, volumetric soil water contents (VSWC), total porosity, water infiltration rates, cumulative infiltration, and total nitrogen showed significant variations between the natural forest and the other LU types and soil depths (). However, silt, clay, soil pH, SOC contents, carbon-to-nitrogen ratio, and available phosphorus did not show significant variations between LU types and soil depths (). The overall qualities of the soils under the cultivation land were inferior in VSWC, TP, water infiltration rates, SOC contents, and TN soil attributes of the adjacent natural forest and grazing lands. The studied soils were found to be dominantly of clays with slightly acidic and low SOC contents and slow in their infiltration rate. Thus, integrated and sustainable land management, aimed at enhancing proper LU systems, is crucial for the sustainable ecosystem functioning and is the most effective way in reversing of soil quality deterioration."> 土地利用对土壤质量的影响指标:对于Geshy Subcatchment, Gojeb河流域,埃塞俄比亚 - raybet雷竞app,雷竞技官网下载,雷电竞下载苹果
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应用和环境土壤学
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应用和环境土壤学/2019年/文章

研究文章|开放获取

体积 2019年 |文章的ID 2306019 | https://doi.org/10.1155/2019/2306019

Melku Dagnachew, Awdenegest撤走,哈恩·阿斯范Kebede卡萨岛, ”土地利用对土壤质量的影响指标:对于Geshy Subcatchment, Gojeb河流域,埃塞俄比亚”,应用和环境土壤学, 卷。2019年, 文章的ID2306019, 11 页面, 2019年。 https://doi.org/10.1155/2019/2306019

土地利用对土壤质量的影响指标:对于Geshy Subcatchment, Gojeb河流域,埃塞俄比亚

Melku Dagnachew,1,2 Awdenegest撤走,3 和 哈恩·阿斯范Kebede卡萨岛2

1自然资源管理学系Wolaita Soddo大学Wolaita Soddo,埃塞俄比亚

2Haramaya理工学院,Haramaya大学尔达瓦,埃塞俄比亚

3Hawassa Hawassa理工学院,Hawassa大学埃塞俄比亚

客座编辑:米尔科Castellini
收到了 2018年11月17日
接受 2019年2月21日
发表 2019年04月01

文摘

土地退化土地使用不当造成的管理是一个至关重要的全球问题,恢复资源可持续性的问题。土壤退化,包括物理、化学和生物降解,是土地退化的重要组成部分。评价土壤质量指标(平方)区分不同土地利用类型(陆)土壤退化是令人羡慕的实现土地可持续管理策略。本研究的目的是评估的影响,土地利用对土壤质量指标Geshy subcatchment Gojeb河流域,Omo-Gibe盆地,埃塞俄比亚。陆类型识别评价包括自然森林,种植和放牧的土地。因此,共有54个土壤样本(三种陆×三个斜坡类(块)××3复制两个土壤深度)收集与数据分析的“X”的情节设计。陆统计平方指标分析的差异类型、斜坡类,和土壤深度和测试使用单变量方差分析和皮尔逊相关系数,一般线性模型。结果表明,许多平方指标明显受陆变化和土壤深度的影响。沙滩上,干燥的土壤容重 ,土壤体积含水量(VSWC)、总孔隙度、水入渗率、累积渗透,和总氮显示显著差异陆自然森林和其他类型和土壤深度( )。然而,淤泥,粘土、土壤pH值、SOC内容、carbon-to-nitrogen比率,和可用磷陆类型之间的差异不显著,土壤深度( )。下的土壤耕作土地的综合素质在VSWC低劣,TP,入渗率、SOC内容,和相邻的TN土壤属性自然森林和牧场。研究土壤被发现是主导性的粘土微酸性和低SOC内容和缓慢渗透速率。因此,综合和可持续的土地管理,旨在提高陆适当的系统,是可持续的关键生态系统功能和最有效的方式是在扭转的土壤质量恶化。

1。介绍

土地退化是一个至关重要的全球问题,外界资源可持续性的问题。土壤退化、土地退化的关键组件,包括生物、化学和物理土壤退化(1,2]。这可能是由于越来越多的人口压力和土地使用(陆)变化,再加上生物物理,社会、经济和政治因素(3,4]。土壤退化的定义是“一个改变在土壤生态系统的健康状况导致减少能力为其提供商品和服务的受益者”(5),引起土壤质量恶化。土壤退化,导致土壤生产力下降,粮食不安全,经济损失,以及周期性干旱,影响数百万埃塞俄比亚生计(1]。土壤质量(平方)损耗,造成水侵蚀由于崎岖的地形,土地资源管理不善,以及植被的损失,是最关键的类型的土壤退化威胁埃塞俄比亚高原(6- - - - - -9]。在埃塞俄比亚,自然生态系统转换为一个农业景观由于森林砍伐有能力供应可能受到影响的土壤的生态系统服务(10]。他们还报告说,不可持续的,久坐不动的农业实践对平方会有不利影响。因此,关键因素问题是维护健康的生态系统服务的平方(11]。

