碎屑岩区不同土地利用土壤溶解有机碳剖面分布.docx

1、第55卷第2期2016年1月湖北农业科学HubeiAgriculturalSciencesVol.55No.2Jan.,2016碎屑岩区不同土地利用土壤溶解有机碳剖面分布覃灵华、黄艳b,徐祥明b(籁南师范学院,a.生命与环境科学学院；b.地理与规划学院，江西赣州341000)摘要：选取碎屑岩红壤区三种主要土地利用类型林地、灌草丛、果园，挖掘典型剖面，并测定土壤溶解有机碳和基本理化性质，了解碎屑岩红壤溶解有机碳剖面分布对土壤理化性质的影响。结果表明，不同土地利用类型的溶解有机碳含量比较，林地灌草丛果园，林地与灌苹丛无显著差异，但都与果园呈显著差异。不同土地利用方式土壤理化性质剖面分布比较：有机质

2、、全氮和全磷的含量均为林地灌草丛果园；pH为果园濯苹丛林地；黏粒(0.002mm)百分比为林地灌草丛果园。通过Pearson相关分析，溶解有机碳与有机质、全氮、全磷及黏粒(0.002mm)呈正相关关系，而与pH及容重呈负相关关系，其相关性均达到极显著水平。关键词：碎屑岩红壤；溶解有机碳；不同上地利用中图分类号：S153.6；S154.1文献标识码：A文章编号: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基金项目：国家自然科学基金项目(41301226)；岩溶动

7、力学重点实验室开放基金资助课题项目(KDL2012-06；201306)；江西省自然科学基金项目(20132BAB213020)；江西省教育厅青年科学基金项H(GJJ13645)南师范学院科研课题项目(13kyzO5)作者简介：覃灵华(1981-),女，广西宾阳人，讲师，硕士，主要从事环境生态方向的科研和教学工作，(电话电子信箱)qlhua2006；通信作者，徐祥明(1982-),男，讲师，博士，主要从事土壤地理与生态环境方向的科研和教学工作，(电子信箱)xmingx2007。土壤溶解有机碳(DOC)在一定的时空条件下受植物和微生物影响强烈，具有一定溶解性，在土壤中移

8、动比较快、不稳定、易氧化、易分解、易矿化。研究表明，土壤DOC是陆地生态系统中极为活跃的有机组分，是土壤圈层与相关圈层发生物质交换的重要形式。由于土壤DOC在陆地生态过程中的作用,使其成为陆地生态系统中碳迁移研究中的热点，已经渗透于全球碳循环研究的各个领域3。土壤理化性质如土壤pH、盐分及土壤质地等因素通过改变土壤中微生物的活性、有机碳质量及土壤中的物理吸附和化学反应等过程而显著影响土壤DOC的含量。土壤pH被认为是土壤的主要变量，对于土壤的许多作用过程都有很大的影响。Clark等提出pH和土壤养分可以通过影响土壤DOC的溶解度间接地对其产生作用。而土壤含盐量则能够决定地表不同植被类型的空间分

9、布状况，从而间接地驱动着土壤DOC动态变化。碎屑岩红壤属于地带性土壤，本研究以桂林岩溶试验场中泥盆统下部的含铁砂岩构成的碎屑岩区为例，探讨不同土地利用方式土壤DOC剖面分布及理化性质影响。研究结果可为深入探讨地带性红壤碳循环提供数据基础。1材料与方法1.1研究区域广西桂林潮田乡属中亚热带湿润季风气候，气候温和，雨量充沛，每年78月气温最高,47月雨水最多，降雨量占全年的40%o据桂林市气象台32年的观测资料，多年平均降雨量为1915.2mm,多年平均水面蒸发量为1378.3平均水面蒸发量为1378.3nimm,年平均气温为18%：o研究区的地质背景为由中泥盆统下部的含铁砂岩构成的碎屑岩区。1.

10、2样品采集2013年7月，分别选取碎屑岩区林地、灌草丛、果园三种主要土地利用类型，挖掘典型剖面，分层采集土样,每个剖面划分6个土层，分别是010cm,1020cm,2030cm,3050cm,5070cm,7090cm,带回实验室测定土壤总有机碳、溶解有机碳、全氮、全磷等理化性质。1.3试验方法土壤总有机碳采用高温外加热重铭酸钾氧化-容量法。溶解有机碳测定步骤如下:新鲜土壤用0.5mol/LK2SO4溶液按土水比为1：5浸提30min,离心过滤，滤液经0.45pm微孔滤膜抽气过滤，然后用德国耶拿的MmultiN/C3100分析仪测定，结果用碳量表示。土壤颗粒组成采用的是吸管法，土壤pH、容重、

