鹽源縣山地土壤溶解性有機碳分布特征及影響因素研究

江 云，熊忠偉

(四川省涼山州鹽源縣農業(yè)農村局，四川 鹽源 615700)

土壤有機碳因含量值較高，短期內難以監(jiān)測其變化趨勢，但其活性部分的變化可最先反應出土壤有機碳質量和數(shù)量的變化，表示活性有機碳的指標之一是土壤溶解性有機碳，土壤溶解性有機碳含量的變化能作為表示有機碳的動態(tài)特征的重要指標[1]。土壤溶解性有機碳作為養(yǎng)分移動和環(huán)境污染物移動的載體因子，對土壤中營養(yǎng)元素的遷移和土壤碳庫的調節(jié)起著重要的作用[2]。因此研究土壤溶解性有機碳的含量和分布變化，對土壤養(yǎng)分遷移、環(huán)境污染以及土地管理方面具有重要意義[3-4]。

關于土壤溶解性有機碳含量分布的研究目前主要集中于平原、山地、高原等自然環(huán)境結構較為單一的區(qū)域，同時其影響因子的研究多數(shù)是針對這些區(qū)域的特點選取一兩個因子進行分析[5-7]，但在自然環(huán)境結構多變的區(qū)域如山地區(qū)的土壤溶解性有機碳含量分布及多個影響因子的研究還鮮有報道。鹽源屬于高原地區(qū)，其地形復雜多變，土壤類型豐富，氣候、植被垂直分布明顯，包含了眾多自然保護區(qū)，這些多變的因素可為該區(qū)域土壤溶解性有機碳含量的分布和影響因子的研究提供條件。因此本文試圖在大雪山山區(qū)針對不同海拔高度、植被覆蓋情況、坡向和土地利用方式等影響因子研究其土壤溶解性有機碳含量分布情況，通過該區(qū)域土壤溶解性有機碳含量和影響因子的研究為當?shù)赝寥鲤B(yǎng)分狀況、土地利用方式等研究提供依據。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

鹽源盆緣高中山紅壤、黃棕壤土壤垂直分布區(qū)。包括火爐山、白靈山，為林、牧、副、雜糧亞區(qū)；扎拉山、馬扎山改坡治土，以牧為主的雜糧亞區(qū)；西部河谷、洼地紅壤、黃棕壤沖積土綜合治理農、牧亞區(qū)；鹽塘鄉(xiāng)、辣子鄉(xiāng)山地棕紅壤，以林為主的亞區(qū)。該區(qū)總面積65.8萬hm2，占全縣土地面積的78.56%。其中耕地2.93萬hm2，占本區(qū)面積的3.50%，占全縣耕地面積的48.9%；林地40.99萬hm2，占本區(qū)面積的62.3%，占全縣林區(qū)面積的81.72%；牧地1.49萬hm2，占本區(qū)面積的22.69%，占全縣牧地面積的64.16%，其它7.20萬hm2，是全縣林、牧的主要分布地區(qū)。

1.2 樣品采集和分析

根據本地區(qū)的相關地質圖和生態(tài)系統(tǒng)的資料，分析后采用隨機采樣法選取43個樣點進行土樣采集，采集過程中運用GPS進行樣點定位。對采集回的樣點首先進行風干、研磨、過2mm的塑料篩，然后進入化學分析階段。土壤溶解性有機碳含量測定采用以1mol/L KCl作為浸提劑的重鉻酸鉀氧化-外加熱法[8]。

1.3 數(shù)據處理

測定數(shù)據采用Excel 2007和SPSS17.0軟件進行統(tǒng)計分析，各影響因子對土壤溶解性有機碳含量的差異顯著性檢驗采用單因子方差分析，多重比較采用最小顯著差數(shù)法(LSD)，正態(tài)分布檢驗采用Kolmogorov-Smirnov檢驗(K-S檢驗)。

2 結果與分析

2.1 土壤溶解性有機碳含量與分布

土壤溶解性有機碳含量如表1所示，由表1可知山地區(qū)土壤溶解性有機碳含量為53.59±36.90mg/kg，占有機碳總含量的0.19%，總有機碳含量為33.09±21.25g/kg。研究區(qū)土壤溶解性有機碳含量呈正態(tài)分布(K-S檢驗P>0.05)。