Karlen et al。12)平方定义为“一种特定的土壤功能的能力在管理或自然生态系统边界维持动物和植物生产力,提高或维持空气和水的质量,并支持人类健康和居住。“平方,包括生物、化学和物理的土壤质量(13),对研究土壤退化的程度是至关重要的对于识别土地管理技术(8,14]。平方可分为内在的和动态的平方(15]。前者显示小随时间变化和矿物学等几乎被认为是静态和粒度分布主要受成土的过程(16,17),而之后的变化对土地利用和土壤管理(18]。

平方评估的核心目标是维持农业生态系统生产力和质量环境和生物多样性保护自然生态系统健康(19]。平方不能直接确定,但可以推断通过测量土壤物理、化学和生物性质(20.]。平方测量需要识别特定的“指标”,称为“土壤质量指标,可以定量测量随着时间的推移,(21]。平方指标的土壤特性和过程的最大灵敏度的变化逻辑单元和管理实践在短期内13,16]。平方指标浓缩一个巨大的复杂性在土壤和可测量的土壤属性,影响土壤的能力来执行指定的函数(22]。

先前的研究显示,严重的平方观察恶化由于土壤侵蚀,陆变化,砍伐森林,过度放牧8,14,23]。从森林过渡到另一个农业使用导致显著减少,土壤质量的变化24,25]。研究也报道LU平方指标变化的重大影响10,26- - - - - -28]。埃塞俄比亚的蓝色尼罗河流域研究显示逻辑单元和管理系统的变化影响了关键平方指标显著(9]。其他地方的研究(29日- - - - - -32陆)透露,变化影响显著的平方。最常用的平方指标土壤pH值、总氮(TN)和土壤有机碳(SOC)。SOC是一个强大的指标的土壤的化学、生物和物理过程(27,32]。最近,Lozano-Baez et al。33)相关的结果表明,土壤物理和水力性质不同的森林恢复策略提供了机会,提供生态系统功能是雨水渗透。

在Geshy subcatchment,人口增长和结算之后,埃塞俄比亚的1984/85的干旱和饥荒导致了大规模的森林砍伐,大量土地利用变化和土壤退化23,34]。尽管政府一直在巨大的金融投资和劳动力土地可持续管理(SLM)来解决土地退化,科学证据缺乏LU平方指标变化的影响。陆正确理解和量化平方的变化产生的变化是必要的,因为它提供了信息的成功不同的陆选项并修改土地管理实践需要改进SLM的平方。陆转换对平方的影响本质上是高度依赖于土壤类型和特定站点。因此,目前迫切需要评估的影响,不同的陆转换平方。然而,没有研究进行了评估的LU平方指标变化的影响Geshy Subcatchment。因此,本研究的目的是探讨影响的逻辑单元选择平方指标Geshy Subcatchment Gojeb河流域,埃塞俄比亚。

2。材料和方法

2.1。研究区域描述

这项研究是由Geshy subcatchment, Gojeb河流域的一部分Omo-Gibe盆地在埃塞俄比亚和位于Bonga和Jimma城镇之间在西南方向约420公里的亚的斯亚贝巴市埃塞俄比亚。Omo-Gibe盆地,第三大常年性河流在埃塞俄比亚气压阿科博和蓝色尼罗河河流旁边,之间撒谎5°31′10°54′N和0°33′36°17′E和覆盖约79000公里2土地面积在埃塞俄比亚南部和西南部[35]。Gojeb河流域位于7°00′7°之间50 N′纬度和35°30′-37°20′E Omo-Gibe盆地内埃塞俄比亚和总建筑面积达6932.345公里2与高度的范围从817到2500米。的Geshy subcatchment,总共9628。5公顷,位于07 22°之间26′′7°N纬度和经度36°12′-36°24′E Gojeb河流域内与其子as高度范围从1300到2000米。l(图1)。


图1
研究地图Geshy subcatchment, Gojeb河流域,埃塞俄比亚。

小支流随主流,Geshy河,来自西部,西南部,南和东南Geshy河,流在其出口处Gojeb河(34]。

农业生态的,Geshy subcatchment特点是湿/潮湿(woina戴格)政权(34,36]。最酷的从6月至8月在主要的雨季,和最热的几个月在Dirri气象站记录从2月到5月。较低的降雨是单峰降雨从11月到2月和5月和9月之间最潮湿的一个月。和月平均降水量1762毫米和136.3毫米,月平均最高和最低温度25.3°C和15°C(图2),分别记录在Dirri气象台(34]。


