岩溶区不同土地利用类型土壤钙形态分布特征.pdf

南方农业学报J o u r n a lo fS o u t h e r nA g r icu lt m e 2 0 1 5 4 6 9 1 5 7 4 1 5 7 8 I S S N2 0 9 5 11 9 1 C O D E NN N X A A Bh n p w w w n f n y x b co m D O I 1 0 3 9 6 9 j is s n 2 0 9 5 11 9 1 2 0 1 5 0 9 1 5 7 4 岩溶区不同土地利用类型土壤钙形态分布特征 黄芬t 胡刚1 2 涂春燕1 一 樊明珠1 曹建华P 1 中国地质科学院岩溶地质研究所 国土资源部广西岩溶动力学重点实验室 联合国教科文组织1 1 t 际岩溶研究中心 广西桂林 5 4 1 0 0 4 2 桂林理工大学 广西桂林5 4 1 0 0 4 3 广西师范大学 广西桂林5 4 1 0 0 4 摘要 目的 探讨不同土地利用对钙 ca 形态的影响及其引起的p H 有机碳差异 为揭示植被对岩溶生态系统 中ca 循环的影响及合理利用土地提供参考 方法 分别在岩溶区林地 灌丛 草地 果园4 种不同土地利用类型中 采 集0 7 0cm 的土壤样品 分析不同土地利用类型及深度土壤p H 有机质及ca 形态的特征 结果 林地的p H 有机碳及 酸溶态C a 可还原态C a 可氧化态C a 残渣态C a 均显著高于其他土地利用类型 P 0 0 5 4 种土地利用类型中的C a 均 以酸溶态为主 占总量的5 0 以上 其次是可还原态 占3 0 以上 可氧化态及残渣态相差不明显 约占总量的2 0 4 种土地利用类型不同形态的C a 均与p H 呈极显著正相关 P 0 0 1 下同 除残渣态外 其他3 种形态的C a 与有机碳也 呈极显著正相关 结论 不同土地利用方式显著影响了土壤C a 总量及其形态分布 其中林地显著高于果园 草地 灌 丛 更有利于有机质的积累 关键词 岩溶区 土地利用类型 土壤ca 形态 分布特征 中图分类号 S 1 5 3 6文献标志码 A文章编号 2 0 9 5 1 1 9 1 2 0 1 5 0 9 1 5 7 4 0 5 r J n 啪J 量 r a C t io nd is t r b u t io no rca lciU mlns o ilso id iI I e r e n t la n du s et y p e sink a r s ta r e a s H U A N GF e n l H UG a n g1 T UC h u n y a n l F A NM in g z h u l C A OJ ia n h u a l 1 I n s t it u t eo f K a r s tG e o lo g y C A G S G u a n g x iK a r s tD y n a m icsL a b o r a t o r y M in is t r yo f L a n da n dR e s o u r ce s I n t e r n a t io n a l R e s e a r chC e n t r eo nK a r s t U N E S C O G u ilin G u a n g x i5 4 1 0 0 4 C h in a 2 G u ilinU n iv e r s it yo f T e ch n o lo g y G u ilin G u a n g x i 5 4 1 0 0 4 C h in a 3 G u a n g x i N o r m a lU n iv e r s it y G u ilin G u a n g x i5 4 1 0 0 4 C h in a A b s t r a ct O b j e ct iv e T h ee f f e ct so fd if f e r e n tla n du s et y p e so ns o ilca lciu m C a f r a ct io na n dt h eca u s e dd if ie r e n ce sin p Ha n do r g a n icca r b o nw e r ein v e s t ig a t e d ino r d e rt op r o v id er e f e r e n cef o rr e v e a lin gin f lu e f lceo fv e g e t a t io no nC acy cleif l t h ek a r s te co s y s t e ma n du s in gr a t io n a llyla n d M e t h o d n es o lls a m p le sa tt h ed e p t ho f0 7 0 a mw e r eco lle ct e d f r o mw o o d la n d