巖溶區(qū)土地利用方式對土壤有機碳及團聚體的影響研究——以重慶市中梁山巖溶槽谷為例.pdf

1、隨著全球變化研究的日益深入，碳循環(huán)研究也受到人們的普遍關(guān)注，成為了當前全球變化研究中的三大熱點之一，也是當前地球科學主攻的前沿領(lǐng)域。陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)對全球碳平衡起著重要的作用，土壤碳庫是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫中最大的碳庫，是全球碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)。土壤碳庫對土地利用方式變化的響應(yīng)比較敏感，是一種在較短時間尺度上可以調(diào)節(jié)的碳庫。 土壤有機碳參與團聚體的形成，一般有利于提高土壤團聚體穩(wěn)定性。研究巖溶區(qū)土地利用方式對土壤有機碳及其組分和團聚

2、體的影響，能進一步揭示土壤有機碳及其組分在團聚體形成及穩(wěn)定性中的作用；研究土地利用方式對土壤有機碳及其組分的影響，對調(diào)節(jié)大氣CO2的源或匯，提高農(nóng)業(yè)土壤碳固持能力具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 本研究以重慶市中梁山巖溶槽谷區(qū)為研究區(qū)，選擇菜地、草地、耕地、橘林地、灌叢五種土地利用方式，進行野外調(diào)查和土壤采樣，結(jié)合室內(nèi)實驗與分析。測定五種土地利用方式下土壤有機碳及其組分和土壤物理化學性質(zhì)(團聚體穩(wěn)定性、土壤容重、含水量和土壤養(yǎng)分)，研

3、究的有機碳組分主要有土壤微生物量碳、土壤可礦化碳和土壤硫酸鉀浸提碳，討論土壤有機碳及其組分對土地利用方式的響應(yīng)特征。引入轉(zhuǎn)移矩陣評價土壤團聚體穩(wěn)定性和各粒級團聚體保存幾率，分析土地利用方式對它們的影響；引入通徑分析研究土壤有機碳及其組分與團聚體關(guān)系，討論土壤有機碳及其組分與團聚體穩(wěn)定性指數(shù)、各粒級團聚體保存幾率之間的關(guān)系。研究結(jié)論如下： 土地利用方式強烈地影響土壤團聚體穩(wěn)定性。團聚體穩(wěn)定性指數(shù)依次為草地＞灌叢＞橘林地＞耕地＞菜地

4、，自然的土地利用方式下團聚體穩(wěn)定性較高，耕地菜地等人為干擾強烈的利用方式團聚體穩(wěn)定性低。土地利用方式顯著影響了不同粒級團聚體的保存幾率。草地0.25-1mm團聚體保存兒率降低，＞1mm團聚體保存幾率明顯提高；灌叢3-2mm和2-1mm團聚體保存幾率也明顯提高；在耕地和菜地中，團聚體粒級越小，保存幾率越大；橘林地同耕地和菜地相比，3-1mm團聚體保存幾率提高。不同土地利用方式下，團聚體穩(wěn)定性的垂直變化趨勢也不一致：在灌叢和草地中，隨土壤深

5、度的增加，團聚體穩(wěn)定性降低；在橘林地和菜地中，隨土壤深度的增加，團聚體穩(wěn)定性變高；而在耕地中，團聚體穩(wěn)定性的垂直變化分布不明顯。 土地利用方式顯著地影響了有機碳組分的含量，土壤微生物量碳含量依次為菜地＞橘林地＞草地＞灌叢＞耕地，微生物商大小依次為菜地＞橘林地＞耕地＞草地＞灌叢，土壤可礦化碳的大小依次為：草地＞菜地＞橘林地＞灌叢＞耕地，土壤硫酸鉀浸提碳的大小依次為：橘林地＞菜地＞耕地＞灌叢＞草地。同時也影響了土壤有機碳及其組分在土

6、壤剖面中的垂直分布趨勢，土壤微生物量碳和微生物商在土壤剖面0-30cm范圍內(nèi)反應(yīng)敏感；土壤有機碳、可礦化碳和硫酸鉀浸提碳在土壤剖面中隨土壤深度的增加而降低。結(jié)果表明：微生物商更能切合實際并敏感地反應(yīng)土壤有機碳庫對土地利用方式的響應(yīng)。 影響土壤有機碳及其組分的因子比較復(fù)雜，土壤有機碳含量與土壤微生物量碳和土壤可礦化碳之間極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，微生物量碳與土壤可礦化碳、硫酸鉀浸提碳和微生物商之間極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，

7、表明土壤微生物量碳能夠敏感地反應(yīng)土壤生態(tài)系統(tǒng)中碳庫的變化和循環(huán)過程。土壤微生物量碳與與全氮顯著正相關(guān)，與速效磷顯著負相關(guān)；微生物商與土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)性不明顯；可礦化碳與速效鉀相關(guān)極顯著；硫酸鉀浸提碳與全氮、水解氮和速效鉀相關(guān)極顯著，與全磷相關(guān)顯著，表明土壤硫酸鉀浸提碳與土壤養(yǎng)分的關(guān)系密切，有較強的相互影響作用，可以作為指示巖溶區(qū)土壤肥力變化的指標。機械組成中的砂粒(1-0.05mm)對土壤有機碳及其組分的含量和分布影響比較明顯。

8、 研究不同土地利用方式下土壤有機碳及其組分與團聚體的關(guān)系，土壤有機碳及其組分含量與團聚體穩(wěn)定性指數(shù)并不一定成正相關(guān)。引入通徑分析討論土壤有機碳及其組分與團聚體穩(wěn)定性指數(shù)、各粒級團聚體保存幾率之間的關(guān)系，結(jié)果表明：＞3mm粒級團聚體保存幾率對土壤有機碳含量和土壤可礦化碳含量影響比較大；0.5-3mm土壤團聚體促進了土壤中微生物的活性，增加了土壤微生物量碳含量；土壤硫酸鉀浸提碳含量與1-5mm土壤團聚體保存幾率之間的關(guān)系比較密切；土壤微生