图2
月平均降水(毫米)和月平均最高和最低温度(°C)在Dirri气象站,Geshy subcatchment [34]。

地质,Geshy subcatchment内包含的主要形成埃塞俄比亚高原西南部的主要是前寒武纪基底复杂,第三纪火山岩和第四纪沉积物。前寒武纪起源由各种各样的火山,侵入岩和沉积37]。最重要的岩石高地的Geshy subcatchment第三纪火山岩和他们主要碱性橄榄玄武岩和凝灰岩,形成了丰富的农业土壤(23]。土壤在Geshy subcatchment,最常见的是始成土,变性土、粗骨土、冲积土,Leptosols [36]。占主导地位的土地利用类林地、灌丛带,农田、林地、沼泽区域(表1)[23]。subcatchment的总人口是14518的7261是男性总数量3060个家庭的2793人(34]。
不。 LULC类 描述
1 耕种的土地 耕地和休耕的土地,种植年度和多年生作物,如永久果树小或商业水平
2 自然林地 自然植被面积由原状和干扰,或常绿、落叶,和semideciduous面积超过0.5公顷,高度≥2米,树冠覆盖≥20%
3 牧场 土地与灌木或灌木林冠覆盖≥10%的布什,灌木和树木≥10%。草原地区/不分散树(< 10棵树/公顷),主要是短草用于放牧
表1
土地用途的描述Geshy subcatchment,埃塞俄比亚。
2.2。方法
2.2.1。土壤采样和数据收集

在Geshy subcatchment,侦察调查确定代表土地利用类型和土壤取样的情节。不同的土壤采样方法可以有自己的优点和画。判断抽样是建议选择具有代表性的网站(38]。陆样本网站的特点,信息和斜坡类记录后Abegaz et al。39]和Winowiecki [40)方法。判断抽样是用来把代表土壤样本三个逻辑单元(自然林地(FL),牧场(GL)和耕地(CL);表1),三个斜坡类(低,3 - 8%;中间,8 - 15%;和边坡上部位置,15 - 30%),两个土壤深度范围(0.0 - -0.20和0.20 - -0.40 m),和三个复制每个LU类型和斜坡类。因此,共有54个土壤样本(三种陆×三个斜坡类(块)××3复制两个土壤深度范围)收集与一个“X”情节设计数据分析2016年1月和2月之间。上5厘米土层被排除碎片,窝和线虫。然后,2公斤的土壤样本来自四个角和中心广场的尺寸15 m×15 m附近每个土地使用的中心。土壤样本完全混合,合成为一个采样点,风干,贴上标签,袋装实验室分析。此外,54个原状土采集标本采样使用核心情节的中心环取样器来确定干土壤容重和土壤含水量。

2.2.2。土壤实验室

陆的主导类型(自然森林、牧场和耕地),斜坡类(3 - 8、地位和15 - 30%),和土壤深度(0 - 0.20和0.20 - -0.40米)独立变量(因素),而平方指标是因变量。共有54个土壤样本风干,碾碎,和筛分2毫米孔筛除去石块,根和大型有机残留物进行实验室分析。选中的平方指标被认为是干燥的土壤容重 ,粒度分布(PSD),土壤体积含水量(VSWC),总孔隙度(TP),土壤反应(pH),土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、carbon-to-nitrogen比率(C: N比率),可用磷(Av。P)。 测量原状土样品干燥后使用岩心取样器收集核心样本在烤箱105°C (40]土壤实验室Jimma农业研究中心的中心,埃塞俄比亚。 被计算为烘干的土壤的质量(105°C)的核心体积除以102.1厘米3(41,42]。 在哪里 =干土壤容重(gcm−3),米年代=质量的土壤经过干燥(g),和Vb=土壤总体积(cm3)。

总孔隙度估计的体积密度和粒子密度(假设,粒子密度= 2.65 gcm−3)。因此,总孔隙度(%)=(1−体积密度/粒子密度)∗100。

重量的土壤含水量(GSWC %)确定后中描述的方法(43]。烘干的土壤之前,初始权重测定随后烘干24小时在105°C,并称量烘干的土壤。然而,与农业和工程功能,体积比重量的基础上表达相关的土壤含水量,并乘以重量决定的土壤含水量与干土壤容重gcm除以1−3水的密度(43]。GSWC决定如下: 在哪里 =重量在质量的基础上土壤含水量(%), =湿土壤样本的重量(g) =干土壤样本的重量(g)。

