黄土高原沟壑区小流域土壤有机碳分布特征及影响因素

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:liuzhao256
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土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)是评价土壤质量的重要指标,也是陆地生态系统碳循环的重要组成成分。SOC在改善土壤结构、保持水分、防止土壤侵蚀和退化、提供植物养分特别是氮素等方面具有重要作用。黄土高原是我国主要的生态脆弱区,SOC含量低下。了解这一地区生态环境建设对SOC储量和分布的影响具有重要意义。本文以高原沟壑区典型小流域(王东沟流域)为单元,通过对土壤表层(0-20cm)448个点和29个典型剖面点的取样分析,结合GIS技术,分析了流域SOC的空间变异性特征,并探讨土地利用、地形、植被类型对SOC积累的影响。在此基础上,估算流域SOC储量。其主要结论如下: 流域内,塬面SOC含量6.41~9.50 g·kg-1内,平均值为7.77 g·kg-1;梁坡地在2.71~15.97 g·kg-1内,平均值为6.84 g·kg-1;沟道在3.59~15.18 g·kg-1内,平均值为9.09 g·kg-1。变异系数表明塬面(7.5%)为弱变异,梁坡(25.7%)和沟道(26.7%)为中等变异。整个王东沟流域SOC平均含量为7.58g·kg-1,变异系数为26.9%,属于中等变异。流域内SOC含量有多个高值中心,这些高值中心主要集中在地势较低的主沟及支沟的沟底和两侧沟坡,土地利用方式为林地和草地的梁坡地上也出现高值中心。SOC含量在6.95~8.69g·kg-1和5.80~6.95 g·kg-1两个级别各占流域总面积的62.9%、27.6%。 塬面不同土地利用方式下SOC含量有所差异,农地SOC含量在6.41~9.50g·kg-1内,平均值为7.99g·kg-1;果园在6.25~8.54g·kg-1内,平均值为7.48g·kg-1;苜蓿地在8.28~9.10g·kg-1,平均值为8.56g·kg-1。农地改种植苜蓿三年后,SOC含量提高7.1%,改建为果园后下降5.3%~9.1%。梁坡地不同土地利用方式下SOC表现方式为:林地>草地>苜蓿地>农地>果园,其中林地SOC含量在4.76~14.41g·kg-1,平均值为7.98 g·kg-1;草地在2.71~15.97g·kg-1,平均值为7.46 g·kg-1;农地SOC含量在4.89~8.68g·kg-1范围内,平均值为6.38g·kg-1;果园在4.42~8.43g·kg-1变化范围内,平均值为6.20g·kg-1。梁坡农地转变为果园20年后降低5.5%,退耕还林还草后SOC增加16.6~47.4%,随着林龄年限的增长,SOC含量也呈增加趋势。沟道内林地SOC含量为3.59~15.18 g·kg-1,草地5.08~13.78g·kg-1。不同土地利用方式下SOC含量均随土层的加深而降低,但下降幅度不同。 不同植被类型下SOC含量有所差异,与荒草(白羊草)群落相比,油松群落条件下,SOC含量提高9.3%(P>0.05),而果园SOC含量降低40.1%(P<0.05)。沙棘、侧柏和刺槐群落下,SOC含量虽低于荒草群落,但尚未达到显著水平(P>0.05)。果园和刺槐群落下坡面SOC含量从上到下变化趋势不明显;白羊草地群落下坡面SOC含量从上到下逐渐增加;而杏树群落条件下,坡面SOC呈中间高两头低的分布模式。 地形变化影响SOC的分布,流域纵断面显示,除在梁嘴处含量较高外,从塬面到梁末端SOC含量呈逐渐降低趋势;塬面-塬边坡-梁坡-沟坡和梁顶-梁坡-
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