劉鶴齡， 饒良懿， 圖爾蓀， 唐菱珮

（1.北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院，北京100083；2.北京林業(yè)大學(xué) 北京市水土保持工程技術(shù)研究中心，北京 100083）

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）2007年報(bào)告指出，全球未來平均降水強(qiáng)度和降水量將繼續(xù)變化。經(jīng)模型預(yù)測(cè)，隨著全球氣候變化，降雨格局也將發(fā)生改變，其中單次降雨量的增大意味著干旱半干旱地區(qū)極端降雨事件將會(huì)增加［1］。土壤作為地球表層最大的有機(jī)碳庫，其二氧化碳（CO2）排放是大氣CO2的重要來源，在全球碳循環(huán)中起著至關(guān)重要的作用，土壤碳庫的微小變化都會(huì)在很大程度上影響大氣CO2濃度的變化。而水蝕是引起土壤有機(jī)碳流失及影響有機(jī)碳礦化速率的重要因素之一。隨著全球極端降雨事件的持續(xù)增加，水蝕成為引發(fā)土壤退化的一個(gè)重要因素［2］，土壤侵蝕將影響全球碳循環(huán)和碳平衡［3］。土壤中的有機(jī)碳以粗有機(jī)碳、細(xì)顆粒狀有機(jī)碳和與土壤礦物質(zhì)的結(jié)合態(tài)存在，而且粗顆粒有機(jī)碳相對(duì)來說容易移動(dòng)［4］。土壤受到侵蝕時(shí)，粗顆粒易被破壞，導(dǎo)致土壤有機(jī)碳的釋放。侵蝕造成土壤中有機(jī)碳的損失包括隨徑流移走的可溶性有機(jī)碳和與黏粒結(jié)合的有機(jī)碳以及有機(jī)殘?bào)w的碎屑［5］。水蝕主要通過雨滴的擊濺作用和徑流的剝蝕作用引起侵蝕區(qū)土壤有機(jī)碳的流失。隨著研究的深入，有關(guān)學(xué)者認(rèn)為，水蝕雖然造成侵蝕區(qū)有機(jī)碳減少，但在沉積區(qū)有機(jī)碳富集［3，6-7］。水蝕是一個(gè)無處不在的過程，但其對(duì)全球碳循環(huán)過程的影響依然存在很大的不確定性，其如何影響土壤中各層次有機(jī)碳的含量，不同水土保持工程及植物措施對(duì)土壤有機(jī)碳的保護(hù)起到怎樣的作用？這些都是學(xué)術(shù)界很關(guān)心的問題，然而在很大程度上仍然沒有答案［8-9］。土壤侵蝕對(duì)土壤碳循環(huán)和碳平衡的影響是全球變化研究的前沿領(lǐng)域之一，合理認(rèn)識(shí)水蝕對(duì)土壤有機(jī)碳排放的影響具有重要意義。目前，國內(nèi)關(guān)于水蝕及水土保持措施對(duì)土壤有機(jī)碳影響的研究還不多，主要集中于黃土高原區(qū)及南方紅壤區(qū)，例如賈松偉［10］對(duì)黃土丘陵區(qū)不同坡度下土壤有機(jī)碳流失規(guī)律進(jìn)行了研究，認(rèn)為土壤有機(jī)碳流失的變化趨勢(shì)與侵蝕強(qiáng)度一致，有機(jī)碳流失主要受侵蝕強(qiáng)度的影響，減少地表徑流和土壤侵蝕是降低土壤有機(jī)碳流失的關(guān)鍵；劉學(xué)彤等［11］對(duì)黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶不同退耕模式對(duì)土壤有機(jī)碳的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：不同退耕模式均能提高0～10 cm土層土壤有機(jī)碳含量，表明農(nóng)地退耕、植被恢復(fù)與重建可以減少水土流失并顯著增加土壤固存碳的能力；陸銀梅等［12］就紅壤緩坡地徑流對(duì)土壤有機(jī)碳流失的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：坡面產(chǎn)流過程對(duì)泥沙態(tài)有機(jī)碳流失過程具有明顯影響，產(chǎn)流開始后，有機(jī)碳流失率隨降雨歷時(shí)延長而增加，而后逐步趨于平穩(wěn)；肖勝生等［1］研究了自然降雨條件下紅壤坡面有機(jī)碳的選擇性遷移，認(rèn)為徑流有機(jī)碳含量與徑流量之間、泥沙含碳量與泥沙量之間均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即隨著土壤侵蝕模數(shù)的降低，有機(jī)碳富集比也減小，泥沙有機(jī)碳富集比均隨雨強(qiáng)的增大而減??；王義祥等［13］分析了經(jīng)過水保措施處理的油桃Prunus persicavar.nectarina園土壤有機(jī)碳庫及其組分，得到結(jié)論為相對(duì)順坡開墾，長期采用梯臺(tái)開墾方式有利于增加果園土壤有機(jī)碳庫，生草處理加速了土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化，從而使果園土壤中顆粒有機(jī)碳、輕組有機(jī)碳和水溶性有機(jī)碳均有增加。目前，北方土石山區(qū)自然及人工林地水蝕對(duì)土壤有機(jī)碳影響的研究還未見報(bào)道，而典型水土保持措施對(duì)土壤有機(jī)碳影響的相關(guān)研究也相對(duì)較少。本研究在北京周邊土石山區(qū)選擇有代表性的水蝕及水土保持措施典型樣地，開展野外不同降雨歷時(shí)的原位人工降雨模擬試驗(yàn)，對(duì)水蝕及水土保持措施對(duì)土壤有機(jī)碳的影響進(jìn)行研究。期望本研究可為北方土石山區(qū)水土保持措施的選擇及水土流失治理提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 樣地選擇

