黄土丘陵区小流域土壤碳氮比的变化及其影响因素-论文.pdf

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1、第27卷第7期自然资源学报Vol_27No．72012年7月JOURNALOFNATURALRESOURCESJu1．，2012黄土丘陵区小流域土壤碳氮比的变化及其影响因素张彦军，郭胜利'，南雅芳，李泽(1．西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌712100；2．黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室，中国科学院、水利部水土保持研究所，陕西杨凌712100)摘要：研究土壤C：N的变化有助于深入理解土壤有机碳氮的积累过程及其土壤质量的变化趋势。以黄土高原丘陵沟壑区砖窑沟小流域为单元，基于地貌类型和土地利用方式两大因素，采集737个土壤样品，研究流域内土壤C：N的变化差异及其影响因素。梁

2、峁坡上，林地和草地0～20cm土层的土壤C：N分别是农田土壤C：N的1．13和1．03倍；沟坡上，林地、草地和农田土壤的C：N分别为13．88、l2．58、9．02。农田条件下，梁峁坡、沟坡和沟谷的土壤C：N分别为10．34、9．02和1O．77；林地条件下，沟坡和梁峁坡的土壤C：N分别为13．88、11．67；草地条件下，沟坡土壤C：N是梁峁坡土壤C：N的1．19倍。同一地貌类型或土地利用方式条件下，土壤C：N均呈现表层大于深层的趋势，0—20em和20～40em土层的土壤C：N分别是40—100em土层土壤C：N的1．05～1．17和1．16～1．42倍。关键词：地貌类型；土地利用

3、方式；小流域；土壤C：N中图分类号：S153．6文献标志码：A文章编号：1000—3037(2012)07—1214—10土壤有机碳氮含量的比值(C：N)是表征土壤质量变化的重要指标。土壤C：N的高低既反映了陆地生态系统中土壤微生物的群落结构特征¨j，又在一定程度上指示植被凋落物对土壤有机碳氮的积累贡献。此外，土壤氮素的矿化、固定和硝化也与土壤C：N密切相关J。一般情况下，生态系统的土壤C：N相对稳定。但植被或管理措施变化会影响土壤有机碳氮含量及其土壤C：N_1143。了解土地利用变化对土壤有机碳氮含量及其碳氮比的影响有助于理解陆地生态系统固碳的过程及其机理。目前大量的研究报道了土地利

4、用方式和地貌类型对有机碳氮的影响，但对土壤C：N的变化报道较少。植被群落及其凋落物性质是土壤有机质性质及其组成的重要控制因素_1。地上植被变化往往会导致土壤有机碳氮含量及其土壤C：N发生分异_】。已有研究发现，即使在同一植被条件下，因土壤有机碳积累快于土壤氮素，致使土壤C：N随时间呈升高趋势J。在流域尺度上，地形地貌是水热空间分异的重要影响因素¨。流域内，微域土壤环境条件与地上植被群落结构分布、群落的发育以及土壤的生产能力等密切相关_l驯。其次，流域内退耕还林还草等改变了地表主要植被类型，致使输入土壤的凋落物量和凋落物生化分解特征也相应发生显著变化。流域土壤有机碳氮空间分布存在显著差异

5、¨I2，但流域尺度上土壤c：N变化及其影响因素尚不清楚。本文以小流域为对象，基于地貌类型和土地利用方式对土壤有机碳氮的影响，研究了同收稿日期：2011-07—29；修订日期：2011—11—28。基金项目：国家自然科学基金(40771125)。第一作者简介：张彦军(1985一)，男，陕西省渭南市合阳县人，硕士研究生，主要从事水土保持与流域管理研究。E—m8il：kerbew~5555@163．corn通信作者简介：郭胜利(1969一)，男，河北栾城人，研究员，主要从事土壤生态研究。E-mail：slguo@ms．iswe．ac．cn7期张彦军等：黄土丘陵区小流域土壤碳氮比的变化及其影响

6、因素一地貌类型上不同土地利用方式或同一土地利用方式条件下不同地貌类型上土壤C：N的变化特征，以期揭示黄土高原地区，在地形异质性的主导下，流域土壤C：N与地形或土地利用方式等土壤环境变量的关系。1材料与方法1．1采样区概况砖窑沟流域(39。1106～39。l347N，111。1203～11l。1928E)位于晋西北(山西省)河曲县沙坪乡，地势东高西低，海拔845～12441TI，总面积为2911hm，主沟方向为东西向，长约14．2km，支沟从南北两面汇入，南北剖面呈凹形，分水岭与沟底高差达150—200m，起伏剧烈。地貌类型由梁峁坡、沟坡和沟谷组成，三者在流域内所占的比例分别为47．7％

7、、47．3％、5．0％。沟壑密度为6．24km·km～，属于典型的黄土丘陵沟壑区。流域大陆性季风气候比较明显，年平均降水量447．5mm，蒸发量1913．7mm，年内降雨主要集中在6__9月，其中7、8两月降水量占全年的52．3％，并多为大雨和暴雨。河曲砖窑沟流域≥10℃的积温天数为140d，无霜期为156d，全年日照达2856h。流域的土壤以栗褐土为主，土壤层次发育不明显，多表现出母质性状，质地偏轻，有机质含量一般在0．5％左右，全N、全P仅