2024, Vol. 45
2. 中国科学院大学, 北京 100049;
3. 四川省泸州市叙永县农业农村局, 泸州 646400
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3. Agricultural and Rural Bureau of Xuyong County, Luzhou City, Sichuan Province, Luzhou 646400, China
碳（C）元素和氮（N）元素是反映土壤质量的重要指标, 在关键的生物地球化学过程中起着举足轻重的作用[1]. 其中, 土壤有机碳（SOC）直接影响土壤肥力和土壤结构[2], 土壤N则作为植物生长的限制性营养因子, 决定了植物的净初级生产力[3]. 已有研究证明, 土壤C、N储量的微小变化可能对大气中二氧化碳（CO2）和氧化亚氮（N2O）浓度产生很大的影响, 从而间接加速了全球变暖的进程[4]. 因此, 维持土壤C、N的储量是改善土壤质量和减缓全球气候问题的关键因素, 可更好地促进可持续的环境恢复和生态安全.
植树造林被认为是增强土壤C、N储存的有效措施, 也是控制生态系统恢复的重要手段[5~7]. 而森林砍伐则会造成土壤养分流失, 改变土壤性质的空间分布, 从而导致全球范围内的土壤退化[8]. 20世纪90年代以来, 中国实施了大规模的“退耕还林”生态修复工程, 以防治水土流失, 提高土壤肥力[9], 截至到2010年, 大约有8.27 × 106 hm2的耕地转化为林地[10]. 在这期间, 许多研究调查了退耕还林对土壤性质和土壤侵蚀的影响, 但是结果并不统一. 例如, Jia等[11]和Wang等[12]在黄土高原的研究发现退耕还林后土壤C、N储量积累增加；而Yuan等[10]在长江三角洲冲击平原的研究发现, 退耕还林减少了SOC的储量和土壤中的其他有效组分. 相互矛盾的结果说明除了土地利用变化的影响外, 退耕还林后土壤C、N变化还可能受到其他条件的影响, 例如气候因素、地形因素和人为因素等. 因此, 在全球气候变化的背景下, 研究退耕还林后土壤C、N的动态变化, 以及各因素对C、N储存的影响具有重要意义.
紫色土坡耕地作为川中丘陵地区的典型土地利用类型, 具有地形多变, 整体结构差, 有机质含量低等特点[13]. 复杂的地貌特征势必会通过影响退耕还林前后植被恢复的类型和生长情况, 进而造成土壤C、N累积与分解过程不尽相同[14]. 此外, 不同坡面位置（坡位）的土壤侵蚀与泥沙沉积不同, 也显著影响着土壤C、N在坡面上的重新分配[15, 16]. 目前, 关于紫色土丘陵区退耕还林土壤C、N含量与储量的研究不足, 关注地形因素对土壤C、N空间分布的研究更少. 因此, 本文分别选取紫色土丘陵区退耕29 a的柏树林坡地和常年坡耕地为研究对象, 采用野外调查采样与室内分析相结合的方法, 分析土壤C、N养分的空间分布特征和影响因素, 以期为评估紫色土丘陵区推进退耕还林还草工程的效果提供理论依据.
1 材料与方法 1.1 研究区域概况研究区域位于中国科学院盐亭紫色土农业生态试验站附近的万安小流域（E 105°28′, N 31°16′）, 地处长江流域的二级子流域涪江流域, 为典型的川中丘陵沟渠集水区. 该区域年均气温为17.3℃, 年均降水量为826 mm（1981~2006年）, 其中65 %的年降水量集中在5~9月, 属典型的亚热带季风气候 [17]. 本研究的试验土壤为紫色土, 是我国川中丘陵地区一种主要的土壤类型[18]. 大部分紫色土区域土层较浅薄, 平均土层深度为30~80 cm, 保水保肥差, 有机质和土壤TN含量低[13]. 近30年来, 由于中国退耕还林的政策实施, 川中丘陵地区大面积不适宜耕种的陡坡耕地被人工恢复为林地. 截至到2021年, 该流域林地和坡耕地面积, 分别占总流域面积的15.1%和22.4%（未发表数据）.
本研究主要在万安流域的两种主要土地利用类型（坡耕地和退耕林地）中选择2个相邻试验坡地, 长度分别为130 m和140 m, 坡宽为40 m. 两个斜坡相距70 m, 土壤类型一致, 均为沙溪庙组砂泥岩残坡积物发育的紫色土（J2s）. 坡面地形相似, 坡向为东南方位, 具体坡面参数见表 1. 坡耕地为长期小麦-玉米轮作的耕作制度. 其中小麦年施氮量为130 kg·hm-2（以N计, 下同）, 施磷量为90 kg·hm-2（以P计, 下同）, 施钾量为36 kg·hm-2（以K计, 下同）；玉米年施氮量为150 kg·hm-2, 施磷量为90 kg·hm-2, 施钾量为36 kg·hm-2. 林地于1994年由坡耕地退耕, 退耕前的耕作制度与上述坡耕地一致. 退耕后开始种植柏树, 植林年龄为29 a. 以上所有信息均为询问当地农民和查阅官方记录获取. 具体试验选点信息见图 1.
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表 1 采样坡面基础情况说明 Table 1 Description of sample slope basic condition |
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图 1 研究区位置和采样点位示意 Fig. 1 Location of study area and sampling sites |
采样时间为2023年3月, 根据样地的具体地形, 参考Brubaker坡面划分原则, 将研究坡位分成上坡位、中坡位和下坡位3个部分[19], 每个坡位随机选取3块1.5 m×1.5 m的中心样方. 由于紫色土壤大部分采样点在70 cm左右即到达紫色土母岩, 所以本研究所有样点的采样深度均为0~70 cm. 使用土钻（直径5 cm）分别采集0~10、10~20、20~30、30~50和50~70 cm土壤样品, 每个土层取3个样品重复, 每个样品重复采用梅花5点取样法混合成1袋, 共得到土壤样品270份（2个土地利用类型×3个坡位×3个样方×5个土层×3个样品重复）. 采集的土壤样品平均分成2份, 一份自然风干磨碎（分别过筛10目和100目待测）, 另一份保存鲜样马上送入实验室待测. 同时, 各采样点通过挖掘土壤剖面, 采集对应土层样品的标准环刀样品（环刀容积100 cm3）, 采用105 ℃烘干法测定各垂直土层土壤容重（BD）和土壤含水量（SWC）. 利用激光粒度分析仪（Mastersizer 2000, 英国）分析土壤粒径分布（PSD）[20]；使用pH计（Delta 320, 中国上海）测定土壤（土∶水= 1∶5）的pH值；使用1 mol·L-1氯化钾溶液浸提土壤鲜样中的硝态氮（NO3--N）和铵态氮（NH4+-N）, 使用煮沸的超纯水浸提土壤鲜样中的可溶性有机碳（DOC）, 并使用连续流动分析仪（AA3, 德国SEAL）分析测定；使用元素分析仪测定（CNS Elementar vario MAX, 德国）土壤TN含量[21]；采用高温外热重铬酸钾氧化-容量法测定SOC的含量[22]. 具体的操作细节和步骤见各指标测试方法引用的参考文献.
