坡面片蚀泥沙有机碳组分及~(13)C同位素不均匀富集对水动力学参数的响应

作者：屈久祁; 刘琳; 王善琦

来源：水土保持通报, 2023, 1-12.

DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.20231023.001

• 片蚀
• 轻组有机碳
• 重组有机碳
• 水动力学特征
• δ~(13)C
• 分馏效应

[目的]探究片蚀泥沙轻组有机碳(LFOC)和重组有机碳(HFOC)不均匀富集的水动力学和碳同位素特征,为正确理解水蚀作用下土壤有机碳库变化提供理论与技术支撑。[方法]以陕西省咸阳市杨陵区塿土为研究对象,采用改进“三区”移动式变坡钢制土槽,结合人工模拟降雨技术,测定径流水动力学参数和泥沙各粒径团聚体有机碳组成及其δ13C值,并辅以棕壤侵蚀泥沙有机碳δ13C值和水力参数,验证塿土试验结果的准确性。[结果](1)雨强和坡度较小时,侵蚀泥沙LFOC和HFOC易发生富集,且相较黏粉粒和微团聚体,大团聚体LFOC与HFOC含量受雨强和坡度的影响更大;(2)侵蚀泥沙黏粉粒中有机碳δ13C值与其有机碳活跃分数(λ)呈负相关,而其他粒径团聚体有机碳δ13C值与其λ呈显著正相关(p<0.05);(3)流速与黏粉粒λ显著正相关(p<0.05),雷诺数与各粒径团聚体有机碳δ13C值均呈显著负相关(p<0.01),片蚀过程中流速越大,黏粉粒中LFOC越易于优先输移,而紊流加剧则促进低δ13C值团聚体有机碳的优先输移;(4)对于侵蚀泥沙黏粉粒,流速和雷诺数越大,其有机碳δ13C值越小,λ越大;对于微团聚体和大团聚体,雷诺数越小,其有机碳δ13C值与λ越大。[结论]片蚀过程中轻重组有机碳流失与流速和雷诺数密切相关,并进一步验证了13C同位素对侵蚀泥沙有机碳示踪的有效性。

• 单位
  山东师范大学