巖溶區(qū)土地利用方式對(duì)土壤有機(jī)碳及團(tuán)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(dāng)前全球變化研究中的三大熱點(diǎn)之一，也是當(dāng)前地球科學(xué)主攻的前沿領(lǐng)域。陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)對(duì)全球碳平衡起著重要的作用，土壤碳庫(kù)是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)中最大的碳庫(kù)，是全球碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)。土壤碳庫(kù)對(duì)土地利用方式變化的響應(yīng)比較敏感，是一種在較短時(shí)間尺度上可以調(diào)節(jié)的碳庫(kù)。 土壤有機(jī)碳參與團(tuán)聚體的形成，一般有利于提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性。研究巖溶區(qū)土地利用方式對(duì)土壤有機(jī)碳及其組分和團(tuán)聚

2、體的影響，能進(jìn)一步揭示土壤有機(jī)碳及其組分在團(tuán)聚體形成及穩(wěn)定性中的作用；研究土地利用方式對(duì)土壤有機(jī)碳及其組分的影響，對(duì)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(shí)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(jìn)行野外調(diào)查和土壤采樣，結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與分析。測(cè)定五種土地利用方式下土壤有機(jī)碳及其組分和土壤物理化學(xué)性質(zhì)(團(tuán)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(jī)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(jī)碳及其組分對(duì)土地利用方式的響應(yīng)特征。引入轉(zhuǎn)移矩陣評(píng)價(jià)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性和各粒級(jí)團(tuán)聚體保存幾率，分析土地利用方式對(duì)它們的影響；引入通徑分析研究土壤有機(jī)碳及其組分與團(tuán)聚體關(guān)系，討論土壤有機(jī)碳及其組分與團(tuán)聚體穩(wěn)定性指數(shù)、各粒級(jí)團(tuán)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(qiáng)烈地影響土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性。團(tuán)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(tuán)聚體穩(wěn)定性較高，耕地菜地等人為干擾強(qiáng)烈的利用方式團(tuán)聚體穩(wěn)定性低。土地利用方式顯著影響了不同粒級(jí)團(tuán)聚體的保存幾率。草地0.25-1mm團(tuán)聚體保存兒率降低，＞1mm團(tuán)聚體保存幾率明顯提高；灌叢3-2mm和2-1mm團(tuán)聚體保存幾率也明顯提高；在耕地和菜地中，團(tuán)聚體粒級(jí)越小，保存幾率越大；橘林地同耕地和菜地相比，3-1mm團(tuán)聚體保存幾率提高。不同土地利用方式下，團(tuán)聚體穩(wěn)定性的垂直變化趨勢(shì)也不一致：在灌叢和草地中，隨土壤深

5、度的增加，團(tuán)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(tuán)聚體穩(wěn)定性變高；而在耕地中，團(tuán)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(jī)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(shí)也影響了土壤有機(jī)碳及其組分在土

6、壤剖面中的垂直分布趨勢(shì)，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(jī)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(shí)際并敏感地反應(yīng)土壤有機(jī)碳庫(kù)對(duì)土地利用方式的響應(yīng)。 影響土壤有機(jī)碳及其組分的因子比較復(fù)雜，土壤有機(jī)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(kù)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(fù)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(qiáng)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(biāo)。機(jī)械組成中的砂粒(1-0.05mm)對(duì)土壤有機(jī)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(jī)碳及其組分與團(tuán)聚體的關(guān)系，土壤有機(jī)碳及其組分含量與團(tuán)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(jī)碳及其組分與團(tuán)聚體穩(wěn)定性指數(shù)、各粒級(jí)團(tuán)聚體保存幾率之間的關(guān)系，結(jié)果表明：＞3mm粒級(jí)團(tuán)聚體保存幾率對(duì)土壤有機(jī)碳含量和土壤可礦化碳含量影響比較大；0.5-3mm土壤團(tuán)聚體促進(jìn)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(tuán)聚體保存幾率之間的關(guān)系比較密切；土壤微生