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纳帕海高原湿地土壤铁结合态有机碳随水位下降的分布特征OA

Distribution Characteristics of Iron-Bound Organic Carbon along Water Table Decline in Soil of Napahai Plateau Wetland

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[目的]为探究水位下降(WTD)下高原湿地土壤有机碳(SOC)的稳定性,明晰铁结合态有机碳(OC-Fe)的分布特征和关键影响因素.[方法]于2024年旱季末(6月初)在青藏高原东南缘纳帕海湿地横跨水文梯度和高原湿地演替类型采集土壤,将水位下降相对幅度小、中、大3个等级时空替代为沼泽(S)、沼泽草甸(SM)、草甸(M)3类.对土壤铁氧化物形态、晶质矿物组成、铁结合态有机碳、矿物结合态有机碳(MAOC)以及颗粒有机碳(POC)进行分析.运用冗余分析水位下降后铁氧化物介导的土壤有机碳的变化和影响因素.[结果]随水位下降,湿地S-SM-M的演替过程中,0~30 cm土层的SOC和MAOC质量分数呈先减少后增多的趋势,而OC-Fe质量分数则逐渐降低.MAOC和OC-Fe对SOC的贡献减小,POC浓度及其对SOC的贡献增大.在铁氧化物形态方面,湿地中SOC主要与无定型铁氧化物(Feo)结合,随水位下降,游离态铁氧化物(Fed)、络合态铁氧化物(Fep)质量分数先增多后减少,Feo持续减少,导致土壤铁氧化物的活度降低.湿地土壤中黏土矿物质量分数和稳定性较高,对水位变化响应不敏感,因此对MAOC的影响较小.[结论]随水位下降,湿地表层土壤有机碳库稳定性减弱,表现为POC占比增加,OC-Fe占比减少,有机碳与铁的结合方式从"共沉淀"向"吸附"过渡,影响因素主要有根系泌酸、微生物驱动的氧化还原和Feo的老化,研究结果为高原湿地的保护与固碳提供科学依据.

[Objective]This study aims to investigate the stability of soil organic carbon(SOC)in plateau wetlands under water table decline(WTD),and to clarify the distribution characteristics and key influencing factors of iron-bound organic carbon(OC-Fe).[Methods]At the end of the dry season(early June)in 2024,soil samples were collected from Napahai wetland on the southeastern edge of the Qinghai-Xizang Plateau,spanning hydrological gradients and successional types of plateau wetlands.The relative magnitudes of WTD-small,medium,and large-were represented spatially by three wetland types:swamp(S),swamp meadow(SM),and meadow(M).The forms of soil iron oxides,crystalline mineral composition,iron-bound organic carbon(OC-Fe),mineral-associated organic carbon(MAOC),and particulate organic carbon(POC)were analyzed.Redundancy analysis was employed to examine the changes in iron oxide-mediated SOC and influencing factors following WTD.[Results]Along the S-SM-M succession of wetlands with WTD,the SOC and MAOC contents in the 0-30 cm soil layer exhibited an initial decrease followed by an increase,while OC-Fe content gradually decreased.Additionally,the contributions of MAOC and OC-Fe to SOC decreased,while the concentration of POC and its contribution to SOC increased.In terms of iron oxide forms,SOC in wetlands was primarily associated with oxalate-extractable iron oxides(Feo).Along the WTD,the contents of DCB-extractable iron oxides(Fed)and pyrophosphate-extractable iron(Fep)first increased and then decreased,while Feo continued to decline,leading to reduced activity of soil iron oxides.Furthermore,the content and stability of clay minerals in wetland soil were relatively high and showed insensitivity to water table changes,thereby resulting in minimal impact on MAOC.[Conclusion]Along the WTD,the stability of the organic carbon pool in the surface soil of wetlands diminishes,as evidenced by an increased proportion of POC and a decreased proportion of OC-Fe.The binding mechanism between organic carbon and iron shifts from co-precipitation to adsorption.The main influencing factors include root exudation of organic acids,microbially driven redox reactions,and the aging of Feo.The findings provide a scientific basis for the conservation and carbon sequestration of plateau wetlands.

陈伟志;刘朋雨;张思源;张连凯;龙千玉;李静婷;张亚;杨梦娇;李坪钊;吴文林;王虎;周凯旋

中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心,自然资源部自然生态系统碳汇工程技术创新中心,中国地质学会西南山地生态地质演化与保护修复创新基地,昆明 650100中国地质科学院岩溶地质研究所,自然资源部广西岩溶动力学重点实验室,联合国教科文组织国际岩溶研究中心,广西 桂林 541004||广西平果喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站,广西 平果 531406中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京 100083||中国地质调查局呼和浩特自然资源综合调查中心,呼和浩特 010010中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心,自然资源部自然生态系统碳汇工程技术创新中心,中国地质学会西南山地生态地质演化与保护修复创新基地,昆明 650100中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京 100083昆明冶金高等专科学校,昆明 650033中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心,自然资源部自然生态系统碳汇工程技术创新中心,中国地质学会西南山地生态地质演化与保护修复创新基地,昆明 650100中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心,自然资源部自然生态系统碳汇工程技术创新中心,中国地质学会西南山地生态地质演化与保护修复创新基地,昆明 650100中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心,自然资源部自然生态系统碳汇工程技术创新中心,中国地质学会西南山地生态地质演化与保护修复创新基地,昆明 650100中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心,自然资源部自然生态系统碳汇工程技术创新中心,中国地质学会西南山地生态地质演化与保护修复创新基地,昆明 650100中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心,自然资源部自然生态系统碳汇工程技术创新中心,中国地质学会西南山地生态地质演化与保护修复创新基地,昆明 650100中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心,自然资源部自然生态系统碳汇工程技术创新中心,中国地质学会西南山地生态地质演化与保护修复创新基地,昆明 650100

资源环境

固碳气候变化青藏高原边缘水位下降土壤铁氧化物形态土壤矿物土壤有机碳稳定性

carbon sequestrationclimate changeedge of Qinghai-Xizang Plateauwater table declinesoil iron oxide formssoil mineralssoil organic carbon stability

《水土保持学报》 2026 (1)

43-55,13

国家自然科学基金面上项目(42271094)中国地质调查局基础地质调查项目(DD20242036,DD20230482)自然资源指挥中心科技创新基金项目(KC20230019,KC20230021,KC20240022)自然资源部自然资源要素耦合过程与效应重点实验室开放课题项目(2024KFKT002)自然资源部西南山地自然资源遥感监测工程技术创新中心开放课题项目(RSMNRSCM-2024-006)

10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.01.023

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