盐源县山地土壤溶解性有机碳分布特征及影响因素研究

江 云，熊忠伟

(四川省凉山州盐源县农业农村局，四川 盐源 615700)

土壤有机碳因含量值较高，短期内难以监测其变化趋势，但其活性部分的变化可最先反应出土壤有机碳质量和数量的变化，表示活性有机碳的指标之一是土壤溶解性有机碳，土壤溶解性有机碳含量的变化能作为表示有机碳的动态特征的重要指标[1]。土壤溶解性有机碳作为养分移动和环境污染物移动的载体因子，对土壤中营养元素的迁移和土壤碳库的调节起着重要的作用[2]。因此研究土壤溶解性有机碳的含量和分布变化，对土壤养分迁移、环境污染以及土地管理方面具有重要意义[3-4]。

关于土壤溶解性有机碳含量分布的研究目前主要集中于平原、山地、高原等自然环境结构较为单一的区域，同时其影响因子的研究多数是针对这些区域的特点选取一两个因子进行分析[5-7]，但在自然环境结构多变的区域如山地区的土壤溶解性有机碳含量分布及多个影响因子的研究还鲜有报道。盐源属于高原地区，其地形复杂多变，土壤类型丰富，气候、植被垂直分布明显，包含了众多自然保护区，这些多变的因素可为该区域土壤溶解性有机碳含量的分布和影响因子的研究提供条件。因此本文试图在大雪山山区针对不同海拔高度、植被覆盖情况、坡向和土地利用方式等影响因子研究其土壤溶解性有机碳含量分布情况，通过该区域土壤溶解性有机碳含量和影响因子的研究为当地土壤养分状况、土地利用方式等研究提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

盐源盆缘高中山红壤、黄棕壤土壤垂直分布区。包括火炉山、白灵山，为林、牧、副、杂粮亚区；扎拉山、马扎山改坡治土，以牧为主的杂粮亚区；西部河谷、洼地红壤、黄棕壤冲积土综合治理农、牧亚区；盐塘乡、辣子乡山地棕红壤，以林为主的亚区。该区总面积65.8万hm2，占全县土地面积的78.56%。其中耕地2.93万hm2，占本区面积的3.50%，占全县耕地面积的48.9%；林地40.99万hm2，占本区面积的62.3%，占全县林区面积的81.72%；牧地1.49万hm2，占本区面积的22.69%，占全县牧地面积的64.16%，其它7.20万hm2，是全县林、牧的主要分布地区。

1.2 样品采集和分析

根据本地区的相关地质图和生态系统的资料，分析后采用随机采样法选取43个样点进行土样采集，采集过程中运用GPS进行样点定位。对采集回的样点首先进行风干、研磨、过2mm的塑料筛，然后进入化学分析阶段。土壤溶解性有机碳含量测定采用以1mol/L KCl作为浸提剂的重铬酸钾氧化-外加热法[8]。

1.3 数据处理

测定数据采用Excel 2007和SPSS17.0软件进行统计分析，各影响因子对土壤溶解性有机碳含量的差异显著性检验采用单因子方差分析，多重比较采用最小显著差数法(LSD)，正态分布检验采用Kolmogorov-Smirnov检验(K-S检验)。

2 结果与分析

2.1 土壤溶解性有机碳含量与分布

土壤溶解性有机碳含量如表1所示，由表1可知山地区土壤溶解性有机碳含量为53.59±36.90mg/kg，占有机碳总含量的0.19%，总有机碳含量为33.09±21.25g/kg。研究区土壤溶解性有机碳含量呈正态分布(K-S检验P>0.05)。

表层土壤溶解性有机碳易受植被、温度、湿度等环境因素影响，其空间分布差异变化性较大。山地区域主要包括棕壤、褐土、棕色针叶林土、草甸土、亚高山草甸土和高山草甸土等土壤类型。各土壤类型表层DOC含量如图1所示，土壤溶解性有机碳含量在不同土壤类型间含量差异达显著水平(P<0.05)，其中草甸土(85.09±19.12mg/kg)和褐土(80.56±48.62mg/kg)极显著高于棕色针叶林土(20.52±5.85mg/kg)(P<0.01)，而与棕壤(45.37±41.48mg/kg)、亚高山草甸土(38.51±21.43mg/kg)以及高山草甸土(60.64±33.25mg/kg)差异不显著(P>0.05)。在不同土壤类型间含量差异达显著水平(P<0.05)，其中草甸土(85.09±19.12mg/kg)和褐土(80.56±48.62mg/kg)极显著高于棕色针叶林土(20.52±5.85mg/kg)(P<0.01)，而与棕壤(45.37±41.48mg/kg)、亚高山草甸土(38.51±21.43mg/kg)以及高山草甸土(60.64±33.25mg/kg)差异不显著(P>0.05)。

表1 土壤溶解性有机碳统计特征

图1 不同土壤类型溶解性有机碳含量

2.2 影响因子分析

2.2.1 土地利用方式 不同土地利用方式影响有机物的输入、淋滤等土壤化学反应，从而导致土壤中溶解性有机碳含量和分布的变化。在林地土壤中溶解性有机碳高于农田，但是在研究河谷地带区域却是耕地中DOC含量大于林地，不同区域环境下土地利用方式对土壤溶解性有机碳的影响存在明显差异。山地区域主要土地利用方式为林地、灌木林地、灌草地和草地。由图2可知，土壤溶解性有机碳含量与土地利用方式呈极显著相关性(P<0.01)，即土地利用方式对DOC影响极显著，灌草地(50.93mg/kg)极显著低于林地(99.26mg/kg)(P<0.01)和显著高于灌木林地(23.64mg/kg)(P<0.05)，而与草地(34.70mg/kg)差异不显著(P>0.05)。灌木林地植物凋落物、根系在土壤表层分布少导致其有机质的输入较小，这可能是灌木林地土壤溶解性有机碳含量较小的原因所在。