在北京周邊土石山區(qū)分別選擇有代表性的水蝕及水土保持措施典型樣地。水蝕樣地分別選取了油松Pinus tabulaeformis-側(cè)柏Platycladus orientalis混交林坡面及油松-槲櫟Quercus aliena混交林坡面。其中，油松-側(cè)柏混交林地供采樣的坡面，坡向?yàn)殛柶?，坡?1°，為自然林地覆蓋的溝道邊坡。坡頂植被郁閉度約40%，侵蝕類型為雨滴擊濺侵蝕及細(xì)溝狀侵蝕；坡中植被郁閉度約70%，侵蝕類型主要為細(xì)溝狀侵蝕；坡底為溝道，郁閉度約35%，侵蝕類型為強(qiáng)度較大的沖刷性侵蝕；平地對(duì)照樣地郁閉度70%，侵蝕較弱，只存在雨滴擊濺侵蝕。油松-槲櫟混交林供采樣坡面為自然坡面，坡向?yàn)槲髂习腙柶拢露?9°，坡頂主要為濺蝕與細(xì)溝侵蝕；坡中主要為濺蝕及較坡頂更為劇烈的細(xì)溝侵蝕；坡底地勢(shì)較為平緩，基本不發(fā)生侵蝕，并有一定土壤堆積，該坡面植被郁閉度較低，約為10%；平地對(duì)照樣地郁閉度10%，侵蝕較弱，只存在雨滴擊濺侵蝕。水土保持措施樣地分別選擇了不同植物配置魚鱗坑（無植被魚鱗坑、灌木魚鱗坑、喬木魚鱗坑、有枯枝落葉喬木魚鱗坑、中華卷柏Selaginella sinensis魚鱗坑、不同配置石坎梯田（石坎農(nóng)田、石坎果園）及不同配置水土保持經(jīng)濟(jì)林（岸邊臺(tái)地苗圃、平地苗圃、平地果園）及嚴(yán)重侵蝕溝道對(duì)照樣地。樣地均位于同一流域，其中侵蝕溝道寬度10 m左右，深度2.5 m，平時(shí)溝道中無流水。分別在溝道溝底、溝道邊坡1.5 m處及溝道和溝道上部臺(tái)地人工林進(jìn)行土壤取樣。溝底及溝邊土壤礫石含量極高，達(dá)90%以上，兩處常年遭受劇烈沖刷性侵蝕；溝林 （溝邊林地），種植樹種為火炬樹Rhus typhina，郁閉度較大，約95%，侵蝕類型主要為輕微濺蝕。農(nóng)田石坎種植作物為玉米Zea mays，果園石坎種植樹種為櫻桃Cerasus tomentosa，果園平地種植樹種為桃樹Amygdalus persica，苗圃平地種植樹種為油松，苗圃岸邊臺(tái)地種植樹種為白蠟Fraxinus chinensis及檞樹Quercus dentata。樣地土壤類型為山地淋溶褐土，樣地土壤質(zhì)地見表1，土壤基本理化性質(zhì)詳見表2。