11、有机质、全磷、全氮等采用常规理化性质方法测定。碎屑岩红壤剖面的理化性质见表1。表1碎屑岩红填理化性质.利用方式剖面深度cm溶解有机碳/mg/kg有机质/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灌草丛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果园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数据分析采用Excel软件对数据进行基本处理，采用SPSS软件进行相关系数分析。2结果与分析2.1土填溶解有机碳含剖面分布不同土地利用方式下土壤DOC含量的剖面分布如图1所示。由图1可知，从剖面分布趋势来

14、看,林地土壤DOC与灌草丛剖面分布趋势相似，即林地与灌草丛土壤随着剖面深度加深，溶解有机碳含量先降低后升高再下降。从不同土地利用相同剖面深度来看，林地浅层土壤DOC含量与灌草丛及果园差异较大，即林地010cm深度DOC含量为728.50mg/kg,是灌草丛土壤的1.58倍，果园土壤的2.21倍;林地1020cm深度DOC含量为701.75mg/kg,是灌草丛土壤的1.59倍，果园土壤的1.95倍。随着土壤深度的增加，三种利用方式DOC含量趋于一致，特别是底层70-90cm,三者含量相差不大。从利用方式来看，林地溶解性有机碳含量最大（均值为599.00mg/kg）,灌草丛次之，果园最小（均值为3

15、30.25mg/kg）,即溶解有机碳含量林地灌草丛果园。对三种利用方式进行单因素方差分析，结果表明，林地与灌草丛无显著差异，但均与果园呈显著差异（表2）01图1碎屑岩红埋溶解有机碳剖面分布袤2不同土地利用方式溶解有机碳单因素方差分析利用方式溶解有机碳mg/kg林地599.00a灌草丛442.21a果园330.25b注：同列数据后不同小写字母表示差异显著（P0.05）o2.2碎屑岩红壤不同土地利用方式土壤理化性质i=i剖面分布林地土壤有机质含量最高,0-10cm深度可达89.98g/kg；灌草丛土壤有机质含量在2030cm深度含量较高；而果园土壤有机质含量较低,30-50cm深度含量最低，仅为3

16、3.85g/kgo总体来看，有机质含量林地灌草丛果园。林地土壤全氮含量最高，010cm深度全氮含量可达2.65g/kg；灌草丛与果园土壤各土层全氮含量差别不大。灌草丛土壤70-90cm深度全氮含量最低，仅为0.97g/kg；果园土壤2030cm深度含氮量最低，仅为0.84g/kgo总体来看，全氮含量排序为林地灌草丛果园。林地土壤全磷含量最高，总体来看，全磷含量排序为林地灌草丛果园。碎屑岩红壤三种利用方式土壤pH均为酸性，总体来看，土壤pH排序为果园灌草丛林地。土壤容重方面，林地土壤容重随着剖面深度加深而逐渐增大，表层容重最低为0.99g/cnP,最高为isg/crrP。总体来看，容重排序为果园

17、灌草丛林地。土壤黏粒方面，林地黏粒含量在剖面分布上较均一,平均值为56.70%；灌草丛土壤细颗粒随着剖面深度加深而逐渐增加而后降低；果园土壤黏粒随着剖面深度加深而逐渐增加，剖面深度010cm处最小。总体来看，黏粒百分比排序为林地灌草丛果园。2.3溶解有机碳与土壤理化性质关系分析Pearson相关分析表明，碎屑岩区土壤中的DOC含量与土壤有机质、全氮、全磷含量与黏离百分比之间存在极显著的正相关关系，相关系数分别为0.633,0.750,0.784和0.658；与土壤pH和容重呈极显著负相关关系，相关系数分别为-0.850和-0.859（表3）。表3碎屑岩红填溶解有机碳与理化性质的相关关系分析注表

18、示极显著相关（P0.01）o有机质全氮全磷pH容重黏粒百分比（0.002mm）溶解有机碳0.633*0.750*0.784*-0.850*-0.859*0.658*3小结与讨论本研究结果表明，溶解有机碳含量林地灌草丛果园，林地与灌草丛无显著差异，但均与果园呈显著差异。不同土地利用方式土壤理化性质剖面分布：有机质含量，全氮，全磷，黏粒的排序均为林地灌草丛果园，pH的排序为为果园灌草丛林地。通过相关性分析,溶解有机碳与有机质、全氮、全磷及黏粒百分比（0.002mm）呈正相关关系，而与pH及容重呈负相关关系，其相关性均达到极显著水平。不同的学者对土壤DOC的主要来源有不同的看法,Mcdowell等认

19、为DOC主要来源于淋溶的有机质和微生物分解的有机质；Kalbitz等则认为，土壤中DOC主要来源于近期的植物枯枝落叶和土壤有机质中的腐殖质，而不是有机质和微生物分解；Qualls等和李淑芬等认为，在落叶林生态系统中DOC含量的增加主要是源于上层的森林覆被层。蓝家程等n。）的研究结果与本试验结果基本一致，原因可能是林地较其他土地利用方式含有更多的枯枝落叶，且林地根系分泌物较多，微生物活性更强；而灌草丛较果园DOC含量高，可能是灌草丛比果园土壤腐殖质含量更高，而果园由于人为因素影响，如土壤扰动，微生物群落改变，导致土壤DOC含量减少。土壤DOC是土壤活性有机质，容易被土壤微生物分解，在提供土壤养分

