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以中国科学院红壤生态试验站典型低丘红壤小流域为背景,研究了红壤旱坡地4种土地利用方式下(花生地、花生-柑橘间作、板栗园和橘园)土壤质量的变化及坡位分异,并对侵蚀作用下不同土地利用方式坡面土壤养分流失规律以及汇水区底泥的养分沉积和酶活性分布规律进行了定量研究。此外,对植被恢复过程及不同演替阶段侵蚀退化红壤质量的演变特征进行了较深入的探讨。 研究结果表明,旱坡地红壤利用方式对土壤质量影响较大。花生地和花-橘间作土壤容重在1.18~1.29 g/cm~3之间,明显小于橘园和板栗园土壤容重;而有机碳含量则以板栗园最高,其次为橘园>花-橘间作>花生地;板栗园0-5 cm土层全氮和有效氮含量在4种样地中最高,但在10-20 cm土层则低于花生地。花生地和花-橘间作全磷和有效磷含量略高于板栗园,而显著高于橘园;从土壤生物学性质分异看,板栗园和橘园表层土壤微生物量碳高于花生地和花-橘间作,但微生物量氮以板栗园和花生地最高。不同利用方式红壤质量存在明显的坡位分异,各样地土壤养分含量、土壤微生物量碳和氮以及蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性从坡顶到坡麓均呈增高趋势,其中花生地的坡位分异最为明显,表明该利用方式土壤的坡面侵蚀与搬运作用较强。 花生地、花-橘间作、橘园、板栗园和水稻田在降雨过程中表层土壤有效氮、有效磷比有机碳、全氮和全磷更容易损失;产流初期径流样中溶解态氮、磷和侵蚀泥砂中氮、磷养分含量较高,随后逐渐减少并趋于平稳,但各样地不同养分形态之间变化趋势不一致。侵蚀泥砂中氮、磷养分有明显的富集现象,全氮富集率1.11~1.47,有效氮富集率1.05~1.36,全磷富集率1.02~1.26,有效磷富集率1.12~1.59,其中板栗园和橘园泥砂氮、磷养分富集率高于其他样地。径流流失养分含量之间有着良好的相关性。 不同土地利用方式下汇水区底泥养分性质分异较大。底泥主要来自村庄生活区侵蚀泥砂的D塘和底泥主要来自板栗园侵蚀泥砂的A塘底泥有机碳、有效氮、全氮、全磷含量高于底泥主要来自水稻田和花生地侵蚀泥砂的B塘和C塘底泥含量;各汇水区底泥有机碳、全氮、有效氮和全磷含量均高于坡地土壤,但有效磷除D塘表层底泥外,其余均为痕量。不同汇水区底泥pH在7.32~7.59之间,相互差异较小。底泥转化酶、脲酶和酸性磷酸酶活性变化趋势与养分含量基本一致,转化酶活性D塘>C塘>B塘>A塘,脲酶活性在不同泥层分异情况不一致,酸性磷酸酶活性A塘>D塘>B塘>C塘。无论是养分含量还是3种酶活性均随底泥层次的加深呈降低趋势。 选择在严重侵蚀退化红壤上植被恢复过程中依次出现的裸地、地衣、苔藓、草灌地和林地5个演替阶段的样地,在土壤有机碳和氮、磷养分状况分析的基础上着重探讨了土壤生物学性质的分异特点。结果显示,在不同演替阶段植被对土壤质量的恢复均有促小流域不同利用方式红坡的质盘分异及养分流失一沉积规律研究进作用,但其恢复效果及有效作用土壤层段不同。在植被恢复的初始阶段,地衣和苔鲜对土壤有机碳和氮、磷养分状况的影响主要集中在浅表层土壤。地衣植被下。一2 cm土层有效氮恢复到无植被覆盖裸地的1 .9倍,差异显著,全磷和全氮含量也高于裸地;苔鲜地土壤O一Zcm土层有机碳、有效氮、全氮、有效磷和全磷含量分别达到9.679/kg、77.smg/kg、0.599/kg、22.6mg/kg和1.459/kg,显著高于裸地土壤,且与草灌地和林地同一土层差别不大。草灌地和林地0一scm表层土壤肥力已恢复到很高水平,5一20cm土层碳、氮和磷指标一般也显著高于低等植被演替阶段,其中林地10一20。m土层优于其他植被阶段,表明根系对深层土壤质量恢复起主要作用。 从土壤微生物生物量和酶活性来看,微生物量碳和氮以及蔗糖酶、膝酶和酸性磷酸酶活性随演替过程中土壤理化性状及水热条件的改善而呈增高趋势,且低等植被对土壤生物学质量恢复也有重要作用.地衣下0一2 cm土壤微生物量碳、氮含量分别为裸地的2.1倍和1 .7倍,蔗糖酶活性提高到裸地的2.5倍;苔鲜地浅表土壤微生物量碳、氮分别达到2 93.3mg/kg和38.3mg/kg,3种酶活性也显著高于裸地和地衣地,而且2一5。m土壤生物学质量也开始明显改善,微生物量碳和磷酸酶活性显著提高;草灌地和林地表层土壤微生物学性质改善明显,土壤微生物量和土壤酶活性达到较高水平,但草灌地。一1 ocm土层微生物量碳、氮高于林地。 土壤动物(线虫)在初始阶段恢复较慢,从裸地到苔鲜阶段土壤线虫数均低于20条/百克干土,到草灌地和林地阶段线虫增加很快,1 Ocm以上土层线虫数量达到300一650条/百克干土,但林地线虫种群水平明显低于草灌地,与微生物量的变化趋势相同,意味着土壤动物和微生物活性与林地演替并不同步。 不同植被恢复所有样地0一Zcm和2一5。m表层土壤数据的相关分析表明,土壤微生物量以及土壤酶活性与土壤有机碳和氮磷因子之间有良好的相关性;线虫数量与土壤其他肥力因子之间的相关性相对较弱,但在2一scm土层达到显著或极显著相关。上述结果初步表明,土壤生物学指标对红壤质量及其演变有一定的指示潜力。