表1 樣地土壤質(zhì)地表Table 1 Soil texture of sample plot

表2 樣地土壤基本理化性質(zhì)表Table 2 Soil physical and chemical properties of sample plots

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在樣地對(duì)水蝕影響下各樣地進(jìn)行土壤采樣，其中坡面樣地分為上、中、下坡位，每個(gè)坡位選取3個(gè)樣點(diǎn)，進(jìn)行土壤樣本采集，并在油松-側(cè)柏混交林坡面布設(shè)2處植被情況相似的10 m×10 m樣地，采用自制噴頭進(jìn)行人工降雨模擬，分別進(jìn)行15，30，45，60 min等4種不同歷時(shí)相同雨強(qiáng)人工降雨，另設(shè)1組無降雨空白對(duì)照。實(shí)驗(yàn)分2 d進(jìn)行，每天進(jìn)行1個(gè)樣地降雨，因模擬降雨范圍較小，不同降雨歷時(shí)樣點(diǎn)間不會(huì)相互影響，每個(gè)降雨樣點(diǎn)隨機(jī)布設(shè)3處侵蝕針，降雨結(jié)束后30 min對(duì)侵蝕針進(jìn)行讀數(shù)記錄并進(jìn)行土壤樣本采集（雙份）。對(duì)于不同水土保持措施樣地，每種措施隨機(jī)選取3個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行土壤樣本采集。試驗(yàn)在2017年7-8月進(jìn)行，樣地采樣點(diǎn)蛇形分布，做到盡量均勻和隨機(jī)。采樣前進(jìn)行土壤表面清理，盡量去除低矮植物及枯枝落葉覆蓋。每個(gè)樣點(diǎn)挖取深度為50 cm的土壤剖面，分4層采樣（0～10，10～20，20～30，30～50 cm），每層采樣約500 g，裝進(jìn)塑封袋并標(biāo)號(hào)。土樣帶回室內(nèi)進(jìn)行自然風(fēng)干、研磨、過篩等處理，土壤有機(jī)碳測(cè)定采用重鉻酸鉀氧化-分光光度法（HJ 615-2011）。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理分析與圖表制作，應(yīng)用SPSS 19.0及SigmaPlot 12.0等進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、相關(guān)性分析、線性回歸分析，并應(yīng)用最小顯著性差異（LSD）多重比較在0.05的顯著水平上進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，分析總結(jié)不同條件下土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)規(guī)律。

