水田轉(zhuǎn)菜地對(duì)土壤有機(jī)碳的影響.pdf

1、土地利用方式的轉(zhuǎn)變是驅(qū)動(dòng)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要因素，是全球環(huán)境變化研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。水田由于其獨(dú)特的耕作管理措施，常作為碳匯存在，而菜地施肥量大，頻繁進(jìn)行翻耕，不利于有機(jī)質(zhì)的積累，故由水田轉(zhuǎn)換為菜地可能存在巨大碳損失的風(fēng)險(xiǎn)，但目前尚未有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。
　　本研究以中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所金井河流域試驗(yàn)站水田和由水田轉(zhuǎn)換后的菜地為研究對(duì)象，在每年作物收獲后采集試驗(yàn)點(diǎn)剖面土壤，采用傳統(tǒng)以及紅外光譜的方法，研究?jī)煞N土地利用方式下土壤

2、中有機(jī)碳的時(shí)空變化，并基于紅外光譜建立有機(jī)碳預(yù)測(cè)模型，依據(jù)篩選出的特征波數(shù)和紅外光譜的二維同步分析進(jìn)一步確定該過(guò)程發(fā)生變化的主要物質(zhì)。研究主要結(jié)果如下:
　　(1)水田轉(zhuǎn)菜地這一過(guò)程并未顯著改變土壤總有機(jī)碳含量，但在組分上有差異。兩種土地利用方式下的有機(jī)碳含量無(wú)顯著差異，分別為8.95±1.81和8.08±1.72g kg-1;水田的顆粒有機(jī)碳含量顯著低于菜地顆粒有機(jī)碳的含量，分別為1.90±0.49和2.29±0.37 g kg

3、-1;輕組有機(jī)碳含量在水田和菜地上并未表現(xiàn)出差異，分別為0.59±0.24和0.61±0.16 g kg-1。
　　(2)土層對(duì)有機(jī)碳的分布影響顯著，且碳儲(chǔ)量主要集中在耕作層。土壤有機(jī)碳、顆粒有機(jī)碳、輕組有機(jī)碳含量在剖面上都隨著土層深度的增加，含量逐步降低。土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量集中在0-20 cm的表層，占到58.59％，顆粒有機(jī)碳和輕組有機(jī)碳含量則集中在0-10 cm的表層，分別占0-30 cm表層的70.56％和44.54％。

4、>　　(3)年際變化對(duì)有機(jī)碳含量有顯著影響。土壤有機(jī)碳、顆粒有機(jī)碳和輕組有機(jī)碳含量都呈先降低后升高的趨勢(shì)，尤其是土地利用方式轉(zhuǎn)換的第一年，菜地土壤有機(jī)碳含量顯著降低。
　　(4)中紅外光譜可以有效地應(yīng)用于土壤有機(jī)碳的預(yù)測(cè)，結(jié)合特征波數(shù)篩選可以有效簡(jiǎn)化模型，提高模型的解釋能力。利用篩選獲得的13個(gè)變量建立的有機(jī)碳預(yù)測(cè)模型擬合精度為0.94，交叉驗(yàn)證決定系數(shù)為0.92，校正集的決定系數(shù)為0.86。篩選波數(shù)的主要代表物質(zhì)有1710 cm

5、-1左右的羧酸及衍生物，1000 cm-1左右的酚類(lèi)物質(zhì)等。
　　(5)中紅外光譜的二維相關(guān)分析可以提高圖譜分辨率。水田轉(zhuǎn)菜地過(guò)程的二維同步相關(guān)分析結(jié)果表明兩種土地利用方式在酚類(lèi)物質(zhì)、有機(jī)酸以及含硅有機(jī)物等物質(zhì)的變化上存在差異，表現(xiàn)為在1000 cm-1、1600 cm-1、3600～3700 cm-1等區(qū)域出現(xiàn)負(fù)交叉峰，水田和菜地呈強(qiáng)度相反的變化。
　　研究結(jié)果可以清楚展示水田轉(zhuǎn)菜地這一土地利用方式轉(zhuǎn)換下，土壤剖面碳的分布