為探明鹽堿土壤CO₂吸收機(jī)理及影響因素,通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn),利用外源鹽調(diào)節(jié)土壤電導(dǎo)率（electrical conductivity,EC）,探究鹽堿土壤CO₂吸收速率的變化趨勢、累積吸收量和土壤EC之間的關(guān)系。結(jié)果表明:培養(yǎng)期間,土壤樣品在36 h出現(xiàn)吸收現(xiàn)象,且EC值高的土壤達(dá)到CO₂吸收速率峰值時(shí)間短�；貧w分析顯示,土壤CO₂累積吸收量隨EC增加而增加（R2=0.8637）。單因素方差分析發(fā)現(xiàn),不同電導(dǎo)率土壤,CO₂累積吸收量均具有顯著差異（p<0.001）。土壤EC是影響鹽堿土壤CO₂吸收變化的重要因素,土壤EC值升高,增加鹽堿土壤對CO₂的吸收速率和土壤CO₂累積吸收量。 

【文章來源】：地球環(huán)境學(xué)報(bào). 2020,11(04)CSCD

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【部分圖文】：

不同EC水平土壤CO2吸收速率隨培養(yǎng)時(shí)間變化特征

培養(yǎng)期間，不同EC土壤CO2吸收速率表現(xiàn)不同吸收特征。培養(yǎng)36 h后，出現(xiàn)吸收現(xiàn)象，168 h后趨于穩(wěn)定。當(dāng)土壤CO2吸收達(dá)到飽和狀態(tài)，或土壤微生物生命活動(dòng)作用下，CO2排放與土壤培養(yǎng)體系CO2吸收作用達(dá)到平衡，吸收速率接近0 mg?kg-1?h-1。不同EC土壤CO2累積吸收量顯示，S1—S5均表現(xiàn)出吸收特征。王忠媛等（2013）通過滅菌方法，拆分土壤CO2通量為土壤無機(jī)CO2通量和有機(jī)CO2通量，滅菌處理未改變土壤理化性質(zhì)，通過高溫使土壤中的微生物、酶和根系失活，消除了土壤有機(jī)CO2通量的源，其結(jié)果表明：土壤無機(jī)非生物吸收過程很可能是地球上分布廣泛的鹽堿土壤都存在的自然過程。鹽堿土壤無機(jī)碳匯能夠主導(dǎo)或暫時(shí)主導(dǎo)土壤碳匯（Xie et al,2009）。Carmi et al(2019）發(fā)現(xiàn)土壤無機(jī)碳（SDIC）是干旱半干旱區(qū)土壤的重要組成部分。p H值7以上的鹽堿土壤具有吸收CO2的功能，通過同位素示蹤發(fā)現(xiàn)SDIC來源于大氣CO2，該研究結(jié)果可解釋部分土壤碳匯效應(yīng)機(jī)理。Duiker and Lal(1999）研究表明，鹽堿土壤系統(tǒng)對碳酸鹽具有較強(qiáng)的溶蝕作用，溶蝕作用越強(qiáng)，消耗土壤CO2越多，能夠減少土壤向大氣釋放CO2，從而增強(qiáng)鹽堿土壤碳匯效應(yīng)。Liu et al(2015）在毛烏素沙地研究發(fā)現(xiàn)，土壤吸收13CO2后，13C可能在土壤固相中富集，表明土壤吸收的碳有可能轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓猁}，并形成碳匯。Matter et al(2016）和Mc Grail et al(2017）向玄武巖礦井中注入CO2,2年內(nèi)生成了大量碳酸鹽結(jié)核，固定了95%注入的碳，認(rèn)為這種具備固碳效應(yīng)的碳酸鹽結(jié)核的快速形成過程，可能歸因于玄武巖溶解（額外提供了大量Ca2+和Mg2+等）、堿性水注入、新式注入碳手段和原生/次生碳酸鹽溶解過程。法科宇等（2018）研究碳酸鹽結(jié)核形成過程，對探索“荒漠土壤吸收的碳可能礦化為碳酸鹽”具有借鑒意義。綜合已有研究，表明高EC土壤具有吸收CO2的潛力，與本文培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一致。圖3 土壤CO2累積吸收量和土壤EC的關(guān)系

圖2 不同EC水平土壤CO2累積吸收量土壤吸收的CO2可能經(jīng)過漫長的時(shí)間形成碳酸鹽，固存在土壤中，CO2“礦化作用”可能是地球表層巖石與土壤固存CO2的一個(gè)縮影。因此，碳酸鹽對鹽堿土壤碳匯效應(yīng)的研究將是土壤碳匯研究的一個(gè)重要方向。劉再華（2001）將土壤CO2通量分為土壤有機(jī)CO2通量和無機(jī)CO2通量，土壤微生物能夠分泌胞外碳酸酐酶（CA）并催化CO2和之間的可逆轉(zhuǎn)換：CO2+H2O→+H+，使其反應(yīng)速率提高109倍，轉(zhuǎn)化數(shù)高達(dá)104—106倍，為生物作用在全球碳循環(huán)中“碳失匯”重新評價(jià)提供了理論依據(jù)。關(guān)于鹽堿土壤微生物能否分泌胞外碳酸酐酶并催化CO2和之間的逆轉(zhuǎn)，以及不同EC環(huán)境微生物特征還需要更深層次的微生物實(shí)驗(yàn)探究。楊文柱等（2019）研究鹽堿土壤溫室氣體占比數(shù)據(jù)的精確估算還需要更多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以驗(yàn)證。合理調(diào)控土壤鹽含量，提高農(nóng)業(yè)鹽堿土壤CO2累積吸收的有效措施，對豐富碳循環(huán)理論與節(jié)能減排規(guī)劃都具有特殊意義。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3443158