1.3 数据统计与分析SOC和TN储量（t·hm-2, 分别以C和N计, 下同）计算如下[23]：
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式中, SOCi和TNi为第i层采样土壤的SOC和TN含量（g·kg-1）, BDi为第i层采样土壤的容重（g·cm-3）, Di为第i层采样土壤的土层深度（cm）, 0.1为单位换算因子.
采用Kolmogorov-Smirnov检验原始数据是否服从正态分布（P < 0.05）, 不同处理之间采用LSD最小显著差数法进行多重比较, 显著水平为0.05. 使用SPSS 23.0（IBM, 美国）软件进行单因素方差分析和双因素方差分析. 使用R（v.4.0.2）软件包“corrplot”进行相关性分析. 使用Origin 9.0（Originlab, 美国）生成所有描述参数变化的图表. 此外, 使用CANOCO 5.0（Micro Power, 美国）软件进行部分冗余分析（RDA）和方差分解分析（VPA）, 分别计算各环境因素对土壤C、N分布差异的贡献度.
2 结果与分析 2.1 坡耕地和退耕林地土壤基础理化性质的空间分布特征土壤理化性质在坡耕地和退耕林地坡面的具体分布情况如图 2和表 2所示. 整体来看, 29年的退耕还林并未明显改变土壤的基础理化性质, 但改变了其在坡面上的分布规律. 两种土地利用方式土壤pH值的变化范围为8.13~8.67. 其中, 坡耕地下坡位的土壤pH在不同土层深度之间没有显著差异. 在上坡位和中坡位, 坡耕地土壤的pH值随土层深度的增加而降低, 而退耕林地土壤的pH值则呈现相反的规律. 此外, 坡耕地和退耕林地土壤BD在0~10 cm土层为1.13~1.24 g·cm-3, 并随土层深度的增加而增加. 退耕林地土壤0~10 cm土层和坡耕地土壤50~70 cm土层SWC最高, 分别为15.58%~17.20%和20.93%~21.68%. 其中, 退耕林地下坡位土壤的SMC显著高于上、中两坡位. 坡耕地只有30~50 cm土层的SWC在3个坡位之间存在显著差异. 本研究还发现两种土地利用类型土壤的黏粒含量普遍高于20%, 砂粒和粉粒含量分别在7.7%~46.2%和27.0%~70.8%之间, 表明该地区土壤质地类型主要为粉砂壤土（图 2）. 双因素方差分析表明（表 3）, 坡位和土层深度显著影响了坡耕地土壤的理化性质分布, 例如土壤pH、BD、SMC和砂/粉/黏粒含量（P < 0.05）；且两因子交互作用（坡位×土层深度）对这些土壤理化性质影响同样显著（P < 0.05）. 退耕林地除坡位对土壤pH和BD的影响不显著外（P > 0.05）, 其余土壤理化性质参数与坡位和土层深度均呈显著相关关系（P < 0.05）.
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图 2 不同坡位土壤粒径组成的空间分布特征 Fig. 2 Spatial distribution of PSD along soil layers at different slope positions |
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表 2 不同坡位土壤pH值、BD和SWC的空间分布特征1） Table 2 Spatial distribution characteristics of soil pH, BD, and SWC in different slope positions |
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表 3 坡位和土层深度对土壤理化性质影响的双因素方差分析1） Table 3 Two-way analysis of variance to test the effects of slope positions and soil layers on soil physical properties |
2.2 坡耕地和退耕林地土壤碳、氮含量的空间分布特征
本研究发现, 退耕林地土壤C/N和ω（SOC）在坡面的变化范围分别为16.4~17.7和18.9~21.4 g·kg-1, 在整个坡面均呈现出显著高于坡耕地土壤的现象（P < 0.05）[图 3（d）和3（f）], 但土壤NO3--N含量在坡面上的规律正好与之相反. 在上坡位和中坡位, 退耕林地土壤NH4+-N和DOC含量均显著高于坡耕地土壤, 但在下坡位二者NH4+-N和DOC含量差异不显著（P > 0.05）[图 3（a）和3（c）]. 两种土地利用类型间土壤TN含量差异较小, 退耕林地坡面土壤ω（TN）的变化范围为1.2~1.3 g·kg-1, 坡耕地坡面土壤ω（TN）的变化范围为0.6~1.1 g·kg-1. 仅在中坡位, 退耕林地土壤TN含量显著高于坡耕地土壤[图 3（e）].
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不同大写字母表示同一土地利用类型不同坡位间差异显著（P < 0.05）, 不同小写字母表示同一坡位不同土地利用类型间的差异显著（P < 0.05） 图 3 坡耕地和退耕林地不同坡位土壤NH4+-N、NO3--N、DOC、C/N、TN和SOC含量的空间分布特征 Fig. 3 Spatial distribution of NH4+-N, NO3--N, DOC, C/N, TN, and SOC contents along soil layers at different slope positions |
退耕林地和坡耕地土壤ω（NH4+-N）在0~70 cm土层深度的变化范围分别为3.4~4.5 mg·kg-1和2.9~3.8 mg·kg-1, 在整个土层剖面均无显著差异[图 4（a）]. 在0~10 cm土层, 退耕林地ω（NO3--N）为11.8 mg·kg-1, 显著低于坡耕地土壤（15.3 mg·kg-1）, 其余土层深度虽然具有相同的数值规律, 但二者之间的差异性不显著, 不具有统计学意义[P > 0.05, 图 4（b）]. 退耕林地土壤0~70 cm土层C/N和SOC含量均高于坡耕地土壤, 且各土层深度差异显著[P < 0.05, 图 4（d）和4（f）]. 对于土壤TN含量来说, 仅在0~20 cm土层出现了退耕林地土壤TN含量显著高于坡耕地土壤的现象[图 4（e）]. 同样的, 仅在20~30 cm土层出现了退耕林地DOC含量显著高于坡耕地坡面的现象（P < 0.05）, 其余土层深度两种土地利用类型间没有显著差异[图 4（c）].
