侵蚀褐土有机碳特性和氮素转化及环境效应

【摘要】： 本研究基于土壤侵蚀退化较严重的辽西北地区,选择不同利用方式的土壤和不同侵蚀部位的土壤为研究对象,探索了活性有机碳在侵蚀土壤中的变化,并进一步研究了侵蚀土壤氮素转化过程及其对温室效应的贡献。实验结果表明:幼年林地的总有机碳含量约为其他植被恢复类型土壤的50%,各类活性有机碳含量也最少,其改善土壤肥力的能力最差;大团聚体组分与农田玉米相差不大,其他植被类型土壤为幼年林地的3.46~5.46倍,其它三种植被土壤的各粒级团聚体颗粒有机碳为幼年林地的2.01~3.56倍,说明幼年林地的团聚体稳定性差;幼年林地的土壤呼吸作用和矿化作用最强,其惰效性碳含量少,不利于形成碳汇。同理,自然杂草和紫花苜蓿改善土壤肥力的能力最强,并形成了可能的碳汇。从水土保持来看,短期内应优先选择草类植被。梯田玉米地2mm水稳性大团聚体含量是农田玉米的4.78倍,更利于水土保持。坡耕地的SOC、LFOC、HWC、CWC和MBC随坡面水流的冲刷、搬运及堆积过程均发生了明显的纵向迁移,并以粒径为0.25mm以下的团聚体为主,而且坡脚沉积区附近的土壤大团聚体结合态有机碳含量较高为9.77 g kg-1,是坡顶的1.75倍,坡背的1.62倍。不同植被恢复和不同侵蚀部位土壤的HWC、CWC和MBC与SOC极显著相关(p0.01),其中HWC(R2=0.996和R2=0. 0.999)最能代表土壤SOC含量变化。不同形态的活性碳两两之间有很好的相关性,CWC与MBC(R2=0.998)相关程度最高。在70%WHC低水分含量下,硝化作用是N2O产生的主要过程。在100%WHC高水分含量下,土壤的反硝化作用很强,硝化作用较弱。两个水分含量下,土壤都存在微弱的异养硝化作用,土壤反硝化过程中,N2O进一步还原为N2的能力较弱。