喀斯特小流域土壤有機(jī)碳空間分布及影響因素研究.pdf

1、喀斯特土壤有機(jī)碳在全球碳循環(huán)中發(fā)揮著重要的作用，但因喀斯特地區(qū)特殊的地質(zhì)背景和復(fù)雜的地形地貌特征，土壤表現(xiàn)出高度的空間異質(zhì)性，土壤有機(jī)碳研究遠(yuǎn)比其他地區(qū)困難。后寨河流域?qū)俑咴涂λ固匦×饔?，地形破碎，地貌?fù)雜，土壤空間分布復(fù)雜，土壤有機(jī)碳研究難度大。在流域內(nèi)基于150m×150m網(wǎng)格法挖掘土壤剖面，分層采集土壤樣品，同時(shí)調(diào)查背景信息，結(jié)合室內(nèi)分析和 GIS技術(shù)，系統(tǒng)研究了流域內(nèi)土壤有機(jī)碳的空間分布特征及影響因素，并應(yīng)用相關(guān)分析和主成分分

2、析方法探討影響流域土壤有機(jī)碳含量的主導(dǎo)因素。對(duì)促進(jìn)流域土壤資源的開發(fā)與合理利用及喀斯特生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。主要結(jié)論如下：
　　1、流域土壤有機(jī)碳空間分布特征
　?。?）流域內(nèi)土壤有機(jī)碳表現(xiàn)出含量高、變異性強(qiáng)、密度小的特征。表層土壤有機(jī)碳平均含量為25.07g·kg-1，變幅為1.61g·kg-1~119.11g·kg-1；剖面土壤有機(jī)碳平均含量為20.71g·kg-1，變幅為1.35~119.11g·

3、kg-1。各土層土壤有機(jī)碳含量變異系數(shù)變幅為52.68~75.28％，呈中等強(qiáng)度變異，具有高度變異性。流域土壤有機(jī)碳含量處于相當(dāng)高的水平，91.7%的樣點(diǎn)表層土壤有機(jī)碳含量高于11.6g·kg-1。而土壤有機(jī)碳密度較小，剖面土壤平均有機(jī)碳密度為102.05tC·hm-2，低于全國(guó)平均水平105.30tC·hm-2。
　?。?）流域內(nèi)土壤有機(jī)碳含量呈破碎斑塊狀分布格局，由上游向下游遞減，東南部高于西北部，基本與流域起伏多變的地形特征

4、相吻合。隨土層加深斑塊破碎化程度加劇。各土層土壤有機(jī)碳密度空間分布特征基本與有機(jī)碳含量分布特征一致，但剖面土壤有機(jī)碳密度分布傾向均勻化，高值區(qū)破碎，呈零星分布，除少數(shù)明顯低值區(qū)外，斑塊破碎嚴(yán)重，高值區(qū)與低值區(qū)交錯(cuò)分布。
　　（3）流域內(nèi)土壤有機(jī)碳平均含量和密度隨土層加深減少，表聚性明顯。0~40cm土層內(nèi)隨土層加深減少較快，40c m以下減少幅度變小并趨于穩(wěn)定，0~5c m土層土壤有機(jī)碳含量最高，為29.28g·kg-1，0~10

5、cm土層土壤有機(jī)碳密度最大，為29.57tC·hm-2，0~50cm土層有機(jī)碳密度對(duì)全剖面的貢獻(xiàn)率達(dá)69.97%，上層土壤是有機(jī)碳的主要儲(chǔ)存空間。
　　2、流域土壤有機(jī)碳影響因素：
　　土壤有機(jī)碳含量和密度受土壤發(fā)生相關(guān)因子、地形因子、環(huán)境及人為因子影響。
　?。?）土壤發(fā)生相關(guān)因子
　　不同母質(zhì)發(fā)育土壤有機(jī)碳含量大小順序?yàn)槭規(guī)r和白云巖發(fā)育土壤>泥灰?guī)r發(fā)育土壤>第四紀(jì)黃粘土和砂頁(yè)巖發(fā)育土壤；剖面土壤有機(jī)碳密度變

