喀麦隆潮湿热带平原土壤有机碳分布:与土壤性质的相互关系

摘要

土壤有机碳(SOC)的测定是评价土壤农艺潜力的重要手段。本研究的目的是确定与所选土壤性质相关的有机碳含量和存量随深度的分布。研究了五种类型的土壤，即来自潮湿热带平原的Mollic Endoaquents，氧化性古沉积型，氧化性Udifluvents和Mollic Udifluvents，以及来自邻近坡地的典型Eutrudepts。这些土壤都是由河流沉积物形成的。采用标准方法测定了土壤的形态和理化特征。不同地点和土壤剖面的土壤质地不同，遗传层的质地类别从砂壤土到重粘土不等。淤泥/粘比高，介于0.23 ~ 2.45之间，是发育中的年轻土壤。土壤pH-H一般呈酸性₂O值从4.5到6.2不等。可交换的H⁺和艾尔^{3 +}范围从0.5到2.3和0.2到3.3 cmol_c公斤⁻¹,分别。表层有机碳含量普遍较高，随深度增加而降低。总体而言，SOC与堆积密度(BD)显著相关(r=−0.648, )，持水量(r= 0.589, )，可交换的艾尔^{3 +}（r= 0.707, )，和可交换H⁺（r= 0.456, )．有机碳与交换性铝的相关性^{3 +}在Mollic Endoaquents中最强(r= 0.931, )．有机碳含量与孟塞尔土壤颜色属性显著相关，解释了40% - 57%的有机碳变化。100 cm深度土壤有机碳总量在260.1 ~ 363.5 t·ha之间⁻¹土壤有机碳储量在剖面上的变化受遗传层深度的控制，而土地利用类型影响土壤有机碳储量在遗传层上的变化。

1.简介

土壤有机碳(SOC)是土壤质量和生产力的主要指标，也是大多数土壤过程和功能的关键驱动因素。它影响营养物质的保留、微团聚体的形成和土壤结构、水分的保留/储存和渗透、微生物活性和pH值缓冲[1］．SOC对于土壤在提供生态系统服务方面所发挥的作用也是至关重要的，如调节服务(如碳封存、气候和温室气体法规)、供应服务(如食物、水、燃料、纤维)、文化服务(如生态旅游和娱乐)以及营养循环等支持性服务[2］．土壤通过调节全球碳循环，在适应和减缓气候变化方面发挥着非常重要的作用，土壤已被确定为生物圈中最大的陆地有机碳库，其碳储存能力超过植物和大气中所含的碳的总和。根据巴杰斯[3.]，世界土壤顶部的米大约储存2200 Pg的碳，其中约三分之二(66%)作为土壤有机质储存必威2490。碳的含量几乎是大气中的三倍。在自然条件下，土壤中OC的储存受植物生产和分解产出的C输入的平衡控制[4］．然而，人为干扰，主要是农业活动和砍伐森林以获取燃料和木材，在很大程度上导致大量储存的碳排放到大气中[5］．另一方面，改良的栽培方法，例如添加生物炭[6]，纳入作物残基[7，8]，以及保护性耕作[9- - - - - -11]可以显著增加土壤碳固存。除了人类活动的影响外，许多生物物理因素也会影响有机碳的储存和分布模式1)．


生物物理因素	参考文献

植被类型	［12];［13];［14］
土壤生物多样性	［15］
土壤质地	［13];［16];［17];［18］
土壤pH值	［19];［20.];［21］
土壤微团聚体	［22];［23];［24］
温度(有机碳分解灵敏度)	［25］
气候	［12];［17];［26];［27];［28］
降水	［29］
碳酸盐岩浸出	［30.];［31］
矿物学	［21];［32];［33];［34］
土壤侵蚀	［1];［38];［39];［40］
地形	［12];［40];［41];［42］
土壤深度	［3.];［26];［43];［44］
土壤类型(参考组)	［12];［27］
植被的火灾	［45];［46];［47］
全球变暖导致的SOM分解加速	［31];［48];［49］

一般来说，SOC存在于三个不同的部分，即被动、中间和主动[35］．活性和中间组分存在于土壤顶部1米，通常统称为不稳定有机碳[36］．该组分中的有机碳具有生物有效性，更容易受到土壤表面变化的影响[37］．不稳定组分是SOC的最小池，估计在250 - 350pg [36］．这部分来自新鲜的有机残留物和活的有机体，其周转周期从几天到几十年不等。另一方面，有机碳的被动或更稳定的部分(化学上以腐殖质形式稳定)通常集中在1米以下，不易被微生物分解[36］．

这一稳定部分包括在土壤中受到物理保护(例如，黏土矿物保护或包含在土壤团聚体中)或化学持久性(腐殖质)的细粒有机质。这部分的周转周期从几百年到几千年不等[35］．底土含有最大的有机碳池，与表层土壤相比，底土最不容易受管理做法的变化和不同环境条件的影响[50］．

监测和量化不同景观单元和时间的有机碳含量和储量，对于评估有机碳池和通量的时空变化至关重要。更具体地说，SOC储量估算对全球气候变化预测很重要[51］．这对于了解土壤肥力/生产力水平的变化、土壤恶化/改良、水质、环境退化等也非常有用，因此必须采用可持续的土壤管理实践，以提高土壤有机碳储存和增加生态系统服务。但是，评估环境变化的数据是一个主要的限制，特别是在大多数热带环境的发展中国家。这主要与缺乏足够的研究设施和对热带土壤的过度概括有关[必威249052]，证实了与温带土壤资源相比，热带环境中的土壤资源仍有许多未知之处[必威249053］．地方一级的SOC库存清单是有用的，可以随时用于帮助大多数国家实现《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)的目标。

喀麦隆没有国家SOC数据库[54]可能会限制其从《联合国气候变化框架公约》《京都议定书》第12条提出的清洁发展机制(CDM)获得资金的能力。清洁发展机制允许发展中国家建立能够获得认证减排(cer)的减排(或消除排放)项目，每个项目相当于1吨CO₂然后工业化国家可以交易和出售，并使用它们来实现《京都议定书》(Kyoto Protocol)规定的一些减排目标。因此，在地方尺度上估算SOC储量构成大规模库存的基线，这将显著提高国家SOC数据库的准确性。在喀麦隆，关于平原土壤固碳潜力的资料十分匮乏。与世界上大多数地区一样，喀麦隆平原是集约化农业生产地区，这将对土壤碳储存潜力产生重大影响。本研究的目的是确定Mbo平原五种主要土壤类型的有机碳含量及其随深度的分布与所选土壤理化和形态性质的关系。

