四方湖自然保護(hù)區(qū)不同土地利用類型表層土壤有機(jī)碳含量分析

摘 要：對(duì)安徽省四方湖自然保護(hù)區(qū)內(nèi)濕地、林地、水產(chǎn)養(yǎng)殖地、耕地及撂荒地5種土地利用類型土壤表層（0～10cm）有機(jī)碳的含量進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果顯示：濕地（19.94g/kg）> 林地（10.63g/kg）>水產(chǎn)養(yǎng)殖地（8.84g/kg）>耕地（7.29g/kg）>撂荒地（4.68g/kg）；濕地土壤表層有機(jī)碳含量極顯著高于其它土地利用類型（P<0.01），濕地、林地土壤表層有機(jī)碳含量顯著高于耕地與撂荒地（P<0.5）；耕地土壤表層有機(jī)碳含量顯著高于撂荒地（P<0.5）；濕地土壤表層有機(jī)碳含量變異系數(shù)較??；受人為干擾強(qiáng)烈的水產(chǎn)養(yǎng)殖地和撂荒地土壤表層有機(jī)碳含量變異系數(shù)相對(duì)較高。

關(guān)鍵詞：土地利用類型；土壤有機(jī)碳；表層土壤；四方湖

中圖分類號(hào) X24；S158.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2013）10-17-02

濕地是地球上重要的生態(tài)系統(tǒng)。濕地土壤由于長(zhǎng)期處于被淹導(dǎo)致的缺氧環(huán)境中，土壤有機(jī)碳分解速度緩慢，因此濕地土壤能夠積累較高密度的有機(jī)碳。土壤有機(jī)碳極易受土地利用方式改變的影響。濕地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌恋乩妙愋停沟迷葍?chǔ)存在土壤中的碳釋放到大氣中，導(dǎo)致大氣中CO2含量的增加，這對(duì)全球氣候變化產(chǎn)生重大影響[1]。研究濕地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌恋乩妙愋秃笸寥烙袡C(jī)碳含量的變化，對(duì)于分析土地利用方式改變對(duì)環(huán)境變化的影響具有重要生態(tài)意義。本研究以安徽省四方湖自然保護(hù)區(qū)為研究區(qū)域，對(duì)濕地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌恋乩妙愋秃?，表層土壤有機(jī)碳含量進(jìn)行測(cè)定，以分析在特定人為干擾方式下土壤有機(jī)碳的變化規(guī)律，為該地區(qū)濕地資源的科學(xué)開(kāi)發(fā)利用、人與濕地環(huán)境和諧生態(tài)關(guān)系的構(gòu)建提供科學(xué)理論的支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 四方湖（E117°44′～117°52′，N33°09′～33°17′）位于淮河左岸，安徽省懷遠(yuǎn)縣城北10km的北淝河中游。上承北淝河來(lái)水，自西向東流，至徐家崗穿過(guò)津浦鐵路，于沫河口注入淮河。該湖是北淝河水向兩岸擴(kuò)展所形成的河湖一體的湖泊，長(zhǎng)35km，寬1～2km，濕地總面積達(dá)1 108hm2，平均水深3m左右，水質(zhì)屬國(guó)家一類水質(zhì)。四方湖是淮河流域安徽段的重點(diǎn)濕地[2]，不僅濕地植被種類豐富[3]，同時(shí)也是我國(guó)長(zhǎng)江中下游地區(qū)重要的水禽棲息、候鳥(niǎo)越冬和遷徙地。但近年來(lái)由于不合理的開(kāi)發(fā)和利用，四方湖濕地生物多樣性下降，生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)了退化的趨勢(shì)[4]。

1.2 研究方法

1.2.1 采樣及分析方法 通過(guò)實(shí)地勘察，在四方湖自然保護(hù)區(qū)內(nèi)確定了濕地、林地、水產(chǎn)養(yǎng)殖地、耕地和撂荒地5種主要的土地利用類型作為研究對(duì)象。在每一種土地利用類型里，按照典型性、隨機(jī)性的原則，布設(shè)5個(gè)間隔為10m的采樣樣方。每個(gè)樣方面積為2m×2m。在每個(gè)樣方的4個(gè)頂點(diǎn)和中心點(diǎn)，用直徑為5cm的土鉆采集深度為0～10cm的表層土樣，各點(diǎn)土樣混合后裝入自封袋。樣品采集時(shí)間為2012年4月下旬。土樣帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干后，除去石塊、動(dòng)植物殘?bào)w，碾碎后過(guò)2mm篩待測(cè)。土壤有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀

外加熱法測(cè)定[5]。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)采用SAS9.2軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。方差分析后指標(biāo)間差異采用最小顯著差數(shù)法（LSD）檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 各土地利用類型土壤表層有機(jī)碳含量狀況 各土地利用類型土壤表層有機(jī)碳含量的測(cè)定情況見(jiàn)表1。各土地利用類型土壤表層有機(jī)碳含量大小排序?yàn)椋簼竦?gt;林地>水產(chǎn)養(yǎng)殖地>耕地>撂荒地。濕地土壤表層有機(jī)碳含量為18.69～20.89g/kg，平均為19.94g/kg；林地土壤表層有機(jī)碳含量為8.25～11.73g/kg，平均為10.63g/kg；水產(chǎn)養(yǎng)殖地土壤表層有機(jī)碳含量為5.58～11.77g/kg，平均為8.84g/kg；耕地土壤表層有機(jī)碳含量為6.12～8.27g/kg，平均為7.29g/kg；撂荒地土壤表層有機(jī)碳含量為2.81～6.72g/kg，平均為4.68g/kg。