2 結(jié)果分析

2.1 水蝕條件下土壤有機(jī)碳變化規(guī)律

2.1.1 水蝕條件下不同坡位土壤有機(jī)碳變化規(guī)律 圖1可以看出：油松-側(cè)柏混交林除坡底外所有坡位土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨土層加深均呈遞減趨勢(shì)，符合總有機(jī)碳垂直分布的特征［14］，其中0～10 cm土層有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為平地、坡中、坡頂和坡底，并且各坡位差值較大，差距比較明顯，坡頂與坡底土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯較少，平地?cái)?shù)值達(dá)到坡底數(shù)值的2.56倍；10～20 cm土層有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為坡中、坡頂、平地和坡底，但坡中、坡頂與平地之間數(shù)值相差不明顯，而坡底數(shù)值則相差較為明顯；30～50 cm土層有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為坡中、坡底、坡頂和平地，其中坡底與坡頂數(shù)值相差較小，坡中最高，平地最低且相差比較明顯?？梢姡降赝寥栏鲗佑袡C(jī)碳差別最大，坡底各層差別則較小。

0～10 cm土層各坡位土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著（P＜0.05），其中坡底與其他坡位均存在顯著差異（P＜0.05），坡頂與平地也存在顯著差異（P＜0.05）；10～20 cm土層僅坡底與其他坡位均存在顯著差異（P＜0.05）；30～50 cm土層坡頂、坡中、坡底土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間均無顯著差異，而平地與另外3個(gè)坡位均存在顯著差異（P＜0.05）。不同坡位土壤50 cm平均土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為坡中、平地、坡頂和坡底。其中坡頂、坡中、平地?cái)?shù)值相差不大，而坡底有機(jī)碳則明顯低于其他3處，差異較大。

圖1 油松-側(cè)柏混交林不同坡位土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)Figure 1 Soil organic carbon content in different slope positions of Platycladus orientalis and Pinus tabulaeformis mingled forests

由圖2可以看出：油松-槲櫟混交林土壤平地及坡底有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨土層加深均呈遞減趨勢(shì)，坡中與坡頂20～30 cm土層有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于30～50 cm。其中0～10 cm及10～20 cm土層有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為坡底、平地、坡頂和坡中。其中平地?cái)?shù)值略低于坡底，坡頂及坡中則與之相差較多；20～30 cm及30～50 cm土層有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為坡底、平地、坡頂和坡中，其中坡底與平地土壤有機(jī)碳相差極小，與坡頂及坡中數(shù)值相差較大。水蝕比較嚴(yán)重的坡頂及坡中與水蝕較輕的平地及有土壤堆積的坡底之間土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均存在顯著差異（P＜0.05），而坡中與坡頂間，及坡底與平地間則差異不顯著。油松-槲櫟混交林不同坡位50 cm平均土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為坡底、平地、坡頂和坡中?？傮w有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與各坡位水蝕強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)，水蝕強(qiáng)度最大的坡中總體有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最小，有土壤堆積的坡底有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)略大于僅存在濺蝕的平地，平地及坡底總有機(jī)碳顯著高于坡頂及坡中（P＜0.05）。

對(duì)于植被較茂盛、郁閉度較大的自然坡面，水蝕更容易引起上層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少，而對(duì)20 cm以下土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響較小［15］；對(duì)于植被稀疏、郁閉度較小的自然坡面，水蝕對(duì)0～50 cm土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有影響，并且侵蝕越劇烈，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低。綜合各坡位分析結(jié)果，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)從高到低依次為土壤堆積區(qū)、輕微濺蝕區(qū)、細(xì)溝侵蝕區(qū)和強(qiáng)烈沖刷侵蝕區(qū)［7，10，15-16］。

