紫色土坡耕地土壤侵蚀对土壤生物学特性的影响

侵蚀土壤退化、碳库动态是全球近年来备受关注的热点之一。本研究以川中丘陵区紫色土坡耕地为研究对象，通过Caesium-137技术、耕作侵蚀模型应用、土壤理化及生物学样品测定、比较分析等方法来探讨土壤侵蚀对土壤生物学特性的影响。研究内容为：坡耕地土壤侵蚀背景及土壤微生物系统赖以生存的土壤理化环境、侵蚀土壤生物学特性及活性有机碳动态。研究目标为：土壤侵蚀强度及侵蚀方式对土壤生物学特性的影响；侵蚀土壤活性有机碳变化对土壤有机碳库的影响。在探讨上述目标的基础上，建立能表征紫色土坡耕地土壤侵蚀状况的生物学指标体系。项目的创新之处在于：区分坡耕地土壤主导侵蚀方式，分别从水蚀分选性搬运及耕作侵蚀整体性搬运机理方面进一步探讨土壤侵蚀对土壤生物学质量的影响。通过此研究，力求加深土壤侵蚀对土壤质量、碳库动态影响的认识，并对今后提高该区域耕地质量、防治水土流失和建设长江上游生态屏障具有参考意义。

侵蚀土壤退化正在威胁着农业可持续发展与粮食安全。本研究以紫色土侵蚀坡耕地为研究对象，利用137Cs示踪法，主要探讨水蚀与耕作侵蚀对土壤生物学质量的影响。结果表明： (1) 短陡坡耕地与缓长坡耕地具有相似土壤再分配格局，但两者具有不同的主导侵蚀过程：前者为耕作侵蚀，后者为水蚀。短陡坡耕地的土壤侵蚀过程以耕作侵蚀的整体性搬运为主，缓长坡耕地的土壤侵蚀过程以水蚀的分选性搬运为主。(2) 土壤侵蚀降低耕作侵蚀坡（短陡坡）与水蚀坡（缓长坡）的土壤酶活性。土壤脲酶活性坡面分布密切联系于水蚀引起的土壤再分配，碱性磷酸酶活性坡面分布密切联系于耕作侵蚀引起的土壤再分配。水蚀与耕作侵蚀引起的土壤再分配对蔗糖酶活性坡面分布均有明显影响。高的土壤侵蚀强度导致耕作侵蚀坡景观土壤蔗糖酶与脲酶活性低于水蚀坡。理想的土壤pH 导致耕作侵蚀坡景观土壤碱性磷酸酶活性高于水蚀坡景观。水蚀与耕作侵蚀对土壤蔗糖酶参与碳循环没有明显的不利影响，但均不利于土壤碱性磷酸酶参与土壤磷循环，土壤蔗糖酶参与土壤氮循环仅仅受耕作侵蚀的不利影响。(3) 耕作侵蚀是导致紫色土坡耕地土壤微生物生物量降低的主要侵蚀过程。水蚀与耕作侵蚀导致的土壤再分配均对活性有机碳组分-土壤微生物量碳的坡面分布具有明显影响；而土壤微生物量氮的坡面分布仅受水蚀引起的土壤再分配影响。水蚀的分选搬运与耕作侵蚀的整体搬运导致两种侵蚀坡景观的侵蚀区与沉积区土壤微生物量碳氮比明显差异，从而导致这些位置不同微生物群落组成。水蚀坡侵蚀土壤有机碳中的微生物量碳组分含量高于沉积土壤，但侵蚀土壤有机氮中的微生物量氮组分含量低于沉积土壤；相反，耕作侵蚀坡侵蚀土壤有机碳中的微生物量碳组分含量低于沉积土壤，但耕作侵蚀坡侵蚀土壤有机氮中的微生物量氮组分含量高于沉积坡位。