碎屑巖區(qū)不同土地利用土壤溶解有機(jī)碳剖面分布.docx

1、第55卷第2期2016年1月湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)HubeiAgriculturalSciencesVol.55No.2Jan.,2016碎屑巖區(qū)不同土地利用土壤溶解有機(jī)碳剖面分布覃靈華、黃艷b,徐祥明b(籟南師范學(xué)院,a.生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院；b.地理與規(guī)劃學(xué)院，江西贛州341000)摘要：選取碎屑巖紅壤區(qū)三種主要土地利用類型林地、灌草叢、果園，挖掘典型剖面，并測(cè)定土壤溶解有機(jī)碳和基本理化性質(zhì)，了解碎屑巖紅壤溶解有機(jī)碳剖面分布對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，不同土地利用類型的溶解有機(jī)碳含量比較，林地灌草叢果園，林地與灌蘋叢無(wú)顯著差異，但都與果園呈顯著差異。不同土地利用方式土壤理化性質(zhì)剖面分布比較：有機(jī)質(zhì)

2、、全氮和全磷的含量均為林地灌草叢果園；pH為果園濯蘋叢林地；黏粒(0.002mm)百分比為林地灌草叢果園。通過(guò)Pearson相關(guān)分析，溶解有機(jī)碳與有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷及黏粒(0.002mm)呈正相關(guān)關(guān)系，而與pH及容重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平。關(guān)鍵詞：碎屑巖紅壤；溶解有機(jī)碳；不同上地利用中圖分類號(hào)：S153.6；S154.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào):0439-8114(2016)02-0310-04DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.02.010DissovedOrganicCarbonDistributionofClasticRockRedSoil

3、underEffectsofDifferentLandUseQINLing-huaHUANGYanb,XUXiang-mingb(a.CollogeofLi能andEnvironmentalscience；b.CollegeofGeographyandPlanning,GannanNormalUniversity,Ganzhou341000Jiangxi/China)Abstract:Soilsamplesofthreelandusetypes(woodland,shrub,orchard)wereselectedfromclasticrockzonetoobtainthedissolvedo

4、rganiccarboncontentandsoilphysicalandchemicalcharacteristics,torevealthedissolvedorganiccarbondistributionofclasticrockredsoilonpedonandtherelationshipwithsoilphysicalandchemicalfeatures.Theresultsshowedthat,comparedthedissolvedorganiccarbonindifferentsoiltypes,thewoodland>shrub>orchard.Therew

5、asnosignificantdifferencebetweenwoodlandandshrubthe,buttherewassignificantdifferencebetweenorchardandtheothertwolandusetype(woodlandandshrubthe).Thecontentsoforganicmatter,totalnitrogen,clayandtotalphosphorushadthesameorder,thewoodland>shrub>orchard.AstopH,theorderwastheorchard>shrub>woo

6、dland.Bymeansofpearsoncorrelationanalysis,thedissolvedorganiccarbonwaspositivecorrelationwithorganicmatter,totalnitrogen,clayandtotalphosphorus,whilenegativecorrelationwithpHandbulkdensity.Keywords：clasticrockredsoil;dissolvedorganiccarbon；differentlanduse收稿日期：2014-12-09基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41301226)；巖溶動(dòng)

7、力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助課題項(xiàng)目(KDL2012-06；201306)；江西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(20132BAB213020)；江西省教育廳青年科學(xué)基金項(xiàng)H(GJJ13645)南師范學(xué)院科研課題項(xiàng)目(13kyzO5)作者簡(jiǎn)介：覃靈華(1981-),女，廣西賓陽(yáng)人，講師，碩士，主要從事環(huán)境生態(tài)方向的科研和教學(xué)工作，(電話電子信箱)qlhua2006；通信作者，徐祥明(1982-),男，講師，博士，主要從事土壤地理與生態(tài)環(huán)境方向的科研和教學(xué)工作，(電子信箱)xmingx2007。土壤溶解有機(jī)碳(DOC)在一定的時(shí)空條件下受植物和微生物影響強(qiáng)烈，具有一定溶解性，在土壤中移

