唐县土地整治项目区土壤碳排放变化特征及影响因素研究

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我国是传统农业大国,但耕地资源相对稀少,在经济飞速发展、农业需求逐步扩大的今天,人地矛盾日益显现,耕地问题是我国全面迈向小康社会路上不可忽视的重要问题。为了有效增加耕地数量,保证粮食安全,国家对土地整治项目极为重视,土地整治工程中灌溉与排水、田间道路等工程的实施,尤其是土地平整,对土壤环境和生态系统造成严重扰动,使整治后土地的土壤碳库发生很大变化,土地整治引起土壤碳的流失,带来土壤质量的下降与大气温室气体的增加。随着我国土地整治规模扩大,土地整治中的碳排放越来越受到有关部门和专家学者的重视,土地整治工程的碳排放研究对优化土地利用格局、应对气候变化具有重要意义。本文以唐县土地整治工程中低山丘陵区土地平整的项目区为研究对象,通过研究不同利用方式、整治后不同年限的土壤碳排放变化规律,针对土壤物理、化学、微生物等因子对土壤碳排放的影响进行对比分析,得出的主要研究结果如下:(1)不同土地利用方式对土壤碳排放的影响:不同利用方式的土壤碳排放量总体上为未整治土地(787.53 gC·m-2·a-1)>园地(735.20 gC·m-2·a-1)>耕地(692.53 gC·m-2·a-1)。园地的土壤碳排放量在全年的变化范围在8.36186.98 gC·m-2·month-1之间,月平均碳排放量为64.40gC·m-2·month-1;耕地的土壤碳排放量在全年的变化范围在7.61251.66gC·m-2·month-1之间,月平均碳排放量为57.71 gC·m-2·month-1;未整治土地的土壤碳排放量年变化范围在9.32208.49 gC·m-2·month-1之间,月平均碳排放量为65.63gC·m-2·month-1。(2)土地整治后不同年限对土壤碳排放的影响:与未整治土壤碳排放量相比,整治为耕地土壤碳排放量有降低趋势。土地整治后2年的耕地土壤碳排放量显著低于其他土壤(p<0.05),整治不同年限的耕地土壤碳排放总量呈现未整治土地(827.38 gC·m-2·a-1)>整治后8年(825.62gC·m-2·a-1)>整治后20年(628.58 gC·m-2·a-1)>整治后2年(569.39 gC·m-2·a-1)的趋势。随整治年限增加,耕地土壤碳排放总量呈现先上升后下降的趋势,于整治8年后达到耕地土壤碳排放量最大值,整治2年后耕地土壤碳排放量最小。与未整治土壤碳排放量相比,整治为园地土壤碳排放量有增加趋势。土地整治后2年的园地土壤碳排放量显著低于其他土壤(p<0.05),整治不同年限的园地土壤碳排放总量呈现整治后8年(891.51 gC·m-2·a-1)>整治后20年(813.94gC·m-2·a-1)>未整治土地(747.67 gC·m-2·a-1)>整治后2年(564.45 gC·m-2·a-1)的趋势。随整治年限增加,园地土壤碳排放总量呈现先上升后下降的趋势,于整治8年后达到园地土壤碳排放量最大值,整治2年后园地土壤碳排放量最小。(3)土地整治后土壤碳排放的影响因子分析:在整治后不同利用方式下的土壤碳排放影响因素主成分分析中表明,土壤有机碳含量和土壤温度是影响土壤碳排放的两个主要影响因子。除土壤有机碳含量外,整治为耕地的土壤碳排放的主要影响因子还有土壤pH、土壤容重、土壤全氮含量和土壤微生物量氮含量;整治为园地的土壤碳排放的主要影响因子还有土壤有效磷含量、土壤微生物碳氮比、土壤微生物熵和土壤微生物量碳含量。综上所述,本研究分析了唐县土地整治工程项目区中不同利用方式、整治后不同年限的土壤碳排放变化,针对土壤物理、化学、微生物等因子对土壤碳排放的影响,表明土地整治工程对于土壤碳排放有显著影响,这将为今后低山丘陵地区土地整治项目的实施、土地利用的优化和土壤碳排放的减少提供理论依据。
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