2.1.2 水蝕條件下不同降雨歷時(shí)土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化規(guī)律 由圖3可以看出：10～50 cm土層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨降雨歷時(shí)增加（土壤侵蝕量增長）均總體呈減少趨勢(shì)，而表層0～10 cm土壤則呈先減少后增加趨勢(shì)。0～10 cm土層土壤在無水蝕發(fā)生時(shí)，土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，降雨歷時(shí)為15和30 min時(shí)，土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)持續(xù)降低，而隨降雨歷時(shí)增加，土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)出現(xiàn)回增現(xiàn)象，并且增加幅度明顯；10～20 cm土層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化隨降雨歷時(shí)增加（土壤侵蝕量增長）總體呈減少趨勢(shì)，在降雨歷時(shí)大于45 min后，有機(jī)碳略有回增，但增加趨勢(shì)并不明顯；20～30 cm土層土壤與0～10 cm土層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化趨勢(shì)恰好相反，降雨歷時(shí)為15和30 min時(shí)，土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，而隨降雨歷時(shí)增加，土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)開始呈減少的趨勢(shì)；30～50 cm土層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化隨降雨歷時(shí)增加（土壤侵蝕量增長）總體呈減少趨勢(shì)，但變化趨勢(shì)與其他土層相比較平緩。

圖3 不同降雨歷時(shí)對(duì)土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Figure 3 Effects of different rainfall duration on soil organic carbon content

由于本研究主要針對(duì)極端降雨情況，雨強(qiáng)極大，對(duì)土壤侵蝕作用極強(qiáng)，50 cm土壤平均有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨降雨歷時(shí)增加（土壤侵蝕量增長）呈減少趨勢(shì)，并且減少趨勢(shì)隨降雨歷時(shí)增加（土壤侵蝕量增長）逐漸變緩而趨于穩(wěn)定。

2.2 不同水土保持措施土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)比

2.2.1 不同配置魚鱗坑土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)比 由圖4可以看出：不同配置魚鱗坑土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨土層加深呈遞減趨勢(shì)。0～10 cm土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為喬木枯枝落葉魚鱗坑、喬木卷柏覆蓋魚鱗坑、喬木魚鱗坑、灌木魚鱗坑和無措施魚鱗坑，其中喬木枯枝落葉魚鱗坑及喬木卷柏覆蓋魚鱗坑表層土壤有機(jī)碳顯著（P＜0.05）高于其他3種配置魚鱗坑，并高于北京地區(qū)其他實(shí)測(cè)自然林地表層土壤平均有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。喬木枯枝落葉魚鱗坑與喬木卷柏覆蓋魚鱗坑表層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)差值為13.2 g·kg-1，喬木枯枝落葉魚鱗坑有機(jī)碳數(shù)值分別為喬木、灌木、無措施魚鱗坑有機(jī)碳數(shù)值的2.01，2.20和2.50倍；10～20 cm土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為無措施魚鱗坑、喬木枯枝落葉魚鱗坑、喬木卷柏覆蓋魚鱗坑、喬木魚鱗坑和灌木魚鱗坑，該層各措施下有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不大；喬木卷柏覆蓋魚鱗坑20～30 cm土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最小，其他4項(xiàng)措施該層土壤有機(jī)碳相差較小。不同配置魚鱗坑50 cm土壤平均有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為喬木枯枝落葉魚鱗坑、喬木卷柏覆蓋魚鱗坑、喬木魚鱗坑、無措施魚鱗坑和灌木魚鱗坑。抗侵蝕能力越強(qiáng)、保水保土能力越強(qiáng)的魚鱗坑表層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，各土層間有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差值也越明顯?？梢姴煌４胧?duì)表層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響較大。

2.2.2 不同水土保持措施土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)比 由圖5可以看出：溝道、溝邊、農(nóng)田石坎表層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯較低，農(nóng)田石坎最低。苗圃岸邊臺(tái)地各層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均較高，該樣點(diǎn)地勢(shì)平坦，土壤侵蝕作用較小，并且土壤肥沃，種植樹種均為喬木，有利于水土保持及土壤有機(jī)碳的保護(hù)。苗圃平地0～20 cm土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，而20～50 cm土壤有機(jī)碳則處于中等水平。溝邊林地各層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均處于中上水平；在0～30 cm土層內(nèi)，果園平地土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于果園石坎，分析其原因?yàn)楣麍@石坎修建前，坡地經(jīng)常發(fā)生土壤侵蝕，造成0～30 cm土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小。

