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植被恢复对中亚热带侵蚀红壤团聚体养分及其化学计量特征的影响

区晓琳  
【摘要】:福建省长汀县作为我国南方红壤侵蚀典型代表区,在过去的30多年中,在当地相关部门采取了不同的生态系统恢复措施,经过多年的治理取得一定成效,使当地的植被覆盖度增加,土壤理化性质得到改善。为深入了解侵蚀红壤典型代表区不同植被恢复年限土壤理化特性、土壤团聚体养分及其化学计量变化规律,本研究选取植被恢复年限分别为0,5,10,15,30,80 a的坡地土壤为研究对象,分别对0~20 cm和20~40 cm 土壤理化性质和化学计量特征、土壤团聚体组成(5mm、2~5mm、1~2mm、0.5~1mm、0.25~0.5mm、0.25mm),不同粒径土壤团聚体有机碳、全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾含量分配特征以及土壤养分与各粒级团聚体养分的关系进行研究,探讨了土壤团聚体有机碳、全氮和全磷化学计量特征及其与土壤养分化学计量特征的关系,以期为揭示地区土壤团聚体养分积累、转化以及定量评价退化生态系统植被恢复效果和土壤质量评价提供依据,本论文的主要结论如下:1)植被恢复过程侵蚀红壤理化性质及其化学计量学演变规律土壤含水率较低(8.02%),土壤容重较高(1.48 g/cm3),土壤pH值(4.53)呈中-强酸性,且三者均随土层加深而升高。植被恢复过程中,土壤含水率随恢复年限呈增加趋势,土壤pH值反之,土壤容重变化不明显。土壤机械组成以砂粒和粉粒为主,黏粒含量较低(15.26%),土壤质地较差。土壤含水率、容重和pH值的变异系数低于16%,为低度变异,土壤机械组成变异系数在17.28~20.52%,为中度变异。土壤有机碳、全氮、全磷和速效磷含量随植被恢复年限增加而升高,全钾含量除恢复30 a显著高于其余恢复年限(P0.05)外,其余恢复年限无显著变化,速效钾含量呈先增加后减少再增加的特点。土壤养分变异系数在39.99~70.12%,均属于高度变异。土壤C:N、C:P和N:P的变化范围分别为4.02~10.81、35.7~134.4、6.62~12.45,均值为7.76、75.72和9.64。C:N随植被恢复年限增加而升高,C:P“波浪式”增加,N:P表现降低→升高→降低→降低变化态势,C:N、C:P、N:P均随土层加深而降低。在植被恢复过程中,三者的变化幅度顺序为C:PC:NN:P,C:P的变化最大,三者的变异系数均大于36%,属于高度变异。2)植被恢复过程侵蚀红壤团聚体养分分布动态特征土壤团聚体组成以大粒径团聚体为主,粒径1 mm的团聚体组成占总量的65%以上,大粒径团聚体整体上随恢复年限增加呈增加趋势,小粒径团聚体反之。2 mm粒径团聚体组成表现0~20 cm 土层低于20~40 cm,2mm粒径团聚体组成则反之(恢复30 a除外)。土壤团聚体有机碳、全氮、全磷和速效磷含量随着粒径的减小总体上表现出显著升高趋势(P0.05),全钾和速效钾含量无明显差异(P0.05);随植被恢复年限增加,各粒径团聚体中有机碳、全氮、全磷、速效磷含量总体上呈显著升高趋势(P0.05),全钾含量先升高后降低,而速效钾含量表现出波动增加趋势;恢复初期(0a和5 a)不同土层间团聚体养分含量无明显变化(P0.05),其它恢复年限0~20 cm 土层团聚体有机碳、全氮、全磷、速效磷和速效钾含量显著高于20~40 cm 土层(P0.05);团聚体对土壤养分的贡献率表现为(5 mm)(2~5 mm)(0.5~1 mm)(1~2 mm)(0.25~5 mm)(0.25 mm),即粒径越大贡献率越高;2 mm粒径养分贡献率达34.18%~49.93%,土壤养分含量与0.25 mm粒径相关性较强(P0.01)。3)植被恢复过程对侵蚀红壤团聚体化学计量特征的影响在植被恢复过程中土壤团聚体C:N、C:P和N:P均值分别为7.52、81.70和10.97。随植被恢复年限增加,各粒径团聚体的C:N呈明显的升高趋势(P0.05),C:P和N:P呈先升高→降低→升高的趋势。土壤团聚体C:N和C:P总体上随粒径减小呈升高趋势(P0.05),N:P在各粒径间的分布无明显差异(P0.05)。各植被恢复年限内,0~20 cm 土层中各粒径团聚体的C:N和C:P值明显高于20~40 cm土层,各粒径团聚体的N:P在两个土层间则差异较小。土壤C:N与0.5~1mm粒径团聚体C:N具有强相关关系(P0.01)。土壤C:P和N:P均与粒径为2~5 mm粒径团聚体C:P和N:P的相关性较强(P0.01),植被恢复对土壤团聚体养分均衡与循环有显著的促进作用。


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