農(nóng)田土壤有機(jī)碳(Soil organic carbon,SOC)庫是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫,同時也是大氣CO2的重要來源。水土流失可以通過剝蝕搬運(yùn)影響農(nóng)田SOC的遷移,也可以通過改變不同侵蝕部位土壤溫度和水分等因素來影響SOC的礦化分解。合理認(rèn)識土壤侵蝕對農(nóng)田SOC動態(tài)平衡及CO2排放的影響具有重要的意義,但目前這方面的研究還存在很多的未知。本論文以東北黑土坡耕地為研究對象,通過野外實(shí)地測定與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,研究水土流失對坡耕地SOC再分布的影響,探討不同侵蝕部位SOC的礦化及其與土壤溫度和水分的關(guān)系;分析研究SOC隨降雨徑流流失特征及數(shù)量;利用野外實(shí)測的降雨徑流數(shù)據(jù),評價WEPP模型在東北黑土的適用性,并在此基礎(chǔ)上預(yù)測研究區(qū)未來的土壤侵蝕及SOC流失情況。本論文主要得出以下幾方面的結(jié)論:土壤侵蝕影響坡耕地土壤中各種形態(tài)SOC在坡面上的再分布。表層0-30 cm土壤中,坡肩受到的侵蝕最強(qiáng)烈,SOC流失嚴(yán)重,含量最低。0-100 cm深度土壤中,坡頂、坡肩和坡背處SOC含量隨土壤深度逐漸降低,而坡腳和坡趾SOC含量隨深度先降低后增加,然后再降低,這是多年沉積作用影響的結(jié)果,由于沉積埋藏,土壤侵蝕在低洼部位形成一個“碳匯”。坡耕地不同侵蝕部位土壤溫度、含水量和SOC礦化速率存在差異。土壤含水量較高時,侵蝕區(qū)的SOC礦化速率比沉積區(qū)高,土壤水分是影響SOC礦化的最主要因素;而當(dāng)土壤含水量降低后,侵蝕區(qū)SOC礦化速率與沉積區(qū)SOC礦化速率趨于一致,土壤溫度成為影響SOC礦化的最主要因素。室內(nèi)培養(yǎng)條件下,沉積區(qū)大團(tuán)聚體SOC礦化速率比侵蝕區(qū)高。說明室內(nèi)培養(yǎng)中的浸濕過程可以加速團(tuán)聚體的礦化,同時可以印證野外沉積部位的環(huán)境不利于大團(tuán)聚體C的礦化。我們測定的六次徑流泥沙中SOC的富集系數(shù)介于1.45到2.16之間,表明SOC在泥沙中發(fā)生了一定程度的富集。徑流泥沙中團(tuán)聚體的粒級小于侵蝕區(qū)土壤中團(tuán)聚體的粒級,土壤侵蝕優(yōu)先搬運(yùn)小顆粒的土壤物質(zhì)。侵蝕過程改變了泥沙中團(tuán)聚體的粒級組成及其SOC含量�；谝巴鉁y定到的侵蝕數(shù)據(jù),研究小流域侵蝕程度屬于微度侵蝕。WEPP模型在研究區(qū)模擬徑流量、泥沙凈流失量的有效性系數(shù)()分別為0.83和0.62,這表明模擬效果較好,模型對降雨徑流量的模擬效果要好于對泥沙流失量的模擬效果。模型預(yù)測的研究小流域未來50年的泥沙凈流失量為27.83 t yr-1,SOC凈流失量為0.39 t yr-1。預(yù)測結(jié)果可以為合理評價因土壤侵蝕流失的SOC的數(shù)量及正確制定水土保持措施提供科學(xué)依據(jù)。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院研究生院（東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：S157.1
【部分圖文】：

土壤水蝕影響下土壤C庫的動態(tài)

圖 2 - 1 研究小流域示意圖Figure 2 - 1 Map of China showing the location of the study field and sampling site.○ 研究區(qū)域； ● 出水口； 作物壟向； 地表水流方向三、小流域土壤性質(zhì)表 2-1 中列出了 2011 年秋收后試驗(yàn)小流域五個侵蝕部位表層 30 cm 土壤的容重、土壤有機(jī)碳含量、土壤粒度分級和質(zhì)地。表層 30 cm 土壤容重介于 1.27 到 1.40 cm-3之間，在整個坡面上，從坡頂?shù)狡轮�，土壤容重有隨海拔降低而逐漸升高的趨勢。坡頂?shù)貏菹鄬ζ骄�，受到的侵蝕微弱，有機(jī)質(zhì)含量較高，土壤容重最小。在土壤粒級分布方面，各侵蝕部位土壤砂粒含量介于 37.6% 到 47.4% 之間、粉粒含量介于 19.0% 到 23.9% 之間，粘粒含量介于 33.7% 到 38.5% 之間。

徑流場水蝕系統(tǒng)示意圖

本文編號：2876589