土地利用方式是影响陆地生态系统碳循环最重要的因素之一,土壤是该系统中最大的有机碳库,同时又是土壤肥力重要的物质基础。本研究以甘肃陇中黄土高原区至少已有50年传统耕作历史的两种雨养轮作农耕地(耕作与休闲)和退耕20年的两种草地系统(围封和放牧)为研究对象,通过2年的野外调查和室内试验及数据分析,探讨了不同土地利用方式下土壤有机碳、氮、微生物碳、可浸提碳、团聚体碳和水溶性有机碳等的特征,以及土壤微生物碳和水溶性有机碳的季节变化及影响因素。主要结论如下:1.土地利用方式对土壤有机碳、全氮、速效磷、pH值和容重有显著影响。土壤有机碳含量0-10cm土层草地显著高于农田,全氮含量差异不显著,20-100cm土层有机碳和全氮农田高于草地(P<0.05);土壤全磷含量农田与草地无明显差异。土壤C/N比除0-10cm土层外,农田高于草地。在整个土壤剖面上,草地土壤pH显著高于农田(P<0.05);除10-20cm和底层土壤外,草地土壤容重也高于农田。草地土壤有机碳和全氮随土壤深度增加而降低,而农田土壤在0-30cm土层随土壤深度的增加而增加,在30cm土层以下与草地有相同趋势。草地土壤全磷含量各土层间没有显著差异,农田土壤全磷含量与土壤有机碳和全氮含量变化趋势一致;草地和农田土壤速效磷含量都呈减少趋势。土壤pH值随土壤深度的增加而增加。各样地土壤有机碳、全氮、全磷、速效磷与土壤容重和土壤pH之间呈极显著负相关性,土壤容重与土壤pH值呈极显著正相关,土壤有机碳、全氮、全磷和速效磷之间也呈现极显著正相关关系。2.两年的研究结果表明,各样地土壤微生物量碳主要受土壤水分和生物量的影响,与温度无显著相关性。土壤微生物量碳表现一定的季节变异,0-10cm土壤微生物量碳,在春季(5月)和初冬(11月)生物量较大的围封草地显著高于其他样地(P<0.05),休闲耕地最低;而水热条件较好的7月和9月谷子地>围封草地>放牧草地=休闲耕地;且各样地各土层均表现为9月>7月>5月≥(≤)11月,9月和7月之间且与其他各月间差异显著(P<0.05)。0-10cm土层围封草地、放牧草地、谷子地和休闲耕地土壤微生物量碳含量变幅两年平均分别在183.49-576.72mg/kg、121.13-366.76mg/kg、127.99-725.62mg/kg,44.05-354.58mg/kg之间。各样地在各季节土壤微生物量碳均随土壤深度的增加而降低。3.各样地土壤水溶性有机碳主要受水分的影响,谷子地与生物量也密切相关,但都与温度无相关性。各样地土壤水溶性有机碳在水分含量最高的9月显著高于其他各月(P<0.01),5月、7月和11月间没有显著差异。0-10cm土层围封草地、放牧草地谷子地和休闲耕地土壤水溶性有机碳含量变幅分别在31.88-13.58mg/kg、9.78-22.22mg/kg、8.34-23.72mg/kg,13.00-26.0mg/kg之间。沿土壤剖面,水溶性有机碳各样地0-10cm土层最高,且随土壤深度的增加,随季节变化表现出不同程度的降低,雨季降幅显著减小,降雨导致的水溶性有机碳的淋溶可能是农田系统20-100cm土层有机碳含量高于草地的原因之一。4.土地利用方式改变显著影响土壤团聚体含量,由于耕作引起大团聚体的损失和小团聚体的增多。0-20cm土层土壤团聚体含量,>0.5mm粒级草地显著高于农田(P<0.05);<0.05mm农田均显著高于草地(P<0.05);20-30cm土层,除>1mm粒级草地显著高于农田外,其他各粒级农田均显著高于草地(P<0.05)。各样地不同粒径团聚体的分配主要集中在<0.25mm微团聚体,达87.89%-96.22%,>0.25mm大团聚体含量仅在13%以内。5.团聚体有机碳表现和土壤有机碳一致的规律,0-10cm土层各粒级围封草地均显著高于农田;10-40cm土层,除>1mm土壤团聚体有机碳围封草地和谷子地没有显著差异外,其他粒级农田均显著高于草地。各样地>0.25mm的团聚体有机碳显著高于<0.25mm的微团聚体(P<0.05)。土壤剖面上各粒级土壤团聚体有机碳在草地和农田系统变化规律不一致,>0.5mm各粒级随土壤深度的增加而降低;<0.5mm各粒级草地随土壤深度的增加呈降低趋势,农田在0-30cm土层随深度增加而增加,随后减少。各粒级土壤团聚体有机碳含量,草地与土壤有机碳呈显著正相关,而农田仅<0.25mm微团聚体有机碳含量与土壤有机碳呈显著相关。