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黄土丘陵区植被恢复下土壤团聚体稳定性及其化学计量特征

孙娇  
【摘要】:本研究选择陕西省安塞县的五里湾流域和小草沟流域作为研究区域,运用传统干筛、湿筛的方法分别对20年、25年、40年、50年刺槐林地和30年左右的刺槐林地、侧柏林地、柠条林地、柠条-山桃混交林地、白羊草地、马铃薯耕地在0-20 cm和20-40 cm土层中土壤团聚体组成及其稳定性、土壤团聚体有机碳、全氮和全磷分布特征进行研究,探究土壤团聚体有机碳、全氮和全磷化学计量特征及其与土壤化学计量特征的关系,进而探讨黄土丘陵区植被恢复在提高土壤团聚体稳定性以及土壤养分方面的效益和微观机制,为该区退化生态系统的植被恢复重建、土壤质量评价提供科学依据。主要结论如下:1、植被恢复下土壤团聚体粒径分布及其稳定性植被恢复下,0-20 cm和20-40 cm土层土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体百分含量在大于5 mm和小于0.25 mm两个粒径中最多。植被恢复主要通过提高大于5 mm粒径土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体百分含量来提高土壤大团聚体百分含量,土壤大团聚体百分含量越高,土壤团聚体稳定性越好。不同植被类型土壤团聚体稳定性变化从大到小的顺序为:侧柏林地柠条林地混交林地刺槐林地白羊草地耕地,植被恢复措施有利于土壤团聚体结构的改善,具体表现为土壤大团聚体含量显著增加,土壤团聚体稳定性指标MWD值和GMD值显著增加、D值显著降低。但随着植被恢复年限的增加,刺槐林地土壤团聚体稳定性以25a为界呈先增加后降低的趋势。2、植被恢复下土壤团聚体对有机碳和全氮累积效应分析植被恢复下,0-20 cm和20-40 cm土层土壤团聚体有机碳、全氮、全磷含量最大值多出现在0.25-2 mm粒径中,小于0.25 mm粒径团聚体的有机碳、全氮、全磷含量显著低于其他粒径团聚体。侧柏林地和柠条林地0-20 cm和20-40 cm土层土壤有机碳、全氮含量显著高于其他植被类型。相比耕地,植被恢复下0-20 cm和20-40 cm土层土壤团聚体有机碳和全氮含量显著增加,且土壤团聚体有机碳、全氮含量随着植被恢复年限的增加而增加,随着土层的加深而降低。各植被类型土壤有机碳、全氮和全磷含量主要受到0.25-0.5 mm粒径土壤团聚体有机碳含量、小于0.25 mm粒径和1-2 mm粒径土壤团聚体全氮含量以及2-5mm粒径土壤团聚体全磷含量的影响。而土壤有机碳、全氮、全磷含量在小于0.25 mm粒径土壤团聚体中所占的比例最高。所以,植被恢复一定程度上增加了各粒径土壤团聚体有机碳和全氮含量累积,此增加作用主要体现在0.25-2 mm和小于0.25 mm粒径土壤团聚体中,且侧柏林地和柠条林地的增加最为显著。3、植被恢复下土壤团聚体化学计量特征及其与土壤养分关系分析植被恢复下,0-20 cm和20-40 cm土层土壤团聚体C/N、C/P、N/P的最大值多出现在0.25-2 mm粒径中,最小值出现在小于0.25 mm粒径中。侧柏林地和柠条林地0-20 cm和20-40 cm土层土壤C/P、N/P显著高于其他植被类型。相比耕地,植被恢复下0-20 cm和20-40 cm土层土壤团聚体C/P、N/P显著增加,且土壤团聚体C/N、C/P、N/P随着植被恢复年限的增加而增加,随着土层的加深而降低。各植被类型土壤C/N、C/P、N/P主要受到0.25-2 mm和小于0.25 mm粒径团聚体的影响,且土壤团聚体C、N、P之间呈显著正相关。所以,植被恢复对各粒径土壤团聚体全效养分平衡关系有积极的影响,此影响作用主要体现在0.25-2 mm和小于0.25 mm粒径土壤大团聚体中。综上,植被恢复增加了土壤大团聚体含量,降低了土壤微团聚体含量,一定程度上增加了土壤团聚体稳定性。植被恢复对各粒径土壤团聚体全效养分分配及其平衡关系有积极的影响,此影响作用主要体现在0.25-2 mm粒径和小于0.25 mm粒径土壤团聚体中,通过影响0.25-2 mm粒径和小于0.25 mm粒径团聚体提高了土壤全效养分的供应和保持能力。各植被恢复模式中,侧柏林地和柠条林地对土壤团聚体稳定性和全效养分的改善作用最为显著。


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