圖4 不同配置魚鱗坑對(duì)土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Figure 4 Effects of different scale fish pits on soil organic carbon content

圖5 不同水土保持措施對(duì)土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Figure 5 Effects of different soil and water conservation measures on soil organic carbon content

不同水土保持措施50 cm土壤平均有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為岸邊苗圃臺(tái)地、苗圃平地、溝邊林地、果園平地、果園石坎、農(nóng)田石坎、溝邊和溝道，其中岸邊苗圃臺(tái)地土壤肥沃，苗圃平地土壤侵蝕微弱，溝邊林地植被茂盛，郁閉度高。這3種水土保持措施有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于其他措施，果園平地則略低，處于中等水平，果園石坎、農(nóng)田石坎土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，溝道和溝邊土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)則最低。

3 討論

油松-側(cè)柏混交林坡面不同坡位間表層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異最為顯著（P＜0.05），這一結(jié)果與王超華［15］的研究一致。分析造成這一現(xiàn)象的原因?yàn)樗g對(duì)表層土壤的擾動(dòng)影響較大，因此表層土壤有機(jī)碳損失量較大；油松-槲櫟混交林50 cm平均土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為坡底、平地、坡頂和坡中，這一結(jié)果與趙鵬志等［17］和孫文義等［18］的研究一致，即土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與水蝕強(qiáng)度大致呈負(fù)相關(guān)規(guī)律。土壤有機(jī)碳流失不僅與地形有關(guān)，相同地形下不同植被郁閉度等因素也影響土壤有機(jī)碳總量及有機(jī)碳在土壤各層的分布。今后應(yīng)關(guān)注侵蝕坡面不同植被配置對(duì)土壤有機(jī)碳層間分布的影響。

在人工模擬降雨試驗(yàn)中，降雨歷時(shí)為15和30 min時(shí)，土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)持續(xù)降低，而隨著降雨歷時(shí)增加，土壤有機(jī)碳出現(xiàn)回增現(xiàn)象，并且增加幅度明顯，這與不同土層物化性質(zhì)不同和淋溶作用有關(guān)。這一結(jié)果與王茹［19］和方熊等［20］的研究一致。20～30 cm土層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)主要受到淋溶作用影響，在降雨歷時(shí)小于30 min時(shí)，其上層的土壤有機(jī)碳組分中的可溶性有機(jī)碳通過淋溶作用到達(dá)該層，而此時(shí)該層土壤并未出現(xiàn)壤中流侵蝕，故該層有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)短暫上升；而當(dāng)降雨時(shí)間繼續(xù)增加，該層水分過多，有機(jī)碳礦化速率增加，并開始發(fā)生侵蝕情況，有機(jī)碳隨水土流失而減少。本研究中，降雨對(duì)土壤50 cm總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響較為顯著（P＜0.05），這一結(jié)果與陸銀梅等［12］的研究一致，主要原因是本研究設(shè)置了較大雨強(qiáng)，對(duì)土壤產(chǎn)生了極大的沖刷侵蝕作用，所以對(duì)深層土壤有機(jī)碳的侵蝕作用也較為明顯；水蝕主要通過水分增加加速土壤有機(jī)碳的礦化作用及土壤侵蝕帶走和破壞土壤有機(jī)碳組分等途徑［3，21-22］，減少有機(jī)碳含量［1，23］。由于各層土壤質(zhì)地、物化性質(zhì)和淋溶作用不同，水蝕對(duì)不同土層土壤有機(jī)碳含量的影響機(jī)理尚不明確。

