基于中红外光谱法土壤理化性质与稳定性同位素剖面分布

摘要

理解土地利用与土壤理化性质的相互关系是土地管理和生态恢复的重要议题,昂贵费时的传统土壤化学检测方法限制了在发展中国家进行短时大面积的研究。以老挝北部热带山区为研究对象,利用经济高效的中红外光谱法对6种土地利用方式(竹林、耕地、休耕地、森林、次生林、橡胶林)下的0—110 cm剖面土壤的pH、有机碳、总氮、碳氮比、磷、钾、碳氮稳定同位素及土壤颗粒组成等土壤理化性质进行了分析。结果显示:(1)该地pH呈酸性,耕地由于施肥的原因,pH略高于其他用地类型。pH随土层变化不明显。(2)土壤有机碳、总氮含量的大小顺序以及在不同土地利用方式之间的显著性差异较为一致,在各土层中,均是休耕地与橡胶林的有机碳、总氮含量较低,竹林是有机碳总氮含量最高的土地利用方式,有机碳、总氮含量随土层加深而减少,且表层含量显著高于底层。(3)土壤碳氮比在各土层中均是休耕地与橡胶林的含量较低,森林是碳氮比值最高的土地利用方式,在各用地类型中,土壤碳氮比值均随着土层加深而减少。(4)竹林是磷钾含量最高的土地利用方式,休耕地和次生林中随土层加深磷含量先降低后升高,其余4种土地利用方式下的土壤磷含量基本上都随土层加深而减少,钾含量随土层加深而增加。(5)各土地利用方式下,δ^(13 )C的自然丰度在各土层中均无明显差异,δ^(13 )C的自然丰度都接近-27‰,此结果与该研究区主要为C3植物的植被类型吻合。枯枝落叶、化肥及有机肥的使用导致δ^(15 )N的丰度值较低。(6)竹林的土壤颗粒组成明显小于其他用地类型,小粒径颗粒对土壤养分的吸附力和粘着性更强,这与竹林是土壤养分含量最高的土地利用类型的结果吻合。本研究为促进利用中红外光谱法分析土壤和建立发展中国家的土壤库做出了贡献,研究证明中红外光谱法是快速简便进行土壤诊断的土壤健康管理的有力工具。