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土壤侵蚀引起的土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)的变化降低了土壤功能,对气候调节起着决定性的作用。尽管许多研究已对SOC和TN与侵蚀响应进行了广泛研究,但很少有研究试图探讨土壤侵蚀对各种有机碳氮组分的影响,即粗颗粒、细颗粒和矿质态有机质(CPOM、FPOM和MAOM)中的碳或氮。本研究选择中国东北两个不同坡型(凸型坡和直型坡)和开垦年限(50年和≥100年)的黑土农田,采用137Cs示踪技术定量评估侵蚀,并结合传统统计学和地统计学方法分析了耕地坡面土壤侵蚀强度、土壤有机碳氮组分、颗粒组成及参数的空间变异特征,以及侵蚀对土壤有机碳氮组分、颗粒参数的响应。通过研究,有望为东北黑土区坡耕地土壤碳氮对侵蚀响应机理方面以及土壤侵蚀与碳氮源汇关系的评价和管理提供科学依据。主要结论如下:(1)凸型、直型耕地净年均侵蚀速率分别为3801.71和2810.09 t km-2a-1,总体均属于中度侵蚀级别。凸型耕地采样点中侵蚀点占比73.33%,其中极强烈和剧烈占比11.11%,主要集中在坡中段;直型耕地侵蚀点占比89.58%,其中强烈占比16.67%,主要集中在坡面东侧并呈现波动趋势。两块耕地的沉积区主要集中在坡脚,坡顶西侧零星分布。凸型、直型耕地年均侵蚀速率半方差函数的拟合曲线分别符合Gaussian和Spherical模型的变化趋势,分别在66.51和12.90 m变程范围内具有强烈的空间自相关性,主要受结构性因素影响。(2)两块耕地有机碳氮总量均能达到一级水平,组分含量及占比均为MAOM>FPOM>CPOM,属于中等变异。与未开垦地相比,凸型和直型耕地SOC分别下降13.58%(0.089 g kg-1a-1)和35.18%(0.116 g kg-1a-1),TN分别下降18.07%(0.010 g kg-1a-1)和22.48%(0.006 g kg-1a-1)。组分中CPOM的相对下降幅度更大,但MAOM的绝对降幅更为显著。耕地相应SOC组分与TN组分在空间分布上具有高度相似性,均在地势低洼区(即沉积区)发生富集,在侵蚀区表现为明显的低值分布特征,总体有机碳氮组分在空间分布上均表现为斑状和块状分布格局。耕地中SOC和TN总量半方差函数曲线拟合一致,在凸型和直型耕地中分别符合Guassian、Linear模型的变化趋势,组分CPOM-C主要受结构性因素影响,其他碳氮组分表现均有所差异。化学计量特征表现为未开垦地和凸型耕地SOC/TN显著大于直型耕地。组分中POM的C/N显著大于MAOM,而FPOM的C/N在未开垦、凸型和直型耕地依次显著递减。(3)与未开垦地有效粒径相比,两块耕地砂粒级显著降低,粉粒和黏粒级含量显著增加;中值粒径(D50)显著减小,比表面积(SSA)和分形维数(D)显著增大。与未开垦地最终粒径相比,砂粒(凸型耕地)、粉粒(直型耕地)显著降低、黏粒(两块耕地)显著增加;D50仅显著大于凸型耕地,SSA仅凸型耕地显著大于直型耕地,D无显著性变化。两块耕地分形维数(D)均表现为最终粒径>有效粒径,均处于较高的水准。未开垦地和耕地之间砂粒团聚率(ARsand)无显著性差异,耕地中粉粒团聚率(ARsilt)和黏粒团聚率(ARclay)显著增加。分散前后土壤颗粒及参数的空间分布发生显著的变化,分散后颗粒参数在空间分布上相对更均匀,仍具有一定的异质性,总体空间上表现为块状和斑状分布形态。两块耕地中土壤分散前、后颗粒及参数的最优半方差函数模型均发生变化(黏粒除外)。直型耕地中分散前颗粒参数均符合Spherical模型的变化趋势,其块基比均小于25%,主要受结构性因素影响。(4)在凸型和直型耕地中侵蚀造成的SOC损失中,侵蚀的贡献分别占69.54%和13.09%,TN分别为61.69%和27.05%。土壤侵蚀对凸型耕地中FPOM和MAOM等相对较细的组分的影响比直型耕地大。与未开垦土壤相比,侵蚀区和沉积区的多数SOC和TN组分均显示出损耗趋势。随着侵蚀量的增加,原位土壤MAOM的比例随着总侵蚀量的增加而逐渐增加,FPOM和CPOM的比例不断降低。凸型耕地侵蚀速率与所有颗粒参数之间关系均未达到显著水平,而直型耕地侵蚀速率与分散前、后颗粒参数关系较为显著。两块耕地颗粒参数在不同侵蚀级别下变化不大,就侵蚀和沉积区而言,也没有显著的差异。土壤侵蚀导致有机碳组分降低的总效应为-0.4892,低于分散前颗粒的直接效应(-0.5948),说明分散前颗粒是影响有机碳组分降低的主要因子,但土壤侵蚀的作用也不容忽视。土壤侵蚀(-0.222)、分散前颗粒(-0.3375)和团聚率(-0.673)对全氮组分的影响为直接负效应,表明团聚率是影响全氮组分降低直接主要因子。本研究阐明了东北黑土区不同坡型耕地土壤侵蚀、有机碳氮组分和颗粒参数空间变异规律,揭示了土壤侵蚀对有机碳氮组分及颗粒参数的影响机理。两块耕地土壤侵蚀依旧很严峻,对开垦年限较长但年均侵蚀较小的直型耕地而言,有机碳氮下降幅度更大但侵蚀的贡献较小;对开垦年限较短但年均侵蚀速率较大的凸型耕地而言,有机碳氮下降幅度更小但侵蚀的贡献作用较大。对组分而言,侵蚀对较细颗粒,例如细颗粒和矿质态有机碳氮的影响更大。由于耕作的存在,侵蚀对颗粒的影响较小、分选作用较弱。总体而言,有机碳氮组分在一定程度上均受土壤侵蚀的影响,影响程度与侵蚀强度和耕作(即微生物分解)有关。土壤侵蚀在侵蚀相对严重的条件下起着很大的作用,但耕作在侵蚀相对较低的条件下产生更大的影响。因此,在东北黑土区做好水土流失防治的同时,应加强肥力补充,实现黑土资源的可持续发展。