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ns表示无显著性差异, *表示显著性水平P < 0.05, **表示极显著性水平P < 0.01 图 4 坡耕地和退耕林地土壤剖面NH4+-N、NO3--N、DOC、C/N、TN和SOC含量的空间分布特征 Fig. 4 Spatial distribution of NH4+-N, NO3--N, DOC, C/N, TN, and SOC contents along different soil layers |
此外, 本研究还发现, 退耕还林29 a后, 坡耕地和退耕林地土壤C、N养分含量在坡面的分布规律并不一致. 坡耕地土壤NO3--N、NH4+-N和DOC含量与坡位呈显著相关关系（P < 0.05, 表 4）, 且含量由上坡位至下坡位逐渐升高[图 3（a）~3（c）]. 虽然坡耕地土壤TN和SOC含量同样受到坡位的显著影响（P < 0.05）, 但是中坡位的TN和SOC含量显著低于上、下两坡位[图 3（e）和3（f）]. 坡位对坡耕地土壤C/N的影响不明显（P > 0.05）, 其变化范围为9.3~10.7[图 3（d）]. 退耕林地坡面除土壤DOC含量由坡上至坡下显著增加外[图 3（c）], 其他土壤C、N养分指标均不受坡位变化的影响（P > 0.05, 表 4）.
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表 4 坡位和土层深度对土壤C、N养分含量影响的双因素方差分析1） Table 4 Two-way analysis of variance to test the effects of slope positions and soil layers on soil C and N nutrient contents |
除土壤NO3--N含量外（P > 0.05）, 坡耕地和退耕林地土壤其余C、N养分指标均受到土层深度的显著影响（P < 0.05）. 退耕林地土壤ω（NH4+-N）和ω（DOC）在0~10 cm土层最高, 分别为4.5 mg·kg-1和63.4 mg·kg-1, 并随着土层深度增加而逐渐降低；坡耕地土壤NH4+-N和DOC含量在0~50 cm土层呈现出相同的变化趋势, 但在50~70 cm土层出现拐点, 含量增加[图 4（a）和4（c）]. 坡耕地土壤C/N随土壤深度的增加而降低, 在50~70 cm土层达到整个土层剖面的最低值5.4；与之相反, 退耕林地土壤C/N的随土层深度的增加而增加, 在50 ~ 70 cm土层达到整个土层剖面的最高值23.4[图 4（d）]. 坡耕地和退耕林地均呈现0~10 cm土层的TN含量最高, 并随土层深度的增加而降低的趋势, 变化范围分别是：0.6~1.1 g·kg-1（坡耕地）和0.5~1.7 g·kg-1（退耕林地）[图 4（e）]. 同样的规律也出现在SOC含量随土层深度变化上[坡耕地为4.0~11.2 g·kg-1, 退耕林地为12.2~23.4 g·kg-1, 图 4（f）].
2.3 坡耕地和退耕林地土壤碳、氮储量的空间分布特征土壤TN和SOC储量的空间分布如表 5所示. 整体来看, 退耕还林29 a后, 表层土壤（0~20 cm）的TN储量在坡耕地和退耕林地间没有显著差异（P > 0.05）, 但SOC储量增加25.86 t·hm-2, SOC储量的年均增加速率为0.89 t·hm-2. 退耕林地坡面0~70 cm土层SOC储量在不同坡位的变化范围为128.24~156.78 t·hm-2, 均显著高于坡耕地土壤（32.55~77.28 t·hm-2）. 此外, 0~70 cm坡耕地坡面土壤TN储量和SOC储量均呈现出下坡位 > 上坡位 > 中坡位的规律, 其中上坡位、中坡位和下坡位的土壤TN储量分别为6.44、4.58和8.42 t·hm-2, 中坡位土壤TN储量显著低于下坡位（P < 0.05）, 二者相差3.84 t·hm-2. 坡耕地下坡位SOC储量（0~70 cm）为77.28 t·hm-2, 显著高于上坡位（47.35 t·hm-2）和中坡位（32.55 t·hm-2）的SOC储量. 退耕林地坡面0~70 cm土层TN储量在不同坡位的变化范围为6.91~7.92 t·hm-2. 其中, 上坡位TN储量最高, 但3个坡位之间的差异并不显著（P > 0.05）.
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表 5 不同坡位土壤TN和SOC储量的空间分布特征1） Table 5 Spatial distribution characteristics of soil TN and SOC stocks in different slope positions |
2.4 退耕林地和坡耕地土壤碳、氮空间变化特征的影响因素
土壤理化性质与土壤C、N养分含量的相关关系矩阵如图 5所示, 在坡耕地坡面中, 土壤TN含量和SOC含量与土壤BD、黏粒含量和粉粒含量呈显著负相关关系（P < 0.05）. 土壤C/N与土壤pH呈显著正相关关系, 与土壤BD、SWC、黏粒含量和粉粒含量呈显著负相关关系（P < 0.05）. 土壤NO3--N和NH4+-N含量与各土壤理化性质没有显著的相关关系（P > 0.05）. 退耕林地土壤pH和BD与土壤TN、SOC、NH4+-N和DOC含量呈显著负相关关系（P < 0.05）, 与土壤C/N呈显著正相关关系（P < 0.05）. 土壤NO3--N含量与SMC呈显著正相关关系（P < 0.05）. 此外, 除了土壤NO3--N含量与土壤粉粒含量呈显著正相关关系（P < 0.05）外, 其余土壤粒径组成与土壤C、N组分含量均无明显的相关关系（P > 0.05）.