表層土壤溶解性有機碳易受植被、溫度、濕度等環(huán)境因素影響，其空間分布差異變化性較大。山地區(qū)域主要包括棕壤、褐土、棕色針葉林土、草甸土、亞高山草甸土和高山草甸土等土壤類型。各土壤類型表層DOC含量如圖1所示，土壤溶解性有機碳含量在不同土壤類型間含量差異達顯著水平(P<0.05)，其中草甸土(85.09±19.12mg/kg)和褐土(80.56±48.62mg/kg)極顯著高于棕色針葉林土(20.52±5.85mg/kg)(P<0.01)，而與棕壤(45.37±41.48mg/kg)、亞高山草甸土(38.51±21.43mg/kg)以及高山草甸土(60.64±33.25mg/kg)差異不顯著(P>0.05)。在不同土壤類型間含量差異達顯著水平(P<0.05)，其中草甸土(85.09±19.12mg/kg)和褐土(80.56±48.62mg/kg)極顯著高于棕色針葉林土(20.52±5.85mg/kg)(P<0.01)，而與棕壤(45.37±41.48mg/kg)、亞高山草甸土(38.51±21.43mg/kg)以及高山草甸土(60.64±33.25mg/kg)差異不顯著(P>0.05)。

表1 土壤溶解性有機碳統(tǒng)計特征

圖1 不同土壤類型溶解性有機碳含量

2.2 影響因子分析

2.2.1 土地利用方式 不同土地利用方式影響有機物的輸入、淋濾等土壤化學反應，從而導致土壤中溶解性有機碳含量和分布的變化。在林地土壤中溶解性有機碳高于農田，但是在研究河谷地帶區(qū)域卻是耕地中DOC含量大于林地，不同區(qū)域環(huán)境下土地利用方式對土壤溶解性有機碳的影響存在明顯差異。山地區(qū)域主要土地利用方式為林地、灌木林地、灌草地和草地。由圖2可知，土壤溶解性有機碳含量與土地利用方式呈極顯著相關性(P<0.01)，即土地利用方式對DOC影響極顯著，灌草地(50.93mg/kg)極顯著低于林地(99.26mg/kg)(P<0.01)和顯著高于灌木林地(23.64mg/kg)(P<0.05)，而與草地(34.70mg/kg)差異不顯著(P>0.05)。灌木林地植物凋落物、根系在土壤表層分布少導致其有機質的輸入較小，這可能是灌木林地土壤溶解性有機碳含量較小的原因所在。

圖2 土壤溶解性有機碳含量與土地利用方式的關系

2.2.2 植被 不同植被產生的巖溶效應對成土速度的快慢和營養(yǎng)元素的供給有所不同，從而影響土壤溶解性有機碳含量，例如松針凋落物經微生物分解速度快于梧桐，松針覆蓋的土壤溶解性有機碳含量便高于梧桐，廬山生態(tài)系統(tǒng)中同樣是針葉林覆蓋的土壤表層溶解性有機碳含量高于闊葉林。山地區(qū)植被覆蓋分布有針闊混交林、針葉林、灌木林、高山灌叢草甸、高山草甸和高山荒草。由圖3可知，土壤溶解性有機碳含量與植被呈極顯著差異性(P<0.01)，針葉林(55.30mg/kg)和高山灌叢(73.85mg/kg)顯著低于針闊混交林(106.35mg/kg)(P<0.01)并且顯著高于灌木林(24.20mg/kg)(P<0.01)和高山草甸(25.05mg/kg)(P<0.05)，而與高山荒草(49.22mg/kg)差異不顯著(P>0.05)。由于針闊混交林植被凋落物和根系分布較多，使表層土壤有機質輸入增加，從而導致針闊混交林土壤溶解性有機碳含量較高。

