成都市耕地土壤碳、氮含量特征及其影响因素分析

王 科，李 浩，邓劲松，张 成，杨 勋，孙 娟，李 根

(1.四川省成都市农业技术推广总站，四川 成都 610041；2.浙江大学环境与资源学院，浙江 杭州 310058)

土壤中的有机碳(SOC)和全氮(TN)是衡量土壤肥力和质量的重要指标，也是陆地生态系统碳库和氮库的重要组成部分，对全球碳氮循环及气候变化有重要作用，C/N也是判断土壤碳氮平衡特征的重要参数[1-2]。耕地土壤有机碳和全氮是农田土壤碳库和氮库的重要组成部分，同时耕地土壤作为农业生产的物资基础，又受到人类活动的强烈影响[3-5]。因而，研究不同土壤类型、土壤利用方式、种植制度等因素对耕地土壤有机碳和全氮含量的影响对了解耕地固碳固氮潜力及应对气候变化具有重要意义，同时也能为成都市耕地质量管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

2019年5～8月，按照《2019成都市土壤环境质量监测体系建设》项目的要求，遵循代表性、均匀性原则在全市17个涉农县(市、区)布设100个土壤环境监测点，用梅花点法采集各监测点3～5个耕层土壤(0～20cm)样品均匀混合后作为该点土样(约2kg)，同时记录每个采样点的地理坐标、海拔、种植类型等地表环境信息。

1.2 测定项目及方法

土样经编号登记、自然风干、去杂磨细后，分别过2mm和0.2mm孔径的尼龙筛装袋备用。土壤pH值采用2.5∶1水土比浸提-pH计法测定，土壤有机碳含量采用重铬酸钾外加热法测定，土壤全氮含量采用硫酸消解-凯氏定氮法进行测定[6]。

2 结果与分析

2.1 土壤碳、氮统计特征

由统计结果可知(表1)，成都市耕地土壤SOC含量在5.68～29.61g/kg之间，平均值为15.70g/kg，变异系数0.37，属中等强度空间变异；土壤TN含量在0.79～3.28g/kg之间，平均值为1.83g/kg，变异系数0.29，接近中等强度空间变异；C/N计量比在5.23～14.78之间，平均值为8.48，变异系数0.18，属轻度空间变异。

表1 成都市耕地土壤SOC和TN含量统计特征

2.2 影响因素分析

2.2.1 土壤类型 从表2可知，不同土壤类型对土壤碳、氮含量及其计量比有显著影响。成都市耕地土壤SOC平均含量及C/N平均计量比表现为黄壤>水稻土>紫色土，其中黄壤和水稻土显著高于紫色土，水稻土和黄壤之间无显著差异；土壤TN平均含量表现为水稻土>黄壤>紫色土，其中水稻土显著高于紫色土，水稻土与黄壤间无显著差异。这主要与3种土壤自身特性有关，水稻土作为人为土，由于耕作制度的影响长期处于低温淹水状态，其有机碳易于累积；黄壤多由老冲积物发育而来，且成都市黄壤区多种植猕猴桃等水果作物，有机肥用量较大，有机碳也易于积累；紫色土作为初育土，自身碳氮养分较为缺乏且易于损失，造成其有机碳含量处于低水平[7]。

表2 不同土壤类型下土壤SOC、TN含量及化学计量比特征(平均值±标准误差)

2.2.2 土地利用方式 由表3可知，不同土地利用方式对土壤碳、氮含量有显著影响。水田利用方式下，土壤SOC及TN含量分别比旱地高47.6%和39.0%；水田与旱地土壤C/N计量比无显著差异。水田的SOC、TN含量显著高于旱地土壤，这是与水田长期处于低温厌氧环境有利于有机碳储存有关。

表3 不同土地利用方式下土壤SOC、TN含量及化学计量比特征(平均值±标准误差)

2.2.3 种植制度 由表4可知，不同种植制度对耕地土壤碳、氮含量及C/N计量比影响显著。小麦-水稻种植制度下土壤SOC和TN含量均显著高于其他种植制，油菜-玉米种植制度下土壤SOC、TN及C/N计量比均处于最低水平；水旱轮作种植制度(蔬菜-水稻、小麦-水稻、油菜-水稻)和水果种植区的土壤SOC和TN含量均处于较高水平，这也说明水旱复种轮作方式能提高土壤有机碳和全氮的含量，有利于改善土壤质量，提高土壤肥力[8]。

表4 不同种植制度下土壤SOC、TN含量及化学计量比特征(平均值±标准误差)

2.2.4 土壤pH值 从表5可知，土壤pH值对土壤碳、氮含量及C/N计量比的影响显著。当耕地土壤pH值≤7.5(酸性到中性水平)时，其土壤SOC和TN含量显著高于pH值>7.5(弱碱性到碱性水平)的土壤，这表明弱酸性条件有利于土壤有机碳的累积。

表5 不同pH值土壤SOC、TN含量及化学计量比特征(平均值±标准误差)

3 结论

3.1 成都市耕地土壤SOC和TN对比

两者含量范围分别为5.68～29.61、0.79～3.28g/kg，平均含量分别为15.70和1.83g/kg，变异系数分别为0.37和0.29，均属中等程度的空间变异。土壤C/N计量比在5.23～14.78之间，平均值为8.48，变异系数0.18，属轻度空间变异。

3.2 土壤类型、土地利用方式、种植制度和土壤pH值均对土壤有机碳、全氮及C/N计量比有显著影响

土壤SOC平均含量及C/N平均计量比表现为黄壤>水稻土>紫色土，水稻土土壤TN平均含量表现为水稻土>黄壤>紫色，其中黄壤和水稻土间无显著差异；水田利用方式下土壤SOC和TN含量显著高旱地；小麦-水稻的种植制度下土壤SOC和TN含量最高，其次为水果种植制度，油菜-玉米种植制度下土壤SOC和TN含量最低；土壤SOC及TN含量在弱酸性条件下(5.57.5)条件下最低，同时C/N计量比随着土壤pH值的增大有逐渐降低的趋势。本研究可为成都市耕地生态系统的土壤碳氮评估和科学管理提供依据。