孟婷婷

[摘要]探明黃土丘陵區(qū)不同土地類型土壤有機(jī)碳分布特征對該區(qū)土地與土壤資源管理具有重要意義。在黃土丘陵區(qū)園則溝小流域選擇紅棗林地、7年撂荒草地、農(nóng)地、30年撂荒草地4種主要土地利用類型，研究0～100cm土壤有機(jī)碳含量分布特征。結(jié)果表明，不同土地利用類型土壤有機(jī)碳含量均隨土層增加而減小。不同深度土壤有機(jī)碳含量均表現(xiàn)為7年撂荒草地<農(nóng)地<紅棗林地<30年撂荒草地，且在0～20cm土層不同土地利用類型間差異顯著（P<0.05）。

[關(guān)鍵詞]黃土丘陵區(qū)；土地利用類型；表層；有機(jī)碳

[中圖分類號]S153.6 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

土壤有機(jī)碳（SOC）是土壤的重要組成部分，它在自然生態(tài)和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中占有重要作用，影響糧食產(chǎn)量和質(zhì)量。近年來，土壤有機(jī)碳庫受到普遍關(guān)注是由于它在全球碳循環(huán)中起著重要的作用，有減緩或加劇溫室氣體的潛力。表層100cm土壤中全球碳儲量被估計(jì)達(dá)到1400～1500Pg，大約是大氣和陸地植被中碳儲量的2～3倍。土地利用和土地管理的改變都會在一定程度上增加或減少土壤有機(jī)碳含量。

土地利用改變對全球碳循環(huán)，土壤質(zhì)量，土地管理和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著潛在的影響。在埃塞俄比亞北部半干旱地區(qū)，以雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)為對照，研究發(fā)現(xiàn)林牧復(fù)合地、農(nóng)林復(fù)合地、草地、灌溉果園0～30cm土壤有機(jī)碳儲量都顯著增加，表明農(nóng)地轉(zhuǎn)變成草地或林地將增加SOC的封存量。地中海地區(qū)研究發(fā)現(xiàn)天然生態(tài)林轉(zhuǎn)變成經(jīng)濟(jì)林（橄欖樹）后0～100cm土壤有機(jī)碳儲量顯著降低。

干旱半干旱地區(qū)一直被視為潛在的碳匯。黃土丘陵區(qū)是典型的半干旱地區(qū)且以深厚的黃土層著稱。1999年退耕還林（草）工程實(shí)施后該區(qū)土地利用方式發(fā)生了巨大變化，不適宜耕種。農(nóng)地一部分退耕撂荒進(jìn)行植被天然恢復(fù)，另一部分發(fā)展為人工林（包括生態(tài)林和經(jīng)濟(jì)力）。本文以黃土丘陵區(qū)典型退耕小流域?yàn)閱卧?，主要研究不同土地利用類型淺層（0～100cm）土壤有機(jī)碳分布特征，以為黃土丘陵區(qū)小流域土地和土壤資源管理、退耕還林（草）工程持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地點(diǎn)

研究區(qū)位于陜西省榆林市清澗縣園則溝小流域（37°15′N，118°18′E），地處黃土高原中部偏北，為典型黃土丘陵區(qū)溝道小流域，面積0.58km2。小流域內(nèi)土壤主要為黃綿土，屬于砂壤土或粉壤土，具有較強(qiáng)的入滲能力，田間持水量在25%左右（體積含水量，下同），凋萎濕度在7%左右；本區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均溫8.6℃，月均最低溫度-6.5℃（1月），月均最高溫度22.8℃（7月）。多年平均降水量505mm，但年內(nèi)分布不均，年降雨量的70%集中在7～9月份。流域內(nèi)有多種土地利用類型，主要包括果園（紅棗林地），農(nóng)地，撂荒草地；溝道由于坡度大（>35°），人類干擾較小。

1.2 土樣采集與方法

2015年5月在流域內(nèi)根據(jù)不同的土地利用類型和地形條件（如圖1），在每個土地利用類型上采用隨機(jī)采樣法采取樣點(diǎn)并用便攜式手持GPS（MG838，UniStrong）進(jìn)行定位。用直徑40mm的土鉆采取土樣，采取深度100cm，分為5層，每層20cm，即0～20cm，20～ 40cm，40～60cm，60～80cm，80～100cm。在每個點(diǎn)的附近隨機(jī)采取3個點(diǎn)，每層進(jìn)行均勻混合后，挑出雜物，一部分裝入自封袋中，一部分裝入鋁盒中。農(nóng)地采取樣點(diǎn)17個，30年撂荒草地10個，7年撂荒草地11個，紅棗林地17個，共55個樣點(diǎn)（如圖1），275個土樣。