2.2.3 海拔 由于不同海拔高度的自然經濟條件差異明顯，導致其植被覆蓋、凋落物及生物量等存在差異，從而影響到土壤溶解性有機碳含量及分布的

圖3 土壤溶解性有機碳含量與植被關系

不同。例如在高寒草原生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境下，表層土壤溶解性有機碳含量隨著海拔升高表現(xiàn)出先減少后增加的變化趨勢。但在川西寬壩林區(qū)環(huán)境下，表層土壤溶解性有機碳含量隨海拔升高呈現(xiàn)出增加的變化趨勢。不同自然區(qū)域環(huán)境下表層DOC含量與海拔的關系有所差異，在山地區(qū)域內將海拔分為<2600m、2600～3600m、3600～4000m和>4000m 4個范圍，其氣候垂直分布情況分別是暖溫帶、寒溫帶、亞寒帶和寒帶，由圖4可知，土壤溶解性有機碳含量與海拔高度呈極顯著相關性(P<0.01)，即海拔對DOC影響顯著，土壤溶解性有機碳含量隨著海拔升高表現(xiàn)出減少的變化趨勢，并且其變化程度隨著海拔的升高而減弱。同時，海拔<2600m的區(qū)域(96.94mg/kg)顯著高于海拔2600～3600m的區(qū)域(53.01mg/kg)、3600～4000m的區(qū)域(39.13mg/kg)和海拔>4000m的區(qū)域(36.99mg/kg)(P<0.01)。這可能主要因為隨著海拔的升高，植被覆蓋率降低生物量積累減少，導致有機碳變少，所以隨著海拔的升高土壤溶解性有機碳含量減少。

圖4 土壤溶解性有機碳含量與海拔關系

2.2.4 坡向 坡向不同光照、溫度、水分和土壤等生態(tài)條件也不同，導致了植物物種多樣性和結構特征的差異性，并影響植物生長發(fā)育、生產力以及生態(tài)系統(tǒng)功能等，在陽坡，土壤活性有機碳含量隨著距坡頂距離的增加呈先降后增，而陰坡則是隨著距坡頂距離的增加呈先增后降的趨勢。迎風坡土壤活性有機碳含量明顯高于背風坡，這是因為水分充足，光照較好，植被繁茂，土壤生物積累加強，背風坡則水熱條件相反，土壤生物累積作用弱。將山地區(qū)土壤樣點按坡向分為了東、北、西、南共4類。由圖5可知，土壤溶解性有機碳含量與坡向達到極顯著水平(P<0.01)，南坡(25.40mg/kg)顯著低于北坡(78.70mg/kg)、西坡(64.04mg/kg)和東坡(51.79mg/kg)(P<0.01)。這主要是北坡為陰坡，坡面光照較少，溫度較低，土壤的水分含量較高，土壤微生物活性較低，使得表層土壤的枯枝落葉分解較慢，有利于土壤有機碳的累積，也使土壤有機碳中的那部分可溶性的活性碳的分解轉化速度降低，從而土壤的DOC含量較高。而南坡為陽坡，光照較多，土壤溫度相對較高，土壤水分較少，微生物活性較強，不利于有機碳的累積，所以DOC含量較低。

圖5 土壤溶解性有機碳含量與坡向的關系

3 結論

鹽源縣山地區(qū)土壤溶解性有機碳含量為53.59±36.90mg/kg，占有機碳總含量的0.19%，總有機碳含量為33.09±21.25g/kg。土壤溶解性有機碳含量在不同土壤類型間含量差異達顯著水平(P<0.05)，其中草甸土和褐土極顯著高于棕色針葉林土(P<0.01)，而與棕壤、亞高山草甸土以及高山草甸土差異不顯著(P>0.05)。不同土地利用方式對鹽源縣山地區(qū)土壤溶解性有機碳含量影響顯著(P=<0.01)，其中灌草地極顯著低于林地(P<0.01)和顯著高于灌木林地(P<0.05)，而與草地差異不顯著(P>0.05)；不同植被對大雪山山區(qū)土壤溶解性有機碳含量影響顯著(P<0.01)，其中針葉林和高山灌叢顯著低于針闊混交林(P<0.01)并且顯著高于灌木林(24.20mg/kg)(P<0.01)和高山草甸(P>0.05)，而與高山荒草差異不顯著(P>0.05)；不同海拔高度對大雪山山區(qū)土壤溶解性有機碳含量影響顯著(P<0.01)，其中土壤溶解性有機碳含量隨著海拔升高表現(xiàn)出減少的變化趨勢，海拔<2600m區(qū)域顯著高于海拔2600～3600m區(qū)域、3600～4000m區(qū)域和海拔>4000m(P<0.01)；不同坡向對鹽源縣山地區(qū)土壤溶解性有機碳含量影響顯著(P<0.01)，其中南坡顯著低于北坡、西坡和東坡(P<0.01)。