黑土区耕作侵蚀及其与碳氮磷分布格局的关系

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:yaojunsyt
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东北黑土区水土流失主要集中在坡耕地,以往研究多关注水蚀而忽略了耕作侵蚀的存在。为印证并定量描述该区耕作侵蚀速率及其效应:首先,采用物理示踪法模拟铧式犁田间耕作、测定典型坡耕地耕作位移量及其分布格局、构建耕作侵蚀模型;其次,基于耕作侵蚀与水蚀模型,在定量表达耕作侵蚀-沉积量与水蚀量的基础上,利用地统计学的方法,分析了东北黑土区典型漫岗地形坡面尺度土壤有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、微生物量碳(MBC)、水溶性碳(DOC)、全氮(TN)、全磷(TP)的空间分布特征,进一步探究了土壤碳氮磷对不同侵蚀驱动力(耕作、水力)的响应关系,主要研究结果如下:  1)铧式梨单次作业后,土壤平均位移和位移量可达0.10~0.34 m和32.68~134.14 kg·m-1,耕作迁移系数为234 kg·m-1。耕作方向和坡度对耕作位移影响显著,且对上坡耕作的影响大于下坡耕作。  2)耕作侵蚀与沉积速率分别表现为坡上>坡下>坡中>坡脚、坡脚>坡下>坡中>坡上;水蚀速率表现为坡下>坡脚>坡中>坡上;坡下陡坡位置耕作侵蚀与水蚀协同引起严重的土壤流失。全坡面耕作侵蚀与SOC、POC呈显著负相关关系,而水蚀与SOC及其组分都不相关,但局部坡位(坡下径流汇集区),水蚀速率与SOC、POC、MBC均显著负相关;坡面尺度耕作侵蚀对有机碳的影响较为一致,而水蚀与有机碳的关系受地形的影响更为明显。土壤侵蚀加剧C库空间变异,致使SOC、POC、DOC在侵蚀点低于沉积点,而MBC变化趋势相反;耕作侵蚀通过POC参与SOC积累-损耗过程。  3)受不同侵蚀外营力(耕作、水力)影响,TN、TP呈现出由坡上至坡中含量从低到高、在坡中位置累积而在坡下区域流失严重的总体趋势。全坡面尺度耕作侵蚀、水蚀速率与TN、TP含量均无相关性,但坡上、坡下位置,TP含量与水蚀速率显著负相关,水蚀导致了坡上、坡下位置磷素流失。TN未与耕作侵蚀、水蚀速率在任意坡位呈现显著相关性。  本研究印证了黑土区坡耕地耕作侵蚀的存在,并在定量表达耕作侵蚀的基础上,进一步证实了不同侵蚀类型在黑土坡耕地养分空间变异的过程中贡献不同,耕作侵蚀对有机碳的影响较为显著,水蚀在土壤磷素流失过程中扮演着更重要的角色,而氮素均不受受两种侵蚀的显著影响。可为正确认识黑土区坡耕地土壤侵蚀机制、针对性地减缓黑土侵蚀提供理论依据。
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