红壤坡耕地整治对土壤有机碳的影响

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1、红壤坡耕地整治对土壤有机碳的影响1绪论1.1研究目的和意义随着全球温室效应问题的炙热化，地学界、环境学界及生态学界等各学界研究者越来越关注其所引起的全球变暖及对陆地生态系统的影响。CO2是诸多温室气体中，对增强温室效应贡献最大、数量最多的气体。化石能源燃烧和土地利用变化等人类活动造成的温室气体排放增加是引起气候变暖的主要原因。土地利用在经济建设、产业布局、能源消耗等人类活动中有着极其重要作用，其作为人类活动的主要承载体，微小波动将在很大程度上直接或间接影响大气CO2浓度，甚至改变全球碳平衡格局，因而土地利用变化对土壤碳储量方面的影响引起研究者的格外关注。土壤有机碳不仅是最具

2、有活动性的生态系统碳库之一，也是地球表层系统中最大储存碳库，其含量约为大气碳库的3倍，约为陆地生物量的2.5倍，是土壤碳与大气CO2快速交换的主要形式，对陆地生态系统碳平衡起着决定性作用[1]。中国是世界上农业温室气体排放大国，农业源温室气体排放占全国温室气体排放总量的17%，近年来，在发展低碳经济背景下，研究土地利用方式变化对土壤有机碳库含量、组分和稳定性的影响成为人们关心和研究的热点。全世界在土地利用类型中，其中耕地占15亿hm2，1/4~1/3的耕地表层受到严重侵蚀，每年遭完全毁坏的达500~700万hm2，根据国土资源部2008年的统计，全国现有坡耕地2393.33

3、万hm2，仅南方地区就有13.3万km2，约占坡耕地总量的56%，作为一项重要的国土资源，坡耕地在中国南方丘陵和山地地区不仅是人类赖以生存的重要的生产资料，也是水土流失、土壤结构质量、土壤肥力最为严重的耕地类型[2]。在长期的土地利用和经营过程中，人们逐渐形成了不同的坡耕地整治和耕作措施经验，现有研究主要集中在坡耕地整治后水土流失量、作物产量、作物改善土壤肥力等领域，而对于坡耕地整治后有关碳固定方面的研究甚少，因此，对坡耕地整治后土壤有机碳固存能力展开探讨，这不仅有利于耕地肥力（养分）的维持和土地的可持续发展，也可为坡耕地的整治提供理论依据。目前我国对不同整治方式下土壤有机

4、碳变化的研究主要集中在水田与旱地相互转变、农作措施改变等方面，且多数研究仅局限于表层土壤[3-5]。.1.2国内外研究现状土壤水分行为及其质量优劣对生产农业有着直接影响，土壤水分不仅是土壤肥力的重要组成部分，也是影响土壤结构质量和土壤植被生长发育的重要影响因素。探讨土壤行为时，必然涉及土壤水分物理性质，土壤结构质量、水文状况以及土壤肥力状况等指标的评价常常与其有密切的联系[6-8]。近年来国内此类研究较多，例如张建伟等[9]研究坡耕地整治为不同土地利用类型后发现土壤物理性状得以改善，梯度变化依次为传统耕作<果园<撂荒<侧柏林地<间作地；柳云龙等[10

5、]研究发现不同地形部位和不同利用方式对坡地红壤的理化性质和水分特性有明显的影响；李民义等[8]对晋西黄土区不同土地利用方式的土壤容重、土壤孔隙度及贮水量、土壤微团聚体分形特征进行了研究，发现不同土地利用方式对该区土壤物理性质均有不同程度的改良；高雪松等[11]研究发现土壤物理性质与养分特征在坡面上的分异特征是山地坡面利用类型与地形部位共同作用的结果；利用地形测量、137Cs示踪、土壤物理性质分析等方法，苏正安等[12]对川中丘陵紫色土区土壤物理性质对土壤侵蚀的响应进行了研究发现，不同坡长的坡耕地上，占主导地位的土壤侵蚀类型导致坡耕地上土壤物理性质出现相应的变化。.2材料与方

6、法2.1研究区及试验地概况试验地位于江西省进贤县江西省红壤研究所内。地理位置为E28°15'30″，N116°20'24″，日照充足，无霜期长、雨量充沛、气候温和，属于典型的中亚热带季风气候，年蒸发量1100~1200mm，年均降雨量1537mm；干湿季节明显，其中3~6月为雨季，降雨量占全年雨量61%~69%；7~9月为旱季，蒸发量占全年蒸发量的40%~59%；年平均气温17.7~18.5，℃最冷月气温(1月)为4.6℃；最热月(7月)平均气温一般在28.0~29.8。℃地形为典型低丘，土壤为第四纪黏土母质发育的红壤

7、，质地较黏重，属于肥力中等。江西省红壤研究所成立于1963年，主要从事亚热带红壤资源，区域农业资源综合开发应用理论和利用技术体系的研究，其中有关红壤坡耕地整治的生产实践研究已有40多年的历史，其研究方向主要针对于坡耕地整治后水土流失量、作物产量、作物改善土壤肥力等领域，而对于坡耕地整治后有关碳固定方面的研究甚少，红壤所在实际生产实践中采用了横坡和纵坡耕作、间作套种、残茬敷盖、植草覆盖和免耕保墒等水土保持保护性耕作技术试验，基于此生产实践研究平台，本研究主要对红壤坡耕地整治土壤有机碳的影响进行探讨。.2.2取样及分析