鹽堿土壤碳匯減排潛力

本書針對我國河套灌區(qū)鹽堿土壤分布廣、鹽堿程度重的特點，開展鹽堿土壤利用價值研究，主要內(nèi)容包括：鹽堿土壤微生物多樣性變化、鹽堿土壤甲烷氧化菌比活性特征、鹽堿土壤CH4吸收潛力、鹽堿土壤CO2吸收潛力、鹽堿土壤不同剖面無機(jī)碳分布等。本書內(nèi)容關(guān)系到鹽堿土壤碳匯減排潛力，定量了不同鹽堿程度土壤CH4、CO2累積吸收量，為干旱半干旱地區(qū)鹽堿土壤碳匯減排潛力估算提供科學(xué)依據(jù)。
本書可作為高等學(xué)校、科研院所教師和從事陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯減排研究的科研工作者參考用書。

著作集中了鹽堿土壤碳匯減排研究進(jìn)展和科學(xué)前沿，提出未來研究重點，為讀者研究陸地生態(tài)系統(tǒng)CH4、CO2吸收提供了清晰路線，以期為國家碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)實現(xiàn)提供新的科技支撐。

CO2、CH4等溫室氣體濃度升高引起全球變暖是當(dāng)今人類社會面臨的重大挑戰(zhàn)。當(dāng)前，針對土壤有機(jī)碳匯的研究成果較多，然而，針對我國西北干旱半干旱區(qū)鹽堿土壤無機(jī)碳酸鹽野外原位觀測缺乏，碳庫儲量尚不明確的問題需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究。
本書以我國中溫帶大陸性干旱、半干旱氣候區(qū)內(nèi)蒙古引黃灌區(qū)鹽堿土壤地下水為試驗對象。通過多年原位觀測和比較研究該區(qū)域不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式與不同鹽堿程度耕地大氣鹽堿土壤土壤CO2、CH4地下水無機(jī)碳地球化學(xué)特征，運用穩(wěn)定同位素、數(shù)值模擬和分子生物學(xué)等方法，明確不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和不同鹽堿程度對大氣鹽堿土壤土壤CO2、CH4地下水無機(jī)碳遷移過程、強(qiáng)度及特征的響應(yīng)規(guī)律，揭示鹽堿土壤無機(jī)碳匯變化和作用機(jī)制，評估不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和不同鹽堿程度鹽堿土壤無機(jī)碳匯潛力，探尋建立有利于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益、土壤固碳和溫室氣體減排雙贏的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。全書共8章，第1章為緒論；第2章為內(nèi)蒙古河套灌區(qū)不同鹽堿程度的土壤細(xì)菌群落多樣性；第3章為外源鹽對不同鹽堿程度土壤CH4吸收潛力的影響；第4章為外源鹽對鹽堿土壤無機(jī)碳淋溶特征的影響；第5章為基于實時熒光定量PCR技術(shù)對不同鹽堿程度土壤甲烷氧化菌比活性的研究；第6章為不同含鹽量土壤可溶性無機(jī)碳及鹽基離子的剖面分布特征；第7章為外源鹽對鹽堿土壤CO2吸收的影響；第8章為主要結(jié)論、創(chuàng)新點和研究展望。本書將為制定我國農(nóng)田土壤固碳減排環(huán)境外交策略提供數(shù)據(jù)支撐，為尋求不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式減緩大氣溫室效應(yīng)提供科學(xué)依據(jù)。
研究過程中，內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)境化學(xué)重點實驗室陸地生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)與全球變化研究組教師在實驗設(shè)計和野外觀測中提供技術(shù)指導(dǎo)；野外原位觀測基地焦吉亮老師在實驗地確定和管理上給予幫助；內(nèi)蒙古師范大學(xué)李新碩士、楊銘德碩士、溫慧洋碩士、白曙光碩士、谷鵬碩士、楊潔碩士、劉立家碩士、于俊霞碩士、于亞澤碩士、宋春妮碩士、張婧碩士、劉宇斌碩士在野外原位觀測和室內(nèi)實驗中提供了幫助，在此一并致以真誠感謝。
本專著編寫過程中，難免有疏漏和不足之處，請讀者批評指正。

楊文柱
2024年3月

第1章緒論001
1.1問題提出002
1.1.1溫室氣體引起全球變化問題002
1.1.2土壤碳匯功能對減緩大氣CO2、CH4濃度上升具有較大潛力002
1.2鹽堿土壤無機(jī)碳國內(nèi)外研究進(jìn)展004
1.2.1土壤碳庫對CO2的吸收004
1.2.2鹽堿土壤吸收CO2的現(xiàn)象005
1.2.3鹽堿土壤中無機(jī)碳遷移轉(zhuǎn)化過程006
1.3研究的問題009
1.4研究意義010
1.5研究內(nèi)容010
1.6研究目標(biāo)011
1.7技術(shù)路線012

