薄层黑土微生物生物量碳和氮对

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1、薄层黑土微生物生物量碳和氮对土壤侵蚀—沉积的响应冯志珍1郑粉莉1,2*国家自然科学基金项目（41571263）资助SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina（No.41571263）†通讯作者，E-mail:flzh@ms.iswc.ac.cn作者简介：冯志珍（1986-），女，内蒙古呼和浩特人，博士研究生，主要从事土壤侵蚀对土壤质量的影响评价研究。E-mail:fzz870508@126.com收稿日期：2017年1月14日；收到修改稿日期：

2、2017年3月8日易祎3（1西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室，陕西杨凌712100）（2中国科学院水利部水土保持研究所，陕西杨凌712100）（3西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌712100）摘　要　研究土壤侵蚀—沉积对土壤微生物生物量的影响可以为科学评估土壤侵蚀的环境效应提供依据。以典型薄层黑土区——黑龙江省宾州河流域为研究区，利用土壤137Cs含量估算侵蚀速率，通过分析流域不同位置和不同坡面部位土壤微生物生物量碳和氮含量以及土壤侵蚀强度的差异，揭示土壤微生物生

3、物量对土壤侵蚀—沉积的响应规律。结果表明：流域不同位置和不同坡面部位土壤微生物生物量的分布存在明显差异，并呈现出与土壤侵蚀—沉积空间分布相反的变化趋势。土壤侵蚀速率在流域的分布为上游>中游>下游，在坡面的分布为坡中部>坡上部>坡下部；土壤微生物生物量碳(Microbialbiomasscarbon,MBC)和微生物生物量氮(Microbialbiomassnitrogen,MBN)在流域表现为下游>中游>上游，在坡面表现为坡下部>坡上部>坡中部。回归分析表明，MBC、MBN、有机质(Soilorganicm

4、atter,SOM)和全氮(Totalnitrogen,TN)含量随土壤侵蚀强度的增大而减少。土壤侵蚀对土壤微生物生物量的分布有重要影响，土壤侵蚀—沉积过程引起土壤养分的迁移和再分布是导致侵蚀区和沉积区土壤微生物生物量分布产生差异的重要原因。关键词　土壤侵蚀—沉积；土壤侵蚀速率；微生物生物量碳；微生物生物量氮；薄层黑土中图分类号S157文献标识码A东北黑土区是我国重要的商品粮生产基地，由于过度开垦和自然因素等共同影响，土壤侵蚀日益严重[1]。区内现有水土流失面积27.59×104km2，占黑土区总面积的27

5、%[2]，其中水蚀面积18.27×104km2，占黑土区总面积的18%，坡耕地黑土层厚度每年以0.3～1cm的速度递减[3]。土壤侵蚀使得土壤的表土层随径流流走，土壤中的营养物质大量流失，造成土壤物理化学性质改变，从而导致土壤质量下降、土地退化以及生产力急剧下降，据统计资料显示，黑土区每年由于水土流失造成粮食减产高达14×108kg[4]。土壤微生物作为土壤有机质和养分转化和循环的动力，在土壤生态系统的能量流动和养分转化过程中起着重要作用[5]。土壤微生物生物量对环境变化具有较高的敏感性和响应性，被认为是比

6、土壤有机质更灵敏的环境变化指示因子[6]。研究表明，土壤微生物生物量可以表征土壤质量的优劣和土壤侵蚀速率的高低，其空间分布可以反映土壤侵蚀的程度[7-8]。因此，研究土壤微生物生物量与土壤侵蚀—沉积的关系具有重要意义。目前，关于土壤侵蚀对土壤理化性质的影响已有大量报道[9-10]，但定量地分析土壤侵蚀对土壤微生物生物量影响的研究较少，Hu等[11-12]针对黄土丘陵沟壑区开展了相关研究，有关东北黑土区这方面的研究更是鲜见报道。本文以典型薄层黑土区——黑龙江省宾县宾州河流域为研究区，利用137Cs示踪技术，通

7、过土壤侵蚀速率表征侵蚀程度，研究薄层黑土微生物生物量碳和氮对土壤侵蚀—沉积的响应，以期为科学评估土壤侵蚀的环境效应提供依据。1材料与方法1.1研究区概况黑龙江省哈尔滨市宾县宾州河流域(127°26′04″～127°32′02″E，45°43′13″～45°51′37″N)(图1)位于松嫩平原东部边缘，属于松花江一级支流[3]。该流域面积为375km2，其中农用面积占60%左右。流域内海拔在160~220m之间，地貌特征以漫岗丘陵地形为主，地势较为平缓，耕地坡度变化于111°～7°，坡长可达数百米，最长达数千

8、米。气候类型属于中温带大陆性季风气候，多年平均气温3.9℃，多年平均降水量548.5mm，其中6～9月的降雨量约占全年降水量的80%，无霜期约148d。宾州河流域内土壤类型以黑土为主，占流域面积的60%以上，其中薄层黑土分布区占流域面积的40%以上，属典型的薄层黑土区[13]。结合农用和薄层黑土分布面积，用于本研究采集坡面样品的面积约占流域总面积的30%。土壤质地为粉壤土，其颗粒组成为(美国农业部制)：砂粒(2—