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温室气体含量升高而引起的全球变暖是最严峻的环境问题之一,CO2是最主要的温室气体。温室气体最重要的潜在源和汇是土壤碳库,它也是陆地生态系统的最大碳库。土壤有机碳周转时间是衡量土壤有机碳库稳定性的重要指标,是决定土壤固碳能力的主要因素,是影响全球实现碳达峰、碳中和的重要环节。土壤有机碳周转时间受多种因素的影响,为研究土壤理化性质及外源养分添加对土壤有机碳平均周转时间的影响,采集中国10个省份的23种土壤,于2019年11月到2021年11月采用室内恒温恒湿培养的方法,开展了室内长期培养实验和短期培养实验,分析不同地点的土壤CO2排放速率差异,同时测定23种土壤样品的容重、田间持水量等物理性质和有机碳含量、氮含量等化学性质。本研究开展了两轮为期一年的长期培养实验。第一年培养实验选用广西南宁、江苏常州、江苏宿迁、黑龙江牡丹江的11种土壤,第二年培养实验选用四川自贡、贵州都匀、甘肃定西、河北衡水、安徽铜陵的5种土壤,按当地年平均气温设定不同的培养温度,同时设置采样点土壤湿度和25%土壤湿度两个水分处理进行培养实验,重点研究不同土壤理化性质对土壤有机碳平均周转时间的影响。同时,本研究开展了四轮为期两个月的短期培养实验,分别为对照处理、添加生物炭、添加尿素、添加生物炭和尿素处理。具体实验操作是把所有的23种土壤样品在17.5℃下培养,湿度设定为25%,每种样品设置3个重复,四轮实验分别为每个样品不添加物质、添加5g生物炭、添加0.2g尿素、添加5g生物炭和0.2g尿素进行培养实验,重点研究外源养分添加对土壤有机碳平均周转时间的影响。主要研究结果如下:(1)不同气候区不同土地利用类型下的土壤有机碳平均周转时间存在极显著差异;在同样地区,不同植被类型下的土壤有机碳平均周转时间也存在差异。土壤有机碳平均周转时间的空间变化主要与土壤理化性质(有机碳含量、全氮含量、田间持水量)有关,但同时受气候因素制约。可建立基于土壤总氮含量、速效钾含量的土壤有机碳平均周转时间模拟方程,在采样地点土壤湿度下的土壤有机碳平均周转时间模拟方程为MTT=71.961e(0.458TN-0.007SAK),在25%土壤湿度下的土壤有机碳平均周转时间模拟方程为MTT=55.620e(0.557TN-0.008SAK)。(2)从采样点土壤湿度提高到25%土壤湿度后土壤有机碳平均周转时间明显减小。在采样地点土壤湿度下土壤有机碳平均周转时间的空间变化主要受土壤有机碳含量的制约,但也受累积异养呼吸量的调节,当土壤湿度提高到25%之后,土壤有机碳平均周转时间的空间变化受土壤有机碳含量及异养呼吸的双向调节。(3)在外源养分添加的四轮实验中,都是浙江台州的土壤有机碳平均周转时间最小,贵州都匀的土壤有机碳平均周转时间最大。四种处理中,有机碳平均周转时间与有机碳含量呈极显著的线性相关关系,土壤有机碳平均周转时间随氮含量的增加而呈指数形式增加,土壤有机碳平均周转时间随田间持水量的增加而显著增加,土壤有机碳平均周转时间与容重也存在显著的相关关系,与总孔度存在显著的指数形式关系。在添加生物炭和在添加生物炭和尿素与对照条件下的土壤有机碳平均周转时间的差值与有机碳含量存在极显著的线性相关关系,与氮含量也存在极显著的线性关系。