20、方面起着重要的作用本研究结果表明，土壤DOC与土壤养分密切相关，如与有机质、全氮、全磷等达到极显著正相关，与蓝家程等址研究结果基本一致。说明土壤DOC与土壤养分有较强的相互影响作用，其含量大小可以反映土壤养分循环和供应状况，可以作为岩溶区土壤肥力变化的指标。然而，土壤DOC与物理性质如容重呈负相关关系，这与苏冬雪等的研究结果基本一致；关于土壤DOC与pH之间的相关关系，不同的学者有不同的看法，如Guggenberger等报道在灰化土矿质土层的固态阶段溶解有机碳移动与pH呈负相关，李淑芬等M研究南方森林土壤DOC与pH之间的关系及陶晓等:研究的合肥市不同绿地类型土壤DOC与pH也得到相同的结论。

21、而Hajnos等研究表明有机土壤溶解有机碳质量分数与pH呈正相关，本研究中，土壤DOC与pH呈极显著负相关,与Guggenberger等的研究结果一致。参考文献：1 沈宏，曹志洪，胡正义.土壤活性有机碳的表征及其生态效应J.生态学杂志,1999,18(3):32-38.2 俞元春，李淑芬.江苏下蜀林区土壤溶解有机碳与土壤因子的关系J.土壤，2003,35(5):424-428.3 曹建华，潘根兴，袁道先，等.岩溶地区土壤溶解有机碳的季节动态及环境效应J生态环境，2005,14(2):224-229.4 吴健敏，郡敏，孔范龙，等.土壤溶解性有机碳(DOC)动态变化影响因素研究进展J.地质论,20

22、13,59(5):953-961.5 CLARKJM,BOTTRELLSH,EVANSCD,etal.Theimportanceoftherelationshipbetweenscaleandprocessinunderstandinglong-temDOCdynamicsJ.ScienceoftheTotalEnvironment,2010,408:2768-2775.6 MCDOWELLWH,LIKENSGE.Orgin,composition,andfluxofdissolvedorganiccarbonintheHubbardBrookValleyJ.EcolMonogr,1988,5

23、8；177-195.7 KALBITZK,SOLINGERS,PARKJH,etal.Controlsonthedynamicsofdissolvedorganicmatterinsoil:areview：J.SoilScience,2000,165(4)：277-304.8 QUALLSRG,WANKWTS.FluxesofdissolvedorganicnutrientsinadeciduousforestJ.Ecology,1991,72：254266.9 李淑芬，俞元春，何展.土壤溶解有机碳的研究进展J.土壤与环境,2002,11(4):422-429.10 蓝家程，傅瓦利，段正峰，等

24、.岩溶山区土壤溶解性有机碳对土地利用方式的响应及其与土壤养分的关系J.水土保持研究，2011,18(5):76-86.11 陈志彪.花岗岩侵蚀山地生态重建及其生态环境效应D.福州：福建师范大学，2005.12 苏冬雪，王文杰，邱岭，等.落叶松林土壤可溶性碳、氮和官能团特征的时空变化及与土壤理化性质的关系J.生态学报，2012,32(21):6705-6713.13 GUGGENBERGERG,GLASERB,ZECHW.HeavymetalbindingbyhydrophobicandhydrophilicdissolvedorganiccarbonfractionsinaspodosolAa

25、ndBhorizonJ.WaterAirandSoilPollution,1994,72(1/4):111-127.14 李淑芬，俞元春，何晟.南方森林土壤溶解有机碳与土壤因子的关系J.浙江林学院学报,2003,20(2):119-123.15 陶晓，赵施绯，徐小牛.合肥市不同绿地类型土壤溶解性有机碳变化规律J冻北林业大学学报,2011,39(12):63-66.16 HAJNOSM,SOKOLOESKAZ,JOZEFAE1UKG,etal.EffectofleachingofDOConporecharacteristicofasandysoilJ.JournalofPlantNutritionandSoilScience,1999,162(1)：19-25.(上接第305页)3讨论湖北省小麦单位面积产量水平不高，但从实际生产中调查的数据来看，小麦施肥量特别是氮肥的使用量却很高，大大超过了目前产量水平下小麦生长发育的需要，既增加了小麦的生产成本，又浪费了资源，加大了农田氮素污染。本研究表明鄂麦596在中上等土壤肥力水平的地块，以每667m2施N12kg.P2O57kg.K2O5kg产量最高，效益最好，培肥