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（a）坡耕地, （b）退耕林地；数字符号表示：1.pH, 2.SWC, 3.BD, 4.TN, 5.SOC, 6.C/N, 7. NH4+-N, 8. NO3--N, 9.DOC, 10.砂粒含量, 11.粉粒含量, 12.黏粒含量；圆圈的大小表示相关系数的大小, 圆圈的颜色表示相关性的正负, 其中蓝色表示正相关, 红色表示负相关；*表示显著性水平P < 0.05, **表示极显著性水平P < 0.01, ***表示极显著性水平P < 0.001 图 5 坡面土壤理化性质和C、N养分含量的相关性矩阵 Fig. 5 Correlation matrix of physical properties and C and N nutrient contents of slope soils |
各环境变量（坡位、土层深度及土壤理化因子：BD、SWC、pH、粉粒和黏粒含量）和各土壤C、N组分含量的RDA结果见图 6, 第一轴土壤TN和SOC含量与环境因子相关性为0.93, 第二轴土壤TN和SOC含量与环境相关性为0.91, 排序结果可靠. RDA1和RDA2解释率分别为58.2%和24.1%, 两轴共能解释82.3%的差异信息. 通过筛选研究发现, 土壤BD、SWC和土壤pH是影响土壤C、N含量变化3个主要的环境因子, 对土壤C、N含量变异的解释率分别为42.5%（P < 0.01）、15.2%（P < 0.01）和9.0%（P < 0.01）.
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蓝色箭头表示结果变量, 黄色箭头表示影响变量, 黄色圆点表示坡耕地样本, 绿色圆点表示退耕林地样本 图 6 评估C、N养分含量与影响因素变量之间关系的冗余分析（RDA） Fig. 6 Redundancy analysis (RDA) assessing the relationships between C and N nutrient contents with influential variables |
此外, VPA分析表明（图 7）, 坡面采样位置（坡位和土层深度）、土壤理化因子（BD、pH、SWC、黏粒、粉粒含量）和土地利用类型转变可以解释土壤TN储量82.7%的变异[图 7（a）]和SOC储量94.2%的变异[图 7（b）]. 其中, 坡面采样位置和土壤理化因子是影响土壤TN储量的主要因素, 分别解释了土壤TN储量2.4%（P =0.748）和27.9%（P < 0.001）的变异, 它们的相互作用解释了土壤TN储量47.8%的变异（P < 0.001）. 土壤理化因子和土地利用类型对SOC含量影响较大, 分别解释了4.8%（P < 0.001）和9.8%（P < 0.01）的变异, 且2个因素的交互作用解释了69.8%的变异（P < 0.001）.
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（a）TN储量, （b）SOC储量；土壤理化因子包括：pH、容重、土壤含水量、黏粒含量和粉粒含量；采样位置包括：坡位和土层深度；数字表示每个解释变量所解释的方差的比例 图 7 基于方差分解分析（VPA）的土壤理化因子和采样位置对土壤TN和SOC储量的影响 Fig. 7 Effects of soil physical properties and sampling positions on TN and SOC storages based on variation partitioning analysis (VPA) |
一般来说, 在重力的影响下, 在风力和水力的干预下, 土壤颗粒会发生从上坡位向下坡位的物理运动, 导致坡面土壤物理和化学性质的空间异质性[24, 25]. 本研究发现, 坡位显著影响坡耕地土壤基础理化性质（表 3）和C、N养分含量的分布（表 4）. 其中土壤NO3--N、NH4+-N和DOC含量在下坡位显著高于上坡位. 这是因为坡面土壤速效养分易溶于水, 且其分布易受到水土流失的影响[26], 在雨滴溅落和径流运移的分离作用下向坡下运移并重新分布[27, 28]. 土壤TN和SOC含量最低的位置主要集中在坡耕地的中坡位, 这一发现与Li等[29]在中国南方红壤丘陵区的研究结果以及Li等[30]在中国黄土丘陵区的研究结果一致. 他们通过137Cs的分布来解释这一点, 发现中坡位容易遭受更大的土壤侵蚀, 并伴随着更高的SOC和TN损失[31]. 而对于退耕林地而言, 土壤NO3--N、NH4+-N、TN和SOC在坡面上的分布差异不大（表 4）. 可理解为, 除了降雨的总量和冲刷力度外, 冠层和地面覆盖物也是土壤侵蚀强度的主要决定因素[32]. 退耕后, 林地表层分布着丰富的植被根系和凋落物, 这将极大地影响地表径流的形成和流速, 阻止养分向斜坡下部迁移和积累[33]. 表明坡地C、N养分的分布是植物类型、耕作方式和人类活动等多种因素共同作用的结果, 退耕后的林地在一定程度上抵御了坡地土壤侵蚀造成的C、N养分重新分配.
同时, 研究土壤C、N养分含量在剖面的分布特征不仅可以加深对该区域土壤C、N迁移转化规律的认识, 同时也是估算土壤C库和N库储量的基础[34]. 影响养分在土壤剖面上垂直分布的主要因素是径流强度、与土壤入渗能力相关的土壤结构以及土壤颗粒对养分的吸附能力[35, 36]. 本研究表明, 无论是退耕林地还是坡耕地, 土壤C、N总养分含量（TN和SOC）都随着土壤深度的增加而逐渐降低（图 4）. 这是因为土壤表层凋落物和腐殖质的大量积累, 加上良好的光照、水分、热量和通风条件, 促进了土壤动物和微生物的生长, 加速了地表凋落物的分解, 导致土壤TN和SOC在土壤表面富集[37]. 随后, 随着水或其他介质的运动和扩散, 土壤C、N含量的分布格局由表层向下层稳步下降[38]. 坡耕地土壤NH4+-N和DOC含量随土层深度呈先降低后增加的趋势（图 4）, 这是因为土壤NH4+-N和DOC均为土壤C、N的有效养分, 易溶于水, 易被植物吸收利用, 其随自然降雨入渗到中层后, 被农作物根系生长消耗, 导致中层土壤C、N速效养分低于上、下层土壤[25]. 然而, 退耕林地深层土壤NH4+-N和DOC含量未见明显增加. 这是因为树木的根系可以很容易地渗透到更深的土层中并获得养分, 该养分是典型的农作物根系无法获得的[39]. 因此, 坡耕地比退耕后的林地更有可能储存深层的C、N养分. 根据RDA分析的结果（图 6）, 土壤BD、pH值和SWC也对土壤C、N养分含量影响较大. 其中土壤BD反映了土壤的透气性, 在一定程度上影响了微生物的活动与代谢[40]；良好的土壤水分条件有利于植物生长, 从而减少土壤及其携带的养分流失, 促进养分积累[41]；适宜的pH值决定了有机物的溶解度, 是土壤有机C、N矿化必不可少的条件[42]. 因此三者与坡面土壤C、N养分变化的分布密切相关, 是影响该研究区域C、N养分分布与转化的主要理化性质因素.
