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我国西南岩溶山区是典型的生态系统脆弱地区。特殊的地质条件和自然地理背景以及不合理的人类活动导致了地表植被破坏,土壤侵蚀退化和大面积的石漠化,最终陷入了难以改变的贫困恶性循环。岩溶土壤是岩溶生态系统中的一个重要的组成部分,但岩溶区土壤又有其特殊性。土壤养分是衡量土壤质量的一个重要的指标之一。土壤中的有机质在微生物的分解作用下,释放以氮素为主的养分供植物吸收。因此,对岩溶土壤中氮素养分的研究就显得非常重要。本文以重庆金佛山山顶典型岩溶区为例,对土壤的有关氮素形态分布及流失规律进行分析,有助于判断岩溶区土壤的有效肥力分布和流失状况,并根据氮素的流失规律可以判断岩溶地区土壤养分流失的方式以及推测影响养分流失的各种因子,从而为石漠化治理过程中氮素的管理和岩溶地区生态恢复、重建等重大问题的研究提供一定的参考。
本研究以重庆金佛山山顶典型岩溶区为例,在风吹岭坡体上选取不同高度,植被类型大体一致的土壤样点9个,按照土壤发生层次取样25个;在山顶上灰岩区选取6中不同土地利用类型(包括跑马场、草地、杜鹃林、竹林地等),按照土壤发生层次取样17个,在室内进行土壤水分,容重等基本理化性质分析、土壤全氮分析、土壤无机态氮分析以及K、Na、Ca、Mg等土壤所含元素全量分析。结果分析表明:
1.通过对金佛山山顶风吹岭坡体岩溶土壤全氮的研究得出该区土壤全氮的平均含量为4.42g/kg,全氮含量有随着坡体高度的降低而减少的趋势,说明该研究区氮素养分并没有像非岩溶区那样在坡脚堆积的现象。
2.通过对土壤硝态氮和铵态氮的研究得出,同一个剖面上硝态氮含量不符合随着土壤深度增加而减少的土壤养分含量一般规律,9月份硝态氮含量有整体随着坡体高度的降低而减少的趋势,3月份不明显。据推测,硝态氮在土壤中漏失的可能性很大。铵态氮的含量符合常规剖面养分特征。3月份硝态氮的含量明显比9月份少,铵态氮3月份含量明显要比9月份多,铵态氮的含量总体趋势也随高度的降低而减少(少数个别样点除外)。该研究区土壤中铵态氮是土壤无机态氮的主要赋存形式,这与研究区土壤较低的pH和较高的土壤水分含量有关。
3.通过对研究区土壤有机质、有效氮、pH值等的研究,该区有机质的平均含量为96.14g/kg。全氮的含量与有机质的含量成明显的正相关关系。但研究区C/N值有随着高度降低不断升高的趋势,也就是说随着高度的降低,土壤中相对氮的含量有所减少。推测氮的相对减少很可能是与部分形态的淋溶漏失有关。土壤有机质的含量又与植被的覆盖度正相关。土壤有效氮的含量多少与有机质含量关系不明显。该研究区土壤的pH普遍较低。最高值5.14,最低值3.67,土壤的pH平均4.52。水分含量相对较高,最低值为41.12%,最高值达到118.18%。
4.通过对其他营养元素的含量对比分析,全磷的含量跟全氮的含量变化趋势基本一致。通过对土壤中K、Na、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、Mo几种元素的研究发现Fe、Mn、Cu、Mo这四种元素从坡顶到坡脚逐渐减少的指使较明显(少数个别样点除外),由于土壤的复钙作用,Ca的土壤含量较高,Mg的含量却表现出坡顶到坡脚增加的趋势。K、Na、Mg、Fe、Mn、Zn、Mo元素含量(少数个别样点除外)在各个剖面中均符合A<AB<B。影响水土流失的因素是多方面的,水土流失的方式也是多样的。从以上几种元素的指使来看,土壤养分的丢失既可能有地表的流失也有可能有地下的漏失。当然氮素的丢失也亦如此。
5.通过对不同土地利用土壤氮素的研究:人类活动破坏较为严重的跑马场与其他类型的土壤相比含量很低A层土壤仅有1.81g/kg。全氮的含量矮竹灌丛>灌丛>竹林地>草地>杜鹃林>跑马场。9月份和3月份硝态氮和铵态氮的含量少有变化,本次研究发现不同土地利用土壤中铵态氮也是无机态氮的只要赋存形态。人类活动导致了土壤粒径的变化,同时也引发土壤养分的变化。硝态氮在岩溶土壤的漏失也与土壤的粒径有关。