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土壤有机碳和腐殖质是评估土壤质量的重要指标,对于土壤修复与改良具有重要意义。本文以四川丘陵地区的紫色土为研究对象。紫色土分为碱性、中性、酸性三种亚类,本文选取采自四川省盐亭县林山乡的碱性紫色土(注:经查证,碱性紫色土壤p H值大于8,呈碱性,文中称碱性紫色土),仁寿县花瓷乡的中性紫色土和乐山市的酸性紫色土,通过田间采样和室内分析,研究了有机碳和腐殖质在土壤剖面中的分布及其结构特征。为四川丘陵地区合理利用土地及协调土地利用方式提供了参考。同时,以盐亭碱性紫色土为研究对象,研究了林地凋落物和农作物秸秆的腐殖化规律,为秸秆的循环高效利用和凋落物对土壤有机质的影响作用提供理论参考。主要结论如下:1)不同类型的土壤和不同土地利用方式的土壤垂直剖面中有机碳和腐殖质碳的分布存在着显著性的差异。碱性、中性、酸性紫色土壤剖面有机碳量总体的差异表现为:酸性紫色土>中性紫色土>碱性紫色土。在不同土地利用方式下,碱性紫色土的有机碳含量为:林地>旱地>水田,中性和酸性紫色土的有机碳含量为:水田>林地>旱地。2)碱性紫色土壤表层的腐殖质含量、重组土碳含量、HA/FA值表现为:碱性紫色土<中性紫色土<酸性紫色土。林地土壤表层的腐殖质含量、重组土碳含量分别为11.919g/kg、11.403g/kg;旱地土壤表层的腐殖质含量、重组土碳含量分别为7.919g/kg、7.107g/kg;水田土壤表层的腐殖质含量、重组土碳含量分别为14.788g/kg、13.957g/kg:均表现为:水田>林地>旱地。旱地土壤腐殖质的HA/FA值最大,为1.98,表明旱地腐殖质腐殖化程度最强。水田土壤腐殖质HA/FA值是1,林地土壤腐殖质的HA/FA值为0.467,其腐殖质腐殖化程度最差。3)不同土地利用方式下的不同类型土壤的腐殖质组分碳的含量如下:胡敏素(Humin,Hu)>富里酸(Fulvic acid,FA)>胡敏酸(Humic acid,HA),不同结合形态的腐殖质碳含量为:紧结合态>松结合态>稳结合态。在土壤剖面中,不同类型土壤的腐殖质及组分碳含量、重组土碳及各结合态腐殖质含量随土层加深而减少,胡敏素和紧结态腐殖质含量最多分别占腐殖质总量的50%以上。碱性、中性、酸性紫色土壤的20-40cm土层的HA/FA值均高于0-20cm层和40-60cm层土壤的HA/FA值,说明20-40cm层土壤腐殖质的聚合程度较高。不同类型土壤中松结合态腐殖质含量与紧结合态腐殖质含量的比值为0.227~0.536,整体偏小,说明四川丘陵区紫色土壤腐殖质的存储能力较强。林地、旱地、水田土壤的腐殖质及组分碳含量、重组土碳、各结合形态腐殖质含量随土壤深度增加而减小,旱地和水田土壤腐殖质的HA/FA值区间分别为1.272~1.979,0.737~1.696,林地土壤腐殖质的HA/FA值区间为0.666~0.932,可得旱地和水田土壤腐殖质的腐殖化程度(HA/FA)大于林地土壤,表明水田和旱地土壤腐殖质的质量较好。在不同的土地利用方式下,土壤剖面中松结合态腐殖质与紧结合态腐殖质的比值表现为:旱地>水田>林地,说明旱地土壤腐殖质的活性最高。也说明川中丘陵区不同类型土壤在不同利用方式下腐殖质活性和储存能力均较强。4)土壤的部分理化性质与有机碳及腐殖质的相关性分析表明,紫色土有机碳含量与土壤p H的相关系数为-0.080,呈负相关,有机碳含量和全氮含量的相关系数是0.949**,正相关性显著,以此证明了土壤氮素主要是以有机氮的形式存在于有机质中。土壤有效磷与有机碳的相关系数为0.142,呈正相关。5)秸秆还田腐解和凋落物腐殖化都属于有机物质的腐解,其腐解率都随腐解时间延长增大,残留量减小。腐解一年的时间后,水稻秸秆的腐解率为99.61%,营养元素碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)的腐解释放率分别为99.73%、99.07%、96.44%、99.16%;玉米秸秆的腐解率为96.89%,营养元素C、N、P、K的腐解释放率分别为97.36%、93.23%、99.53%、99.93%。由此可见秸秆腐解过程中,秸秆中的营养元素进入土壤成为供植物生长的养分。秸秆腐解后的剩余部分也可以成为土壤中的有机物质。本文不仅分析了盐亭林地凋落物及组分在2018年的年产量,同时研究了凋落物在210d中的腐殖化规律。首先从凋落物数量实验的结果得出,桤柏混交林凋落物年产量为272.916g·m-2·yr-1,各组分占总产量的比例分别为:枝24.94%,叶68.14%,果6.92%。落叶在凋落物中占据主体,其变化趋势与凋落物总产量变化一致。其次,凋落物腐殖化过程中,凋落物腐解率随腐解时间延长增大。其所含元素C、N、P、K的释放率整体上随腐解时间延长呈上升趋势,从整个腐殖化时间区间上看,K元素释放率高于元素C、N、P的释放率,C、P元素释放率居中,N的释放率最小,且增长缓慢。腐解210d后,凋落物残留物中的腐殖质含量从初始的22.568%下降到7.1663%,HA和FA含量都呈下降趋势,且有机碳含量缓慢降低。w(HA)/w(FA)在腐殖化过程中先增大后减小,说明凋落物腐殖化有利于胡敏酸形成,在210d时,胡敏酸与富里酸含量相差不大。因此腐殖过程中腐殖质的积累对土壤形成极为重要。因此,秸秆返田不仅能够充分利用剩余的秸秆,同时,它可以增加土壤中的有机质和养分,土壤肥力增强,对农业土壤肥力的提高和土地合理利用提供理论依据。林地凋落物的腐殖化可增加林地土壤有机碳,增加土壤碳库储量。