3.2 退耕还林对紫色土坡地土壤碳、氮含量变化的影响退耕林地土壤剖面C、N养分来源主要是地上部分的植物残体、凋落物以及地下部分的根系分泌物和微生物残体[43], 而坡耕地土壤地上部分的农作物残体一般会随着粮食收获移除. 本研究显示退耕29a后, 坡耕地和退耕林地的土壤NO3--N和DOC含量仅在个别土层具有明显的差异, 整体上退耕后林地土壤剖面速效C、N养分含量并未显著增加（图 4）, 结合坡耕地表层土壤（0~20 cm）NO3--N含量较高的现象, 可以推测施用无机肥料可以大量补充土壤中的N元素, 并抵消作物收获对N的去除. 与此相反, 退耕林地表层土壤TN和SOC含量均显著增加, 这与韩新辉等[44]报道的黄土丘陵区退耕还林30 a的研究结果一致. 一方面, 与农作物相比, 柏树林植物残体等凋落物的数量较多, 因此在表层聚集了较高的C和N返还量, 使得表层土壤C和N明显累积[45]；另一方面, 造林恢复后, 地表植被可以有效保护表层土壤不受侵蚀, 减少了土壤C和N的流失[46]. 而人工柏树林的生长需要大量的水分和养分, 且根系分布较深, 中下层土壤的N元素来源较少, 主要来自地下部分, 从而解释了退耕后的林地并未显著增加中下层土壤TN含量[47]. 可见有机质的投入和运移是影响土壤C库和N库恢复的关键因素.
土壤C/N是评价土壤质量的重要指标, 可以通过影响微生物的代谢活动, 进而影响土壤有机质的矿化过程[48]. 一般认为, 当土壤C/N处在15~20范围内时, 表明有机质供肥状况较好[49]. 本研究结果显示, 坡耕地土壤不同土层的C/N均小于15, 并且随着土层加深逐渐降低. 此时整个土壤剖面C/N较低, 微生物在同化N的同时, 需要消耗更多的C, 从而不利于土壤剖面SOC的累积[50]. 退耕29 a后, 退耕林地不同土层土壤C/N均显著高于坡耕地, 这源于大量有机物的外源投入, 使得土壤C相对充足而土壤N消耗较大. 相关性分析表明（图 5）, 坡耕地和退耕林地土壤TN和SOC含量均呈高度正相关关系, 表明土地利用转变过程中土壤C和N交互作用强烈[51]. 熊杏等[52]在南方红壤以及张春华等[53]在东北黑土的研究均得出了相同的结论. 相关分析认为, 出现上述结果的原因是由于土壤中大部分N和C均以有机状态存在于土壤有机质中, 其动态变化均受土壤有机质分解的影响[54], 导致TN和SOC储量在坡面的高低分布也呈现出相同的趋势.
3.3 退耕还林对紫色土坡地土壤碳、氮储量变化的影响有研究表明, 植被恢复带来的生物量增加会影响坡面尺度土壤C、N的积累[55, 56], 而开垦牧场或砍伐森林会使土壤的物理性质退化, 导致更多的土壤C、N流失[57]. 由VPA分析可知（图 7）, 退耕还林后土壤TN和SOC储量变化是一个极其复杂的过程, 同时受到坡面采样位置（坡位和土层深度）、土壤理化因子（BD、pH、SWC、黏粒、粉粒含量）和土地利用类型等多重因素的共同主导. 在0~70 cm剖面上, 退耕林地土壤TN储量（7.41 t·hm-2）略高于坡耕地（6.48 t·hm-2）, 但差异不显著（表 5）. 但整个剖面（0~70 cm）上, 坡耕地（52.39 t·hm-2）和退耕林地（140.45 t·hm-2）的SOC储量之间存在显著差异（P < 0.05）. 由于研究点的土壤母质、土地利用类型和地形位置相同, 笔者假设起点造林点的初始土壤C和N库与农田相同. 本研究发现, 退耕还林29 a后, 表层（0~20 cm）SOC储量增加25.86 t·hm-2, 年均SOC储量增加率为0.89 t·hm-2, 符合Post等[58]报道的退耕还林后全球年平均C固存率的范围（< 1.0 t·hm-2）, 但略高于Wang等[59]在紫色土丘陵区的研究结果（0.67 t·hm-2）. 说明除了空间异质性和采样密度差异外, 相似两个研究点的C固存率差异可能与退耕还林的恢复时间有关. 随着植被恢复年限的增加, 生态系统趋于稳定, SOC分解的速率更接近于输入速率, 积累速率变慢[58]. 因此, 在同一研究中, 即使在多个测量间隔内, 最大SOC积累速率与平均有机碳积累速率之间也存在很大差异[60]. 此外, 微生物在土壤的生物地球化学循环和生态系统功能中也发挥着重要作用[61], 下一步还应考虑土壤微生物特性, 结合不同地形条件和恢复年限下植被恢复后土壤-植物系统中碳氮动态变化规律, 以明确紫色土丘陵生态系统土地利用方式对土壤碳氮循环影响的机制.
4 结论（1）退耕还林29 a后, 退耕林地和坡耕地相比, 速效C、N养分如NO3--N、NH4+-N和DOC在土壤剖面（0~70 cm）的分布除极个别土层外, 整体上基本无显著差异.
（2）退耕还林仅显著增加了土壤剖面SOC的储量, 土壤TN储量增加并不显著. 其中, 表层（0~20 cm）SOC储量增加25.86 t·hm-2, 年均SOC储量增加率为0.89 t·hm-2.
（3）除土壤NO3--N含量外, 其余土壤C、N养分分布均受到土层深度的显著影响, 其中土壤TN和SOC含量呈现随着土层深度加深而降低的趋势；与坡耕地相比, 退耕林地土壤C、N养分含量受到坡面位置的影响较小, 在一定程度上弱化了坡面侵蚀造成的土壤养分的再分配.
