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关键词：
地形,土地利用,深层,土壤有机碳,黄土
发表时间：
2012-08-20 17:14:53
摘要:研究地形和土地利用对深层土壤有机碳( soil organic carbon，SOC) 的影响，对准确评估土壤固碳潜力和土壤碳循环具有重要意义. 以3 种地形( 峁顶、峁坡、沟底) 和7 种土地利用类型( 农田、果园、天然草地、人工与天然灌木林、人工与天然乔木林) 为对象，在黄土丘陵沟壑区燕沟流域采集53 个0 ～ 1 m 土壤剖面中6 个层次，898 个土壤样品，研究了地形和土地利用方式对黄土丘陵沟壑区小流域深层SOC 含量和分布影响. 结果表明，地形、土地利用方式、土层深度及其两两交互作用对流域深层SOC 空间分布有极显著影响( p < 0. 01) . 深层(10 ～ 100 cm) 与表层(0 ～ 10 cm) SOC 在3 种地形的分布不同. 对于表层土壤(0 ～ 10 cm) ，峁坡SOC 含量(10. 7 g·kg － 1 ) 最高，其次是沟底(8. 9 g·kg － 1 ) ，峁顶最低(4. 4 g·kg － 1 ) ;对深层土壤有机碳，沟底最高(5. 6 g·kg － 1 ) ，峁坡次之(4. 5 g·kg － 1 ) ，峁顶最低(3. 2 g·kg － 1 ) . 深层SOC 空间分布因土地利用方式存在显著差异. 与农田相比，果园0 ～ 40 cm 土层SOC 含量降低21% ，但80 ～ 100 cm 土层SOC 含量提高13% ;天然灌木林40 ～ 100 cm 平均含量(5. 3 g·kg － 1 ) 较农田高66% ( p < 0. 05) ;但天然乔木林40 ～ 100 cm 与其它土地利用方式差异较小. 沟底深层(20 ～ 100 cm)SOC 储量(5. 04 kg·m － 2 ) 最大，占1 m 剖面SOC 储量的71. 4% ;峁坡占63. 6% ;峁顶占72. 3% . 深层(20 ～ 100 cm) SOC 储量天然灌木林最高，为6. 01 kg·m － 2 ，占1 m剖面SOC 储量的64. 7% ，天然乔木林深层相对储量最小，仅占49. 7% ;农田和果园深层相对储量均达到70% 以上.
地形和土地利用方式是影响土壤有机碳库变化的重要因素［1 ～ 4］. 地形因子一方面通过侵蚀和水土流失影响土壤有机碳空间分布［5 ～ 7］;另一方面地形支配着水、热资源的分配，影响植被和土地利用方式在空间上的配置，进而影响到土壤有机碳的输入［8，9］. 黄土高原地区地形破碎，土地利用类型复杂多样. 在局域尺度上，形成了典型的黄土高原沟壑( 塬面、梁峁坡、沟谷) 和黄土丘陵沟壑( 梁峁顶、梁峁坡、沟谷地) 等流域侵蚀地貌特征. 不同地形之上
因水热等差异其土地利用方式又具有显著地分异性［3，10］，进而影响了土壤有机碳含量在空间上迁移和分布. 目前已有的研究表明，以退耕还林还草为主的土地利用方式变化使得表层土壤有机碳具有显著地碳汇效应. 黄土高原北部草地恢复与重建研究表明，其增幅效应达36% ～ 39%［11］;黄土高原地区退耕还林后，其碳含量增幅可达1. 08 ～ 3. 83 倍［12］;王东沟流域研究表明还林还草增幅可达11. 6% ～25. 3%［13］;在燕沟流域研究表明增幅为39. 4% ～117. 7%［14］，而其它研究表明其增汇效应可达1. 32～ 5. 41 倍［15］. 此外，不同地形对表层土壤有机碳空间分布也有显著影响. 因受土壤侵蚀和水土流失影响，表层土壤有机碳含量均呈现沟底富集、坡面流失的变化趋势［16，17］. 但地形与土地利用方式共同作用下，深层土壤有机碳变化报道较少. 20cm 以下深层土壤有机碳占1m 土层有机碳总量的50% 以上［18］，尽管深层土壤有机碳浓度低于表层，但其储量与变化不容忽视［18 ～ 20］. 其次，深层土壤有机物的分解矿
化速率较表层土壤显著降低［21 ～ 23］，深层土壤有机碳遭受侵蚀流失的潜势降低. 因此，研究地形和土地利用对深层土壤有机碳含量影响的深度和程度，对揭示黄土区生态恢复条件下土壤有机碳固碳潜力和影响机制具有重要意义.
因水热等差异其土地利用方式又具有显著地分异性［3，10］，进而影响了土壤有机碳含量在空间上迁移和分布. 目前已有的研究表明，以退耕还林还草为主的土地利用方式变化使得表层土壤有机碳具有显著地碳汇效应. 黄土高原北部草地恢复与重建研究表明，其增幅效应达36% ～ 39%［11］;黄土高原地区退耕还林后，其碳含量增幅可达1. 08 ～ 3. 83 倍［12］;王东沟流域研究表明还林还草增幅可达11. 6% ～25. 3%［13］;在燕沟流域研究表明增幅为39. 4% ～117. 7%［14］，而其它研究表明其增汇效应可达1. 32～ 5. 41 倍［15］. 此外，不同地形对表层土壤有机碳空间分布也有显著影响. 因受土壤侵蚀和水土流失影响，表层土壤有机碳含量均呈现沟底富集、坡面流失的变化趋势［16，17］. 但地形与土地利用方式共同作用下，深层土壤有机碳变化报道较少. 20cm 以下深层土壤有机碳占1m 土层有机碳总量的50% 以上［18］，尽管深层土壤有机碳浓度低于表层，但其储量与变化不容忽视［18 ～ 20］. 其次，深层土壤有机物的分解矿
化速率较表层土壤显著降低［21 ～ 23］，深层土壤有机碳遭受侵蚀流失的潜势降低. 因此，研究地形和土地利用对深层土壤有机碳含量影响的深度和程度，对揭示黄土区生态恢复条件下土壤有机碳固碳潜力和影响机制具有重要意义.
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