2.材料与方法

2.1.研究区域的位置和特点

Mbo平原位于东经9°45 '东经10°07 '东经5°07 '北纬5°25 'N.平原平均海拔720米，面积约3万公顷。必威2490它位于北部和东部的Bamiléké高原(1400-2000米)之间，西部是埃科马尼山的背脊(约1800米)，南部是马南古巴火山地块(2400米)(图)必威24901)．从地貌上看，Mbo平原是花岗岩-片麻岩基底上的一个古老湖泊洼地，是马南古巴山第一次火山爆发的沉积形成的[55］．这次喷发的熔岩流阻塞了北部的平原，有利于形成一个湖泊。随后，这个湖被Nkam河排干，导致其消失[55］．Mbo平原的北部和东部主要是Bamiléké高原，由花岗岩和片麻岩组成，有非常陡峭的悬崖。平原的南部主要是马南古巴山的玄武岩熔岩流，它逐渐下降到平原[56］．在这些边界之间是一个被沼泽占据的巨大洼地，其中包含许多河流和Nkam河的密集水文网络。

Mbo平原的植被分布受水文和土壤因素的影响[57］．剩下的半落叶林大多分布在平原的边缘，在支配平原的山脉的侧翼。由于建立农田和种植园，Mbo平原的大部分森林都被摧毁了。在营养相对贫乏的地区，Hyparrheniasp和一些柚木(Tectona茅)种植园林立。在排水良好的地区，廊道森林在清理建立农田和定居点后，面积大大缩小。香港的广大地区Mbo平原被永久或季节性的洪水淹没，特别是在洼地。这些洼地被蕨类植物(Pteridium aquilinum)、拉菲(酒椰farinifera)、油棕(Elaeis guineensis)、螺松(露兜树sp)。占主导地位的农业系统Mbo平原包括密集种植一年生和多年生作物，用于生存和商业目的。种植的主要作物包括木薯(木薯耐)、蚕豆(芋耐)、红薯(番薯甘薯)、玉米(玉米)、大蕉和香蕉(穆萨Spp .)，可可(Theobroma可可)、咖啡(Coffea阿拉比卡)，姜(生姜)，以及各种各样的蔬菜和水果。该平原的Santchou和Mbomi地区的大片未开发可耕地具有发展大规模水稻生产的巨大潜力。

按照Köppen-Geiger的分类，Mbo平原的气候被描述为Am(热带季风气候)，偶尔被称为热带潮湿气候或热带季风或信风沿海气候。一年中每个月的月平均温度一般都在18°C以上，主要有两个不同的季节——从3月到10月的雨季(湿)和从11月到2月的旱季(图)2)．最干燥和最潮湿的月份之间的降雨量相差约420毫米。必威2490年平均气温约23.6℃，年温差约2.7℃，年平均降雨量必威2490约2500毫米。最热的月份是3月，月平均气温24.8℃，最冷的月份是8月，月平均气温22.1℃。全年平均相对湿度较高(>70%)，7月和8月最高(>90%)。12月和1月的风比较大。

2.2.现场方法和实验室分析

我们对代表主要土地用途/覆盖类型和地貌特征的五种土壤剖面进行了调查2,图3.)．按照标准程序在实地描述了主要的环境特征、地貌和土壤剖面[60］．从每个遗传层收集大量土壤样品并储存在塑料袋中。此外，使用不锈钢Kopecky环从每个遗传层中采集未受干扰的岩心样品，用于测定堆密度。


网站的特点	巴米亚系列	Santchou系列	Lelem系列	Ntengie系列	Bamengwi系列

地理坐标	东经:05°17 ' 51.5″N，长:09°55 ' 00.9″E	东经:05°16 ' 23.5″N，东经:09°58 ' 26.0″E	东经:05°12 ' 02.5″N，东经:09°59 ' 54.0″E	东经:05°21′59.1″N，长:10°00′27.9″E	东经:05°15′03.09″N，长:10°05′22.77″E

土地利用/植被	密集耕种的农田，以混合作物为主，包括可可、可可、芭蕉、油棕和玉米	不文明的草原	廊林的未开垦的一块(遗迹)，有野生棕榈，藤本植物，杂交树，灌木和草	有混合作物的耕地，包括玉米，红薯，豇豆，秋葵，越橘和胡椒	有混合多年生作物的耕地，包括油棕、可可、咖啡、香蕉和大蕉

土壤管理-耕作类型-施肥	免耕偶尔施肥	没有一个没有一个	没有一个没有一个	传统耕作制常规施肥	免耕偶尔施肥

自然地理学	坡脚，坡度2 - 5%(强坡度)，坡度中等，位于直凹坡上，外部排水良好，内部排水适中。限制平原的悬崖的山前	平原，0%(地势平坦)，外部排水差，内部排水适中	地势平坦，几乎平坦(0-1%)，外部排水良好，内部排水适中	地势平坦(0-1%)，内外排水良好	地势平坦(0-1%)，外部排水良好，内部排水适度

救援/高程	山脚斜坡，海拔751米	平原，海拔711米	平原，海拔716米	平原，海拔723米	平原，海拔740米

侵蚀	轻微的地质侵蚀迹象，土壤表面有平缓的细沟	无侵蚀迹象	无侵蚀迹象	无侵蚀迹象	无侵蚀迹象

母质	花岗岩	冲积沉积物(适用于地下土壤)及有机质(适用于表层)	冲积沉淀物	冲积沉淀物	冲积沉淀物

土壤水分状况	城投	城投/ aquic	城投/ aquic	城投/ aquic	城投/ aquic

土壤温度状况	Isohyperthermic	Isohyperthermic	Isohyperthermic	Isohyperthermic	Isohyperthermic

