岩溶区不同退耕模式下土壤有机碳、无机磷变异特征研究——以重庆南川石庆村为例

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特殊的地质条件和自然地理背景造就了西南岩溶区相对脆弱的生态环境,不合理的人类活动干扰导致植被破坏、土壤侵蚀、土地退化、基岩大面积裸露的石漠化景观。岩溶生态系统土壤和表层岩溶带是岩溶地区岩石、大气、水、生物四大圈层的敏感交汇地带,又是生态系统赖以存在的基础。保持土壤总量、提高土壤质量、遏制石漠化发展成为西南地区实现可持续发展的关键因子。退耕还林、封山育林提高植被覆盖率是重要途径之一。近年来,在岩溶区开展了一系列退耕还林工作,这些活动必然对土壤性质产生一系列影响。本文通过对岩溶区土壤不同退耕模式下土壤抗蚀性、土壤有机碳及无机磷形态变异特征分析,以及岩溶区土壤有机碳、钙素对无机磷形态影响分析,为岩溶区优化退耕模式、以及在石灰土利用过程中加强有机碳保护、合理施用磷肥提供科学依据。 本研究以重庆南平石庆村为例,选取九种土地利用类型(包括耕地、农林套作地、退耕地、自然林地等),按土壤发生层次采集土壤样品29个,在室内进行土壤基本理化性质分析,抗蚀性指标分析、土壤活性有机碳分析、土壤无机磷形态分析、土壤钙素形态分析等。重点讨论土壤抗蚀性、土壤有机碳、无机磷、及有机碳、钙对无机磷形态影响等。并得出以下主要结果:1.不同利用方式下土壤抗蚀性及土壤活性有机碳存在差异 (1)研究区退耕地(三种)在3-6年内,A层土壤土壤抗蚀性均发生了比较明显的变化,但都介于传统耕地与马尾松次生灌丛之间,其中以具有复式结构的退耕樟树+草被退耕模式,其抗蚀效果较理想。 (2)与传统旱耕地不同,各退耕模式土壤抗蚀性均是A层土壤强于B层土壤,表明退耕有利于A层土壤抗蚀性迅速提高,尤其是草本+乔灌模式对A层土壤抗蚀性的提高更为显著。 (3)各样地剖面土壤总有机碳含量差异不明显,各耕地退耕后短期内(3-6年)总有机碳含量与耕地相当或缓慢上升。 (4)土壤水溶性有机碳、不同程度活性的有机碳含量及活性有机碳的分配比例在耕地与退耕地之间差异较明显,且不同退耕地之间活性有机碳含量差异也较大。 (5)主要土壤养分因子除全钾、速效钾外,全氮、水解氮、全磷、速效磷与土壤各有机碳组分呈显著或极显著正相关,有机碳对土壤养分因子的循环和养分恢复意义重大。 (6)从土壤有机碳和土壤抗蚀性的角度而言,岩溶区植被自然恢复过程或具有复式结构的退耕模式要优于人工纯林。 2.岩溶区土壤各形态无机磷含量差异明显,不同利用方式之间各形态无机磷含量也存在差异 (1)研究区耕地与部分退耕地全磷、速效磷、各形态无机磷均处于较高的水平,马尾松林地磷素处于较低水平,与马尾松林地相比耕地表现出强烈的磷素积累过程,退耕地则表现出积累磷素的消耗过程,在不同退耕地之间磷素水平也存在差异。 (2)研究区土壤无机磷是磷素的主体,在不同形态的无机磷中,闭蓄态磷、铁结合态磷占绝对优势,其次为钙结合态磷、铝结合态磷。 (3)在不同形态的无机磷中,Ca2-P、Al—P对速效磷的贡献率大,Fe—P、Ca8—P贡献较小,O—P、Ca10—P贡献率最小。 (4)大部分退耕地有效磷与缓效磷含量较高,土壤的潜在供磷能力强。从土壤磷素营养角度讲,为研究区植被恢复提供了较好的营养基础,存在植被自然恢复和人工恢复的可能性。 3.土壤不同活性程度有机碳、全钙、交换性钙对无机磷形态有重要影响。 (1)土壤总有机碳、不同活性程度的有机碳与Ca2-P、Al—P、Fe—P、Ca8—P之间呈显著或极显著正相关关系,与O—P之间呈极显著负相关,与Ca10—P之间相关关系不明显。土壤有机碳对无机磷形态及调节土壤磷素有效性方面有重要影响。 (2)土壤全钙、交换性钙与Ca2-P呈极显著负相关,与Ca10—P之间呈显著正相关,与Al—P、Fe—P之间呈显著负相关。土壤钙素对土壤中无机磷化学行为及磷素有效性有重要影响。
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