土壤反应(pH)和PSD测定使用1:2.5 (w / v) H2O悬挂玻璃电极和液体比重计Reeuwijk [44)和Haldar人形(45)方法,分别。SOC是由Walkley和黑色(46)法、TN的凯氏法中描述布莱克(40]。可用的磷(Av。P)确定后,奥尔森过程(47]。分析了在国家土壤测试实验室中心标准程序后,埃塞俄比亚的亚的斯亚贝巴。

2.2.3。渗透测试

适当的字段采样站点,基于微貌相似,被彻底确定在三坡类(上层、中层和下层阶级)范围内的山坡坡度从3%降至20%。陆渗透测量取自三个类型(自然林地、耕地和牧场)和三个斜坡类有三个复制测量陆(3×3类型斜坡类×3复制= 27)。我(L),累计入渗和渗透速率(L·T−1),t测量时间(T),一式三份使用双或同心环渗透计(48]。外部和内部环的直径是53和28厘米,分别。环驱动大约0.05进入土壤使用金属板和大锤49]。外和内缸装满水在0.20米以上土壤表面在同一时间。当头部水平接近0.05米以上的土壤表面,戒指是每次都加。在渗透测量、水位变化记录在0 01、02年、05年、10、20、30、45、60分钟的时间增量计算累积渗透和渗透速率(50,51]。渗透速率测定实验从一开始直到稳态渗透速率(先生)达成了在干燥和晴朗的天气条件。

2.2.4。统计数据分析

在Geshy subcatchment,所有统计分析进行了使用社会科学统计软件包(SPSS) 20为Windows版本。统计平方变化指标(PSD、干燥的土壤容重、总孔隙度、VSWC,入渗率、累积渗透,土壤pH值、SOC, TN, Av。P,和C: N比率)三陆类型,三个斜坡类,和两个土壤深度分析单变量方差分析后,全球语言监测过程。做方差分析之前,平方指标数据集都是测试正常。意味着表现出显著差异时,数据进一步分析了使用测试(图基的事后诚实的意义差异 )评估三种土地使用之间的差异。平方指标之间的相关性进行了分析通过使用皮尔逊相关系数。

3所示。结果与讨论

3.1。身体上的土壤质量指标
3.1.1。粒度分布(PSD, %)

在Geshy subcatchment,粒度分布是评估使用三种矿物颗粒的比例,也就是说,粘土,淤泥,在土壤和沙子分数。表2和3结果显示土壤物理质量指标对土地用途。方差分析表明,砂与LU类型和深度(分数之间存在着显著的差异 ),而粘土和淤泥分数只与深度之间存在着显著的差异。沙子的总体平均值最低分数明显下耕地(25.61%)和最高的牧场(29.89%)(表2)。粘土和淤泥分数没有任何统计变化与陆类型( )。在研究土壤、粘土分数是迄今为止最高的分数在所有类型。粒子大小类所有类型粘土,表明土壤形成过程的均匀性和父母相似的材料(52]。Clay-dominated土壤是一个高指标的平方,因为等描述土壤肥沃和更高的持水能力,这是与其他研究[24]。在下层土壤表面粘土分数明显高于顶部表面可能由于粘土易位从顶层到子层(8]。
SQI 深度(cm) 土地使用
林地 耕种的土地 牧场 整体
砂(%) 0-20 28.78 (±1.427) 27.89 (±1.427) 33.11 (±1.427) 29.93 (±0.824)一个
20 - 40 26.56 (±1.149) 23.33 (±1.149) 26.67 (±1.149) 25.52 (±0.664)b
整体 27.67 (±0.922)ab 25.61 (±0.784)b 29.89 (±1.194)一个
淤泥(%) 0-20 27.78 (±1.883) 34.67 (±1.883) 30.33 (±1.883) 30.96 (±1.087)一个
20 - 40 26.22 (±1.856) 24.34 (±1.856) 28.00 (±1.856) 26.18 (±1.072)b
整体 27.05 (±0.868)一个 29.50 (±1.744)一个 29.17 (±1.548)一个
粘土(%) 0-20 43.33 (±2.262) 37.44 (±2.262) 36.56 (±2.262) 39.11 (±1.306)b
20 - 40 47.22 (±2.222) 52.33 (±2.222) 45.33 (±2.222) 48.30 (±1.283)一个
整体 45.28 (±1.425)一个 44.89 (±2.378)一个 40.94 (±1.735)一个
结构类 0-20 粘土 粘壤土 粘壤土 粘壤土
20 - 40 粘土 粘土 粘土 粘土
整体 粘土 粘土 粘土
Bd (g / cm3) 0-20 1.07 (±0.033) 1.18 (±0.031) 1.23 (±0.031) 1.16 (±0.019)b
20 - 40 1.25 (±0.040) 1.22 (±0.040) 1.34 (±0.040) 1.27 (±0.018)一个
整体 1.16 (±0.033)b 1.20 (±0.020)b 1.28 (±0.026)一个
VSWC (%) 0-20 37.71 (±2.665) 28.10 (±2.665) 30.62 (±2.623) 32.14 (±1.515)b
20 - 40 48.28 (±2.687) 44.33 (±2.687) 43.49 (±2.687) 45.39 (±1.515)一个
整体 42.99 (±2.760)b 36.22 (±2.187)b 37.06 (±2.337)b
TP (%) 0-20 59.61 (±1.159) 55.46 (±1.130) 53.76 (±1.160) 56.27 (±0.652)一个
20 - 40 52.86 (±1.159) 53.79 (±1.248) 49.30 (±1.159) 51.98 (±0.721)b
整体 56.27 (±1.285)一个 54.62 (±0.582)一个 51.53 (±0.994)b
意味着在行和列后跟不同字母明显不同( )对土地利用和土壤深处。
表2
土壤物理质量指标与土地利用和土壤深度(均值±SE)。
土壤质量指标 时间(分钟) 土地使用
林地 耕种的土地 牧场
红外(毫米/小时) 1 60.0 (±0.000)一个 60.0 (±0.000)一个 53.3 (±4.410)一个
60 4.52 (±0.134)一个 2.53 (±0.240)c 3.29 (±0.089)b
CI (cm) 1 0.99 (±0.105)一个 0.94 (±0.050)一个 0.83 (±0.044)b
60 8.87 (±0.461)一个 6.72 (±0.188)b 5.71 (±0.230)c
土壤质量指标 时间(分钟) 斜坡类
上 中间 较低的
红外(毫米/小时) 1 60.00 (±0.000)一个 53.33 (±4.410)一个 60.0 (±0.000)一个
60 3.89 (±0.254)一个 3.49 (±0.293)b 2.96 (±0.359)c
CI (cm) 1 0.99 (±0.045)一个 0.83 (±0.044)b 0.94 (±0.041)ab
60 7.70 (±0.629)一个 6.81 (±0.597)b 6.79 (±0.364)b
意味着紧随其后的是相同的字母(s)行每次(分钟)没有统计上的显著差异( )与土地利用类型和坡度的位置。
表3
水下渗率(IR,毫米/小时)和累积渗透(CI,厘米)的土壤与斜坡位置和土地利用类型在1分钟(初始)和60分钟(稳态)(平均±SE)。
3.1.2。土壤容重( ,gcm−3)、土壤体积含水量(%)和总孔隙度(%)