土壤分类:IUSS工作组WRB， [58］	饱和始成土	突发性Gleysol(腐殖质)	内粘土Luvisol (Gleyic)	Humi-Dystric冲积土	格莱-腐殖酸氟维醇(富酸)

土壤分类:土壤测量人员[59］	典型的Eutrudepts	松软Endoaquents	Oxyaquic Paleudalfs	Oxyaquic Udifluvents	松软Udifluvents

从田间采集的土壤样品被风干，并用瓷臼和杵碾碎，然后通过一个2毫米的筛子筛除粗碎片、根系和植物残留物。采用< 2mm的土壤组分进行各种理化分析。土壤pH值在蒸馏水、1 M KCl和0.01 M CaCl中测定₂正如Kome等人所描述的，土壤与溶液的比例为1:2.5。[61］．利用蒸馏水和Kome等人描述的电导率仪，在土液比1:5的情况下测定土壤电导率。[61］．土壤有机碳测定采用walker - black法[62］．堆密度计算为烘箱干燥(105°C)每体积未受干扰岩心样品的质量。粒径分析采用Bouyoucos [63］．使用2.5 N的六偏磷酸钠溶液可有效分散土壤样品。砂、粉、粘土的相对比例用于计算砂/粉、粉/粘土比，而粘土比则使用公式计算

根据Pansu和gauthyrou描述的程序确定持水量[64］．

2.3.SOC储量估算

利用遗传层方程估算每层土壤有机碳储量[65]如下:

每个土壤剖面到1米深度的有机碳总存量是通过将每个遗传层的有机碳存量相加得到的: 土壤在哪里⁻¹是土壤有机碳浓度，g土壤cm土壤⁻³是容重，cm是土层厚度，和δ_2毫米%是>2毫米粗碎片体积的百分率(%)。

使用整个土壤剖面的遗传土壤层来估算有机碳储量，而不是土壤对照剖面，因为后者已被证明高估了有机碳储量[44］．

2.4.统计分析

利用相关分析和回归分析建立了土壤性质之间的关系。使用Microsoft Excel 2007和SPSS(版本23)进行统计分析。

3.结果与讨论

3.1.形态属性

3.1.1.土壤的颜色

不同土壤的形态特征(表3.)在数值和色度方面显示了广泛的颜色范围。剖面1具有形成层(Bw)，除Bw外，整个剖面具有10YR的湿润色调₂湿润色调为2.5YR的地平线。Bw的₂作为包裹体，地平线也有5Y的潮湿色调。从Ap到Bw₁地平线，颜色从深棕色到棕色到黄褐色。在Bw中观察到的颜色的异质性₂层位(灰红色、浅橙色、暗黄色、亮黄褐色)与母质受化学风化作用的影响有关，而地表层位主要受有机质的影响。Bw的_3.铬层以明亮的黄褐色为主。在干燥状态下，剖面1从表层到亚表层的颜色分别为5YR、7.5YR和10YR，与湿润状态下相应的层位颜色相比，颜色值普遍较高，色度较低。


地平线	深度(cm)	颜色		结构	一致性			空洞	根系和生物学特征	/结核结节	边界特征
地平线	深度(cm)	潮湿的	干	结构	干	潮湿的	湿	空洞	根系和生物学特征	/结核结节	边界特征

概要1。巴米亚系列
美联社	清廉	10年3/3	5年5/2	GR	沙	降维	VST和VPL	很少F和M	通用的F, M, C, E和T	VF石英颗粒	C和S
AB	10 - 24	10年4/6	7.5年6/6	某人	哈	降维	VST和VPL	很少F和M	很少F, M, E和T	VF石英颗粒	D和S
Bw₁	24-42	10年5/6	7.5年6/4	某人	哈	FI	VST和VPL	几米	很少M和C, T	F石英颗粒	D和S
Bw₂	42-72/90	2.5YR 5/2(矩阵) 5Y 8/3(含) 10YR 6/8(内含物) 10YR 6/4(包括)	10YR 7/3(矩阵) 10YR 7/6(包括) 10YR 7/2(包括)	某人	哈	FI	ST和PL	一些C	很少C, T	M夸脱颗粒	D和W
Bw_3.	72/90 - 102	10年6/8	7.5年7/2	SB⟶GR, BL在地方	哈	FI	SST和SPL	一些C	Very few极少;	M夸脱颗粒	D和W
Cr₁	102 - 157	10年6/8	10年8/3	Sb⟶gr	VHA	我们⟶fr	NST和NPL	Very few极少;	很少M	常见的	D和S
Cr₂	157 - 215	10年6/8	10年8/3	sb⟶gr	VHA	我们⟶fr	NST和NPL	Very few极少;	很少F	常见的	D和S

资料2。Santchou系列
啊	他一直	7.5年2/1	10年2/3	GR	哈	FR	SST和NPL	许多F和M	常见的F, M, C, E和T	N	一个
2 bt / E	12-38	7.5年6/1 (e) 7.5YR 5/6 (Bt)	10年6/3 (e) 10YR 7/6 (Bt)	提单	VHA	FI	VST和VPL	一些C	很少C, T	VF石英颗粒	C和S
2 e / Bt	38-58	7.5YR 5/6(矩阵) 7.5YR 6/1(斑驳)	10YR 7/3(矩阵) 10YR 3/2(斑驳)	提单	VHA	FI	VST和VPL	一些C	很少F	VF石英颗粒	D和S
2 btg2	58 - 90	7.5YR 5/6(矩阵) 7.5YR 6/2(斑驳)	10YR 5/6(矩阵) 10YR 6/3(斑驳)	提单	VHA	FI	VST和VPL	N	很少F	N	D和S
2 btg3	90 - 115	7.5YR 5/6(矩阵) 7.5YR 6/2(斑驳)	10YR 7/2(矩阵) 10YR 7/6(斑驳)	提单	VHA	FI	VST和VPL	N	N	N	D和S
2 c₁	115 - 167	7.5YR 5/8(矩阵) 7.5YR 4/3(斑驳)	10YR 7/2(矩阵) 10YR 7/6(斑驳)	GR	哈	我们⟶fr	SST和SPL	N	N	N	D和S
2 c2	167 - 205	7.5YR 5/8(矩阵) 7.5YR 6/2(斑驳)	10YR 7/3(矩阵) 10YR 7/6(斑驳)	GR	哈	我们⟶fr	SST和SPL	N	N	N	D和S

