喀斯特小流域土壤有機碳空間分布及影響因素研究.pdf

1、喀斯特土壤有機碳在全球碳循環(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，土壤有機碳研究遠比其他地區(qū)困難。后寨河流域?qū)俑咴涂λ固匦×饔颍匦纹扑?，地貌?fù)雜，土壤空間分布復(fù)雜，土壤有機碳研究難度大。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碳含量的主導(dǎo)因素。對促進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)實意義。主要結(jié)論如下：
　　1、流域土壤有機碳空間分布特征
　?。?）流域內(nèi)土壤有機碳表現(xiàn)出含量高、變異性強、密度小的特征。表層土壤有機碳平均含量為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。各土層土壤有機碳含量變異系數(shù)變幅為52.68~75.28％，呈中等強度變異，具有高度變異性。流域土壤有機碳含量處于相當(dāng)高的水平，91.7%的樣點表層土壤有機碳含量高于11.6g·kg-1。而土壤有機碳密度較小，剖面土壤平均有機碳密度為102.05tC·hm-2，低于全國平均水平105.30tC·hm-2。
　?。?）流域內(nèi)土壤有機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。各土層土壤有機碳密度空間分布特征基本與有機碳含量分布特征一致，但剖面土壤有機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，斑塊破碎嚴重，高值區(qū)與低值區(qū)交錯分布。
　　（3）流域內(nèi)土壤有機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土層土壤有機碳含量最高，為29.28g·kg-1，0~10

5、cm土層土壤有機碳密度最大，為29.57tC·hm-2，0~50cm土層有機碳密度對全剖面的貢獻率達69.97%，上層土壤是有機碳的主要儲存空間。
　　2、流域土壤有機碳影響因素：
　　土壤有機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)育土壤有機碳含量大小順序為石灰?guī)r和白云巖發(fā)育土壤>泥灰?guī)r發(fā)育土壤>第四紀黃粘土和砂頁巖發(fā)育土壤；剖面土壤有機碳密度變

6、幅為97.21~111.01tC·hm-2，大小順序為：泥灰?guī)r發(fā)育土壤>砂頁巖發(fā)育土壤>第四紀黃粘土發(fā)育土壤>白云巖發(fā)育土壤>石灰?guī)r發(fā)育土壤；石灰土土壤有機碳含量較高，水稻土次之，黃壤最低，不同土屬剖面土壤有機碳密度變幅為74.60~140.62tC·hm-2，大小順序為：813>551>821>531>552>511>553>351>554。
　　土壤有機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，土壤有機碳含量越高，石礫含量對土壤有機碳含量的影響較復(fù)雜。剖面土壤有機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，巖石裸露率對土壤有機碳密度的影響較為復(fù)雜。
　?。?）地形因子
　　地勢較高處土壤有機碳含量高，地勢低洼處含量低，不同坡位土壤有機碳含量上坡>坡頂>中坡>下坡>坡腳>洼地。不同坡位剖面土壤有機碳密度變幅為82.57~112.29tC·hm-2，大小順序為：洼地>坡

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

9、林。不同植被土壤有機碳含量大小順序為：常綠落葉闊葉混交林>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碳密度差異不顯著。
　　不同小生境土壤有機碳含量大小順序為：石土面>石坑>石溝>石槽>土面，剖面土壤有機碳密度差異不顯著。
　　不同土地利用類型土壤有機碳含量大小順序為：有林地>灌木林地>未利用地>旱地>水田。剖面土壤有機碳密度變幅為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、土壤有機碳主導(dǎo)影響因素：
　?。?）剖面土壤有機碳含量與坡度、海拔、巖石裸露率極顯著正相關(guān)，與土層厚度極顯著負相關(guān)，與容重顯著負相關(guān)；剖面土壤有機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)是影響后寨河流域土壤有機碳的主導(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