土壤, ,土壤质量指数,是一个指标的土壤压实和行列式的土壤根系生长的机械阻力(53,54]。方差分析表明,干燥的土壤容重,陆VSWC, TP显著不同类型和土壤深度( )。总体的意思是土壤 在牧场(1.28±0.026)显著高于林地下(1.16±0.033)其次是耕地(1.20±0.020,表2),这可能是由于压实的土壤由于过度牲畜践踏和低SOC。此外, 高统计( )在下层土壤表面比在表层土壤层( ,表2),表明增加的趋势 与深度的上覆土的重量和相应的减少SOC含量(8]。在研究subcatchment,增加的 与土壤深度可以减少与SOC浓度在随后的层。皮尔森的相关性还透露一个相反的关联 和SOC ( ,表4),这可能反映了SOC内容变化的变化 价值。研究报道,持续强劲的显著的SOC和协会 (55- - - - - -57]。在所有类型, 一般都是在最佳范围内(1.00≤ ≤1.40克/厘米3)最大的作物生产和良好的根发展54,58,59和被评为低粘土土壤43,60)使用不同的土壤物理指标获得土壤保水曲线+土壤容重(BD),和逐步判别分析(SDA)显示 有较高的识别能力合成数据可变性的一部分一起植物可用水资源(PAWC)。因此, 特别建议评估土壤物理质量的粘土土壤(土壤细纹理)。
pH值 沙子 淤泥 粘土 双相障碍 VSWC TP SOC TN C / N
沙子 0.10
淤泥 −0.31 0.19
粘土 0.18 −0.69 −0.84
双相障碍 0.21 −0.46 −0.23 0.41
SMC −0.02 −0.17 −0.37 0.37 0.195
TP −0.21 0.46 0.22 −0.41 −1.00 −0.192
SOC 0.18 0.61 −0.06 −0.30 −0.42 −0.30 0.42
TN 0.24 0.63 −0.05 −0.314 −0.38 −0.34 0.38 0.95
C / N −0.26 −0.26 −0.09 0.202 −0.06 0.215 0.06 −0.20 −0.46
Av。P。 0.29 0.02 −0.10 0.058 0.117 −0.091 −0.12 0.02 0.07 −0.17
相关在0.05级(2-tailed)具有重要意义。 相关在0.01级(2-tailed)具有重要意义。值是皮尔逊相关系数(r)n= 54。
表4
皮尔逊相关系数之间的土壤质量指标的土地用途。

