乡村小流域不同土壤景观表土有机质团聚体分布与分子组成变化
脂类,旱地,园地,1材料与方法,1研究区概况,2土样采集与处理,3分析方法,4数据处理,2结果与分析,1土壤理化性状,2土壤有机碳含量及形态,3土壤有机碳的团聚体分布,4可提取态有机质的丰度及其分子多样
刘 纯,赵 正,刘晓雨,龙国刚,陈硕桐,林清美,陈敬龙,包旭华,卞荣军,郑聚锋,李恋卿,潘根兴*(1 南京农业大学农业资源与生态环境研究所,江苏南京 210095;2 南京农业大学资源环境科学学院土壤学系,江苏南京210095;3 江苏省南京市溧水区晶桥镇农业技术推广站,江苏南京 211224)
土壤有机质(SOM)是地球最大的陆地碳库,是全球碳循环的重要组成部分[1]。全球1 m深土壤中有机碳储量约为1550 Pg,分别是大气和陆地植被碳库的2和3倍[2]。土壤有机质通过保持和缓冲土壤养分和水分,保障微生物生长及其多样性[3-4],在维持土壤肥力和作物生产力等生态系统功能中发挥着关键作用。土壤有机质积累及其组分结构随土地利用和人为管理的变化可能影响土壤质量和生态系统功能的小尺度空间变异。
关于土壤有机质的本质认识是近20多年来土壤学发展的重要领域[5]。一方面,土壤有机质被认为是一系列来源、结构和组成不同的生物源有机化合物的集合体,其在土壤中表现出不同的化学稳定性[6];另一方面,土壤有机质是与土壤矿物质特别是土壤团聚体呈不同的结合和保护状态的连续分布体系,其在土壤中的积累和稳定受土壤过程和生态系统过程所控制[7-8]。实际上,土壤有机质是来源于植物组织的不同程度降解产物和微生物的残体或代谢产物在土壤中的持留[5,7],前者多保存于微团聚体和宏团聚体中,而后者多紧密结合于微团聚体和粉黏粒中。近年来发展的连续提取—GC/MS鉴定法可以用来探析陆地生态系统中土壤有机质的生命来源与降解程度[9-12]。例如,脂类和木质素衍生的酚类是土壤有机质常见组分,其相对丰度可以指示有机质的来源和降解程度[13-15]。而非破坏性土壤结构和水稳性团聚体的分离及配合探针的有机质原位鉴定可以用来揭示有机组分的土壤结合和保护特征[8]。因此,土壤有机质的形态(水溶性有机质、颗粒态有机质等)、团聚体分布(轻组有机质和重组有机质等)及脂类和木质素等生物标志物丰度的分析,可以探讨土壤有机质的动态变化[16]。例如,东北黑土区从草地、农田和裸地土壤有机质含量的差异反映在颗粒态有机质和宏团聚体分数的差异。农田恢复为林地和草地后,有机质含量的快速恢复与残体生物量输入密切相关[17]。由于土地利用和人为活动的影响,土壤有机质在量和形态上变化的同时,基于生物标志物的土壤有机碳分子组成和基于团聚体分组的有机质保护状态可能改变。分析一定区域内土壤有机质含量、团聚体分布和化学组成变化,可以反映土地利用和人为管理对土壤有机质的改变。
土壤景观是长期尺度的地貌形成与相对短期尺度的人为土地利用构成的地表系统 ......
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