nèi)，把土壤樣品分?jǐn)傇诎准埳希暨x出大的石塊和碎屑植物殘體,經(jīng)風(fēng)干、研磨、過篩后，測定土壤有機碳和無機碳含量.采用德國耶拿multiN/C2100TOCHT1300固體模塊對樣品中的總碳和有機碳含址進行檢測，無機碳含量通過總碳和有機碳相減得到.土壤有機碳密度或無機碳密度是指單位面積上一定厚度土層中有機碳或者無機碳的數(shù)量，有機碳密度和無機碳密度采用下式計算叫：nSCZEMxRxC/IOO.（1）i-l式中5為土層數(shù);也為第i層土壤厚度（cm）；R為第i層土壤容重

8、，采用各采樣點0-40cm±層土壤平均容重值1.34g/cn?（各采樣點取樣并測定了020、2040cm土壤容重，在此取平均值）;C,為第i層土壤有機碳或者無機碳質(zhì)量比（g/kg）.1.4數(shù)據(jù)分析采用MicrosoftExcel2013對數(shù)據(jù)、圖表進行處理，并制圖.2結(jié)果與分析2.1無機碳質(zhì)比及其剖面分布特征如表1所示，富平縣城市綠化用地1m內(nèi)無機碳平均質(zhì)量比大小依次為:梧桐、紫薇、柏樹、櫻花.梧桐綠化用地1m內(nèi)無機碳平均質(zhì)量比為8.87g/kg,紫薇為8.14g/kg,柏樹為7.20g/kg，櫻花為6.84g/kg.各區(qū)域變異系數(shù)分別為梧桐綠化用地50.31%,紫薇52.75%,柏

9、樹57.78%,櫻花17.69%.*1不同綠化用地?zé)o機碳質(zhì)比綠化林種剖面數(shù)范圍/（&k廣）平均值/(g-kg-1)CV/%櫻花106.39-7.346.8417.69紫薇97.57-8.488.1452.75柏樹116.83-7.607.2057.78梧桐118.20-9.478.8750.31如圖1所示，富平縣城41個土壤采樣點剖面無機碳質(zhì)量比統(tǒng)計結(jié)果表明，城市綠化用地?zé)o機碳質(zhì)量比平均值為7.76g/kg,其中最大值為15.94g/kg,出現(xiàn)在梧桐綠化用地下，最小值為0.5威g.在不同的采樣點，土壤中無機碳質(zhì)量比在垂直方向表現(xiàn)出不同的變化規(guī)律.櫻花樹下,0-40cm土層，無機碳質(zhì)量比

10、隨土層深度增加逐漸降低,40-100cm土層，無機碳質(zhì)量比隨著深度變化呈現(xiàn)波浪式往復(fù)變化；但40cm以下土壤無機碳質(zhì)量比均小于0T0cm土壤無機碳質(zhì)量比.在紫薇和梧桐樹下，無機碳質(zhì)量比隨著深度增加呈現(xiàn)出減小一增加一減小的趨勢，在30-60cm土層處無機碳質(zhì)量比增加速度較快，在60cm處無機碳質(zhì)量比達到最大值，而OYOcm土層土壤無機碳質(zhì)量比較低.在柏樹下，無機碳質(zhì)域比隨土層深度增加呈現(xiàn)出先減小后增加的趨勢，在2030cm處無機碳質(zhì)量比最小,70cm以下無機碳質(zhì)量:比變化幅度減小，趨于平衡.2.2有機碳質(zhì)量比及其剖面分布特征如表2所示，富平縣城市綠化用地1m內(nèi)有機碳平均質(zhì)量比大小依次為：紫薇、柏

11、樹、梧桐、櫻花.紫薇綠化用地1m內(nèi)有機碳平均質(zhì)量比為3.73g/kg,柏樹為3.60g/kg,梧桐為3.43g/kg，櫻花為2.39g/kg.各區(qū)域變異系數(shù)分別為紫微綠化用地38.99%,柏樹30.54%，梧桐33.03%,櫻花23.47%.如圖2所示，富平縣城41個采樣點剖面有機碳質(zhì)量比統(tǒng)計結(jié)果表明，城市綠化用地Im內(nèi)有機碳質(zhì)量比平均值為3.29g/kg,其中最大值為7.56g/kg,出現(xiàn)在紫薇綠化用地（MOcm土層，最小值為0.33g/kg,出現(xiàn)在櫻花綠化用地.有機碳剖面分布表明，該區(qū)域各剖面有機碳質(zhì)量比隨土層深度增加大致呈降低趨勢.櫻花綠化用地有機碳下降趨勢較慢，各層次有機碳質(zhì)量比差別不