6、幅為97.21~111.01tC·hm-2，大小順序?yàn)椋耗嗷規(guī)r發(fā)育土壤>砂頁(yè)巖發(fā)育土壤>第四紀(jì)黃粘土發(fā)育土壤>白云巖發(fā)育土壤>石灰?guī)r發(fā)育土壤；石灰土土壤有機(jī)碳含量較高，水稻土次之，黃壤最低，不同土屬剖面土壤有機(jī)碳密度變幅為74.60~140.62tC·hm-2，大小順序?yàn)椋?13>551>821>531>552>511>553>351>554。
　　土壤有機(jī)碳含量總體隨土層厚度和容重增加而減少，隨巖石裸露率增大而增大。土層越淺薄，

7、土壤容重越小，巖石裸露率越高，土壤有機(jī)碳含量越高，石礫含量對(duì)土壤有機(jī)碳含量的影響較復(fù)雜。剖面土壤有機(jī)碳密度總體隨土壤容重和土層厚度增大而增大，隨石礫含量增加而減小，巖石裸露率對(duì)土壤有機(jī)碳密度的影響較為復(fù)雜。
　?。?）地形因子
　　地勢(shì)較高處土壤有機(jī)碳含量高，地勢(shì)低洼處含量低，不同坡位土壤有機(jī)碳含量上坡>坡頂>中坡>下坡>坡腳>洼地。不同坡位剖面土壤有機(jī)碳密度變幅為82.57~112.29tC·hm-2，大小順序?yàn)椋和莸?坡

8、腳>中坡>坡頂>下坡>上坡；不同坡向土壤有機(jī)碳含量大小順序?yàn)椋耗掀?北坡>西坡>東坡>無(wú)坡向，剖面土壤有機(jī)碳密度變幅為90.95~109.85tC·hm-2，大小順序?yàn)椋簾o(wú)坡向>北坡>東坡>西坡>南坡。
　　土壤有機(jī)碳含量及表層土壤有機(jī)碳密度基本隨坡度和海拔增大而增加。剖面土壤有機(jī)碳密度隨坡度增大減小。不同海拔等級(jí)區(qū)剖面土壤有機(jī)碳密度差異不顯著。
　?。?）環(huán)境及人為因素
　　林地土壤有機(jī)碳含量高于灌草地，混交林高于純

9、林。不同植被土壤有機(jī)碳含量大小順序?yàn)椋撼＞G落葉闊葉混交林>稀疏灌木林>針闊混交林>常綠針葉林>落葉闊葉林>常綠闊葉林>灌草地。不同植被剖面土壤有機(jī)碳密度差異不顯著。
　　不同小生境土壤有機(jī)碳含量大小順序?yàn)椋菏撩?石坑>石溝>石槽>土面，剖面土壤有機(jī)碳密度差異不顯著。
　　不同土地利用類型土壤有機(jī)碳含量大小順序?yàn)椋河辛值?灌木林地>未利用地>旱地>水田。剖面土壤有機(jī)碳密度變幅為86.71~123.07tC·hm-2，大小順序

10、為：水田>旱地>未利用地>有林地>灌木林地。
　　3、土壤有機(jī)碳主導(dǎo)影響因素：
　?。?）剖面土壤有機(jī)碳含量與坡度、海拔、巖石裸露率極顯著正相關(guān)，與土層厚度極顯著負(fù)相關(guān)，與容重顯著負(fù)相關(guān)；剖面土壤有機(jī)碳密度與容重和土層厚度極顯著正相關(guān)，與石礫含量極顯著負(fù)相關(guān)。
　?。?）主成分分析結(jié)果表明，地形因子(坡度、坡向、坡位、坡長(zhǎng))是影響后寨河流域土壤有機(jī)碳的主導(dǎo)因子，必須高度重視。土壤發(fā)生相關(guān)因子（容重、土壤類型、母巖和土層