方差分析表明,VSWC陆类型之间存在着显著的差异( )和土壤深度( )。发现VSWC下明显高于林地比放牧和种植逻辑单元由于更高的SOC和土壤容重下降(表2)。这是类似于其他研究[61年),更高的SOC增加土壤含水量通过改善土壤结构。VSWC显示与土壤深度显著差异:在地下土壤的相对高细粒分数(粘土)地下土壤给一个更好的持水量。此外,增加了大量的土壤含水量与深度可能是由于向下流动的水通过重力和少蒸发在地下一层。相似的研究(42,62年)也报道,地下一层土壤含水量高于上述层。总孔隙度的总体平均值(TP, %)的森林,种植,和牧场土壤是56.27(±1.285),54.62(±0.582)和51.53(±0.994),分别为(表2)。方差分析显示一个总体显著变化的TP土壤与逻辑单元( )和土壤深度( )。因此,TP在牧场的整体意思明显低于在森林和耕地,但它没有任何明显的变化在森林和耕地,虽然它的值在森林土地相对高于栽培。

的高TP森林土可以归因于更高的OM的内容,因为它是受有机质的含量和容重55,63年]。因此,减少孔隙度和相应的上升 是去除有机物的表现。皮尔森相关系数表示正相关的有机碳( )和强大的逆协会 ( ;表4),总孔隙度,表明TP SOM内容的函数。一般来说,在这项研究中,一个显著的低TP和高 牧场和耕地土壤建议增加径流,提高侵蚀,因为持水量的减少和增加土壤渗透 (64年]。

3.1.3。渗透速率

水渗透速度(毫米/小时)和累积渗透与逻辑单元(cm)之间存在着显著的差异,斜坡类和时间以及它们的交互作用( )。因此,水渗透速率和累积渗透在林地(4.52毫米·人力资源−10.134±8.87厘米(±0.461)显著高于 )比·人力资源培养(2.53毫米−1±0.240,0.188±6.72厘米)和牧场(3.29毫米·人力资源−1±0.089,0.230±5.71厘米)(表3和数字3和4)。同样,他们的价值观在牧场(4.52毫米·人力资源−10.134±8.87厘米(±0.461)显著高于 )比耕地(2.53毫米·人力资源−1分别为±0.240,0.188±6.72厘米)。相反,入渗率和累积入渗上斜坡位置(3.89毫米·人力资源−1±0.254,0.629±7.70厘米)显著( )高于中间(3.49毫米·人力资源−1±0.293,0.597±6.81厘米)和较低的斜坡位置(2.96毫米·人力资源−1分别为±0.359,0.044±0.83厘米)。据兰德勒(38)评级分类、渗透速率缓慢(0.1 8毫米·人力资源−1)下土壤所有土地使用和斜坡位置(表3),它可以作为粘土土壤的正常范围。


图3
渗透速率曲线对于土地利用类型,Geshy subcatchment。

图4
累积入渗曲线对于土地利用类型,Geshy subcatchment。

在许多情况下,渗透速率被发现是减缓土壤在户外放牧和种植。缓慢渗透速率可能导致有限的深度渗透,地表水损失,减少产量(38)和土壤结构类和粘土土壤的性质。这些观察同意的观点渗透速率的降低可能是由于改变了陆类型从森林到耕作或放牧可能导致从地平线压实和表面结构退化(65年]。

土壤剪切粉碎,种植可以减少大孔隙空间和生产之间的孔隙空间不连续培养表面和底土表面64年),从而减少了入渗率(66年]。动物践踏导致增加 通过压实土壤表面,尤其是放牧土壤(67年),影响的大小、分布和数量的毛孔和入渗率(64年]。低量和缓慢的研究土壤水运动是好指标的影响土地变化从原始森林的土地上加上可怜的土地管理实践在土壤水运动系统。越高VSWC林地和耕种土地的牧场可能是由于低 和更高的SOC含量从而降低地表径流,更高的持水量和渗透。符合我们的发现,例如,Castellini et al。68年)显示出类似的结果转换的地中海灌木地带和/或自然森林agropastoral土地是一个地中海的环境。

3.2。化学土壤质量指标
3.2.1之上。土壤pH值(H2O)

