土地利用变化对土壤有机碳和土壤团聚体轻组碳的影响

我国亚热带山地丘陵红壤区山高坡陡，土壤抗蚀性能差、降雨量大且集中，但随着人口不断增多和人们对经济利益的过分追求，人类活动已使本区域的土地利用方式发生了巨大变化。本研究通过分析福建省建瓯市木荷林、封育林、杉木林、柑橘园、茶园和坡耕地6种闽北典型的土地利用方式0～10cm和10～20cm土层的土样，用干筛和湿筛的方法获得＞2mm，2～0.5mm，0.5～0.25mm，＜0.25mm4个不同粒径的土壤团聚体，测定各级土壤团聚体质量百分比、有机碳含量、全氮含量、轻组有机物及其碳含量；并分别测定了土壤样品总有机碳、全氮、全磷、全钾含量。初步探讨不同土地利用方式下土壤团聚体的稳定性，不同粒径土壤团聚体有机碳、全氮、轻组碳含量及其分布特点。 主要研究结果如下： 1．土地利用方式影响土壤有机碳的积累，林地有机碳含量高于柑橘园、坡耕地有机碳含量，茶园有机碳含量最低。土壤碳氮比值是影响土壤有机碳转化的因素，不同土地利用方式土壤碳氮比值为：木荷林（9.07）＞封育林（8.53）＞杉木林（8.35）＞柑橘园（7.93）＞坡耕地（6.28）＞茶园（6.22）。土壤有机碳含量与土壤全氮含量之间有极显著的线性正相关关系（R2=0.9666，p＜0.01）。 2．土地利用方式对干筛土壤团聚体的组成、数量有较大影响。＞0.25mm土壤团聚体含量顺序为：杉木林＞木荷林＞封育林＞茶园＞柑橘园＞坡耕地。林地＞2mm土壤团聚体含量最大，为50.56％～68.63％，占到一半以上；而柑橘园、茶园、坡耕地＞2mm土壤团聚体含量为14.02％～25.96％。林地有利于形成大粒径土壤团聚体；而柑橘园、茶园、坡耕地形成的土壤团聚体粒径较小。 3．不同土地利用方式对土壤团聚体的质量有较大影响。＞2mm水稳性土壤团聚体含量和土壤团聚体平均重量直径的顺序都为：木荷林＞封育林＞杉木林＞柑橘园＞茶园＞坡耕地。平均重量直径与＞0.25mm水稳性土壤团聚体含量存在极显著的线性正相关关系（R2=0.9245，p＜0.01）。 4．土壤总有机碳含量与土壤团聚体有机碳含量呈极显著线性正相关。通过干湿筛比较可知，林地有利于保护土壤有机碳免受损失，有利于土壤碳的固定。随着土壤团聚体粒径的减小，土壤全氮含量都有增加的趋势；土壤团聚体有机碳和土壤全氮含量之间存在极显著的线性正相关关系（R2=0.9105，p＜0.01）。 5．富集因子可以表征土壤有机碳累积和消耗状况，用不同粒径土壤团聚体有机碳含量与土壤总有机碳含量的比值来计算。林地＞0.25mm土壤团聚体Esoc＞1的趋势明显，说明土壤团聚体中的有机碳处于累积状态；茶园和坡耕地＞0.25mm土壤团聚体几乎都是Esoc＜1，说明土壤团聚体中的有机碳处于消耗状态。＜0.25mm土壤团聚体碳氮比值最小，＞2mm土壤团聚体碳氮比值最大。林地土壤团聚体碳氮比值较大，有利于土壤碳的贮存。 6．不同土地利用方式土壤轻组有机物含量随着土层的加深而下降。轻组有机物含量与土壤容重具有显著的负相关关系（R2=0.2333，p＜0.05），与土壤总有机碳含量具有显著的正相关关系（R2=0.8735，p＜0.05），与土壤全氮含量具有显著的正相关关系（R2=0.8113，p＜0.05）。 7．土地利用方式影响干筛土壤团聚体轻组碳的组成和分布。＞2mm、2～0.5mm、0.5～0.25mm、＜0.25mm土壤团聚体轻组有机物含量都是木荷林最大，坡耕地最小；林地对土壤团聚体轻组有机物的形成有良好的促进作用。不同土地利用方式不同粒径土壤团聚体轻组有机物碳氮比值均高于不同粒径土壤团聚体碳氮比值，约为其碳氮比值的2～5倍。＜0.25mm土壤团聚体轻组有机物碳氮比值最小；除茶园外，2～0.5mm土壤团聚体内轻组有机物碳氮比值最大。