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土壤可溶性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)是土壤有机碳库的活性组分,尽管只占总有机碳的很小一部分,但在土壤中移动比较快、易分解,其周转时间明显快于土壤总有机碳,且易于被土壤微生物吸收利用。因此研究土壤DOC对进一步了解土壤生态系统碳循环具有重要意义。
本研究以亚热带典型样区旱地和稻田土壤为对象,通过对典型样区进行调查取样,并采用田间定位试验和室内培养试验相结合的方法,分析旱地和稻田土壤DOC的含量特征,探明土壤DOC对人为耕作管理措施(施肥、种植制度和作物生长等)的响应,并对旱地和稻田土壤DOC含量差异的形成机理进行初步探讨。主要研究结果如下:
1、土地利用方式影响土壤DOC的形成。亚热带红壤低山、红壤丘陵和喀斯特低山典型样区旱地土壤DOC含量(89.5-173.1 mg/kg)明显高于稻田(44.5-68.0mg/kg);旱地土壤DOC占总有机碳的百分率(0.67-0.99%)亦明显高于稻田(0.19-0.44%)。旱地土壤DOC含量较高,但不利于土壤有机碳的累积。
2、地形地貌及成土母质对旱地和稻田土壤DOC的影响具有差异性。地形起伏度越大的样区,旱地和稻田土壤DOC含量差异越大。除平原湖区旱地和稻田土壤DOC与总有机碳、微生物生物量碳具有显著正相关外,其余样区并无共性。四个样区旱地土壤DOC与pH均呈显著负相关,而稻田与成土母质有关,红壤呈负相关,石灰土呈正相关,河流冲积物发育的无相关。
3、施肥不能明显提高旱地和稻田土壤DOC含量,种植制度对土壤DOC的影响不明显。但新垦坡地土壤DOC含量约为熟化旱地和水旱轮作地的3倍。说明荒地开垦后短期内引起土壤DOC含量增加,随着土壤熟化DOC含量会降低。土壤有机碳的稳定程度控制土壤可溶性有机碳的含量水平。
4、作物生长影响土壤DOC含量,旱地和稻田土壤DOC含量随作物生长呈降低趋势,稻田土壤溶液中DOC浓度亦呈相似趋势。按照一个水稻生长季,稻田土壤水分渗漏量为360 mm估算,通过水分淋洗带走耕层(0-20 cm)土壤DOC量约占耕层土壤总有机碳量的0.8-1.1%。土壤水分的不断淋洗是稻田土壤DOC含量减少的原因之一。
5、稻草添加短期内明显提高旱地和稻田土壤DOC含量,但对淹水条件下稻田土壤作用时间较长,后期效果均较弱;稻草添加对稻田土壤DOC的淋洗影响不明显。说明稻草作为新鲜有机物质,具有较高的生物有效性。碳水化合物是DOC的重要组分,占DOC量的60%以上,对提高DOC的生物有效性发挥重要作用。