概要文件3。Lelem系列
一个	0-18	7.5年4月	10年5/4	sb⟶gr	哈	FR	ST和PL	很多F, M和C	很多F, M, C, T	N	C和S
Bt1	18-43	7.5年5/4	10年5/6	sb⟶gr	VHA	FI	VST和VPL	普通F, M和C	很多F, M, C, T	N	D和S
Bt2	43 - 73	7.5年5/4	10年5/6	AB	VHA	FI	VST和VPL	普通F, M和C	很少F, M, C, T	N	D和S
Btg	73 - 118/134	7.5YR 5/4(矩阵) 7.5YR 3/3(斑驳)	10YR 6/4(矩阵) 10YR 4/2(斑驳)	某人	VHA	FI	VST和VPL	少数M和C	很少F M C T	N	D和W
BCtg	118/134 - 175	7.5YR 6/2(矩阵) 7.5YR 3/2(斑驳) 7.5YR 5/6(斑驳)	10YR 6/4(矩阵) 10YR 5/6(斑驳) 10YR 6/8(斑驳)	sb⟶gr	VHA	FI	VST和VPL	少数M和C	很少F M C T	N	D和W

概要文件4。Ntengie系列
美联社	0-27	7.5年3/3	10年4月	某人	VHA	FI	SST和SPL	很多F, M和C	许多F, M, T	N	G和S
AB	27-50	7.5年5/6	10年4月	sb⟶gr	哈	FI	SST和SPL	许多F和M	很多F, M, C, T	N	D和S
Cg	50 - 82	7.5YR 4/6(矩阵) 7.5YR 5/8(斑驳)	10YR 4/6(矩阵) 10YR 5/6(斑驳)	GR	罗	罗	NST和NPL	许多F和M	很少F和M	N	C和S
2 ab	82 - 116	7.5年4/3	10年3/4	某人	哈	FI	ST和PL	少数M和C	很少F和M	N	D和S
2 btg	116 - 160	7.5年5/4	10年4/6	AB	哈	FI	ST和PL	少数M和C	很少F和M	N	C和S
公元前2	160 - 210	7.5年5/6	10年5/6	sb⟶gr	哈	FI	SST和SPL	少数M和C	很少F和M	N	D和S

概要文件5。Bamengwi系列
美联社	0-25	7.5年3/2	10年5/4	sb⟶gr	VHA	FR	ST和PL	很多F, M和C	F, M, T很多，E很少	N	G和S
AB	25岁至44岁	7.5年5/6	10年6/4	GR	SSH	FR	SST和SPL	许多F和M	很多F, M, C, T，和少数B	N	G和S
BCtgydF4y2Ba	41 - 66	7.5年4月	10年6/3	提单	VHA	FI	VST和VPL	许多F和M	很少F和M	N	C和W
2 cg1	66 - 102	10YR 7/6(矩阵) 7.5YR 7/8(斑驳)	10YR 7/3(矩阵) 10YR 6/8(斑驳)	我们某人	沙	罗	NST和NPL	少数M和C	很少F和M	N	C和W
3 cg2	102 - 134	7.5YR 6/3(矩阵) 7.5YR 6/6(斑纹)	10YR 6/4(矩阵) 10YR 7/8(斑驳)	sb⟶gr	VHA	FR	ST和PL	少数M和C	很少F和M	N	D和S
4 cg3	134 - 162	7.5YR 6/4(矩阵) 7.5YR 5/8(斑驳)	10YR 7/3(矩阵) 10YR 7/8(斑驳)	sb⟶gr	SSH	FR	SST和SPL	少数M和C	很少F和M	N	D和S
5 cg4	162 - 205	7.5YR 6/2(矩阵) 7.5YR 5/8(斑驳)	10YR 7/3(矩阵) 10YR 7/8(斑驳)	sb⟶gr	VHA	FR	SST和SPL	很少F	很少F和M	N	D和S

请注意。BL块状，SB次角块状，AB角块状，SB⟶GR次角块状分状至粒状，SHA微硬，HA硬，VHA极硬，SSH软至微硬，WE弱，FR易碎，FI牢固，FRF易碎至牢固，LO疏松，ST粘，SST微粘，PL塑料，SPL微粘，VST极粘，VPL极粘，NST不粘，NPL不粘。对于边界，G为渐变(5-15厘米)，A为突变(0-2厘米)，C为清晰(2-5厘米)，D为弥漫(15厘米)，S为平滑，W为波浪形。根系和生物特征F少，M多，C共(根系丰度)，E蚯蚓通道，B洞穴，T蚂蚁通道。对于空隙，F为细，M为中，C为粗，N为无。对于结节和结核，N无，F少，VF极少。资料来源:粮农组织[60］．

位于平原内的所有其他剖面(剖面2、3、4和5)的湿色调为7.5YR，干色调为10YR。然而，不同视界的颜色受有机质积累和斑驳的影响较大。在特定的土壤剖面中，观察到的斑驳有非常广泛的颜色范围。剖面2属于腐殖质Gleysol，从表层Ah层(黑色)到次表层Ah层(棕灰色(E)和亮棕色(Bt))的湿润颜色突变，与该参考土壤组的土壤一致。与剖面2的潮湿颜色相比，干燥状态下的颜色值普遍较高。剖面2的灰岩颜色图案主要是由地下水位波动引起的氧化还原作用造成的，主要发生在地下地层。剖面2的E水平面上，土壤的颜色在暴露在空气中时瞬间从灰色变为红褐色，形成了肟形颜色。剖面2的氧化态是在旱季观察到的，在此期间，地下水位下降，表层土壤开裂，让氧在剖面的部分自由循环。剖面3属于Gleyic Luvisol，其颜色变化均匀，从a层的棕色到地下层的暗棕色和亮棕色。表层颜色受森林植被有机质的影响，而地下层位颜色在Btg和BCtg层位表现出模糊模式; this as a result of water movements within this part of the soil profile. In profile 4, color is less influenced by gleyic conditions. Instead, the color pattern appears to be influenced by the presence of buried horizons. The moist color values did not follow any regular pattern from surface to subsurface horizons. Profile 5 surface (Ap) horizon has a brownish black moist color apparently associated with the accumulation of soil organic matter. The AB horizon has a bright brown moist color, while the BCt horizon has a brown color (moist). The underlying Cg horizons show gleyic color patterns with color values generally higher in the dry state compared to corresponding horizons in the moist state.

