不同土地利用方式下土壤有机碳的分布特征及其影响因素——以海南岛东部地区为例

摘要

土壤是陆地生态系统的核心碳库，其微小的变化都会引起大气中CO2浓度的较大波动，对陆地生态系统乃至全球的碳循环产生重要影响。土地利用方式的不同会引起土壤有机质输入的质量和数量、土壤的质量和养分情况以及土壤有机碳的分解速率发生改变，从而对陆地生态系统中的有机碳含量和转变过程产生控制效应。因此，在全球气候变化的背景下，研究不同土地利用方式下土壤有机碳的分布特征及影响因素对调控土壤养分、维持土壤肥力、可持续利用土壤资源、提高土壤对碳的固定以及减缓全球气候变化都具有十分重要的意义。
　　然而需要指出的是，当前对土壤有机碳空间分布特征的研究主要集中在土壤有机碳的水平分布特征，而关于土壤有机碳垂直分布特征的相关研究较少，特别是针对海南岛不同土地利用方式下土壤有机碳及易氧化有机碳的垂直分布特征还鲜见报道。因此，本研究以海南岛东部地区的文昌市东阁镇山头村、东郊镇清港村，琼海市东红农场龙西村、响水镇南塘村，万宁市大茂镇群兴村、南桥镇内田村，陵水县本号镇什巴村、光坡镇沟西村等8个具有代表性的行政村作为采样区，通过资料收集，野外采样和室内分析相结合的方法，结合每种土地利用方式的特点，分析阐明了不同土地利用方式下土壤有机碳和易氧化有机碳的水平分布特征、垂直分布特征及其影响因素，为合理利用海南岛的土地资源提供理论依据。研究取得的主要结果如下:
　　(1)研究区土壤有机碳的含量为0.79～29.97g/kg，平均值为（10.09±1.02）g/kg，变异系数为0.81。在0～30cm的土壤层，不同土地利用方式下土壤有机碳含量存在一定的差异，表现为水稻田＞抛荒地＞果园地＞橡胶林地;不同土地利用方式下土壤有机碳含量在垂直空间的差异变化均呈现出一致的规律，即随着土壤层的加深土壤有机碳含量逐渐降低。各土地利用方式下0～10cm土壤层的有机碳含量远高于10～20cm和20～30cm土壤层，这表明研究区的土壤有机碳具有“表聚作用”。
　　(2)研究区0～30cm各土壤层，土壤易氧化有机碳含量的平均值为(4.85±0.27)g/kg，变幅为1.82～10.92g/kg。在0～30cm的土层，研究区内土壤易氧化有机碳的含量随着土壤深度的加深而降低，与研究区有机碳的垂直变化特征一致。不同土地利用方式下的土壤易氧化有机碳含量存在差异。其中，橡胶林地土壤的易氧化有机碳含量最低，抛荒地、水稻田和果园地的土壤易氧化有机碳含量分别高于橡胶林地约61％，46％，30％。
　　(2)在0～30cm的土壤剖面上，水稻田，果园地和橡胶林地土壤的易氧化有机碳含量随着土壤深度的加深而逐渐降低，抛荒地却呈现出先减少后增加的趋势。
　　(3)不同土地利用方式下，水稻田、抛荒地和橡胶林地的土壤有机碳含量与易氧化有机碳含量都呈极显著正相关，果园地呈显著正相关。由此可以推测，土壤的有机碳含量是影响土壤易氧化有机碳含量变化的重要因素，并且随着总有机碳含量的增加，易氧化有机碳含量也在增加。
　　(4)研究区土壤易氧化有机碳的分配比例在41％～94％。水稻田、抛荒地、果园地以及橡胶林地的土壤易氧化有机碳分配比例分别为41％～47％，47％～62％，65％～94％和49％～61％，这说明土地利用方式对土壤易氧化有机碳的分配比例具有显著影响。相关性分析结果表明，除果园地外，水稻田、抛荒地和橡胶林地的土壤易氧化有机碳分配比例与有机碳都存在着显著或者极显著的一元线性相关关系，均随着有机碳的增加表现出减少的趋势。
　　(5)在0～30cm的土壤层，水稻田、抛荒地和果园地呈现出土壤粘粒和粉粒含量相对较高，砂粒含量相对较低的组成特征，而橡胶林地的粘粉粒和砂粒所占比例相差不大。相关性分析表明，研究区4种土地利用方式的土壤有机碳含量与土壤的粘粉粒含量之间具有正相关关系，与砂粒含量具有负相关关系(P＜0.05)，但是不同土地利用方式下二者的相关系数具有差异性。水稻田和抛荒地的的土壤中粘粒和粉粒含量较高，土壤有机碳含量受粘粒和粉粒含量的控制效应明显，所以二者的相关系数也较高，土壤中有机碳的含量也较高。
　　(6)4种土地利用方式下0～30cm土壤层的平均pH表现为抛荒地(5.65±0.14)＞橡胶林地(5.62±0.47)＞水稻田(5.51±0.09)＞果园地（5.34±0.12）。在水稻田和抛荒地中，土壤有机碳含量与pH值之间的相关系数分别为-0.851**和-0.728**(P＜0.01)，说明在水稻田和抛荒地中土壤有机碳含量受pH值的影响较明显;在果园地和橡胶林地中，二者之间无显著相关性，这说明果园地和橡胶林地的土壤有机碳含量受pH值的影响较小，还需要结合其他因素来综合考虑。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究进展

1．2．1 土壤有机碳的研究进展

1．2．2 土壤易氧化有机碳的研究进展

1．2．3 土地利用方式对土壤有机碳影响的研究进展

1．3 问题的提出

1．4 研究的主要内容及意义

第二章 研究区概况

2．1 自然环境特征

2．2 社会经济发展概况

2．3 土地利用方式变化概况

第三章 材料与方法

3．1 样品采集与处理

3．1．1 样地设置

3．1．2 土样采集

3．2 试验方法和步骤

3．2．1 土壤有机碳含量测定

3．2．2 土壤部分理化性质的测定

3．3 数据处理和统计分析

第四章 结果与讨论

4．1 土壤有机碳的分布特征分析

4．1．1 研究区内土壤有机碳含量分布特征

4．1．2 不同土地利用方式下土壤有机碳含量水平分布特征

4．1．3 不同土地利用方式下土壤有机碳含量的垂直分布特征

4．1．4 小结

4．2 土壤易氧化有机碳的分布特征分析

4．2．1 研究区内土壤易氧化有机碳含量的分布特征

4．2．2 不同土地利用方式下土壤易氧化有机碳含量水平分布特征

4．2．3 不同土地利用方式下土壤易氧化有机碳含量的垂直分布特征

4．2．4 小结

4．3 土壤易氧化有机碳有机碳的分配比例及相关性分析

4．3．1 土壤易氧化有机碳的分配比例

4．3．2 土壤有机碳与易氧化有机碳、易氧化有机碳分配比例之间的相关关系

4．4．3 小结

4．4 土壤有机碳与理化性质的相关性分析

4．4．1 不同土地利用方式下土壤颗粒组成的差异特征

4．4．2 不同土地利用方式下土壤有机碳与土壤粒度的关系

4．4．3 不同土地利用方式下土壤pH的差异特征

4．4．4 不同土地利用方式下土壤有机碳与土壤pH值的关系

4．4．5 小结

第五章 结论与不足

5．1 研究结论

5．2 不足

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