s h r u b g r a s s la n da n do r ch a r d T h ech a r a ct e r is t icso fp H o r g a n icca r b o na n dC af r a ct io n sind if f e r e n t d e p t h so fd if f e r e n tla n du s et y p es o ilsw e r ea n a ly z e d R e s u lt T h er e s u lt ss h o w e dt h a tp H o r g a n ic ca r b o na n da cid s o l u b lef r a ct io n r e d u cib lef r a ct io n o x id a b lef r a ct io na n dr e s id u a lf r a ct io no fC aint h ew o o d la n dw e r es ig n if ica n t lyh ig h e rt h a n t h o s eo fo t h e rt h r e ela n du s et y p e s F u r t h e r m o r e t h eC ainf o u rla n du s et y p es o ilsw a sd o m in a t e db ya cid s o lu b lef r a ct io n w h icha cco u n t e df o ra b o v e5 0 o ft o t a lC a f o llo w e db yr e d u cib lef r a ct io na cco u n t in gf o rm o r et h a n3 0 t h eo x id a b lea n d r e s id u a lf r a ct io n st o g e t h e ra cco u n t e df o r2 0 a n dt h e r ew a sn os ig n if ica n td if f e r e n ceb e t w e e no x id a b lef r a ct io na n dr e s id u a l f r a ct io n I na d d it io n a sf o rf o u rla n du s et y p e s a llC af r a ct io n sw e r ee x t r e m e lys ig n if ica n t lyp o s it iv eco r r e la t e dw it hp H P 草地 灌丛 果园 林地土壤p H 显著高于 其他土地利用类型 P 果园 草地 灌丛 林地显著高 于其他土地利用类型 2 2 不同土地利用类型C a 形态分异特征 从表2 可知 林地和灌丛土壤的酸溶态C a 可还原 态ca 及可氧化态C a 均随土壤深度的增加而减小 残渣 态C a 贝3 随土壤深度的增加而增大 草地和果园土壤的 可还原态ca 及可氧化态ca 变化规律与林地相同 而残 渣态C a 与林地相反 随土壤深度的增加而减小 林地 土壤的4 种ca 形态均显著高于其他土地利用类型 其 他3 种土地利用类型各C a 形态的分布规律分别为 酸 溶态C a 及可还原态C a 为果园 草地 灌丛 可氧化态 C a 和残渣态C a 为草地 果园 灌丛 1 5 7 6 南方农业学报 4 6 卷 表l不同土地利用类型及深度土壤p H i 有机碳含量 T a b 1S o ilp Ha n do r g a n icca r b o nco n t e n to f d if f e r e n tla n d u s et y p e sa n dd e p t h s 堕旦坠 坐 整鎏廑 堡21 尘 垒望鱼盐垫望尘殳鱼 垫堕 整些 垫垒尘蔓丝鱼墅塑塑堕墨圄堕尘型 p H 0 2 5 6 5 4 0 0 0 75 6 9 0 0 0 76 1 0 0 0 0 75 8 6 0 0 0 7 有机碳 O r g a n icca r b o n 2 5 4 06 4 8 0 0 1 46 2 4 士0 6 0 3 0 0 7 05 6 6 0 0 0 7 4 0 7 06 2 3 05 5 9 0 0 1 45 7 5 0 0 1 45 8 9 0 0 0 7 平均值 6 4 2 a5 8 4 b5 9 6 b5 8 0 b o 2 54 6 3 土0 0 4 62 4 1 0 0 4 91 9 3 0 0 2 92 0 7 0 0 1 0 2 5 4 02 8 0 0 0 2 71 1 7 0 0 4 61 4 2 0 0 3 31 5 5 0 0 3 0 4 帖7 01 3 6 0 0 1 61 0 5 0 0 7 91 2 9 0 0 2 31 1 7 