土壤pH值没有任何明显的变化在陆类型和土壤深度( )但复制(之间存在着显著的差异 )。虽然不显著,土壤pH值略低的比耕地林地(5.98)(6.04,表5)。陆土壤pH值类型的微不足道的差异可能是由于少base-forming阳离子的浸出42]。土壤表面的pH值高于地下土层中可能是由于SOC在上层土壤表面就越高。一般来说,研究土壤被发现微酸性(6.0 - -6.6)38,69年)可以以足够的高降雨研究区域基本去除阳离子表面视野的土壤。
PSQI 深度(cm) 土地使用
林地 耕种的土地 牧场 整体
pH-H2O 0-20 6.04 (±0.096) 6.07 (±0.096) 6.00 (±0.096) 6.04 (±0.054)一个
20 - 40 5.92 (±0.107) 6.01 (±0.107) 6.03 (±0.107) 5.99 (±0.060)一个
整体 5.98 (±0.064)一个 6.04 (±0.027)一个 6.02 (±0.100)一个
SOC (%) 0-20 3.36 (±0.143) 2.88 (±0.143) 3.16 (±0.143) 3.13 (±0.088)一个
20 - 40 2.40 (±0.202) 2.21 (±0.202) 2.06 (±0.202) 2.22 (±0.115)b
整体 2.88 (±0.154)一个 2.54 (±0.128)一个 2.605 (±0.202)一个
TN (%) 0-20 0.31 (±0.014) 0.25 (±0.014) 0.29 (±0.014) 0.28 (±0.009)一个
20 - 40 0.21 (±0.017) 0.19 (±0.017) 0.18 (±0.017) 0.19 (±0.010)b
整体 0.26 (±0.014)一个 0.22 (±0.012)b 0.23 (±0.019)ab
C: N比率 0-20 10.67 (±0.301) 11.78 (±0.301) 11.00 (±0.301) 11.15 (±0.190)一个
20 - 40 11.56 (±0.415) 11.89 (±0.415) 11.67 (±0.415) 11.70 (±0.232)一个
整体 11.11 (±0.241)一个 11.83 (±0.326)一个 11.33 (±0.198)一个
Av。P (ppm) 0-20 0.80 (±4.934) 10.95 (±4.934) 8.27 (±4.934) 6.67 (±2.864)一个
20 - 40 1.02 (±2.666) 5.13 (±2.666) 4.94 (±2.666) 3.69 (±1.525)一个
整体 0.91 (±0.23)一个 8.04 (±2.835)一个 6.61 (±3.844)一个
整体意味着在行和列后跟不同字母明显不同( )对土地利用和土壤深处。
表5
土壤pH值、SOC、TN C: N比率,和Av。P与土地利用类型和深度(均值±SE)。
3.2.2。土壤有机碳(SOC), %)

SOC含量是土壤生物和化学的主要质量指标和强烈,间接影响土壤物理质量(54]。SOC含量差异不显著,陆类型( )但与土壤深度之间存在着显著的差异 )。虽然不是不同的统计( ),SOC含量林地(2.88%)相对高于耕地和牧场。SOC含量显著降低,增加土壤的深度(表5)。在上部土层,SOC含量明显高于林地(3.36%)和牧场(3.16%)比耕地(2.88%)。在地下一层,陆SOC含量没有显著的变化在所有类型( ,表5)。最低的SOC的种植土地可能是因为减少有机材料和种植农田连续多年导致高氧化率SOM和绿色材料的去除(6,8,70年]。在一致性,其他的研究8,70年,71年]报道SOC含量明显降低耕地比森林和牧场。培养促进SOC微团聚体有机碳损失由于接触微生物分解通过改变湿度和温度制度(8]。SOC含量较高的比耕地林地可能是因为高积累的SOM (6,8等)和人为因素去除动植物有机来源(55]。牧场的SOC的减少可能是由于失去了OM输入由于动物的浏览和控制牲畜放牧(8,70年]。据兰德勒(38)评级,研究土壤低(2 - 4%)在SOC含量在所有陆类型或深度可能由于密集的农业生产体系,沉重的动物入侵,和人类的干扰。

3.2.3。总氮(TN, %)和Carbon-to-Nitrogen比(C: N比率)

方差分析表明,TN(%)内容与陆类型之间存在着显著的差异( )和土壤深度( )。林地下总体均值TN(0.26%),其次是牧场(0.23%)在统计学上高于耕地(0.22%;表5)。此外,TN的前表面的总体平均值(0.28)是统计上高于表层低(0.19)。同样,在表层,TN林地(0.31)其次是牧场(0.29)高于耕地统计(0.25;表5)。然而,在表层越低,无显著变化记录在所有类型。TN含量越高的林地是更高的SOM的结果内容和存在的豆科植物固氮的能力(42]。一个相对高等植物残渣和分解的最小速度可能负责的TN在森林土72年]。陆之间的土壤TN含量显示不同类型的类似的模式分布的SOC(表的内容5)。皮尔森相关系数也表明一个总体土壤TN和SOC含量之间存在显著的正相关关系在不同陆类型(r= 0.953; ;表4)。SOC和TN含量的减少耕地可能是由于生物质燃烧和删除的地面,收获作物残留物,补给不足通过肥料或化肥和过度放牧牲畜。研究了土壤被定为中级(TN含量(0.2 - -0.5)69年]。类似的发现在其他地方(55]表明,低水平的SOC和TN的耕地土壤表明降解效果由于作物种植历史悠久。其他作者(14,73年)也报道了TN含量下的土壤栽培相比,较低的内容在自然森林土壤。

