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可溶性有机碳(DOC)是土壤有机碳中最活跃的部分,与土壤微生物的活性和有机碳的转化密切相关。研究土壤DOC对于了解土壤有机碳的循环过程和积累机理有重要意义。本文以我国亚热带典型生态景观单元(林地、果园、旱地和稻田)为代表,结合相关田间试验,分析了亚热带区主要生态系统中土壤DOC含量的特点及其与土壤总有机碳(TOC)和微生物生物量碳(MBC)的关系。主要研究结果如下:
(1)亚热带区土壤DOC含量存在明显的区域差异。低山红壤区(159.2 mg/kg)>丘陵红壤区(90.0 mg/kg)>低山喀斯特区(71.3mg/kg)>平原湖区(61.1 mg/kg)(p<0.05),受成土母质和地形地貌影响显著。
(2)土地利用方式对土壤DOC含量以及DOC/TOC和DOC:TOC的比例影响显著。4种生态系统中土壤DOC含量分别为:林地(155.9mg/kg)>果园(133.0 mg/kg)>旱地(110.6mg/kg)>稻田(54.5mg/kg)(p<0.05)。土壤DOC占TOC的比例为:果园(1.28%)>林地(0.95%)>旱地(0.74%)>稻田(0.29%)(p<0.05)。土壤DOC:MBC的比值为:果园(0.95:1)>旱地(0.70:1)>林地(0.57:1)>稻田(0.07:1)(p<0.05)。但土壤DOC含量与土壤TOC和MBC含量没有直接关系,它受母质和地形地貌以及土地利用方式等诸多因素影响。
(3)土壤DOC含量与土壤pH值显著相关。林地、果园和旱地生态系统中,土壤DOC含量与土壤pH值均显著负相关(p<0.05)。稻田生态系统中,DOC含量与土壤pH的关系受母质影响较大,红壤中负相关,石灰土中正相关,湖积物发育的土壤中则不相关。
(4)施肥能够提高亚热带区域稻田和丘陵红壤区新垦旱地的土壤DOC含量,有机肥的施用效果比单施化肥效果好。但对丘陵红壤区熟化旱地土壤效果相反。林荒地经过开垦后短期内DOC含量提高,但随着土壤熟化DOC含量会降低。
综上所述,亚热带区林地、果园和旱地等生态系统的土壤DOC含量以及与TOC、MBC和土壤pH值的关系具有共性,并与稻田生态系统有明显差异。林地、果园和旱地等土壤的DOC含量受成土母质和耕作管理(土地利用和施肥)等因素的影响较大,DOC含量高,不利于土壤有机碳的积累:而稻田土壤DOC含量普遍较低,土壤有机碳易于积累。