针对表层栗钙土中CaCO3的转化与迁移过程,以土壤微生物活动为中心,通过野外调查和室内培养试验,利用14C标记技术和微生物群落代谢图谱技术(CLPP)等手段,研究土壤微生物呼吸活性、真菌/细菌比、植物残体分解产物以及微生物群落代谢特性对土壤碳酸钙转化与迁移的影响,以此确定栗钙土主要植被下土壤CaCO3的平衡状况及其与微生物活性的关系、栗钙土中微生物主要类群的活动对CaCO3沉淀-溶解平衡及HCO3-淋溶的影响、植物残体分解产物在表层CaCO3转化及运移中的作用,并揭示群落水平上的微生物代谢活动对土壤CaCO3沉淀-溶解平衡的影响。本项目的研究,将增加人们对土壤发生性次生碳酸盐转化机理的了解,特别是土壤微生物活动对土壤CaCO3溶解-沉淀平衡及HCO3-淋溶中的作用,进而了解土壤碳酸盐在全球碳库平衡中的意义和人类活动对其平衡的影响。
在绝大多数陆地碳循环研究项目以土壤有机碳为主题的背景下,本项目以我国北方干旱区栗钙土中的无机碳为研究对象,探讨微生物活动对土壤无机碳转化与运移的影响,是全球变化背景下国内对土壤碳库研究的一个方向性转变。项目通过野外调查采样和室内模拟试验的方法,对内蒙古栗钙土区土壤无机碳分布与影响因素、微生物活动对无机碳溶解/沉淀平衡的影响、植物残体微生物分解液对无机碳淋溶的影响进行了研究,得到如下主要结论(1)内蒙古栗钙土区土壤无机碳中的60%以上来源于微生物分解土壤有机质时产生的CO2;(2)采用紫花苜蓿对农田进行退耕还草时,其残体分解液可促进表层土壤无机碳的溶解,进而减少土壤无机碳的规模,不利于土壤碳的截存;相反,退化草场中的冷蒿则有利于土壤无机碳库的稳定,因为冷蒿残体分解液对表层土壤无机碳的溶解作用小于典型草原优势种-羊草-的溶解作用。(3)我国北方土壤中的钙积层很可能是由于冻融交替形成的,因为冰冻过程可显著提高土壤溶液中的钙离子浓度。研究结果在准确评价土壤无机碳库规模、理解植被更替对土壤无机碳转化过程的影响、以及探求土壤钙积层的形成机理方面具有一定的借鉴意义。