士0 0 7 2 平均值 2 9 3 a1 5 5 b1 5 5 b1 6 0 b 同行数据后不同字母表示在0 0 5 水平上差异显著 下同 D if f e r e n tlo w e r ca s ea lp h a b e t sint h es a m eco lu m nr e p r e s e n t e ds ig n if ica n td if f e r e n cea t0 0 5le v e l T h es a m ew a sa p p lie dint h es u b s e q u e n tt a b le 表2 不同土地利用类型及深度土壤C a 形态分布特征 T a b 2S o ilC af r a ct io nu n it so f d if f e r e n tla n d u s et y p e sa n dd e p t h s 从C a 总量来看 林地土壤约9 0 0 0 0 0m g k g 是其 他土地利用类型的2 4 倍 图1 4 种土地利用类型中 的C 渤以酸溶态为主 占总量的5 0 0 以上 其次是可 还原态 占3 0 O 以上 可氧化态及残渣态相差不明 显 约占总量的2 0 0 乏 善 三 三 卷 三 一 加 0 0 0 0 林地灌丛草地果园 砜 lla n dS h m t l a s s la n t l r ch a l r l 不同土地利用类型D if f e r e n tla n d u s et y p e s 图1不同土地利用类型C a 总量及各形态比例 F ig 1 T o t a lC aa n df r a ct io np r o p o r t io n sf o rd if f e r e n tla n d u s e t y p e s 2 3 p H 有机质与C a 形态的关系 不同土层土壤p H 与C a 形态的相关性分析结果表 明 二者之间呈极显著正相关 氏0 0 1 下同 图2 一a 其中以可还原态的相关系数 R 最高 其次是酸溶态 可氧化态 残渣态 除残渣态外 不同土层土壤有机碳 与C a 形态之间也呈极显著正相关 图2 b 其中可氧 化态的相关系数最高 其次是酸溶态和可还原态 且3 种形态与有机碳的相关系数高于C a 形态与p H 的相关 系数 3 讨论 酸溶态ca 分为可交换与碳酸盐结合态ca 可交换 态C a 在中性条件下可释放出来 易于迁移和被植物吸 收利用 碳酸盐结合态C a 在酸性条件下易释放成为活 性C a 成分 可还原态C a 为铁锰氧化物结合态ca 一定 条件下铁锰氧化物可被还原 使ca 成为生物可利用 态 可氧化态C a 主要指被有机酸聚合物如胡敏酸 富 里酸及蛋白质 脂肪 树脂等结合的ca 在氧化条件下 可释放出所结合的ca 残渣态ca 基本存在于原生或 9 期 黄芬等 岩溶区不同土地利用类型土壤钙形态分布特征 1 5 7 7 7 0 0 0 O O 毒6 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 普3 0 0 0 0 0 咖2 0 0 00 0 加 01 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 p l t 7 0 0 0 0 0 至6 0 0 0 0 0 E 5 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 e t 0 瓷3 0 0 0 0 0 诵2 0 0 0 0 0 铅1 0 0 0 0 0 0 0 0 a 酸溶态A cid s o lu b lef r a ct io n 可还原态R e d u cibL ef r a ct io n 657 0 0 51 0 1 52 02 53 03 54 04 5 5 0 有机碳 O r g a n icca r b o n 图2 不同形态C a 含i与p H a 有机碳 b 的关系 F ig 2R e la t io n s h ip sb e t w e e nC af r a ct io na n de a cho f p H a a n do r g a n icca r b o n b 次生矿物晶格中 迁移转化能力差 基本不能被利用 酸溶态ca 与可还原态C a 含量较高表明石灰土中的C a 活度很高 处于活跃的迁移和生物利用状态 D a h lq v is t e ta 1 2 0 0 4 陈家瑞等 2 0 1 2 在不同土地利用类型 中 林地土壤的ca 总量及各形态ca 含量均显著高于果 园 草地 灌丛 一方面因为林地地上植被系统郁闭度 高 根系发达 丰富 使得土壤中的C a 难于淋溶流失 另一方面林地土下岩溶作用最强烈 碳酸盐岩的溶解 能释放出大量C a 不断补充到土壤中 章程 2 0 1 1 有效C a 在土壤剖面上存在淋溶累积现象 土壤C a 