不同植物过程土壤剖面有机碳含量和含水量研究

1、第26卷第1期2005年3月大连铁道学院学报JOURNALOFDAL I A NRA I L WAYI N STI T UTEVol.26No.1Mar.2005文章编号:100021670(20050120092204不同植物过程土壤剖面有机碳含量和含水量研究李鸿博,史锟(大连交通大学环境科学与工程学院,辽宁大连116028摘要:通过对宁夏固原不同植物过程土壤剖面有机碳含量和含水量的测定和分析.发现人工林和灌木林土壤含碳量和含水量明显高于草地和农田土壤;有机碳含量和含水量分布随土壤深度加深而呈总体下降趋势,人工林和灌木林土壤含碳量和含水量层次间下降比较明显.关键词:植物过程;土壤剖面;有机碳

2、含量;含水量中图分类号:X131.3文献标识码:AStudy of O rgan i c Carbon and W a ter Con ten ts i n So il Prof ileof D i fferen t Pl an t ProcessesL I Hong2bo,SH I Kun(School Envir onmental Science and Engineering,Dalian J iaot ong University,Dalian116028,ChinaAbstract:The contents of organic carbon and water of differe

3、nt p lant p r ocesses in s oil p r ofile of N ingXia GuYuanare measured and analyzed.The result shows that the contents of organic carbon and water in s oil p r ofile ofp lantati on and shrubbery are higher than that of grassland and up land obvi ously.M ean while the distributi on ofthe organic car

4、bon and water contents p resente a decreasing trend with the increase in s oil dep th of differentp lant p r ocesses,Comparatively there is a evident decrease of the organic carbon and water contents in differentlayers of p lantati on and shrubbery s oil.Key words:p lant p r ocess;s oil p r ofile;th

5、e content of organic carbon;water content1材料和方法(1研究区概况研究地点位于宁夏固原的赵千户林场,属于六盘山自然保护区与周边农业、牧业活动的交错带.地理位置位于东经106°09106°30,北纬35°1535°41.气候类型为暖温带半湿润半干旱区的过渡地带.地形以石质山为主,海拔18002100m,土壤以灰钙土为主.按照植被分布特征该地处于温带草原区的南部森林草原地带,地带性植被为草甸草原植被和落叶阔叶林,植被区具有明显的过渡特征.年平收稿日期:2004210210基金项目:中国林科院GEF基金项目(CPR/0

6、0/G33作者简介:李鸿博(1981-,男,硕士在读.第1期李鸿博等:不同植物过程土壤剖面有机碳含量和含水量研究93均气温为5.8、降水量为400676mm3.(2材料土壤种类:松树、杨树、灌木、草地和农田土壤.实验仪器:温度计,铁架台,滴定管,移液管,三角瓶,烧杯,铁丝笼,玻璃棒,烘箱,电子天平,电炉实验药品:KCr2O7(化学纯、三级、G B/T64221999、七水合硫酸亚铁(分析纯、二级、G B664293、硫2酸、液体石蜡、邻啡罗林指示剂.(3方法采用相邻样地比较的方法,即以邻近相同海拔、坡向和土壤类型的典型人工林、灌木林、农田和草地为对象,通过比较不同植物过程土壤剖面有机碳含量和土

7、壤含水量的差异,对人工林或灌木林变成农田或草地及在农田或草地中造林这些植物过程改变后影响土壤有机碳含量和含水量进行研究.土壤样采集:采用剖面法采集土样.土壤剖面自上而下共分5层,依次为010、1020、2030、30 40、4050c m.含水量:土样自然风干后,采用烘干法测定含水量.有机碳含量:采用KCr2O7法(外加热法测定4.22结果和讨论2.1植物过程对剖面土壤有机碳含量和含水量的影响从图1可以看出,不同植物过程土壤含碳量有较大差异.所有植物过程土壤有机碳量主要集中在表农田土壤,底层较少,只有草地土壤例外,底层较高.农田010c m土壤含碳量为16.49kkg-1分别比草地、杨树、灌木

8、和松树土壤低26.87%、35.71%、42.64%和60.58%;农田1020c m土壤含碳量为14.97kkg-1,分别比草地、杨树、灌木和松树土壤低22111%、40.95%、47.29%和58.49%;农田20 30c m土壤含碳量为13.10kkg-1,分别比草地、灌木、杨树和松树土壤低32.72%、34.43%、44196%和55.50%;农田3040c m土壤含碳量为12160kkg-1,分别比草地、杨树和松树土壤低38.02%、48.61%和48.93%,比灌木林的土壤含碳量高30.2%;农田4050c m土壤含碳量为11.05kkg-1,分别比灌木、松树、杨树和草地土壤低10