裝入鋁盒的土在105℃的烘箱中烘干24小時，測其水分含量；裝入自封袋中的土帶回去經(jīng)自然風(fēng)干后，分別過2mm篩和1mm篩，過1mm篩的土用來測定土壤有機(jī)碳含量，土壤有機(jī)碳的測定方法為重鉻酸鉀容量法。

1.3 數(shù)據(jù)分析

平均值和標(biāo)準(zhǔn)差用來表示不同土地利用類型和不同深度有機(jī)碳的含量，單因素方差分析用來分析土地利用類型和土層深度對其含量的影響，并用LSD法進(jìn)行差異性比較，數(shù)據(jù)處理用Excel2007，數(shù)據(jù)分析用Spass20，繪圖用Origine8.1和Arcgis9.3。

2 結(jié)果與分析

如表2所示，4種土地利用類型0～100cm土壤有機(jī)碳含量沿土壤剖面呈減少趨勢。土壤有機(jī)碳在0～20cm，20～40cm，40～60cm，60～80cm，80～100cm處含量的平均值分別是3.41g·kg-1 ，2.03g·kg-1，1.86g·kg-1 ，1.77g·kg-1，1.55g·kg-1。4種土地利用類型0～20cm土壤有機(jī)碳含量與20～40cm，40～60cm，60～80cm，80～100cm有顯著性差異（p<0.05），20～40cm， 40～60cm，60～80cm，80～100cm土層間的有機(jī)碳含量則無顯著差異性。在同一深度不同的4種土地利用類型間0～20cm土層有機(jī)碳含量存在顯著差異性（p<0.05），表現(xiàn)為7年撂荒草地<農(nóng)地<紅棗林地<30年撂荒草地，但不同土地利用類型20～100cm其余土層無顯著差異。

3 討論

已有研究表明，農(nóng)地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌恋乩妙愋蜁黾犹嫉妮斎霃亩黾犹純α?。本研究中不同土地利用類型對土壤有機(jī)碳有不同程度的影響。不同土地利用類型淺層（0～100cm）土壤有機(jī)碳含量為30年撂荒草地>紅棗樹地>農(nóng)地，這與黃土丘陵區(qū)Wang jun的研究一致，即農(nóng)地轉(zhuǎn)化草地、林地系統(tǒng)會增加土壤有機(jī)碳含量。本研究中不同土地利用類型土壤有機(jī)碳含量在表層0～20cm有顯著（P<0.05）差異，這與前人的研究也基本一致。一般認(rèn)為農(nóng)地土壤有機(jī)碳含量較天然恢復(fù)草地低，這是由于農(nóng)地生物量不斷被移走以及土地?cái)_動加速了養(yǎng)分的分解和流失。但是，本研究中農(nóng)地土壤有機(jī)碳含量高于7年撂荒草地，一方面是由于農(nóng)地種植玉米、谷子時施入有機(jī)肥中含有較多有機(jī)物，隨雨水入滲土壤，使土壤有機(jī)碳得到補(bǔ)充，而且研究區(qū)農(nóng)地均為坡地，坡度在15°左右，無法進(jìn)行機(jī)械翻耕，土地?cái)_動性小，減少了土壤養(yǎng)分的流失。另一方面，7年撂荒草地由于撂荒年限不足，地表枯落物和死亡根系對土壤有機(jī)碳和全量養(yǎng)分的貢獻(xiàn)難以體現(xiàn)，而且初期植被恢復(fù)需要消耗一定量土壤養(yǎng)分促進(jìn)自身生長，因此有可能降低土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分含量。

4 小結(jié)

本研究主要得出以下結(jié)論：

（1）不同土地類型下0～100cm土層土壤有機(jī)碳含量隨著土壤深度的增加而減少，其含量是草地>棗林>農(nóng)地>撂荒地。（2）0～20cm土層土壤有機(jī)碳含量與土地利用類型有顯著性差異（P<0.05），說明土地利用類型對有機(jī)碳的影響主要在表層土壤

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