3.1.2.土壤结构和一致性

剖面1在Ap层中呈粒状结构，在地下层中呈次角块状结构。地表层的粒状结构与土壤动物和植物根系的生物扰动有关，特别是在生物活性较高的地方。Bw的一些部分_3.剖面1的地层呈块状结构，与粘土含量的增加有关。稠度(潮湿)从A层和AB层的易碎到形成层(Bw)层的牢固，然后到Cr层的脆弱，那里的土壤非常易碎。稠度(湿)在具有块状结构的层中具有很强的粘性和可塑性，而在具有粒状结构的层中具有非粘性和非可塑性。在该剖面的前5个层位出现的krotovinas及其在Bw的优势_3.层位表示物质(主要是有机质)从一个层位到另一个层位的运输和积累。风化石英脉横贯Bw₂对Cr₂层位呈NW - SE方向，根的压力面贯穿剖面。剖面2在Ah层中呈粒状结构;E, Bt和Btg水平块状;颗粒状分布在C层。硬度范围从硬到非常硬(干)和易碎到硬(湿)。实地观察表明，该剖面的土壤表面在旱季出现裂缝，形成中等(1-2厘米)到宽(3-5厘米)的裂缝，形成非常坚硬的结构，类似于Vertisols的结构，使常用工具(如锄头)的耕作变得困难。这种开裂现象显然与通过新合成过程形成的膨胀型粘土矿物的存在有关，受当时的环境条件(沉积盆地环境)的有利。剖面3在干湿状态下的结构和一致性与剖面2相似。然而，剖面3的稠度(湿)是非常粘性和极具可塑性的，这与其膨胀粘土的高含量有关。剖面4和剖面5的结构和一致性从地表到地下层没有任何规律。 Here texture is more determinant as sandy horizons (mostly BC and C) generally have a granular, weak, or a subangular blocky structure that easily fragments in the moist state. The consistence of the Cg horizons of profiles 4 and 5 was either loose or friable (moist) and nonplastic (wet).

3.2.物理性质

3.2.1.体积密度

不同剖面内的堆积密度(BD)分布显示出不稳定的功能(图4)，与沉积母质性质和组成的差异以及有机碳含量的变化有关。BD与SOC呈显著负相关(r= -0.648, )，说明BD随SOC含量的减少而增加。最高摄氧量(>1.30 Mg m⁻³)分布在剖面1 (Bw层)、剖面2 (Btg和C层)和剖面5 (BCt和Cg层)的亚表层，最低BD为0.66 Mg m⁻³)出现在剖面2的表层(Ah)层位，这是由于其有机质含量高。所有其他剖面的表面容重约为1mg m必威2490⁻³．

(一)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

3.2.2.粒径分布(纹理)

土壤质地因不同地点和某些剖面而异4,图4)．剖面1的纹理范围从粘土到壤土。剖面2的质地从重粘土到壤土，表明其来源于不同的母质。表层Ah层具有高粉砂/粘土比为1.23的壤土质地，而下层2Bt/E层具有重粘土质地的突变质地，粉砂/粘土比极低，为0.23，表明它是由更高级的风化材料形成的[66]，显然主要是由来自主流草地植被的OM积累形成的。>90 cm处砂粉比高，含砂量非常高(>46%)，表明遵循Stokes定律的沉积差异。剖面3整体为粘土质，与剖面的高级风化阶段相一致，淤泥/粘土比较低(≤0.76)，泥质(Bt)层的发育证实了这一点。剖面4的质地范围从表层层的粘土壤土到AB、Cg和2AB层的砂质粘土壤土，以及2Btg和2BC层的粘土壤土。地层断裂通过含砂量、砂粉比和BD表明了不同来源的母质。剖面5的质地从壤土到砂壤土到粘土壤土不等。


地平线	深度(cm)	BD (Mg m)⁻³）	孔隙度(%)	通车(%)	砂(%)	淤泥(%)	粘土(%)	粘土比例	砂/淤泥比率	淤泥和粘土比例	结构类

概要1。巴米亚系列
美联社	清廉	1.07	59.62	40.22	33	35	32	0.47	0.94	1.09	CL
AB	10 - 24	1.16	56.23	40.07	30.	23	47	0.89	1.30	0.49	CgydF4y2Ba
Bw1	24-42	1.20	54.72	40.40	27	27	46	0.85	1.00	0.59	CgydF4y2Ba
Bw2	42-72/90	1.32	50.19	30.74	37	27	36	0.56	1.37	０．７５	CL
Bw3	72/90 - 102	1．25	52.83	30.46	36	29	35	0.54	1.24	0.83	CL
Cr1	102 - 157	1.01	61.89	30.97	50	23	27	0.37	2.17	0.85	sci
Cr2	157 - 215	1.23	53.58	30.54	46	35	19	0.23	1.31	1.84	l

资料2。Santchou系列
啊	他一直	0.66	75.09	49.02	42	32	26	0.35	1.31	1.23	l
2 bt / E	12-38	1.13	57.34	31.85	20.	15	65	1.86	1.33	0.23	HC
2 e / Bt	38-58	1.11	58.11	32.21	24	16	60	1.50	1.50	0.27	CgydF4y2Ba
2 btg2	58 - 90	1.15	56.60	34.90	17	17	66	1.94	1.00	0.26	HC
2 btg3	90 - 115	1.30	50.94	36.55	46	15	39	0.64	3.07	0.38	SC
2 c₁	115 - 167	1.34	49.43	33.48	56	14	31	0.44	4.00	0.45	sci
2 c2	167 - 205	1.40	47.17	28.02	65	19	16	0.19	3.42	1.19	SL