（4）冗余分析（RDA）和方差分解分析（VPA）结果显示, 退耕还林后土壤C、N养分含量变化是一个极其复杂的过程, 不仅受到土壤BD、SMC和pH值等土壤理化因素的影响, 还受到地形地貌因素的制约. 因此, 植被恢复应同时考虑土地利用类型及其转变后土壤C、N在坡面的迁移与重新分配规律, 并据此优化养分管理措施, 避免不合理的人为扰动, 以维持和促进土壤C库和N库的积累.
| [1] | Meng L, Qu F Z, Bi X L, et al. Elemental stoichiometry (C, N, P) of soil in the Yellow River Delta nature reserve: Understanding N and P status of soil in the coastal estuary[J]. Science of the Total Environment, 2021, 751. DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.141737 |
| [2] | Wang T, Kang F F, Cheng X Q, et al. Spatial variability of organic carbon and total nitrogen in the soils of a subalpine forested catchment at Mt. Taiyue, China[J]. CATENA, 2017, 155: 41-52. DOI:10.1016/j.catena.2017.03.004 |
| [3] | Wei X R, Shao M A, Fu X L, et al. The effects of land use on soil N mineralization during the growing season on the northern Loess Plateau of China[J]. Geoderma, 2011, 160(3-4): 590-598. DOI:10.1016/j.geoderma.2010.11.007 |
| [4] | Wang X W, Song C C, Sun X X, et al. Soil carbon and nitrogen across wetland types in discontinuous permafrost zone of the Xiao Xing'an Mountains, northeastern China[J]. CATENA, 2013, 101: 31-37. DOI:10.1016/j.catena.2012.09.007 |
| [5] | Fu B J, Wang Y F, Lu Y H, et al. The effects of land-use combinations on soil erosion: a case study in the Loess Plateau of China[J]. Progress in Physical Geography: Earth and Environment, 2009, 33(6): 793-804. DOI:10.1177/0309133309350264 |
| [6] | Crovo O, Aburto F, Albornoz M F, et al. Soil type modulates the response of C, N, P stocks and stoichiometry after native forest substitution by exotic plantations[J]. CATENA, 2021, 197. DOI:10.1016/j.catena.2020.104997 |
| [7] | Deng L, Liu G B, Shangguan Z P. Land-use conversion and changing soil carbon stocks in China's 'Grain-for-Green' Program: a synthesis[J]. Global Change Biology, 2014, 20(11): 3544-3556. DOI:10.1111/gcb.12508 |
| [8] | Chen Z J, Wang L, Wei A S, et al. Land-use change from arable lands to orchards reduced soil erosion and increased nutrient loss in a small catchment[J]. Science of the Total Environment, 2019, 648: 1097-1104. DOI:10.1016/j.scitotenv.2018.08.141 |
| [9] | Chang R Y, Jin T T, Lv Y H, et al. Soil carbon and nitrogen changes following afforestation of marginal cropland across a precipitation gradient in loess Plateau of China[J]. PLoS One, 2014, 9(1). DOI:10.1371/journal.pone.0085426 |
| [10] | Yuan Z X, Jin X M, Guan Q W, et al. Converting cropland to plantation decreases soil organic carbon stock and liable fractions in the fertile alluvial plain of eastern China[J]. Geoderma Regional, 2021, 24. DOI:10.1016/j.geodrs.2021.e00356 |
| [11] | Jia X X, Yang Y, Zhang C C, et al. A state-space analysis of soil organic carbon in China's Loess Plateau[J]. Land Degradation & Development, 2017, 28(3): 983-993. |
| [12] | Wang Y F, Fu B J, Lv Y H, et al. Effects of vegetation restoration on soil organic carbon sequestration at multiple scales in semi-arid Loess Plateau, China[J]. CATENA, 2011, 85(1): 58-66. DOI:10.1016/j.catena.2010.12.003 |
| [13] |
苏正安, 熊东红, 张建辉, 等. 紫色土坡耕地土壤侵蚀及其防治措施研究进展[J]. 中国水土保持, 2018(2): 42-47. Su Z A, Xiong D H, Zhang J H, et al. Research progress of soil erosion of purple soil slope farmland and its prevention and control measures[J]. Soil and Water Conservation in China, 2018(2): 42-47. DOI:10.3969/j.issn.1000-0941.2018.02.016 |
| [14] |
徐波, 朱雪梅, 刘倩, 等. 川中丘陵区不同土地利用方式下土壤养分特征研究——以中国科学院盐亭紫色土农业生态试验站小流域为例[J]. 西南农业学报, 2011, 24(2): 663-668. Xu B, Zhu X M, Liu Q, et al. Study on nutrient characteristics of soils under different land utilization types in Hilly Area of Central Sichuan Basin——A case study in the small river valley of Yanting purple soil agricultural ecosystem experiment station[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2011, 24(2): 663-668. DOI:10.3969/j.issn.1001-4829.2011.02.058 |
| [15] |
孙文义, 郭胜利, 宋小燕. 地形和土地利用对黄土丘陵沟壑区表层土壤有机碳空间分布影响[J]. 自然资源学报, 2010, 25(3): 443-453. Sun W Y, Guo S L, Song X Y. Effects of topographies and land use on spatial distribution of surface soil organic carbon in Hilly Region of the Loess Plateau[J]. Journal of Natural Resources, 2010, 25(3): 443-453. |
| [16] |
徐曼, 余泺, 王富华, 等. 紫色土旱坡地不同坡位土壤有机碳组分含量对施肥管理的响应[J]. 环境科学, 2021, 42(11): 5491-5499. Xu M, Yu L, Wang F H, et al. Response of soil organic carbon content in different slope positions to fertilization management in purple soil sloping fields[J]. Environmental Science, 2021, 42(11): 5491-5499. |
| [17] | Zhao P, Tang X Y, Zhao P, et al. Mixing of event and pre-event water in a shallow Entisol in sloping farmland based on isotopic and hydrometric measurements, SW China[J]. Hydrological Processes, 2016, 30(19): 3478-3493. DOI:10.1002/hyp.10867 |
| [18] | Xiao Q Y, Dong Z X, Han Y, et al. Impact of soil thickness on productivity and nitrate leaching from sloping cropland in the upper Yangtze River Basin[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2021, 311. DOI:10.1016/j.agee.2020.107266 |
| [19] | Brubaker S C, Jones A J, Lewis D T, et al. Soil properties associated with landscape position[J]. Soil Science Society of America Journal, 1993, 57(1): 235-239. DOI:10.2136/sssaj1993.03615995005700010041x |
| [20] | Qi Y L, Wei W, Li J R, et al. Effects of terracing on root distribution of Pinus tabulaeformis Carr. forest and soil properties in the Loess Plateau of China[J]. Science of the Total Environment, 2020, 721. DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.137506 |
