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土壤侵蚀和陆地生态系统碳动态产生重大影响。广东省的社会经济快速发展,人类活动对生态系统的影响深刻而长远。上世纪八十年代开展的大规模植树造林和土壤侵蚀变化对广东省SOC储量和陆地生态系统碳动态产生重大影响。然而广东省土壤有机碳(SOC)的侵蚀量及其分布的研究仍然较为缺乏。137Cs示踪法作为研究SOC侵蚀量的一种有效的方法在广东SOC侵蚀研究中很少得到运用。数十年以来,广东沿海地区的植被覆盖和土壤侵蚀都发生了重大变化。而广东沿海陆地生态系统的137Cs含量和SOC侵蚀量都极少研究。
本文选择位于广东小良镇的自然林、光裸地和森林恢复地3种广东沿海的典型陆地生态系统类型,通过研究土壤137Cs和土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)的含量与分布,分析137Cs与SOC的关系,尝试运用137Cs法研究广东沿海地区的土壤侵蚀与土壤碳动态。为了研究区域尺度土壤侵蚀对SOC迁移和陆地生态系统碳动态的影响,本研究基于广东省土壤调查数据和土壤侵蚀调查数据推算了1987-2006年广东省的SOC储量和侵蚀量。主要结果如下:
(1)自然林为研究区土壤137Cs的背景点,其0～40cm土壤中的137Cs平均活度值为0.99±0.28 Bq kg-1,137Cs背景值为448.1±56.3 Bq m-2,0～40cm的SOC储量为5.93 kg m-2。森林恢复地和光裸地土壤中没有检出137Cs,表明森林恢复地和光裸地发生了严重的土壤侵蚀。
(2)自然林土壤137CS深度分布形态为非指数衰减形态,137Cs浓度峰值出现在次表层.自然林的137Cs活度与SOC含量的相关关系不显著(p>0.1)。研究表明,广东沿海地区的137Cs含量背景值很低,基于137Cs法计算广东沿海及相似地区的土壤侵蚀和SOC侵蚀量有一定局限性。
(3)广东省多数土壤的剖面SOC密度值在13～145 Mg ha-1间变动。广东土壤表层(0-20 cm)的平均SOC密度为32±3 Mg ha-1,剖面SOC密度平均值为864±4 Mg ha-1。全区土壤的总SOC储量是1.3±0.1 Pg,其中0-20 cm层的SOC储量为0.46～0.04 Pg,约占总SOC储量的35.6％。
(4)1987-2006年广东全区SOC侵蚀强度平均值为79±13 kg ha-1yr-1。其中全省平均SOC侵蚀率在1987年为45±4 kg ha-1yr-1,在1996年为82±7 kg ha-1yr-1,2006年为110±10 kg ha-1yr-1。近二十年来广东是SOC侵蚀强度有所增加,但其总体SOC侵蚀强度仍远低于同时期的全球平均水平。根据推算结果,相同土壤侵蚀强度条件下,北部山区和中部三角洲地区的SOC侵蚀量高于省内的其他区域。研究表明,在广东省的北部山区和中部三角洲地区进行森林植被恢复和保护对控制区域总体SOC侵蚀量而言非常重要。