概要文件3。Lelem系列
一个	0-18	1.15	56.60	31.75	28	31	41	0.69	0.90	0.76	CgydF4y2Ba
Bt1	18-43	1.19	55.09	35.15	19	35	46	0.86	0.54	0.76	CgydF4y2Ba
Bt2	43 - 73	1.19	55.09	31.22	15	25	60	1.50	0.60	0.41	CgydF4y2Ba
Btg	73 - 118/134	1.09	58.87	31.40	16	33	51	1.04	0.48	0.65	CgydF4y2Ba
BCtg	118/134 - 175	1.14	56.98	29.98	15	26	59	1.44	0.58	0.44	CgydF4y2Ba

概要文件4。Ntengie系列
美联社	0-27	0.92	65.28	35.68	39	33	28	0.39	1.18	1.18	CL
AB	27-50	0.78	70.57	42.64	54	20.	26	0.35	2.70	0.77	sci
Cg	50 - 82	1.11	58.11	35.05	64	12	24	0.32	5.33	0.50	sci
2 ab	82 - 116	0.80	69.81	38.88	47	24	29	0.41	1.96	0.83	sci
2 btg	116 - 160	1.11	58.11	27.12	33	32	35	0.54	1.03	0.91	CL
公元前2	160 - 210	1.18	55.47	36.34	36	26	38	0.61	1.38	0.68	CL

概要文件5。Bamengwi系列
美联社	0-25	1.03	61.13	35.01	29	44	27	0.37	0.66	1.63	CL
AB	25岁至44岁	1.01	61.89	37.61	38	40	22	0.28	0.95	1.82	l
BCtgydF4y2Ba	41 - 66	1.30	50.94	28.06	43	24	33	0.49	1.79	0.73	CL
2 cg1	66 - 102	1.30	50.94	32.82	59	29	12	0.14	2.03	2.42	SL
3 cg2	102 - 134	1.31	50.57	33.08	28	42	29	0.41	0.67	1.45	CL
4 cg3	134 - 162	1.32	50.19	33.74	64	24	12	0.14	2.67	2.00	SL
5 cg4	162 - 205	1.29	51.32	35.16	62	27	11	0.12	2.30	2.45	SL

根据粮农组织的质地分类[60］．WHC持水性:CL粘土壤土、C粘土、SCL砂质粘土壤土、L壤土、HC重质粘土、SC砂质粘土、SL砂质壤土。

这一剖面是由最多样化的母质形成的剖面，由砂粒、砂粒/粉砂比和粉砂/粘土比的不稳定的深度函数显示。该土的所有层(除BCt层)淤泥/粘土比值均非常高(>1.4)，说明不同层的沉积物质均为距今较近、风化程度较低的物质。砂粒与粘土含量呈显著负相关(r=−0.855, ）砂土比(r=−0.784, )，证实了沙子和粘土之间存在的经典关系。沙粉比与含沙量有相似的趋势，两者之间有很强的相关性(r= 0.855, )．这表明沙粉比可以作为表征这些土壤风化趋势的指标，其中高沙粉比表明风化强度低(较不发达的土壤)，而低沙粉比表明材料风化强度高(较发达的土壤)[67］．另一方面，粉泥比可指示母材的风化程度[66- - - - - -68]，据报道，淤泥/粘土比值<0.15的土壤是由高度风化的母质材料发展而来，而比值为>0.15的土壤则是由风化程度较低的年轻母质材料发展而来[67］．所研究的所有层位土壤的粉黏土比在0.23至2.45之间，表明它们是由仍处于初始风化阶段的母质发展而来的。然而，在特定土壤剖面的不同层位之间观察到的粉砂/粘土比率的显著差异表明母质物质的来源和性质(成分)的差异。

3.3.化学特性

3.3.1.土壤酸性和电导率

所有被研究的土壤一般都是酸性的，在土壤交换络合物上具有净负电荷。pH值的变化趋势为pH- h₂O > pH-CaCl₂> pH-KCl(表5)．剖面2和剖面3在pH-H时酸性最强₂O值在4.5到5.0之间，然后是配置文件1和4的pH-H₂O值为5.2到5.8，最后通过配置文件5的pH-H₂O值为5.7和6.4。配置文件1和2没有显示任何深度函数。然而，在剖面3、4和5中，pH值一般从表层到次表层逐渐增加。可交换的艾尔^{3 +}和H⁺图谱2的浓度最高，其次是图谱3。剖面2具有腐殖质Ah层，为强酸性，pH-H₂O值为4.8,Al可交换^{3 +}3.3 cmol_c公斤⁻¹，与Al的高溶解度相一致^{3 +}在低pH值下。


地平线	深度(cm)	pH-H₂O	pH-CaCl₂	pH-KCl	电子商务(dSm⁻¹）	SOC (%)	SOC存量(t ha⁻¹）	在100厘米深度的SOC存量(t ha⁻¹）	艾尔^{3 +}(cmol_c公斤⁻¹）	H⁺(cmol_c公斤⁻¹）

概要1。巴米亚系列
美联社	清廉	5.8	5.1	4．5	0.03	2.53	27.1		- - - - - -	- - - - - -
AB	10 - 24	5.6	4.8	4.2	0.01	2.53	41.1		- - - - - -	- - - - - -
Bw₁	24-42	5.5	4.4	4.0	0.01	2.40	51.8		- - - - - -	- - - - - -
Bw₂	42-72/90	5.4	4.4	4.0	0.01	2.50	128.7		0.9	0．0
Bw_3.	72/90 - 102	5.5	4.6	4．1	0.01	2.0	45.0	295.7	- - - - - -	- - - - - -
Cr₁	102 - 157	5.6	4．5	4．1	0.01	2.0	111.1		- - - - - -	- - - - - -
Cr₂	157 - 215	5.6	4．5	4.2	0.01	1.87	133.4		- - - - - -	- - - - - -