第2章內(nèi)蒙古河套灌區(qū)不同鹽堿程度的土壤細(xì)菌群落多樣性014
2.1引言015
2.2材料與方法016
2.2.1研究區(qū)概況016
2.2.2樣品采集016
2.2.3土壤鹽堿程度分析017
2.2.4樣品分析017
2.2.5數(shù)據(jù)分析方法019
2.3結(jié)果與分析019
2.3.1不同鹽堿程度不同深度土壤細(xì)菌群落多樣性分析019
2.3.2土壤理化特性對細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響025
2.4討論028
2.4.1不同鹽堿程度土壤對細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響028
2.4.2主要土壤細(xì)菌類群的分析030
2.5結(jié)論031

第3章外源鹽對不同鹽堿程度土壤CH4吸收潛力的影響032
3.1引言033
3.2材料與方法034
3.2.1研究區(qū)概況034
3.2.2樣品采集034
3.2.3土壤基本理化性質(zhì)035
3.2.4PCR體系的建立035
3.2.5CH4室內(nèi)培養(yǎng)實驗036
3.2.6數(shù)據(jù)分析方法037
3.3結(jié)果與分析037
3.3.1不同鹽堿程度土壤無外源鹽調(diào)控的CH4吸收037
3.3.2外源鹽分調(diào)控對不同鹽堿程度土壤CH4吸收的影響040
3.3.3外源鹽影響不同鹽堿程度土壤CH4吸收機(jī)制043
3.4討論045
3.5結(jié)論047

第4章外源鹽對鹽堿土壤無機(jī)碳淋溶特征的影響049
4.1引言050
4.2材料與方法051
4.2.1研究區(qū)概況051
4.2.2供試土壤052
4.2.3試驗裝置052
4.2.4試驗方法053
4.3結(jié)果與分析054
4.3.1不同電導(dǎo)率處理下淋出液及土壤理化性質(zhì)054
4.3.2不同電導(dǎo)率處理下淋出液及土壤無機(jī)碳特征056
4.4討論062
4.4.1不同電導(dǎo)率處理下無機(jī)碳淋溶特征及影響因素062
4.4.2大氣土壤地下水碳運移機(jī)制探討063
4.5結(jié)論066

第5章基于實時熒光定量PCR技術(shù)對不同鹽堿程度土壤甲烷氧化菌比活性的研究067
5.1引言068
5.2材料與方法069
5.2.1研究區(qū)概況069
5.2.2樣品采集069
5.2.3土壤基本理化性質(zhì)070
5.2.4總DNA提取070
5.2.5PCR質(zhì)粒標(biāo)準(zhǔn)品的制備071
5.2.6CH4室內(nèi)培養(yǎng)實驗072
5.2.7數(shù)據(jù)分析方法072
5.3結(jié)果與分析073
5.3.1土壤甲烷氧化菌實時熒光定量PCR檢測體系的建立073
5.3.2土壤CH4吸收速率075
5.3.3土壤甲烷氧化菌豐度和比活性分析075
5.3.4土壤CH4吸收速率與甲烷氧化菌豐度、甲烷氧化菌比活性以及環(huán)境因子的冗余分析077
5.4討論078
5.5結(jié)論079

第6章不同含鹽量土壤可溶性無機(jī)碳及鹽基離子的剖面分布特征080
6.1引言081
6.2材料與方法082
6.2.1研究區(qū)概況082
6.2.2樣品采集082
6.2.3樣品測定082
6.3結(jié)果與分析083
6.3.1不同含鹽量土壤可溶性無機(jī)碳含量及儲量剖面分布083
6.3.2不同含鹽量土壤鹽基離子剖面分布084
6.3.3土壤可溶性無機(jī)碳、土壤鹽基離子與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析086
6.4討論087
6.4.1土壤可溶性無機(jī)碳與土壤含鹽量的關(guān)系及其剖面分布特征087
6.4.2土壤鹽基離子與土壤含鹽量的關(guān)系及其剖面分布特征088
6.5結(jié)論088

第7章外源鹽對鹽堿土壤CO2吸收的影響090
7.1引言091
7.2材料與方法092
7.2.1研究區(qū)域概況092
7.2.2樣品采集092
7.2.3土壤基本理化性質(zhì)測定093
7.2.4室內(nèi)培養(yǎng)實驗093
7.2.5數(shù)據(jù)分析094
7.3結(jié)果與分析094
7.3.1不同EC土壤CO2吸收速率變化趨勢094
7.3.2土壤EC和土壤CO2累積吸收量的關(guān)系095
7.4討論096
7.5結(jié)論098

第8章結(jié)論、創(chuàng)新點和研究展望099
8.1結(jié)論100
8.2創(chuàng)新之處103
8.3研究展望103

參考文獻(xiàn)105