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为探究地形对初始土壤发育阶段土壤性质空间分布的影响，研究人员在老黑山火山场采集样本，测定土壤多项指标及细菌群落。结果发现地形影响黏土聚集、碳氮积累和细菌多样性。该研究有助于理解土壤发育机制和空间格局。
在广袤的自然界中，土壤就像地球的 “皮肤”，不仅为万物生长提供根基，还蕴含着无数的奥秘。地形作为影响土壤形成的关键因素之一，其作用不可小觑。它能改变环境小气候，影响岩石风化和土壤发育的进程。然而，在土壤发育的初始阶段，地形特征对土壤性质空间分布的影响却鲜少有人深入研究。不同地形下，土壤的物理、化学和生物性质会有怎样的差异？这些差异又是如何产生的？带着这些疑问，科研人员踏上了探索之旅。
中国黑龙江省五大连池火山群中的老黑山火山，成为了研究的理想之地。这座火山在 300 年前有过集中且记录详实的喷发活动，喷发形成的地貌独特，由松散多孔的火山渣形成火山锥，而熔岩从火山锥底部向外延伸形成平坦的熔岩高原。其喷发时间和母质化学性质的一致性，为研究地形对土壤发育的影响提供了绝佳条件。
来自相关研究机构的科研人员针对这一区域开展了研究。他们沿着北北西 - 南南东（NNW - SSE）方向的地形序列进行采样，从火山渣锥的 10 个土壤剖面和熔岩高原的 18 个样方中采集土壤样本。随后，测定了土壤厚度、机械组成、有机碳、总氮及其与矿物结合的组分等基本指标，并运用 16S rRNA 扩增子测序方法鉴定土壤细菌群落，通过 Spearman 秩相关和通路分析确定它们与地形的关系 。
研究结果显示，不同地形位置的土壤特征差异显著。在土壤物理特征方面，熔岩高原的土壤厚度普遍比火山渣斜坡浅，前者在 1.82 - 12.36cm 之间，而火山渣斜坡能发育出 7 - 30cm 的典型土壤剖面。除土壤厚度外，其他指标沿地形序列的空间分布可用一元三次多项式较好地拟合。在土壤颗粒分布上，火山渣斜坡的黏土和粉砂含量低于熔岩高原（如表层土分别为 35.57% 和 73.75%） ，且北坡比南坡的颗粒更细，碳和养分更丰富，有机碳在中坡位置达到峰值，分别为 116.76 和 34.70g/kg?1。
从土壤性质的变化来看，相比熔岩高原较弱的岩石风化和土壤发育程度，火山渣斜坡上发育的土壤剖面更厚，颗粒更粗，有机质含量更低。在细菌群落方面，北部熔岩高原在细菌门结构和功能群上与其他地形部位存在显著差异。碳氮含量及其化学计量比值对细菌门结构的总解释率达到 41%。
综合研究结果可以得出，地形在土壤发育初期起着至关重要的作用。它影响了黏土颗粒的聚集，进而影响碳和养分的积累，最终调控细菌多样性的变化。这一研究成果意义重大，它为我们深入理解地形驱动的初始土壤发育机制以及土壤特性的空间分布模式提供了有力依据，有助于我们更好地保护和管理不同地形条件下发育的土壤。该研究成果发表在《CATENA》杂志上。
在研究方法上，科研人员主要采用了土壤采样、指标测定和分子生物学技术。他们沿着特定地形序列采集土壤样本，测定多种土壤基本指标，运用 16S rRNA 扩增子测序方法分析土壤细菌群落组成，通过这些关键技术获得了丰富的数据，为后续分析提供了支撑。
研究的重要意义在于，首次系统地揭示了 300 年火山区域内不同地形对初始土壤发育阶段多种特性的影响。此前研究多受母质来源、海拔气候差异、侵蚀和土地利用类型等因素限制，难以准确探究地形的单独作用。而此次研究借助老黑山火山独特的地貌，排除干扰因素，精准解析地形的影响机制。这不仅丰富了土壤科学理论，还为土地合理利用、生态修复等实际工作提供了科学指导，助力人们更好地保护和利用珍贵的土壤资源，维持生态系统平衡。