资料2。Santchou系列
啊	他一直	4.8	4.３	3.8	0.02	5.74	45.5		3．3	2.2
2 bt / E	12-38	4.8	4．5	4．1	0.01	3.91	114.9		1.8	2.3.
2 e / Bt	38-58	4．5	4．1	3.6	0.01	2.78	61.7		0．5	2.0
2 btg2	58 - 90	4．5	4.0	3.8	0.01	3.00	110.4		1.7	1.4
2 btg3	90 - 115	5．0	4.8	4.4	0.01	2.39	77.7	363.5	0.8	0.7
2 c₁	115 - 167	4．7	4.2	4.0	0．00	1.35	94.1		0.6	0．5
2 c2	167 - 205	4．9	4．5	4.2	0．00	1.30	69.2		0．5	0．0

概要文件3。Lelem系列
一个	0-18	4．5	4.0	3．5	0.01	3.26	67.5		0.7	1.6
Bt1	18-43	4．7	4．1	3.6	0.01	3.35	99.7		0．5	1.5
Bt2	43 - 73	4.8	4.３	3．5	0．00	1.17	41.8		0.6	1.9
Btg	73 - 118/134	4.8	4.4	3.6	0．00	2.22	128.2	274.2	0.7	1.4
BCtg	118/134 - 175	4．9	4.３	3.8	0.01	1.57	87.7		0.4	1.3.

概要文件4。Ntengie系列
美联社	0-27	5.3	5．0	4.３	0.04	3.00	74.5		0.2	0．0
AB	27-50	5.2	4．7	4.３	0.02	3.65	65.5		0.2	0．0
Cg	50 - 82	5.2	4.8	4.３	0.02	2.48	88.1		0.2	0．0
2 ab	82 - 116	5.4	5．0	4.8	0.02	2.22	60.4	260.1	0.3	0．0
2 btg	116 - 160	5.5	5.1	4.6	0.02	1.57	76.7		0.3	0．0
公元前2	160 - 210	5.5	4．9	4.4	0.02	1.17	69.0		0.3	0．0

概要文件5。Bamengwi系列
美联社	0-25	5.7	5.1	4.2	0.02	3.39	87.3		- - - - - -	- - - - - -
AB	25岁至44岁	6．0	5.6	4.6	0.01	2.61	50.1		- - - - - -	- - - - - -
BCtgydF4y2Ba	41 - 66	6．0	5.3	4．5	0.01	2.22	72.2		- - - - - -	- - - - - -
2 cg1	66 - 102	6.2	5.8	4．7	0.01	1.30	60.8	264.0	- - - - - -	- - - - - -
3 cg2	102 - 134	6.1	5.6	4．9	0.01	2.09	87.6		- - - - - -	- - - - - -
4 cg3	134 - 162	6.4	5.8	5.1	0.01	2.11	78.0		- - - - - -	- - - - - -
5 cg4	162 - 205	6.2	5.8	4．9	0.01	1.08	59.9		- - - - - -	- - - - - -

所有土壤的导电性都很低(<0.05 dSm)⁻¹)，表明这些土壤是非盐碱化的。剖面4的表层EC值最高，明显与肥料中盐的添加有关。

3.3.2.土壤有机碳分布

土壤有机碳含量一般在表层较高，随着深度的增加而降低5,图4)．剖面2表层有机碳含量最高，为5.74%，主要由草地植被贡献。一般而言，在Ah层中OM的积累在很大程度上依赖于凋落物层分解产物的流入和根分解产物的原位积累[69］．除Bt外，C层土壤有机碳含量最低₂剖面3的地平线。表层以黏土和粘土壤土质地为主，土壤有机碳与质地关系不明显。土壤有机碳储量随深度的变化与来自冲积层的土壤中观察到的随深度的分层一致，BD、砂和砂/粉砂深度函数证实了这一点。土壤有机碳储量以剖面2(草地植被下)为最高，深度为1 m，估算值为363.5 t·ha⁻¹而剖面4(农田)最低，为260.1 t·ha⁻¹)和剖面5 (264.0 t·ha⁻¹)．与更丰富的粘土相比，高孔隙度和高含砂量的土壤都有利于OM的更快矿化[70]，尽管增加耕作活动起到了补充作用。报告显示，草地土壤储存了大量的有机碳和约34%的全球陆地碳[必威249028］．

3.3.3.有机碳与理化性质的关系

相关分析表明，土壤有机碳和土壤有机碳存量与土壤的一些物理和化学性质具有显著的相关性6,图5)．SOC与BD呈显著负相关(r= -0.648 )，反映了它们之间存在的经典关系，并进一步证实了土壤剖面的BD在很大程度上受OM含量的影响。土壤有机碳与持水量呈显著正相关(r= 0.589, ）表明SOM的增加增加了土壤保持水分的能力。而土壤有机碳储量与土壤总碳含量呈显著负相关关系(r= -0.451, ）BD与WHC呈显著负相关(r= -0.636, )．建立WHC为因变量，SOC和BD为自变量的多元线性回归方程为:WHC = 44.51 + 1.47 × SOC−11.96 × BD (R²= 0.460, )．这说明SOC和BD可以解释与WHC相关的46%的方差，因此该方程可用于从SOC和BD数据估计WHC。土壤有机碳与交换性铝呈显著正相关^{3 +}（r= 0.707, ）和可交换H⁺（r= 0.456, ）当数据汇集在一起时。SOC与可交换酸性之间的关系只适用于具有pH-H的剖面2、3和4₂O值<5.5。然而，SOC与交换性铝之间的关系^{3 +}剖面2最强(r= 0.931, )．有机碳与交换性铝之间存在线性回归关系^{3 +}在侧面2给出了一个R²0.867的值6)，表明可交换性铝可以方便地估算SOC^{3 +}在这种土壤类型中。该关系式表明，交换性铝^{3 +}在剖面2的腐殖质层与OM形成强配合物。低pH值土壤，如本研究中的土壤，据报道含有铝^{3 +}-OM络合以及Al^{3 +}毒性是主要的OM稳定机制[20.，71］．鉴于土壤pH值在控制土壤OM稳定机制中的作用，Clarholm和Skyllberg [20.]表明土壤pH值在6.2到6.8之间构成了一个“机会窗口”，在这个窗口中，铝等阳离子控制的SOM稳定性不强。因此，这些土壤的pH值变化可以归因于SOM类型和粘土含量，因为粘土含量和交换性H之间存在正相关关系⁺（r= 0.708, )．OC与交换性H呈正相关⁺表明土壤酸性随SOM含量的增加而增加。给定H⁺是腐殖质羧基(-COOH)的一部分，在酸性条件下，当土壤酸度降低时，H⁺从腐殖酸中除去并与羟基(OH⁻)形成水。腐殖质上的羧基以带正电荷的H的形式带负电荷⁺是删除。当土壤pH增加时，羧基释放的H有助于缓冲pH的增加，同时产生CEC(负电荷)。因此，当OM增加时，土壤恢复其自然缓冲能力，从而增加土壤pH值，从而增加土壤保留阳离子的能力。