8、動(dòng)比較快、不穩(wěn)定、易氧化、易分解、易礦化。研究表明，土壤DOC是陸地生態(tài)系統(tǒng)中極為活躍的有機(jī)組分，是土壤圈層與相關(guān)圈層發(fā)生物質(zhì)交換的重要形式。由于土壤DOC在陸地生態(tài)過(guò)程中的作用,使其成為陸地生態(tài)系統(tǒng)中碳遷移研究中的熱點(diǎn)，已經(jīng)滲透于全球碳循環(huán)研究的各個(gè)領(lǐng)域3。土壤理化性質(zhì)如土壤pH、鹽分及土壤質(zhì)地等因素通過(guò)改變土壤中微生物的活性、有機(jī)碳質(zhì)量及土壤中的物理吸附和化學(xué)反應(yīng)等過(guò)程而顯著影響土壤DOC的含量。土壤pH被認(rèn)為是土壤的主要變量，對(duì)于土壤的許多作用過(guò)程都有很大的影響。Clark等提出pH和土壤養(yǎng)分可以通過(guò)影響土壤DOC的溶解度間接地對(duì)其產(chǎn)生作用。而土壤含鹽量則能夠決定地表不同植被類型的空間分

9、布狀況，從而間接地驅(qū)動(dòng)著土壤DOC動(dòng)態(tài)變化。碎屑巖紅壤屬于地帶性土壤，本研究以桂林巖溶試驗(yàn)場(chǎng)中泥盆統(tǒng)下部的含鐵砂巖構(gòu)成的碎屑巖區(qū)為例，探討不同土地利用方式土壤DOC剖面分布及理化性質(zhì)影響。研究結(jié)果可為深入探討地帶性紅壤碳循環(huán)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。1材料與方法1.1研究區(qū)域廣西桂林潮田鄉(xiāng)屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，氣候溫和，雨量充沛，每年78月氣溫最高,47月雨水最多，降雨量占全年的40%o據(jù)桂林市氣象臺(tái)32年的觀測(cè)資料，多年平均降雨量為1915.2mm,多年平均水面蒸發(fā)量為1378.3平均水面蒸發(fā)量為1378.3nimm,年平均氣溫為18%：o研究區(qū)的地質(zhì)背景為由中泥盆統(tǒng)下部的含鐵砂巖構(gòu)成的碎屑巖區(qū)。1.

10、2樣品采集2013年7月，分別選取碎屑巖區(qū)林地、灌草叢、果園三種主要土地利用類型，挖掘典型剖面，分層采集土樣,每個(gè)剖面劃分6個(gè)土層，分別是010cm,1020cm,2030cm,3050cm,5070cm,7090cm,帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定土壤總有機(jī)碳、溶解有機(jī)碳、全氮、全磷等理化性質(zhì)。1.3試驗(yàn)方法土壤總有機(jī)碳采用高溫外加熱重銘酸鉀氧化-容量法。溶解有機(jī)碳測(cè)定步驟如下:新鮮土壤用0.5mol/LK2SO4溶液按土水比為1：5浸提30min,離心過(guò)濾，濾液經(jīng)0.45pm微孔濾膜抽氣過(guò)濾，然后用德國(guó)耶拿的MmultiN/C3100分析儀測(cè)定，結(jié)果用碳量表示。土壤顆粒組成采用的是吸管法，土壤pH、容重、

11、有機(jī)質(zhì)、全磷、全氮等采用常規(guī)理化性質(zhì)方法測(cè)定。碎屑巖紅壤剖面的理化性質(zhì)見(jiàn)表1。表1碎屑巖紅填理化性質(zhì).利用方式剖面深度cm溶解有機(jī)碳/mg/kg有機(jī)質(zhì)/g/kg全氮/g/kg全磷/g/kgpH(土水比1.0：2.5)容重/g/cm3黏粒(<0.002mm)010728.5089.982.651.424.110.9955.001020701.7562.581.911.294.091.0456.40林地20-30552.7552.261.411.344.101.0560.403050611.5043.681.091.284.241.0753.8050-70570.5037.941.041.4

12、04.461.1257.807090429.0040.100.941.284.991.1556.80010461.2558.481.370.564.691.4125.0010-20442.0056.651.160.544.581.5528.40灌草叢20-30337.2558.931.150.584.691.4834.4030-50458.2546.951.010.665.061.3042.405070544.2542.891.020.634.771.1146.4070-90422.2539.190.970.634.871.2942.400-10330.0041.250.970.495.671

