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为解决热带土壤碳动态研究不足等问题，研究人员测量印度西部古吉拉特邦农业和森林土壤中 SOC 和土壤 CO2的14C。结果发现农业用地 SOC 大量损耗，森林土壤 SOC 周转更快等。该研究有助于理解热带土壤碳循环。
在神秘的土壤世界里，隐藏着一个关乎全球气候的重大秘密 —— 土壤有机碳（SOC）循环。土壤就像一个巨大的碳库，储存着约 3000Pg 有机碳，这一数量远超大气和生物体内碳含量之和。而且，土壤与大气之间的 CO
2交换通量极大，每年从土壤和植被释放到大气中的 CO
2约 130PgC，远远超过了化石燃料的年排放量。可以说，土壤碳循环一旦失衡，对全球气候的影响不可小觑，甚至可能超过化石燃料排放的影响。
然而，目前人们对土壤碳循环的了解还存在诸多不足。虽然知道温度、湿度等因素会影响土壤呼吸，但在不同环境条件下预测 CO2通量变化所需的关键数据却十分匮乏。在热带地区，土壤碳循环速度比高纬度或高海拔地区快得多，这里的土壤储存着全球约 32% 的 SOC。可关于热带土壤碳动态的研究却非常有限，尤其是在印度土壤方面，大多研究只聚焦于有机碳储量，忽略了更深层土壤中储存的相对稳定的碳，也缺乏对温度和降水如何影响碳动态的深入了解。此外，现有的研究方法难以区分土壤 CO2排放的来源，导致对 SOC 停留时间的估算存在偏差。
为了揭开热带土壤碳循环的神秘面纱，来自国内的研究人员开展了一项重要研究。他们把目光投向了印度西部古吉拉特邦的农业和森林土地，这片区域涵盖了半湿润至半干旱的不同气候环境。研究人员测量了从地表到约 120cm 深度土壤中的 SOC 和土壤孔隙空间 CO2（土壤 CO2）中的放射性碳（14C），希望借此探究 SOC 的周转情况以及影响它的因素，同时确定土壤 CO2的来源。这项研究成果发表在《CATENA》上，为该领域的研究带来了新的曙光。
研究人员采用了放射性碳（14C）测定技术，通过测量土壤样品中14C 的含量，来估算 SOC 的平均停留时间（MRT），并以此推断 CO2排放的碳源。研究样本来自古吉拉特邦不同区域的农业用地和森林土地，涵盖了不同的气候条件和土地利用类型，为研究结果的可靠性提供了有力保障。
土壤有机碳含量
研究发现，SOC 含量在不同植被覆盖、年平均降雨量和土地利用方式下差异很大。在表层土壤（0 - 10cm）中，干燥落叶林（吉尔）的 SOC 含量为 2.8 - 3.3%（重量 %），湿润落叶林（拉坦马哈勒）为 1.0 - 1.1%，而古吉拉特邦半湿润至半干旱到干旱地区的农业用地 SOC 含量仅在 0.01 - 0.2% 之间。随着深度增加，SOC 含量迅速下降，在约 100cm 深度处，农业用地 SOC 含量降至 0.001 - 0.02%，森林土壤降至 0.05 - 0.5%。这表明农业用地的 SOC 含量明显低于森林土壤，主要是由于耕作活动导致碳的流失，估计约 90% 的 SOC 已从农业用地中损耗。
控制土壤有机碳平均停留时间的因素
在古吉拉特邦半干旱农业土壤中，表层（0 - 10cm）SOC 的 MRT 随着降雨量的增加而减少。在更湿润的地区，微生物活动增强，加速了 SOC 的周转，使得 MRT 降低。尽管农业土壤的 SOC 含量较低，但与森林土壤相比，其 MRT 相对较高，这意味着农业用地中难分解碳占主导地位。而森林土壤的 MRT 则低于农业用地，显示出森林中 SOC 的循环更快。此外，研究还发现 MRT 与气温的关系在农业用地中并不明显。
土壤 CO2的来源
研究显示，土壤剖面中的土壤 CO2大多是现代的，主要来源于根系呼吸和新鲜有机物的分解，而不同土壤层中较老的 SOC 对土壤 CO2的贡献较少。这说明在该地区，土壤 CO2的产生主要依赖于近期输入的有机物质，而深层土壤中储存的老碳对当前 CO2排放的影响较小。
研究结论和讨论
这项研究全面揭示了印度西部半湿润至半干旱地区热带土壤的碳动态。研究表明，农业用地的 SOC 大量损耗，这对土壤功能产生了负面影响，如削弱了养分循环、水分渗透能力，降低了土壤肥力和碳固存能力。而森林土壤则表现出更快的 SOC 周转速度，这对于维持森林生态系统的平衡和稳定具有重要意义。同时，研究明确了降雨量是影响热带 SOC 动态的关键因素之一，为预测不同气候条件下土壤碳循环的变化提供了重要依据。
通过对土壤 CO2来源的分析，研究人员进一步了解了土壤碳循环的机制，认识到新鲜有机物在土壤 CO2排放中的主导作用。这一发现对于准确评估土壤碳库的稳定性和气候变化对土壤碳循环的影响至关重要。
总体而言，该研究填补了热带土壤碳动态研究的部分空白，为深入理解全球土壤碳循环提供了重要的数据支持和理论依据。未来，研究人员可以在此基础上，进一步探索不同土地利用方式和气候变化对土壤碳循环的长期影响，为制定合理的土地管理策略和应对气候变化提供更有力的科学支撑。