粘土

沙子

淤泥

砂/淤泥

淤泥和粘土

粘土比例

通车

双相障碍

SOC

pH-H₂O

pH-CaCl₂

pH-KCl

Exch。艾尔^{3 +}

Exch。H⁺

粘土

沙子

−0.855^∗∗

淤泥

−0.262

−0277

砂/淤泥

−0.814^∗∗

0.855^∗∗

−0.086

淤泥和粘土

−0.801^∗∗

0.505^∗∗

0.543^∗∗

0.764^∗∗

粘土比例

0.963^∗∗

−0.784^∗∗

−0.327

−0.664^∗∗

−0.692^∗∗

通车

−0.115

0.076

0.072

-0.019

0.045

−0.149

双相障碍

−0.031

0.116

−0.160

0.247

0.095

0.003

−0.636^∗∗

SOC

0.172

−0.230

0.108

−0.317

−0.171

0.152

0.589^∗∗

−0.648^∗∗

pH-H₂O

−0.667^∗∗

0.442^∗

0.407^∗

0.555^∗∗

0.730^∗∗

−0.634^∗∗

0.010

0.191

−0.333

pH-CaCl₂

−0.658^∗∗

0.474^∗∗

0.329

0.614^∗∗

0.738^∗∗

−0.591^∗∗

0.036

0.130

−0.295

0.902^∗∗

pH-KCl

−0.683^∗∗

0.603^∗∗

0.135

0.624^∗∗

0.617^∗∗

−0.618^∗∗

0.067

0.124

−0.305

0.843^∗∗

0.912^∗∗

Exch。艾尔^{3 +}

0.173

−0.177

0.039

−0.148

0.057

0.238

0.480^∗

−0.301

0.707^∗∗

−0.381

−0.376

−0.291

Exch。H⁺

0.708^∗∗

−0.682^∗∗

0.067

−0.603^∗∗

−0.390

0.702^∗∗

0.073

−0.089

0.456^∗

−0.788^∗∗

−0.700^∗∗

−0.762^∗∗

0.606^∗∗

相关性在0.01水平显著(2-尾);*相关在0.05水平上显著(双尾)。SOC: SOC库存。

(一)

(b)

(c)

(d)

总体而言，土壤有机碳与纹理无显著关系。Hassink的观察[16]表明在粘土和淤泥含量相似的土壤中，有机碳含量差异很大。后者发现部分土壤的粘土和粉砂含量与与这些组分相关的C含量呈极显著正相关;在某些情况下，较低的C含量与细颗粒有关。这些观察表明，可结合或吸附的有机碳量是黏土矿物类型(层状硅酸盐与倍半氧化物)及其相应的比表面积和电荷特性的函数，这些特性会影响这种行为[32］．由于本研究观察到的土壤类型的多样性，粉黏土比的范围很广，显然这些土壤表现出很大的矿物学差异，对应的是它们与有机碳结合能力的差异。因此，除土壤质地外，其他因素，如土地使用类型和管理(碳的添加)，很可能是SOC存储的原因[72，73］．

3.3.4.土壤有机碳与土壤颜色的关系

在湿润和干燥状态下，土壤有机碳含量与土壤价值和/或土壤色度呈负相关(表2)7)．这些结果表明，基于相关系数，孟塞尔土壤颜色属性解释了与SOM相关的40 - 57%的方差。这对应用具有重要的意义。74]报告说，土壤颜色可以成功地用来估计SOM含量，因为它可以解释大约50%与SOM相关的方差。Pretorius等人[75]报告称，基于较高的决定系数(R²= 0.91)，当干、湿值和色度值之和大于等于9时，含碳量≤4.79%。从本研究结果来看，土壤颜色属性，特别是值和色度，可以方便地用于估算有机质含量，而成本约束是实验室分析的一个重要因素。


	虚拟机	厘米	vm + cm	VD	CD	vd + cd	SOC

虚拟机	1
厘米	0.338	1
vm + cm	0.670^∗∗	0.925^∗∗	1
VD	0.659^∗∗	0.425^∗	0.601^∗∗	1
CD	−0.125	−0.052	−0.091	−0.471^∗∗	1
vd + cd	0.545^∗∗	0.379^∗	0.519^∗∗	0.564^∗∗	0.463^∗∗	1
SOC	−0.573^∗∗	−0.402^∗	−0.549^∗∗	−0.515^∗∗	−0.021	−0.537^∗∗	1

^∗∗相关性在0.01水平显著(2-尾);*相关在0.05水平上显著(双尾)。VM:值(湿)，CM:色度(湿)，VM + CM:值(湿)+色度(湿)，VD:值(干)，CD:色度(干)，VD + CD:值(干)+色度(干)。

4.结论

本研究估算了Mbo平原5种主要土壤类型的有机碳含量和储量，发现有机碳沿土壤剖面的分布呈现不稳定的深度函数。SOC与交换性Al具有显著的相关性^{3 +}和H⁺、容重、持水能力和孟塞尔土壤颜色属性。这些相关性表明，利用交换性铝可以方便地估算土壤有机碳^{3 +}在Mollic Endoaquents中。本研究获得的结果可作为基线信息，用于监测这一潮湿热带环境中的土壤质量变化，特别是在受集约化农业实践影响的地区。建议今后开展详细的生物、化学和矿物学性质研究，以便获得更多关于Mbo平原土壤的知识。此外，建议对土壤有机碳的空间变异进行详细研究，以指导平原土壤可持续管理的决策。

数据可用性

本文使用的数据可向通讯作者索取。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

参考文献

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