图2 土壤溶解性有机碳含量与土地利用方式的关系

2.2.2 植被 不同植被产生的岩溶效应对成土速度的快慢和营养元素的供给有所不同，从而影响土壤溶解性有机碳含量，例如松针凋落物经微生物分解速度快于梧桐，松针覆盖的土壤溶解性有机碳含量便高于梧桐，庐山生态系统中同样是针叶林覆盖的土壤表层溶解性有机碳含量高于阔叶林。山地区植被覆盖分布有针阔混交林、针叶林、灌木林、高山灌丛草甸、高山草甸和高山荒草。由图3可知，土壤溶解性有机碳含量与植被呈极显著差异性(P<0.01)，针叶林(55.30mg/kg)和高山灌丛(73.85mg/kg)显著低于针阔混交林(106.35mg/kg)(P<0.01)并且显著高于灌木林(24.20mg/kg)(P<0.01)和高山草甸(25.05mg/kg)(P<0.05)，而与高山荒草(49.22mg/kg)差异不显著(P>0.05)。由于针阔混交林植被凋落物和根系分布较多，使表层土壤有机质输入增加，从而导致针阔混交林土壤溶解性有机碳含量较高。

2.2.3 海拔 由于不同海拔高度的自然经济条件差异明显，导致其植被覆盖、凋落物及生物量等存在差异，从而影响到土壤溶解性有机碳含量及分布的

图3 土壤溶解性有机碳含量与植被关系

不同。例如在高寒草原生态系统环境下，表层土壤溶解性有机碳含量随着海拔升高表现出先减少后增加的变化趋势。但在川西宽坝林区环境下，表层土壤溶解性有机碳含量随海拔升高呈现出增加的变化趋势。不同自然区域环境下表层DOC含量与海拔的关系有所差异，在山地区域内将海拔分为<2600m、2600～3600m、3600～4000m和>4000m 4个范围，其气候垂直分布情况分别是暖温带、寒温带、亚寒带和寒带，由图4可知，土壤溶解性有机碳含量与海拔高度呈极显著相关性(P<0.01)，即海拔对DOC影响显著，土壤溶解性有机碳含量随着海拔升高表现出减少的变化趋势，并且其变化程度随着海拔的升高而减弱。同时，海拔<2600m的区域(96.94mg/kg)显著高于海拔2600～3600m的区域(53.01mg/kg)、3600～4000m的区域(39.13mg/kg)和海拔>4000m的区域(36.99mg/kg)(P<0.01)。这可能主要因为随着海拔的升高，植被覆盖率降低生物量积累减少，导致有机碳变少，所以随着海拔的升高土壤溶解性有机碳含量减少。

图4 土壤溶解性有机碳含量与海拔关系

2.2.4 坡向 坡向不同光照、温度、水分和土壤等生态条件也不同，导致了植物物种多样性和结构特征的差异性，并影响植物生长发育、生产力以及生态系统功能等，在阳坡，土壤活性有机碳含量随着距坡顶距离的增加呈先降后增，而阴坡则是随着距坡顶距离的增加呈先增后降的趋势。迎风坡土壤活性有机碳含量明显高于背风坡，这是因为水分充足，光照较好，植被繁茂，土壤生物积累加强，背风坡则水热条件相反，土壤生物累积作用弱。将山地区土壤样点按坡向分为了东、北、西、南共4类。由图5可知，土壤溶解性有机碳含量与坡向达到极显著水平(P<0.01)，南坡(25.40mg/kg)显著低于北坡(78.70mg/kg)、西坡(64.04mg/kg)和东坡(51.79mg/kg)(P<0.01)。这主要是北坡为阴坡，坡面光照较少，温度较低，土壤的水分含量较高，土壤微生物活性较低，使得表层土壤的枯枝落叶分解较慢，有利于土壤有机碳的累积，也使土壤有机碳中的那部分可溶性的活性碳的分解转化速度降低，从而土壤的DOC含量较高。而南坡为阳坡，光照较多，土壤温度相对较高，土壤水分较少，微生物活性较强，不利于有机碳的累积，所以DOC含量较低。

图5 土壤溶解性有机碳含量与坡向的关系

3 结论

盐源县山地区土壤溶解性有机碳含量为53.59±36.90mg/kg，占有机碳总含量的0.19%，总有机碳含量为33.09±21.25g/kg。土壤溶解性有机碳含量在不同土壤类型间含量差异达显著水平(P<0.05)，其中草甸土和褐土极显著高于棕色针叶林土(P<0.01)，而与棕壤、亚高山草甸土以及高山草甸土差异不显著(P>0.05)。不同土地利用方式对盐源县山地区土壤溶解性有机碳含量影响显著(P=<0.01)，其中灌草地极显著低于林地(P<0.01)和显著高于灌木林地(P<0.05)，而与草地差异不显著(P>0.05)；不同植被对大雪山山区土壤溶解性有机碳含量影响显著(P<0.01)，其中针叶林和高山灌丛显著低于针阔混交林(P<0.01)并且显著高于灌木林(24.20mg/kg)(P<0.01)和高山草甸(P>0.05)，而与高山荒草差异不显著(P>0.05)；不同海拔高度对大雪山山区土壤溶解性有机碳含量影响显著(P<0.01)，其中土壤溶解性有机碳含量随着海拔升高表现出减少的变化趋势，海拔<2600m区域显著高于海拔2600～3600m区域、3600～4000m区域和海拔>4000m(P<0.01)；不同坡向对盐源县山地区土壤溶解性有机碳含量影响显著(P<0.01)，其中南坡显著低于北坡、西坡和东坡(P<0.01)。