13、.4322.4010-20359.7537.590.950.565.911.3225.00果園20-3050.840.465.721.4930.40；3050348.2533.850.880.585.991.5340.405070285.0036.400.950.675.801.4644.4070-90416.0043.480.920.835.291.3950.401.4數(shù)據(jù)分析采用Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行基本處理，采用SPSS軟件進(jìn)行相關(guān)系數(shù)分析。2結(jié)果與分析2.1土填溶解有機(jī)碳含剖面分布不同土地利用方式下土壤DOC含量的剖面分布如圖1所示。由圖1可知，從剖面分布趨勢(shì)來(lái)

14、看,林地土壤DOC與灌草叢剖面分布趨勢(shì)相似，即林地與灌草叢土壤隨著剖面深度加深，溶解有機(jī)碳含量先降低后升高再下降。從不同土地利用相同剖面深度來(lái)看，林地淺層土壤DOC含量與灌草叢及果園差異較大，即林地010cm深度DOC含量為728.50mg/kg,是灌草叢土壤的1.58倍，果園土壤的2.21倍;林地1020cm深度DOC含量為701.75mg/kg,是灌草叢土壤的1.59倍，果園土壤的1.95倍。隨著土壤深度的增加，三種利用方式DOC含量趨于一致，特別是底層70-90cm,三者含量相差不大。從利用方式來(lái)看，林地溶解性有機(jī)碳含量最大（均值為599.00mg/kg）,灌草叢次之，果園最?。ň禐?

15、30.25mg/kg）,即溶解有機(jī)碳含量林地灌草叢果園。對(duì)三種利用方式進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果表明，林地與灌草叢無(wú)顯著差異，但均與果園呈顯著差異（表2）01圖1碎屑巖紅埋溶解有機(jī)碳剖面分布袤2不同土地利用方式溶解有機(jī)碳單因素方差分析利用方式溶解有機(jī)碳mg/kg林地599.00a灌草叢442.21a果園330.25b注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示差異顯著（P0.05）o2.2碎屑巖紅壤不同土地利用方式土壤理化性質(zhì)i=i剖面分布林地土壤有機(jī)質(zhì)含量最高,0-10cm深度可達(dá)89.98g/kg；灌草叢土壤有機(jī)質(zhì)含量在2030cm深度含量較高；而果園土壤有機(jī)質(zhì)含量較低,30-50cm深度含量最低，僅為3

16、3.85g/kgo總體來(lái)看，有機(jī)質(zhì)含量林地灌草叢果園。林地土壤全氮含量最高，010cm深度全氮含量可達(dá)2.65g/kg；灌草叢與果園土壤各土層全氮含量差別不大。灌草叢土壤70-90cm深度全氮含量最低，僅為0.97g/kg；果園土壤2030cm深度含氮量最低，僅為0.84g/kgo總體來(lái)看，全氮含量排序?yàn)榱值毓嗖輩补麍@。林地土壤全磷含量最高，總體來(lái)看，全磷含量排序?yàn)榱值毓嗖輩补麍@。碎屑巖紅壤三種利用方式土壤pH均為酸性，總體來(lái)看，土壤pH排序?yàn)楣麍@灌草叢林地。土壤容重方面，林地土壤容重隨著剖面深度加深而逐漸增大，表層容重最低為0.99g/cnP,最高為isg/crrP?？傮w來(lái)看，容重排序?yàn)楣麍@

17、灌草叢林地。土壤黏粒方面，林地黏粒含量在剖面分布上較均一,平均值為56.70%；灌草叢土壤細(xì)顆粒隨著剖面深度加深而逐漸增加而后降低；果園土壤黏粒隨著剖面深度加深而逐漸增加，剖面深度010cm處最小?？傮w來(lái)看，黏粒百分比排序?yàn)榱值毓嗖輩补麍@。2.3溶解有機(jī)碳與土壤理化性質(zhì)關(guān)系分析Pearson相關(guān)分析表明，碎屑巖區(qū)土壤中的DOC含量與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量與黏離百分比之間存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.633,0.750,0.784和0.658；與土壤pH和容重呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.850和-0.859（表3）。表3碎屑巖紅填溶解有機(jī)碳與理化性質(zhì)的相關(guān)關(guān)系分析注表

