祁连山农牧交错带典型草地和梯田土壤侵蚀对团聚体有机碳的影响

摘要

[目的]为探明祁连山农牧交错带草地和梯田景观土壤侵蚀、团聚体及其有机碳的坡面分布格局，明确土壤侵蚀如何驱动团聚体有机碳的坡面再分布变化，为该区的保土固碳提供理论依据。[方法]选取典型草地和顺坡梯田为研究对象，采用¹³⁷Cs核素示踪技术，估算土壤水力侵蚀速率和耕作侵蚀速率；采用湿筛法分析土壤团聚体的质量分数、稳定性及有机碳质量分数。[结果] 1)在草地和梯田顺坡方向，草地土壤¹³⁷Cs面积活度呈下降-上升-下降-上升趋势，梯田土壤¹³⁷Cs面积活度呈波动上升趋势，且在梯田1（T1）和梯田2（T2）相接处，¹³⁷Cs面积活度发生突变。2)草地和梯田的总侵蚀速率分别为-17.55～4 579.69和-1 358.10～11 226.20 t/（km²·a）；梯田坡顶总侵蚀速率显著高于草地。3)草地不同景观部位土壤均以>2 mm团聚体为主，梯田以0.25～2 mm团聚体为主；草地的平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）均高于梯田；在梯田顺坡方向，>2 mm团聚体质量分数、团聚体稳定性呈波动上升趋势，<0.25 mm团聚体质量分数呈相反趋势；土壤团聚体有机碳质量分数在草地和梯田顺坡方向均表现为波动增加趋势，但梯田坡脚处团聚体有机碳质量分数相比坡顶的增加量（191.15%）显著高于草地（25.70%）。4)在梯田景观中，土壤侵蚀速率与团聚体质量分数、团聚体稳定性、团聚体有机碳质量分数呈显著相关，而在草地景观中无显著相关性。[结论]在祁连山农牧交错带，坡耕地耕作侵蚀和水力侵蚀交互作用加剧>2 mm团聚体的破碎与迁移过程，降低坡顶团聚体稳定性，导致坡顶有机碳流失和坡脚有机碳累积。

关键词

土壤团聚体 / 土壤有机碳 / 水力侵蚀 / 耕作侵蚀 / ¹³⁷Cs / 草地 / 梯田 / 坡面

基金资助

国家自然科学基金项目(42277338);; 国家重点研发计划项目(2023YFD1901203)