元素全量及有效态含量从土层底部到表土层逐渐减 少 孙承兴等 2 0 0 2o 但在本研究中 林地 果园土壤 酸溶态ca 含量在4 0 7 0cm 最低 灌丛在2 5 4 0cm 最 低 而草地在肚2 5cm 最低 均与根系分布密集深度对 应 可能是植物根系对C a 的吸收作用大于淋溶作用 土壤p H 是土壤理化性质的重要指标之一 主要受 土壤盐基状况的支配 盐基饱和度大 对酸的缓冲能 力大 土壤p H 也较高 黄昌勇 2 0 0 0 岩溶土壤盐基饱 和度一般为9 0 1 1 0 0 0 土壤交换性C a M g 含量 高 p H 与交换性ca 存在正相关关系 曹建华和袁道 先 2 0 0 5o 本研究中 林地土壤的酸溶态C a 包括交 换性C a 达到5 1 4 5 3 0m e C k g 显著高于其他土地利用 类型 对应的p H 也显著高于其他土地利用类型 而可 还原态C a 与可氧化态C a 在一定条件下可转变成可交 换态ca 因此也与p H 存在极显著的正相关 除残渣态外 土壤有机碳含量与C a 其他形态均呈 极显著正相关 高含量的C a 离子使得土壤有机碳中胡 敏酸的含量比例较高 胡敏酸分子量在8 9 0 2 7 7 0 能与 ca F e M g 等元素形成难溶于水的盐 可氧化态 胡敏 酸在土壤中存留的时间为7 8 0 3 0 0 0 年 对土壤离子态 养分保蓄的能力较强 因此石灰土高ca 离子有利于 8 8 P 0 0 5 有机质的积累 曹建华和袁道先 2 0 0 5 本研究中可 氧化态C a 与有机质的相关系数最高 也佐证了这一 观点 4 结论 不同土地利用方式显著影响了土壤ca 总量及其 形态分布 其中林地显著高于果园 草地 灌丛 更有 利于有机质的积累 参考文献 曹建华 袁道先 潘根兴 2 0 0 3 岩溶生态系统中的土壤 J 地球科学进展 1 8 I 3 7 4 4 C a oJH Y u a nDX P a nGX 2 0 0 3 S o m es o ilf e a t u r e sink a r s t e co s y s t e m J A d v a n ceI nE a r t hS cie n ce s 1 8 1 3 7 曹建华 袁道先 2 0 0 5 受地质条件制约的中国西南岩溶生态 系统 M 北京 地质出版社 C a oJH Y u a nDX 2 0 0 5 K a r s tE co s y s t e mo fS o u t h w e s tC h in a C o n s t r a in e db yG e o lo g ica l S e t t in g M B e ij in g G e o lo g ica l P r e s s 陈家瑞 曹建华 梁毅 杨慧 2 0 1 2 石灰土发育过程中土壤腐 殖质组成及其与土壤钙赋存形态关系 J 中国岩溶 3 l 1 7 1 1 C h e nJR C a oJH L ia n gY Y a n gH 2 0 1 2 R e la t io n s h ipo ft h e h u m u sco m p o n e n t sa n dt h eca lciu mf o r mw it ht h ed e v e lo p m e n to flim e s t o n es o il J C a r s o lo g icaS in ica 3 1 1 7 1 1 黄昌勇 2 0 0 0 土壤学 M 北京 中国农业出版社 H u a n gCY 2 0 0 0 S o ilS cie n ce Mj B e ij in g C h in aA g r icu lt u r e P r e s s 黄敬熙 严启坤 王敏夫 1 9 8 8 桂林岩溶水资源评价及其方 法 M 重庆 重庆出版社 H u a n gJX Y a nQK W a n gMF 1 9 8 8 E v a lu a t io na n dM e t h o d o fK a r s tW a t e rR e s o u r ce sinG u ilin M C h o n g q in g C h o n g q in gP r e s s 李小方 曹建华 周玉婵 梁仕金 2 0 0 6 岩溶区与非岩溶区不 同土地利用方式下土壤z n 元素形态分析 J 中国岩溶 2 5 4 2 9 3 2 9 6 1 5 7 8 南方农业学报4 6 卷 L iXF C a oJH Z h o uYC L ia n gSJ 2 0 0 6 A n a ly s iso nZ n s p e cia t io n sins o ils u n d e rd if f e r e n tla n du s eink a r s ta n d n o n k a r s ta r e a JJ C a r s o lo g icaS in ica 2 5 4 2 9 3 2 9 6 卢玫桂 曹建华 何寻阳 2 0 0 