中大西洋地区草坪土壤中，随着土壤碳含量的增加，土壤中可提取的铅（Pb）含量也相应升高

《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》：Soil Extractable Lead (Pb) Levels Associated With Increased Soil Carbon Content in Mid-Atlantic Turfgrass Soils

土壤碳动态与铅沉积的关系：研究发现提取态铅（Pb）含量超过4.26 mg/kg时，土壤总碳和permanganate-oxidizable carbon（POXC）呈显著正相关，提示铅通过化学保护稳定土壤碳；冬季最低气温升高与土壤碳增加相关，可能因冻融频率减少。全球碳模型需重新评估legacy Pb的影响。

　　这项研究聚焦于全球变化因素对土壤碳储存的影响，尤其是在城市化和环境变化的背景下。通过在62个高尔夫球场进行实地观测，研究人员考察了土壤碳储量与多种潜在影响因素之间的关系，包括温度、二氧化碳浓度、臭氧暴露以及土壤中的重金属含量，尤其是铅（Pb）。这些高尔夫球场位于美国中大西洋地区，其距离城市化区域不等，且这些区域的土壤长期未受人为干扰，为研究提供了独特的自然条件。研究结果表明，土壤中的铅含量与土壤碳储量之间存在显著的正相关关系，这一发现对理解土壤碳的长期动态及其在全球碳循环中的作用具有重要意义。

土壤碳储存是全球碳循环中的关键组成部分，但其变化机制仍然不够明确。城市化带来的长期温度上升、二氧化碳增加和臭氧浓度变化，可能通过影响土壤中的碳储存来改变全球的碳平衡。本研究通过分析高尔夫球场的土壤样本，探讨了这些变化因素如何与土壤碳含量相互作用。研究发现，当土壤中的可提取铅含量超过约4毫克/千克时，土壤碳储量与铅含量之间存在显著的正相关关系。这一结果表明，大气沉降的铅可能通过化学结合的方式稳定了土壤中的有机碳。此外，二月的最低气温与土壤碳储量之间也存在正相关关系，可能与冻融过程对土壤碳的扰动减少有关。这些发现为理解土壤碳的稳定性机制提供了新的视角。

研究团队还探讨了土壤中可氧化碳（POXC）的变化，POXC通常被认为是土壤中易氧化有机碳的指标，反映了土壤有机质的可分解性。研究发现，POXC与可提取铅、土壤钙含量、臭氧暴露以及施肥频率之间存在显著的相关性。其中，当可提取铅含量超过某一阈值时，POXC与铅含量呈正相关，表明铅可能通过化学桥接和聚集作用保护了土壤中的有机碳免受矿化。同时，施肥频率与POXC之间存在负相关，这可能与施肥对土壤微生物分解能力的增强有关，或与施肥减少了植物碳输入有关。此外，二月的最低气温对POXC也有显著的正向影响，这与温度对植物生长和土壤碳输入的间接作用有关。

研究还揭示了土壤铅含量在不同深度土壤层中的分布情况。数据显示，可提取铅含量在0至30厘米深度范围内存在显著的正相关关系，特别是在5至15厘米和15至30厘米的土壤层中，这种相关性更为明显。相比之下，钙含量在0至5厘米的土壤层中与土壤碳储量表现出最强的正相关性。这种差异可能源于两种元素在植物、土壤和时间上的不同动态。铅的沉降主要与有机质结合，而钙则可能通过定期施加维持土壤肥力。此外，研究发现，土壤铅含量的分布不仅受到城市化和道路位置的影响，还可能受到局部地形、植被覆盖、建筑物等因素的影响。

研究团队还对土壤中的其他化学成分进行了分析，包括土壤pH值、阳离子交换容量（CEC）和多种营养元素。这些数据帮助研究人员识别了可能影响土壤碳储量的其他因素。例如，阳离子交换容量与土壤碳储量存在正相关关系，这可能与土壤矿物对有机碳的吸附能力有关。同时，研究还发现，土壤中的某些重金属含量与碳储量之间存在显著的正相关性，这可能反映了这些重金属在土壤中的稳定性以及它们对碳储存的间接影响。

此外，研究还探讨了土壤碳储量与臭氧暴露之间的关系。虽然臭氧通常被认为对植物生长有负面影响，但研究发现，在高尔夫球场的土壤中，臭氧暴露与可氧化碳之间存在正相关性。这可能与臭氧对土壤微生物活动的影响有关，也可能与臭氧对植物组织的氧化损伤有关。研究还指出，植物的碳输入是土壤碳储量的重要决定因素，而臭氧暴露可能通过影响植物生长，间接影响土壤碳储量。

本研究的一个重要发现是，铅的沉降可能对土壤碳的稳定性产生深远影响。铅的沉积量在研究区域内的变化可能与城市化程度、道路分布以及大气传输和沉降有关。铅在土壤中的存在可能通过化学结合和聚集作用保护了土壤中的有机碳，使其不易矿化和分解。这一发现对全球碳循环模型的构建具有重要意义，因为当前的模型尚未考虑铅对土壤碳储存的潜在影响，可能导致对土壤碳稳定性的高估。因此，未来的研究需要进一步探讨铅对土壤碳矿化的影响，以提高对土壤碳动态的理解。

研究还强调了土壤碳储量与温度之间的复杂关系。尽管温度通常被认为会促进土壤碳的分解，但研究发现，在二月的最低气温增加时，土壤碳储量也随之增加。这可能与冻融过程对土壤碳的扰动减少有关，而冻融过程是土壤碳损失的重要机制。因此，二月的最低气温可能通过减少冻融活动，间接影响土壤碳的稳定性。此外，研究还发现，土壤中的某些因素如阳离子交换容量和钙含量对土壤碳储量和可氧化碳的稳定性具有重要影响，这些因素可能通过促进土壤碳的结合和稳定，减少其矿化和损失。

研究的局限性在于，它主要依赖于观测数据，无法确定因果关系。此外，土壤样本的存储因设备故障而无法进一步分析，限制了研究的深度。尽管如此，研究结果仍然提供了有价值的线索，表明土壤碳的稳定性可能受到多种因素的影响，包括铅的沉降、温度变化和臭氧暴露。未来的研究需要结合更多的实地观测和控制实验，以进一步验证这些发现，并探索铅对土壤碳动态的具体机制。

本研究的发现对理解土壤碳的长期动态和全球碳循环具有重要意义。铅的沉降可能通过化学结合和聚集作用，显著提高土壤碳的稳定性。同时，温度变化，特别是二月的最低气温，可能通过减少冻融扰动，间接影响土壤碳的储量。这些发现不仅有助于改进土壤碳的定量模型，还可能为预测未来气候变化对土壤碳储量的影响提供新的依据。因此，进一步的研究需要关注铅对土壤碳动态的具体机制，以及如何在不同生态系统中影响土壤碳的稳定性。