2.2 不同土地利用類型表層土壤有機(jī)質(zhì)差異比較 多重比較的結(jié)果顯示（表1），濕地土壤表層有機(jī)碳含量極顯著（P<0.01）地高于與其它土地利用類型。濕地、林地土壤表層有機(jī)碳含量顯著高于耕地與撂荒地（P<0.5）。水產(chǎn)養(yǎng)殖地與林地及耕地的土壤表層有機(jī)碳含量差異不顯著。耕地土壤表層有機(jī)碳含量顯著高于撂荒地（P<0.5）。

植物根莖葉殘?bào)w及根系分泌物是土壤中的有機(jī)碳來(lái)源之一[6]。濕地、林地上的植被，由于受到人為干擾較少，植物凋落物絕大部分歸還土壤，這可能是造成這2種土地利用類型土壤表層有機(jī)碳含量較高的原因。另外，濕地土壤高含水量形成的厭氧還原的環(huán)境條件有利于有機(jī)碳的積累[7]，也會(huì)造成濕地土壤有機(jī)碳含量較高。耕地上的作物由于被人為清除，碳素循環(huán)不能持續(xù)，造成土壤表層有機(jī)碳含量要低于人為干擾少的土地利用類型。撂荒地土壤表層有機(jī)碳含量偏低可能是由于土壤呼吸強(qiáng)度較高的原因[8]，撂荒地由于缺少植被覆蓋，太陽(yáng)輻射使土溫升高明顯，微生物活性增高導(dǎo)致土壤呼吸增強(qiáng)，從而使土壤有機(jī)碳過(guò)度釋放，導(dǎo)致土壤有機(jī)碳含量大大降低。

2.3 土壤表層有機(jī)碳含量的空間變異 各土地利用類型表層土壤有機(jī)碳含量的變異系數(shù)大小排序?yàn)椋毫袒牡?gt;水產(chǎn)養(yǎng)殖地>耕地>林地>濕地（表1）。濕地土壤表層有機(jī)碳含量變異系數(shù)最小，為4.06%，屬于弱變異。說(shuō)明濕地土壤在水分因素及植被因素的作用下，表層有機(jī)碳常表現(xiàn)為水平分異較小的特征[9]。林地由于人為干擾弱，凋落物在土壤表層均勻分布，土壤有機(jī)碳沒(méi)有出現(xiàn)較明顯的斑塊化分異特征，因此其變異系數(shù)也不高，為12.89%。耕地表層土壤有機(jī)碳含量變異系數(shù)為14.27%，與林地接近。但原因與林地卻不同，造成這一現(xiàn)象的主要原因是統(tǒng)一的田間管理措施使土壤理化性質(zhì)呈現(xiàn)均一化表現(xiàn)。水產(chǎn)養(yǎng)殖地和撂荒地表層土壤有機(jī)碳含量變異系數(shù)相對(duì)較高，分別為28.96%和30.98%，接近耕地的2倍。水產(chǎn)養(yǎng)殖地的采樣地點(diǎn)為塘基，該土地利用類型由于存在挖塘?xí)裉恋葷O業(yè)生產(chǎn)措施，造成土壤干擾嚴(yán)重，土壤有機(jī)碳空間異質(zhì)性強(qiáng)。研究表明土壤有機(jī)質(zhì)的空間異質(zhì)性與植物密度的空間異質(zhì)性有關(guān)[10]。撂荒地上植被稀少，存在的植被呈簇狀分布，因此，植被-土壤營(yíng)養(yǎng)元素循環(huán)呈斑塊狀分布，可能是造成其表層土壤有機(jī)碳含量變異系數(shù)較大的原因。

3 結(jié)論

對(duì)安徽省四方湖自然保護(hù)區(qū)5種土地利用類型表層土壤（0～10cm）的有機(jī)碳含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果顯示為：濕地（19.94g/kg）>林地（10.63g/kg）>水產(chǎn)養(yǎng)殖地（8.84g/kg）>耕地（7.29g/kg）>撂荒地（4.68g/kg）。其中，濕地土壤表層有機(jī)碳含量極顯著高于其它土地利用類型。林地、耕地和撂荒地之間土壤表層有機(jī)碳含量存在極顯著差異。濕地土壤表層有機(jī)碳含量變異系數(shù)較小，屬于弱變異，表明表層有機(jī)碳含量水平方向上空間異質(zhì)性較小。保護(hù)區(qū)內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖地和撂荒地土壤表層有機(jī)碳含量變異系數(shù)相對(duì)較高，這與人類生產(chǎn)活動(dòng)及植被的斑塊化分布有關(guān)?；诖?，要保護(hù)好四方湖自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境，提高保護(hù)區(qū)土壤固碳能力，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)保護(hù)區(qū)內(nèi)濕地的保護(hù)，嚴(yán)格控制其它土地利用類型的擴(kuò)張。對(duì)于撂荒地和水產(chǎn)養(yǎng)殖地要及時(shí)恢復(fù)植被覆蓋，利用土壤-植被循環(huán)提高土壤有機(jī)碳的含量，從而改善土壤性質(zhì)。

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