12、大.紫薇綠化用地有一個剖面在3040cm處有機碳質(zhì)雖比較高.梧桐綠化用地在20-30cm處有機碳質(zhì)量比較高.18808090A土壤無機碳質(zhì)扯比/(g-kg*)510102030土壤無機碳質(zhì)量比/(g-kg'1)6120405060-號應(yīng)送理+1151020405060妾送職-H70708080909()圖1土壤無機碳剖面分布特征30注：A為櫻花，B為紫微，C為柏樹，D為梧桐.表2不同綠化用地有機碳質(zhì)比綠化林種剖面數(shù)范圍/(gkgT)平均ffL/Cg-kg'1)CVI%櫻花102.08-2.792.3923.47紫薇93.40-4.263.7338.99柏樹112.91-3.84

13、3.6030.54梧桐113.18-3.673.4333.032.3碳密度如表3所示，不同綠化用地1m內(nèi)無機碳密度變化趨勢：030cm土層變幅為1.35-3.16kg/m2；0-50cm土層變幅為2.23-4.82kg/m2；0100cm±層變幅為9.17-11.85kg/m2.O3Ocm土層無機碳密度大小依次為櫻花、梧桐、柏樹、紫薇;050cm土層無機碳密度大小依次為櫻花、梧桐、紫薇、柏樹;080907()102030土壤無機碳質(zhì)技比/(g-kg')6124056010018土填無機碳質(zhì)比/(gk廣)010202030可遂喪-U100cm±層無機碳密度大小依次為梧

14、桐、紫薇、柏樹、櫻花.由此可見，櫻花綠化用地?zé)o機碳密度較其他綠化用地較高.紫薇、柏樹和梧桐綠化用地，無機碳主要集中在50-100cm土層,50-100cin土層無機碳密度占0100cm土層無機碳密度的百分比分別為74.68%.76.89%和73.25%.不同綠化用地Im內(nèi)土壤有機碳密度變化趨勢:030cm土層變幅為1.05-2.06kg/m2；O5Ocm±層變幅為1.693.27kg/m2；0100cm土層變幅為3.21-5.01kg/m2.O3O、O5O和0100cm土層有機碳密度大小順序均為紫薇、柏樹、梧桐、櫻花.各個綠化用地030cm和050cm±層有機碳密度占0-1

15、00cm土層有機碳密度的百分比分別為32.71%和52.65%、0102030土壤有機碳質(zhì)量lt/(g«kg-')02468土壤有機碳質(zhì)依比/(g-kg')2460102030405060巨<荽送西-H70809010040506082翌尾哽T土壤有機碳質(zhì)fit比/(g-kg')02468D上壤有機碳質(zhì)缺比/(&4廣)0246801020304050607010203040506070C注：A為櫻花，B為紫薇，C為柏樹，D為梧桐.圈2土堰有機碳剖面分布特征41.12%和65.27%,40.37%和2和63.04%,由此可見，城

16、市綠化用地有機碳主要集中在上層土壤中.通過對比各層次土壤無機碳和有機碳密度發(fā)現(xiàn)，櫻花綠化用地030cm土層碳庫以無機碳為主，其他3種綠化用地以有機碳為主；A50cm土層，櫻花和梧桐綠化用地土壤碳庫以無機碳為主；0100cm土層,4種綠化用地?zé)o機碳密度遠大于有機碳密度.由此可見，該區(qū)域綠化用地0-100cm±層土壤碳庫主要以無機碳為主.3討論城市綠化用地土壤碳庫中無機碳的變化不同于農(nóng)田、森林等，其變化的發(fā)生受到多方面、多因素的影響.在城市建設(shè)過程中，土壤剖面經(jīng)常會受到人為干擾，并且城市建設(shè)中外源物質(zhì)被帶入表層,水泥、石灰等建筑物及其他生活垃圾的增加，都會引起土壤碳庫碳酸鹽發(fā)生變化知當(dāng)土