18、示極顯著相關(guān)（P0.01）o有機(jī)質(zhì)全氮全磷pH容重黏粒百分比（0.002mm）溶解有機(jī)碳0.633*0.750*0.784*-0.850*-0.859*0.658*3小結(jié)與討論本研究結(jié)果表明，溶解有機(jī)碳含量林地灌草叢果園，林地與灌草叢無(wú)顯著差異，但均與果園呈顯著差異。不同土地利用方式土壤理化性質(zhì)剖面分布：有機(jī)質(zhì)含量，全氮，全磷，黏粒的排序均為林地灌草叢果園，pH的排序?yàn)闉楣麍@灌草叢林地。通過(guò)相關(guān)性分析,溶解有機(jī)碳與有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷及黏粒百分比（0.002mm）呈正相關(guān)關(guān)系，而與pH及容重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平。不同的學(xué)者對(duì)土壤DOC的主要來(lái)源有不同的看法,Mcdowell等認(rèn)

19、為DOC主要來(lái)源于淋溶的有機(jī)質(zhì)和微生物分解的有機(jī)質(zhì)；Kalbitz等則認(rèn)為，土壤中DOC主要來(lái)源于近期的植物枯枝落葉和土壤有機(jī)質(zhì)中的腐殖質(zhì)，而不是有機(jī)質(zhì)和微生物分解；Qualls等和李淑芬等認(rèn)為，在落葉林生態(tài)系統(tǒng)中DOC含量的增加主要是源于上層的森林覆被層。藍(lán)家程等n。）的研究結(jié)果與本試驗(yàn)結(jié)果基本一致，原因可能是林地較其他土地利用方式含有更多的枯枝落葉，且林地根系分泌物較多，微生物活性更強(qiáng)；而灌草叢較果園DOC含量高，可能是灌草叢比果園土壤腐殖質(zhì)含量更高，而果園由于人為因素影響，如土壤擾動(dòng)，微生物群落改變，導(dǎo)致土壤DOC含量減少。土壤DOC是土壤活性有機(jī)質(zhì)，容易被土壤微生物分解，在提供土壤養(yǎng)分

20、方面起著重要的作用本研究結(jié)果表明，土壤DOC與土壤養(yǎng)分密切相關(guān)，如與有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷等達(dá)到極顯著正相關(guān)，與藍(lán)家程等址研究結(jié)果基本一致。說(shuō)明土壤DOC與土壤養(yǎng)分有較強(qiáng)的相互影響作用，其含量大小可以反映土壤養(yǎng)分循環(huán)和供應(yīng)狀況，可以作為巖溶區(qū)土壤肥力變化的指標(biāo)。然而，土壤DOC與物理性質(zhì)如容重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與蘇冬雪等的研究結(jié)果基本一致；關(guān)于土壤DOC與pH之間的相關(guān)關(guān)系，不同的學(xué)者有不同的看法，如Guggenberger等報(bào)道在灰化土礦質(zhì)土層的固態(tài)階段溶解有機(jī)碳移動(dòng)與pH呈負(fù)相關(guān)，李淑芬等M研究南方森林土壤DOC與pH之間的關(guān)系及陶曉等:研究的合肥市不同綠地類型土壤DOC與pH也得到相同的結(jié)論。

21、而Hajnos等研究表明有機(jī)土壤溶解有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與pH呈正相關(guān)，本研究中，土壤DOC與pH呈極顯著負(fù)相關(guān),與Guggenberger等的研究結(jié)果一致。參考文獻(xiàn)：1 沈宏，曹志洪，胡正義.土壤活性有機(jī)碳的表征及其生態(tài)效應(yīng)J.生態(tài)學(xué)雜志,1999,18(3):32-38.2 俞元春，李淑芬.江蘇下蜀林區(qū)土壤溶解有機(jī)碳與土壤因子的關(guān)系J.土壤，2003,35(5):424-428.3 曹建華，潘根興，袁道先，等.巖溶地區(qū)土壤溶解有機(jī)碳的季節(jié)動(dòng)態(tài)及環(huán)境效應(yīng)J生態(tài)環(huán)境，2005,14(2):224-229.4 吳健敏，郡敏，孔范龍，等.土壤溶解性有機(jī)碳(DOC)動(dòng)態(tài)變化影響因素研究進(jìn)展J.地質(zhì)論,20

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