| [21] | Valjavec M B, Čarni A, Zlindra D, et al. Soil organic carbon stock capacity in karst dolines under different land uses[J]. CATENA, 2022, 218. DOI:10.1016/j.catena.2022.106548 |
| [22] | Liu X, Ma J, Ma Z W, et al. Soil nutrient contents and stoichiometry as affected by land-use in an agro-pastoral region of northwest China[J]. CATENA, 2017, 150: 146-153. DOI:10.1016/j.catena.2016.11.020 |
| [23] | Deng L, Wang K B, Chen M L, et al. Soil organic carbon storage capacity positively related to forest succession on the Loess Plateau, China[J]. CATENA, 2013, 110: 1-7. DOI:10.1016/j.catena.2013.06.016 |
| [24] | Wang N N, Luo J, He S Q, et al. Characterizing the rill erosion process from eroded morphology and sediment connectivity on purple soil slope with upslope earthen dike terraces[J]. Science of the Total Environment, 2023, 860. DOI:10.1016/j.scitotenv.2022.160486 |
| [25] | Zhang Y, Wei L Y, Wei X R, et al. Long-term afforestation significantly improves the fertility of abandoned farmland along a soil clay gradient on the Chinese Loess Plateau[J]. Land Degradation & Development, 2018, 29(10): 3521-3534. |
| [26] | Zhang Q Y, Wang Z, Yao Y F, et al. Effects of slope morphology and position on soil nutrients after deforestation in the Hilly Loess Region of China[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2021, 321. DOI:10.1016/j.agee.2021.107615 |
| [27] | Pieri L, Bittelli M, Hanuskova M, et al. Characteristics of eroded sediments from soil under wheat and maize in the North Italian Apennines[J]. Geoderma, 2009, 154(1-2): 20-29. DOI:10.1016/j.geoderma.2009.09.006 |
| [28] | Wang L, Shi Z H, Wang J, et al. Rainfall kinetic energy controlling erosion processes and sediment sorting on steep hillslopes: A case study of clay loam soil from the Loess Plateau, China[J]. Journal of Hydrology, 2014, 512: 168-176. DOI:10.1016/j.jhydrol.2014.02.066 |
| [29] | Li Z W, Nie X D, Chen X L, et al. The effects of land use and landscape position on labile organic carbon and carbon management index in red soil hilly region, southern China[J]. Journal of Mountain Science, 2015, 12(3): 626-636. DOI:10.1007/s11629-013-2964-2 |
| [30] | Li Z W, Liu C, Dong Y T, et al. Response of soil organic carbon and nitrogen stocks to soil erosion and land use types in the Loess hilly-gully region of China[J]. Soil and Tillage Research, 2017, 166: 1-9. DOI:10.1016/j.still.2016.10.004 |
| [31] | Nie X D, Li Z W, Huang J Q, et al. Soil organic carbon loss and selective transportation under field simulated rainfall events[J]. PLoS One, 2014, 9(8). DOI:10.1371/journal.pone.0105927 |
| [32] | Hartanto H, Prabhu R, Widayat A S E, et al. Factors affecting runoff and soil erosion: plot-level soil loss monitoring for assessing sustainability of forest management[J]. Forest Ecology and Management, 2003, 180(1-3): 361-374. DOI:10.1016/S0378-1127(02)00656-4 |
| [33] | De Baets S, Poesen J, Knapen A, et al. Impact of root architecture on the erosion-reducing potential of roots during concentrated flow[J]. Earth Surface Processes and Landforms, 2007, 32(9): 1323-1345. DOI:10.1002/esp.1470 |
| [34] |
方运霆, 莫江明, Brown S, 等. 鼎湖山自然保护区土壤有机碳贮量和分配特征[J]. 生态学报, 2004, 24(1): 135-142. Fang Y T, Mo J M, Brown S, et al. Storage and distribution of soil organic carbon in Dinghushan biosphere reserve[J]. Acta Ecologica Sinica, 2004, 24(1): 135-142. DOI:10.3321/j.issn:1000-0933.2004.01.020 |
| [35] | Huang Y M, Liu D, An S S. Effects of slope aspect on soil nitrogen and microbial properties in the Chinese Loess region[J]. CATENA, 2015, 125: 135-145. DOI:10.1016/j.catena.2014.09.010 |
| [36] | Yuan Y, Zhao Z Q, Niu S Y, et al. Reclamation promotes the succession of the soil and vegetation in opencast coal mine: A case study from Robinia pseudoacacia reclaimed forests, Pingshuo mine, China[J]. CATENA, 2018, 165: 72-79. DOI:10.1016/j.catena.2018.01.025 |
| [37] | Marschner P, Kandeler E, Marschner B. Structure and function of the soil microbial community in a long-term fertilizer experiment[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2003, 35(3): 453-461. DOI:10.1016/S0038-0717(02)00297-3 |
| [38] | Yang Y H, Fang J Y, Tang Y H, et al. Storage, patterns and controls of soil organic carbon in the Tibetan grasslands[J]. Global Change Biology, 2008, 14(7): 1592-1599. DOI:10.1111/j.1365-2486.2008.01591.x |
| [39] | Shi P, Zhang Y, Li P, et al. Distribution of soil organic carbon impacted by land-use changes in a hilly watershed of the Loess Plateau, China[J]. Science of the Total Environment, 2019, 652: 505-512. DOI:10.1016/j.scitotenv.2018.10.172 |
| [40] |
吴丽君, 李卫忠, 薛巍, 等. 桤-柏带状改造对川中丘陵区柏木林土壤碳氮磷化学计量特征的影响[J]. 应用与环境生物学报, 2020, 26(2): 425-432. Wu L J, Li W Z, Xue W, et al. Effects of Alnus cremastogyne-Cupressus funebris strip reform on soil C∶N∶P stoichiometry of Cupressus funebris forests in a hilly area of central Sichuan Basin[J]. Chinese Journal of Applied and Environmental Biology, 2020, 26(2): 425-432. |
| [41] | Gao G Y, Tuo D, Han X Y, et al. Effects of land-use patterns on soil carbon and nitrogen variations along revegetated hillslopes in the Chinese Loess Plateau[J]. Science of the Total Environment, 2020, 746. DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.141156 |
| [42] |
高涵, 肖礼, 牛丹, 等. 宁南山区退耕还林还草对土壤氮素组成及其转化酶活的影响[J]. 环境科学, 2019, 40(8): 3825-3832. Gao H, Xiao L, Niu D, et al. Effects of converting farmland into forest and grassland on soil nitrogen component and conversion enzyme activity in the mountainous area of southern Ningxia[J]. Environmental Science, 2019, 40(8): 3825-3832. |
