四方湖自然保護區不同土地利用類型表層土壤有機碳含量分析

摘 要：對安徽省四方湖自然保護區內濕地、林地、水產養殖地、耕地及撂荒地5種土地利用類型土壤表層（0～10cm）有機碳的含量進行測定。結果顯示：濕地（19.94g/kg）> 林地（10.63g/kg）>水產養殖地（8.84g/kg）>耕地（7.29g/kg）>撂荒地（4.68g/kg）；濕地土壤表層有機碳含量極顯著高于其它土地利用類型（P<0.01），濕地、林地土壤表層有機碳含量顯著高于耕地與撂荒地（P<0.5）；耕地土壤表層有機碳含量顯著高于撂荒地（P<0.5）；濕地土壤表層有機碳含量變異系數較小；受人為干擾強烈的水產養殖地和撂荒地土壤表層有機碳含量變異系數相對較高。

關鍵詞：土地利用類型；土壤有機碳；表層土壤；四方湖

中圖分類號 X24；S158.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）10-17-02

濕地是地球上重要的生態系統。濕地土壤由于長期處于被淹導致的缺氧環境中，土壤有機碳分解速度緩慢，因此濕地土壤能夠積累較高密度的有機碳。土壤有機碳極易受土地利用方式改變的影響。濕地轉變為其它土地利用類型，使得原先儲存在土壤中的碳釋放到大氣中，導致大氣中CO2含量的增加，這對全球氣候變化產生重大影響[1]。研究濕地轉變為其它土地利用類型后土壤有機碳含量的變化，對于分析土地利用方式改變對環境變化的影響具有重要生態意義。本研究以安徽省四方湖自然保護區為研究區域，對濕地轉變為其它土地利用類型后，表層土壤有機碳含量進行測定，以分析在特定人為干擾方式下土壤有機碳的變化規律，為該地區濕地資源的科學開發利用、人與濕地環境和諧生態關系的構建提供科學理論的支撐。

1 材料與方法

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

1.2 研究方法

1.2.1 采樣及分析方法 通過實地勘察，在四方湖自然保護區內確定了濕地、林地、水產養殖地、耕地和撂荒地5種主要的土地利用類型作為研究對象。在每一種土地利用類型里，按照典型性、隨機性的原則，布設5個間隔為10m的采樣樣方。每個樣方面積為2m×2m。在每個樣方的4個頂點和中心點，用直徑為5cm的土鉆采集深度為0～10cm的表層土樣，各點土樣混合后裝入自封袋。樣品采集時間為2012年4月下旬。土樣帶回實驗室自然風干后，除去石塊、動植物殘體，碾碎后過2mm篩待測。土壤有機碳含量采用重鉻酸鉀

外加熱法測定[5]。

1.2.2 數據處理 數據采用SAS9.2軟件進行統計分析。方差分析后指標間差異采用最小顯著差數法（LSD）檢驗。

2 結果與分析

2.1 各土地利用類型土壤表層有機碳含量狀況 各土地利用類型土壤表層有機碳含量的測定情況見表1。各土地利用類型土壤表層有機碳含量大小排序為：濕地>林地>水產養殖地>耕地>撂荒地。濕地土壤表層有機碳含量為18.69～20.89g/kg，平均為19.94g/kg；林地土壤表層有機碳含量為8.25～11.73g/kg，平均為10.63g/kg；水產養殖地土壤表層有機碳含量為5.58～11.77g/kg，平均為8.84g/kg；耕地土壤表層有機碳含量為6.12～8.27g/kg，平均為7.29g/kg；撂荒地土壤表層有機碳含量為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質差異比較 多重比較的結果顯示（表1），濕地土壤表層有機碳含量極顯著（P<0.01）地高于與其它土地利用類型。濕地、林地土壤表層有機碳含量顯著高于耕地與撂荒地（P<0.5）。水產養殖地與林地及耕地的土壤表層有機碳含量差異不顯著。耕地土壤表層有機碳含量顯著高于撂荒地（P<0.5）。

植物根莖葉殘體及根系分泌物是土壤中的有機碳來源之一[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境條件有利于有機碳的積累[7]，也會造成濕地土壤有機碳含量較高。耕地上的作物由于被人為清除，碳素循環不能持續，造成土壤表層有機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碳含量偏低可能是由于土壤呼吸強度較高的原因[8]，撂荒地由于缺少植被覆蓋，太陽輻射使土溫升高明顯，微生物活性增高導致土壤呼吸增強，從而使土壤有機碳過度釋放，導致土壤有機碳含量大大降低。

2.3 土壤表層有機碳含量的空間變異 各土地利用類型表層土壤有機碳含量的變異系數大小排序為：撂荒地>水產養殖地>耕地>林地>濕地（表1）。濕地土壤表層有機碳含量變異系數最小，為4.06%，屬于弱變異。說明濕地土壤在水分因素及植被因素的作用下，表層有機碳常表現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，土壤有機碳沒有出現較明顯的斑塊化分異特征，因此其變異系數也不高，為12.89%。耕地表層土壤有機碳含量變異系數為14.27%，與林地接近。但原因與林地卻不同，造成這一現象的主要原因是統一的田間管理措施使土壤理化性質呈現均一化表現。水產養殖地和撂荒地表層土壤有機碳含量變異系數相對較高，分別為28.96%和30.98%，接近耕地的2倍。水產養殖地的采樣地點為塘基，該土地利用類型由于存在挖塘曬塘等漁業生產措施，造成土壤干擾嚴重，土壤有機碳空間異質性強。研究表明土壤有機質的空間異質性與植物密度的空間異質性有關[10]。撂荒地上植被稀少，存在的植被呈簇狀分布，因此，植被-土壤營養元素循環呈斑塊狀分布，可能是造成其表層土壤有機碳含量變異系數較大的原因。

3 結論

對安徽省四方湖自然保護區5種土地利用類型表層土壤（0～10cm）的有機碳含量進行測定，結果顯示為：濕地（19.94g/kg）>林地（10.63g/kg）>水產養殖地（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碳含量存在極顯著差異。濕地土壤表層有機碳含量變異系數較小，屬于弱變異，表明表層有機碳含量水平方向上空間異質性較小。保護區內水產養殖地和撂荒地土壤表層有機碳含量變異系數相對較高，這與人類生產活動及植被的斑塊化分布有關。基于此，要保護好四方湖自然保護區的生態環境，提高保護區土壤固碳能力，應重點加強保護區內濕地的保護，嚴格控制其它土地利用類型的擴張。對于撂荒地和水產養殖地要及時恢復植被覆蓋，利用土壤-植被循環提高土壤有機碳的含量，從而改善土壤性質。

參考文獻

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