17、壤中水分蒸發(fā)大于降雨時，土壤中鹽分向上移動，在表層積聚.會使表層碳酸鹽含量增高;當(dāng)人工灌溉時，土壤表層含水量增大，產(chǎn)生淋溶作用，會產(chǎn)生脫鈣現(xiàn)象，碳酸鹽向下層移動，導(dǎo)致下層土壤碳酸鹽含量增加網(wǎng).本研究中,櫻花綠化用地040cm土層無機碳質(zhì)量比明顯高于下層土壤，可能是蒸發(fā)作用強烈造成的.紫薇和梧桐綠化用地?zé)o機碳質(zhì)量比在60cm處達到最大值，柏樹綠化用地?zé)o機碳質(zhì)雖比在70cm以下趨于平綠化林種削面數(shù)無機碳密度/(kg-m-1)有機碳密度/(kg-m'2)030cm050cm0100cm030cm0-50cm0I00cm櫻花103.164.829.171.051.693.21紫薇91.352.

18、7610.902.063.275.01柏樹111.412.239.651.952.914.83梧桐111.763.1711.851.852.904.60綠化林種削面數(shù)無機碳密度/(kg-m-1)有機碳密度/(kg-m'2)030cm050cm0100cm030cm0-50cm0I00cm櫻花103.164.829.171.051.693.21紫薇91.352.7610.902.063.275.01柏樹111.412.239.651.952.914.83梧桐111.763.1711.851.852.904.60表3土壩有機碳和無機碳密度衡，可能是因為脫鈣現(xiàn)象造成的.土壤有機碳含址由地表植

19、被、植物根系、生物殘渣和土壤微生物等共同決定四，不同的林分類型因地表植被覆蓋、枯落物分解程度、人為干擾程度以及土壤微生物的分解作用等不同，土壤有機物質(zhì)含量也會產(chǎn)生差異.隨著土層深度增加，土壤溫度、濕度和透氣性等條件都會變差，根系減少、有機質(zhì)來源減少，會導(dǎo)致土壤有機碳含域隨土層深度增加而呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢團.但在城市土地中，中層土壤中垃圾填埋層和腐殖質(zhì)層的存在，都會產(chǎn)生土壤剖面在土壤中層有一個有機碳含量的高值點，這主要是因為生活垃圾和腐殖質(zhì)分解使土壤中有機碳含量:增加知本研究中，各個剖面土壤有機碳質(zhì)量比隨土層深度增加呈降低趨勢，與前人研究一致；但在紫薇綠化用地和梧桐綠化用地，都存在一個高值點，

20、分別出現(xiàn)在30-40和2030cm處，這可能是因為兩種植物根系在對應(yīng)深度土層中分布較多，從而引起有機質(zhì)來源增加，導(dǎo)致有機碳質(zhì)量比升高，也有可能是因為人類活動干擾、城市建設(shè)、垃圾填埋或者土壤翻動等因素引起有機碳質(zhì)量比升高，還需進一步驗證.碳密度直接反映碳庫中碳含量的多少，本研究表明，富平縣城市綠化用地1m土層碳庫以無機碳為主.紫薇相較于其他3種植物，可有效提高1m內(nèi)土壤有機碳質(zhì)量比，梧桐的種植顯著提高了1m內(nèi)土壤總碳質(zhì)量比，4種綠化用地1m土層土壤總碳密度的大小依次為梧桐、紫薇、柏樹、櫻花.由此可見，梧桐和紫薇對于提高土壤總固碳量具有較好的作用.4結(jié)論富平縣4種城市綠化用地1m土層無機碳平均質(zhì)雖

21、比大小依次為梧桐、紫薇、柏樹、櫻花，分別為8.87、8.14、7.20和6.84g/kg；有機碳平均質(zhì)量比大小依次為紫薇、柏樹、梧桐、櫻花，質(zhì)量比分別為3.73、3和2.39g/kg.不同綠化林種下，無機碳在土壤剖面上的分布存在明顯差異，這可能是蒸發(fā)強烈、淋溶作用或其他人為因素所致；有機碳的分布規(guī)律大體一致，均為隨土壤深度增加呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢.富平縣城市綠化用地1m土層土壤碳庫以無機碳為主，總碳密度大小依次為梧桐、紫薇、柏樹、櫻花，與1m土層無機碳平均質(zhì)量比大小順序一致.參考文獻：1 張瑞.黃土高原土壤無機碳密度分布、儲量及影響因素D.北京：中國科學(xué)院,2012.2 ESWA

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