6 桂林毛村石灰土和红壤元素 生物地球化学特征研究 J 广西科学 1 3 I 5 8 6 4 L uMG C a oJH H eXY 2 0 0 6 T h eco m p a r a t iv es t u d yo fb io g e o ch e m is t r yb e t w e e nlim e s t o n es o il a n dr e ds o ilinM a o cu n J G u a n g x iS cie n ce s 1 3 1 5 8 6 4 鲁如坤 2 0 0 0 土壤农业化学分析方法 M 北京 中国农业科 技出版社 L uRK 2 0 0 0 A g r icu lt u r a lC h e m ica lA n a ly s isM e t h o do f S o il MJ B e ij in g C h in aA g r icu lt u r a lS cie n cea n dT e ch n o lo g y P r e s s 裘希雅 许杰 蒋玉根 何旭华 顾万帆 2 0 1 1 不同方法浸提 测定土壤交换性钙镁的效果 J 浙江农业科学 4 9 1 4 9 1 6 Q iuxY X uJ J ia n gYG H eXH G uW F 2 0 1 1 T h ee f f e ct o f d if f e r e n tle a ch in gm e t h o d st om e a s u r es o il e x ch a n g e a b le ca lciu ma n dm a g n e s iu m J J o u r n a lo fZ h e j ia n gA g r icu h u r a lS cie n ce s 4 9 1 4 9 1 6 孙承兴 王世杰 刘秀明 冯志刚 2 0 0 2 碳酸盐岩风化壳岩一 土界面地球化学特征及其形成过程 以贵州花溪灰岩 风化壳剖面为例 J 矿物学报 2 2 2 1 2 6 1 3 2 S u nCX W a n gSJ L iuXM F e n gZG 2 0 0 2 G e o lo g ica lch a r a ct e r is t icsa n df o r m a t io nm e ch a n is mo fr o ck s o ilin t e r f a ce inlim e s t o n ew e a t h e r in gcr u s ta th u a x i G u iz h o up r o v in ce lJ j A ct aM in e r a lo g icaS in ica 2 2 2 1 2 6 1 3 2 二 韦启瑶 陈鸿昭 吴志东 黄钺 教剑英 1 9 8 3 广西 山弄 岗 自然保护区石灰土的地球化学特征 J 土壤学报 2 0 1 3 0 42 w e i QP C h e nHZ W uZD H u a n gY J ia oJY 1 9 8 3 T h e g e o ch e m ica lch a r a ct e r is t icso flim e s t o n es o il inL o n g g a n g a r e a G u a n g x i J A ct aP e d o lo g icaS in ica 2 0 1 3 0 4 2 余海 王世杰 2 0 0 7 土壤中钙形态的连续浸提方法 J 岩矿 测试 2 6 6 4 3 6 4 4 0 Y uH W a n gSJ 2 0 0 7 An e ws e q u e n t ia le x t r a ct io no fca lciu m s p e cie sins o ils a m p le s J R o cka n dM in e r a lA n a ly s is 2 6 6 4 3 6 4 4 0 章程 2 0 1 1 不同土地利用下的岩溶作用强度及其碳汇效应 J 科学通报 5 6 2 6 2 1 7 4 2 1 8 0 Z h a n gC 2 0 11 C a r b o n a t er o ckd is s o lu t io nr a t e sind if f e r e n tla n d u s e sa n dt h e irca r b o ns in ke f f e ct J C h in e s eS cie n ceB u l le t in 5 6 2 6 2 1 7 4 2 1 8 0 D a h lq v is tR B e n e d e t t i MF A n d e r s s o nK T u r n e rD L a r s s o nT S t o lp eB I n g r iJ 2 0 0 4 A s s o cia t io no fca lciu mw it hco l lo id a lp a r t icle sa n d