| [43] |
杜满义, 范少辉, 漆良华, 等. 不同类型毛竹林土壤碳、氮特征及其耦合关系[J]. 水土保持学报, 2010, 24(4): 198-202. Du M Y, Fan S H, Qi L H, et al. Characteristics and coupling relationship of soil organic carbon and total nitrogen in different types of Phyllostachys pubescens stands[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2010, 24(4): 198-202. |
| [44] |
韩新辉, 杨改河, 佟小刚, 等. 黄土丘陵区几种退耕还林地土壤固存碳氮效应[J]. 农业环境科学学报, 2012, 31(6): 1172-1179. Han X H, Yang G H, Tong X G, et al. Soil carbon and nitrogen sequestration under several different forest lands converted by farmland in Loess Hilly Area[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2012, 31(6): 1172-1179. |
| [45] |
郭胜利, 马玉红, 车升国, 等. 黄土区人工与天然植被对凋落物量和土壤有机碳变化的影响[J]. 林业科学, 2009, 45(10): 14-18. Guo S L, Ma Y H, Che S G, et al. Effects of artificial and natural vegetations on litter production and soil organic carbon change in Loess Hilly Areas[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2009, 45(10): 14-18. |
| [46] |
姜娜, 邵明安. 黄土高原小流域不同坡地利用方式的水土流失特征[J]. 农业工程学报, 2011, 27(6): 36-41. Jiang N, Shao M A. Characteristics of soil and water loss of different slope land uses in small watershed on the Loess Plateau[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2011, 27(6): 36-41. DOI:10.3969/j.issn.1002-6819.2011.06.007 |
| [47] |
陈懂懂, 李奇, 邹小艳, 等. 青海湖农场退耕还林草后的土壤碳氮变化[J]. 草地学报, 2014, 22(3): 469-474. Chen D D, Li Q, Zou X Y, et al. How did soil organic carbon and total nitrogen change after "Grain for Green" in the Qinghai-Lake farm[J]. Acta Agrestia Sinica, 2014, 22(3): 469-474. |
| [48] |
赵发珠, 韩新辉, 杨改河, 等. 黄土丘陵区不同退耕还林地土壤有机碳、氮密度变化特征[J]. 水土保持研究, 2012, 19(4): 43-47, 52. Zhao F Z, Han X H, Yang G H, et al. Change characteristics of density of soil organic carbon and nitrogen under land shifted into forestland in Hilly Loess Region[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2012, 19(4): 43-47, 52. |
| [49] | Mazzarino M J, Bertiller M B, Sain C, et al. Soil nitrogen dynamics in northeastern Patagonia steppe under different precipitation regimes[J]. Plant and Soil, 1998, 202(1): 125-131. DOI:10.1023/A:1004389011473 |
| [50] |
任书杰, 曹明奎, 陶波, 等. 陆地生态系统氮状态对碳循环的限制作用研究进展[J]. 地理科学进展, 2006, 25(4): 58-67. Ren S J, Cao M K, Tao B, et al. The effects of nitrogen limitation on terrestrial ecosystem carbon cycle: a review[J]. Progress in Geography, 2006, 25(4): 58-67. DOI:10.3969/j.issn.1007-6301.2006.04.007 |
| [51] | Han X Y, Gao G Y, Chang R Y, et al. Changes in soil organic and inorganic carbon stocks in deep profiles following cropland abandonment along a precipitation gradient across the Loess Plateau of China[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2018, 258: 1-13. |
| [52] |
熊杏, 熊清华, 郭熙, 等. 南方典型丘陵区耕地土壤全氮、有机碳和碳氮比空间变异特征及其影响因素[J]. 植物营养与肥料学报, 2020, 26(9): 1656-1668. Xiong X, Xiong Q H, Guo X, et al. Spatial variation characteristics of total nitrogen, organic carbon and ratio of carbon to nitrogen of cultivated land in typical hilly areas in South China and its influencing factors[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2020, 26(9): 1656-1668. |
| [53] |
张春华, 王宗明, 居为民, 等. 松嫩平原玉米带土壤碳氮比的时空变异特征[J]. 环境科学, 2011, 32(5): 1407-1414. Zhang C H, Wang Z M, Ju W M, et al. Spatial and temporal variability of soil C/N ratio in Songnen Plain Maize Belt[J]. Environmental Science, 2011, 32(5): 1407-1414. |
| [54] |
刘金山, 戴健, 刘洋, 等. 过量施氮对旱地土壤碳、氮及供氮能力的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2015, 21(1): 112-120. Liu J S, Dai J, Liu Y, et al. Effects of excessive nitrogen fertilization on soil organic carbon and nitrogen and nitrogen supply capacity in Dryland[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2015, 21(1): 112-120. |
| [55] | Chen S P, Wang W T, Xu W T, et al. Plant diversity enhances productivity and soil carbon storage[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2018, 115(16): 4027-4032. |
| [56] | Li B B, Gao G Y, Luo Y Q, et al. Carbon stock and sequestration of planted and natural forests along climate gradient in water-limited area: A synthesis in the China's Loess plateau[J]. Agricultural and Forest Meteorology, 2023, 333. DOI:10.1016/j.agrformet.2023.109419 |
| [57] | Celik I. Land-use effects on organic matter and physical properties of soil in a southern Mediterranean highland of Turkey[J]. Soil and Tillage Research, 2005, 83(2): 270-277. DOI:10.1016/j.still.2004.08.001 |
| [58] | Post W M, Kwon K C. Soil carbon sequestration and land-use change: processes and potential[J]. Global Change Biology, 2000, 6(3): 317-327. DOI:10.1046/j.1365-2486.2000.00308.x |
| [59] | Wang X G, Zhou M H, Li T, et al. Land use change effects on ecosystem carbon budget in the Sichuan Basin of Southwest China: Conversion of cropland to forest ecosystem[J]. Science of the Total Environment, 2017, 609: 556-562. DOI:10.1016/j.scitotenv.2017.07.167 |
| [60] | Arevalo C B M, Bhatti J S, Chang S X, et al. Ecosystem carbon stocks and distribution under different land-uses in north central Alberta, Canada[J]. Forest Ecology and Management, 2009, 257(8): 1776-1785. DOI:10.1016/j.foreco.2009.01.034 |
| [61] | Hu C J, Fu B J, Liu G H, et al. Vegetation patterns influence on soil microbial biomass and functional diversity in a hilly area of the Loess Plateau, China[J]. Journal of Soils and Sediments, 2010, 10(6): 1082-1091. DOI:10.1007/s11368-010-0209-3 |