侵蚀对紫色土坡耕地土壤有机碳库变化的影响

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fengsuiyu
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水土流失导致土壤退化,严重威胁着农业可持续发展。目前国内外有关耕作侵蚀对坡耕地土壤有机碳组分影响的研究报道较少。本研究选择短坡耕地、长坡耕地、梯坡耕地及无侵蚀的对照样地为研究对象。利用野外测量,137Cs示踪及统计分析等方法,开展侵蚀对坡耕地土壤有机碳组分作用机制研究。  本研究主要内容包括:⑴坡面土壤再分布是耕作侵蚀和水蚀共同作用的结果。短坡地耕作侵蚀对总土壤侵蚀的贡献率为90.56%、长坡地为45.51%、梯坡耕地为82.78%,说明短坡地和梯坡以耕作侵蚀为主,长坡地耕作侵蚀与水蚀相当。梯坡耕地田埂上侧坡地的底部对田埂下侧项部存在土壤补给。短坡地、长坡地及独立梯田上坡部位137Cs随土层深度增加呈降低趋势,下坡部位则相反。表明坡耕地下坡部位明显的土壤沉积特性。⑵坡地土壤沉积区SOC储量显著高于侵蚀区;独立梯田坡地内SOC储量坡上显著低于坡下。与对照SOC储量比较,短坡地的上坡和中坡降低了72.21%,下坡提高了21.72%;长坡地0~5 m部位降低了18.07%,其他部位增加了24.37%;梯坡的上坡、中坡部位分别降低了7.49%和110.09%,下坡增加21.80%。说明土壤侵蚀改变了SOC空间分布。短坡地上坡和中坡SOC含量随土层深度增加先增加后降低,下坡则随土层深度而降低;长坡地SOC含量随土层深度增加而降低;短坡地和长坡地土壤侵蚀区SOC含量深度分布不满足对数回归方程[y=aLn(x)+b],土壤沉积区满足该方程;梯坡耕地SOC含量深度对数分布规律不明显。⑶侵蚀坡地土壤沉积区水溶性碳、微生物量碳、氧化活性碳和CMI显著高于侵蚀区;梯坡耕地独立梯田内沿坡方向这些指标均增加;梯坡田埂上侧坡地的底部这些指标明显高于田埂下侧顶部,除了第2阶梯田。与对照比较,短坡地上坡水溶性碳和活性碳降低了26.02%和64.55%,下坡提高了45.23%和28.47%,微生物量碳均低于对照;长坡地水溶性碳提高了71.55%,微生物量碳和活性碳降低了59.19%和19.42%;梯坡水溶性碳增加了29.89%;上坡和中坡微生物量碳和活性碳降低30.92%和51.23%,下坡增加了5.92%和23.65%。侵蚀区氧化活性碳含量深度分布不满足对数经验公式,而土壤沉积区完全满足对数经验公式。⑷侵蚀坡地上坡以1~0.5mm或0.5~0.25mm水稳定性团聚体为主,下坡以>5mm或1~0.5mm为主;无侵蚀对照样地以>5 mm和5~2mm团聚体为主;说明耕作侵蚀倾向于破坏水稳性大团聚体,相应增加微团聚体。短坡地和长坡地0~30mm部位土壤有机碳主要储存于<0.25mm微团聚体中,长坡地30~35m部位有机碳主要固持在>5mm和5~2mm团聚体中;梯坡土壤有机碳主要储藏于1~0.5mm和0.5~0.25mm团聚体中;无侵蚀对照样地土壤团聚体主要储存于>5mm和5~2 mm团聚体中。说明强烈侵蚀区有机碳主要固持于小团聚体中,而土壤沉积区主要固存于大团聚体中。⑸侵蚀坡地和无侵蚀对照样地土壤组分以砂粒或粗粉粒为主;同一位置土壤细粉粒、粗黏粒和细黏粒中碳含量高于砂粒和粗粉粒;而粗粉粒碳储量相对较高。说明侵蚀对土壤中不同大小颗粒组分、碳含量与储量分布结构影响不大。短坡地有机碳主要分配到细黏粒,而长坡地、梯坡耕作及对照样地主要分配到租粉粒。说明侵蚀明显影响有机碳在土壤颗粒中的分配比例。⑹所有类型坡耕地土壤水溶性碳、微生物量碳与SOC呈正相关,SOC和氧化活性碳与CMI也存在着正相关关系。土壤侵蚀导致水溶性碳、微生物量碳、氧化活性碳及SOC沿坡增加。土壤侵蚀引起>5mm和5~2mm团聚体组分沿坡增加,而0.5~0.25mm和<0.25mm团聚体组分沿坡降低。土壤SOC含量与砂粒组分呈正相关,而与粗粉粒、粗黏粒、细黏粒呈负相关。坡耕地土壤沉积区不同大小颗粒中SOC含量高于侵蚀区。
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