碳氮(C: N)比营养固定的指标和矿化74年),措施有机材料的相对含氮量(43]。在Geshy subcatchment, C: N比率显示与陆类型无显著差异( )和土壤深度( )。然而,土地使用的数值最高的种植土壤和森林土壤的最低可能归因于TN的迅速丧失在前。在表层,C: N比率显著高于耕地(11.78)其次是牧场比林地土壤(11.00)(10.67)(表5)。因此,卢类型和深度的影响更加突出在土壤比SOC TN。皮尔森相关结果证实与TN SOC的重要交流协会(r=−0.464, ,表4)。其他的研究(14,71年)还透露,C: N比率没有显著变化与土地使用。研究subcatchment, C: N比率高于正常范围10:1平均[69年]表明有机物没有完全分解通过各种微生物的活动。洛格斯登(75年]报道高C: N比率表明氮是固定在较高的C: N值,因为稍微可生物降解的复合物的形成。

3.2.4。可用的磷(Av。P, ppm)

Av, P的内容没有任何明显的陆区别各种类型和深度( )。数值,Av。P似乎在栽培(8.04 ppm)高于其他陆类型可导致有机的应用(例如,堆肥,堆肥和家庭废物),和无机肥料(如尿素(CO (NH2)2)和磷酸氢二铵(DAP)的种植土地。因此,最低(0.91 ppm)和最高(8.04 ppm) Av。P的内容被观察到在森林和耕作的土地,(表5)。类似的结果(8,70年透露,Av。P比森林显著的高于农田和牧场,可能由于堆肥的应用,动物粪便,家庭废物。降低Av。P含量的原因林地可能磷固定。据兰德勒(38)评级,总体Av。P很低(< 5 ppm)在森林和介质(5 - 15)在耕地和牧场。在Geshy subcatchment,可用P在林地的缺乏可能会导致母公司的内在根据状态材料和被水侵蚀损失。可用低P是发现在大多数埃塞俄比亚土壤作为作物收成的影响,土壤侵蚀,P固定(8]。

4所示。结论

在Geshy subcatchment,大多数土壤质量指标都显著不同的土地使用土壤深度和坡度类。土壤质量指标如沙子分数、干燥土壤容重(ρ年代),甚短波内容、TP、入渗率和累积入渗,TN陆与土壤深度和类型之间存在着显著的差异。然而,淤泥和粘土分数、土壤pH值、SOC内容、carbon-to-nitrogen比率,和可用P没有任何明显的变化与陆类型和土壤深处。下的土壤耕地的综合素质在VSWC低劣,TP,入渗率、SOC内容,和相邻的TN土壤属性自然森林和牧场。在Geshy subcatchment,研究土壤是粘土分数的特点是居多的,微酸性,SOC含量低、渗透速率缓慢。的更高价值ρ年代在牧场和顶面可能归因于过度的牲畜践踏及其与土壤深度,倾向于增加相应的SOC含量下降。甚短波内容与土壤深度的增加可能是由于较高的粘土分数地下土壤和水向下运动加上少的存在从下层土壤蒸发。土壤在所有土地使用和斜坡类(低)的渗透速度缓慢,可能表明高表面水损失和有限的深度渗透。水的低量和缓慢的运动是好指标的影响土地利用变化从原始森林的土地上放牧和耕种土地加上缺乏适当的土地管理实践在土壤水运动系统。

研究土壤的微酸性性质可能造成的高降雨量充足的去除基本阳离子表面土壤的视野。SOC含量低、TN C: N比率,陆和可用的磷在所有类型或深度表示土壤质量等各种因素的威胁人类的干扰,连续动物入侵,和密集的农业生产系统。TN和SOC含量种植土地的减少可能是由于燃烧生物质和删除,补充不足。因此,综合和可持续的土地管理,旨在提高适当的土地使用制度,是至关重要的可持续的生态系统功能和最有效的方式是在减少土壤侵蚀和扭转的土壤质量恶化。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

本研究通过研究授予土地可持续管理项目,农业与自然资源,和意大利贡献教育部门发展计划(ESDP)与Haramaya大学合作,埃塞俄比亚。我们也感谢英语校对专业(标签Abo血型,博士)为有价值的意见和建议。

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