9、.96%、40.69%、48.44%和48.80%.可见,人工林和灌木土壤具有很好的固碳作用.灌木、草 地和农田土壤的含碳量随土壤深度的增加变化不大,而松树和杨树土壤含碳量随土壤深度增加呈明显递减趋势.杨树3040c m土壤含碳量降低,原因是土壤长时间不翻动,由地表林褥腐烂分解形成的有机质集中分布在浅层土壤中.这也说明土壤含碳量主要来源于腐殖质的分解.图1土壤含碳量图图2土壤含水量图从图2可以看出,不同植物过程土壤含水量也有较大差异.农田和草地土壤含水量随土壤深度增加变化不大;灌木土壤含水量集中在表层和中间层,底层较少;杨树和松树土壤含碳量集中在表层,底层较少.农田010c m土壤含水量为3.

10、54%,分别比草地、松树、杨树和灌木土壤低33.83%、76.92%、78132%和85.13%;农田1020c m土壤含水量为3.54%,分别比草地、松树、杨树和灌木土壤低43136%、67.40%、74.75%和78.18%;农田2030c m土壤含水量为3.68%,分别比草地、杨树、灌木和松树土壤低32.35%、36.66%、68.36%和75.88%;农田3040c m土壤含水量为3.24%,分别比草地、灌木、杨树和松树土壤低41.94%、73.77%、74.61%和74.65%;农田4050c m土壤含水量为3.58%,分别比草地、灌木、松树和杨树土壤低36.30%、57.63%、6

11、0.53%和62.47%.由此说明松树、大连铁道学院学报第26卷94杨树和灌木林土壤具有很好的持水性.其中,草地和农田土壤含水量随土壤深度增加变化不大,而松树、杨树和灌木土壤含水量则随土壤深度增加呈明显递减趋势.这是因为人工林和灌木林处于山林之中,周围的树木高大且密集,比较阴凉,水分不易蒸发,而草地和农田土壤处于裸露状态,直接曝晒在太阳下,而且西北山区风力大,表层土壤水分更易蒸发.另外,还与不同植物的根系具有不同吸水性有很大关系.2.2剖面土壤有机碳含量和含水量比较 从图6可以看出,草地土壤含碳量与含水量随土层加深而变化不大,总体上呈稳定状态.其中0 10c m土壤含碳量与1020c m差异显

12、著,其它层次间差异不显著.010c m土壤含水量与1020c m 差异显著,其它层次间差异不显著.此外3040c m和4050c m土壤含碳量和含水量均略有增加,原因可能是因为土层已为隔离层且接近地下水层,与有机碳囤积有关.说明草地植被根系虽有一定固碳作用,但效果不如人工林和灌木林,而且对水分的保持没有明显效果.第1期李鸿博等:不同植物过程土壤剖面有机碳含量和含水量研究95从图7可以看出,农田土壤含碳量与含水量随土层加深而变化不大,含碳量总体上呈略下降趋势,含水量基本稳定.层次间土壤含碳量差异极显著,土壤含水量差异不显著.这是因为农田作物根系对碳 的固定和水分吸收均无显著作用.说明农田作物对土

13、壤碳的固定和水分的保持无明显作用.同ji等人的研究结论:在森林转化为农田后,在040c m土壤中大约17%27%的土壤有机碳流失8.图6草地土壤含碳量和含水量图7农田土壤含碳量有和含水量图3结论(1不同植物过程土壤含碳量和含水量分布规律总体上一致,含水量越高,有机碳含量越高.说明土壤含水量和含碳量有密切关系5,6.(3人工林(松树、杨树和灌木林土壤具有明显的固碳和持水作用,而草地和农田土壤的固碳和持水作用不明显.参考文献:1杨景成,韩兴国,黄建辉,等.土地利用变化对陆地生态系统贮量的影响J.应用生态学报,2003,14(8:138521390.2金峰,杨浩,菜祖聪,赵其国.土壤有机碳密度及储量

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15、 E,HONNA T,Y AMAMOT O S,et al.S oil physical and m icr onutrient changes f oll owing clearing of a tr op ical rain2f orestJ.Journals of Forest Researches,2003,8:5122219.9TI ESSE N H,ME NEZES R S C,S ALCE DO I H,et al.O rganic matter transfor mati ons and fertility in a treed pasture in se m i2arid NE