喬木枯枝落葉魚鱗坑表層土有機(jī)碳數(shù)值分別為喬木、灌木、無措施魚鱗坑有機(jī)碳數(shù)值的2.01，2.20和2.50倍，有機(jī)碳極高，這一結(jié)果與程曼［24］和黃尚書等［25］的研究結(jié)果一致。分析可知：在多種植物措施中，枯枝落葉及腐殖質(zhì)地表覆蓋是大幅增加表層土壤有機(jī)碳最有效的方式；在10～20 cm土層中，無措施魚鱗坑有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，灌木魚鱗坑有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最少，分析原因?yàn)轸~鱗坑無植物根系分布，并未消耗該層土壤中有機(jī)碳，而灌木在10～20 cm土層根系分布較多，對(duì)該層土壤有機(jī)碳吸收較多，而相對(duì)其他配置魚鱗坑，灌木對(duì)土壤有機(jī)碳的返還能力較低，所以灌木魚鱗坑在該土層有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最少。無措施魚鱗坑50 cm土層土壤平均有機(jī)碳高于灌木魚鱗坑。分析造成該結(jié)果的主要原因?yàn)楣嗄爵~鱗坑土層中有根系分布，對(duì)土壤有機(jī)碳有吸收作用，而秋季枯枝落葉較少，返還土壤的有機(jī)碳較少，使得該措施下土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，這一結(jié)果與李金芬［26］的研究一致。5種不同配置魚鱗坑，除種植稀疏灌木外，抗侵蝕能力越強(qiáng)、保水保土能力越強(qiáng)的魚鱗坑50 cm土層土壤平均有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高［27］。根據(jù)研究結(jié)果，建議魚鱗坑的配置，應(yīng)注意喬灌草結(jié)合，特別是近地表植被配置，應(yīng)盡量選取枯枝落葉較多的植物種類［24-25，28］，而盡量避免使用單一灌木。

果園石坎、農(nóng)田石坎土壤在石坎修建前經(jīng)歷長時(shí)間侵蝕，致使基礎(chǔ)有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，并且農(nóng)田種植作物為玉米，根系較淺，持續(xù)消耗土壤中的養(yǎng)分［29］，成熟后進(jìn)行收割，無有機(jī)碳返還土壤，造成表層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，該種利用方式對(duì)土壤有機(jī)碳的積累不利［30］；溝邊及溝道中，無論小降雨量的濺蝕及淋溶作用，還是大降雨量的沖刷性侵蝕，都會(huì)使土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)持續(xù)降低，長期土壤侵蝕嚴(yán)重，致使土壤貧瘠，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。土壤侵蝕會(huì)嚴(yán)重降低土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)［3，31］，不同水土保持措施要選取適合的植物進(jìn)行有機(jī)碳的恢復(fù)，其中對(duì)有機(jī)碳恢復(fù)作用從大到小依次為人工林、苗圃、果園和農(nóng)田， 這一結(jié)果與王海燕等［30］、 鄧瑞芬等［32］和趙彤等［33］的研究相似。

4 結(jié)論

各坡位土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為土壤堆積區(qū)、輕微濺蝕區(qū)、細(xì)溝侵蝕區(qū)和強(qiáng)烈沖刷侵蝕區(qū)。不同地形，水蝕程度越嚴(yán)重，土壤各層有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)差別越小。植被較茂盛、郁閉度較大的自然坡面，土壤侵蝕更易引起上層土壤有機(jī)碳減少；而植被稀疏、郁閉度較小的自然坡面，土壤侵蝕對(duì)0～50 cm土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有影響，且水蝕越劇烈，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低。水蝕對(duì)土壤原位有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)有一定的影響，土壤有機(jī)碳會(huì)隨水蝕作用的增強(qiáng)而減少。由于各層次土壤質(zhì)地、物化性質(zhì)和淋溶作用不同，水蝕對(duì)不同土層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響機(jī)理尚不明確。魚鱗坑配置對(duì)土壤有機(jī)碳累積從大到小依次為喬木枯枝落葉覆蓋、喬木低矮植被覆蓋、喬木種植、無措施和灌木。不同植被措施50 cm土層土壤平均有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為人工林、苗圃、果園和農(nóng)田。