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植被恢复对退化红壤微团聚体及其胶结物质的影响

贾龙  
【摘要】:土壤微团聚体作为土壤团粒结构的基本组成单元,在调节土壤肥力、改善土壤质量方面有着重要的作用,为了进一步了解红壤侵蚀退化区植被恢复对土壤中微团聚体的影响,本文选取阔叶林(枫香林)、针叶林(马尾松林)、针阔混交林(木荷-马尾松混交林)为研究对象,自然恢复的草地为对照,对退化红壤区在植被恢复后土壤中微团聚体分布及有机碳、铁铝氧化物、结合态有机碳含量变化进行研究,主要研究结果如下:(1)各植被恢复模式土壤微团聚体以0.02 mm粒径所占比例最高,阔叶林、针叶林和针阔混交林在该粒径中土壤微团聚体所占百分比高达62.91%-71.82%,而草地在该粒径微团聚体平均仅占42.99%,各恢复模式0.02 mm粒径土壤微团聚体平均含量表现为阔叶林针阔混交林针叶林草地。(2)植被恢复有效增加了微团聚体中有机碳含量。各植被恢复模式土壤微团聚体有机碳含量总体上呈现出随粒径减小而增加,随土层深度增加而减小的趋势,各植被恢复模式土壤微团聚体有机碳平均含量大小顺序为阔叶林针叶林针阔混交林草地。与草地相比,阔叶林、针叶林和针阔混交林在0.05-0.2 mm、0.02-0.05 mm、0.02mm粒径微团聚体有机碳含量分别为草地的1-3.2、3.9-4.1、2.3-2.7倍。(3)不同植被恢复模式土壤微团聚体中各形态铁铝氧化物均表现出明显的向细粒径富集现象,在各粒径土壤微团聚体中游离态氧化铁(Fed)和络合态氧化铁(Fep)含量均高于游离态氧化铝(Ald)和络合态氧化铝Alp,而无定形铁(Feo)含量低于无定形铝(Alo),相比于草地,其他三种恢复模式在各粒径微团聚体铁铝氧化物含量整体上均有显著提升:阔叶林、针叶林和针阔混交林在0.02-0.05 mm和0.02 mm粒径中Fed平均含量是草地的1.3-3.63倍,阔叶林、针叶林和针阔混交林在0.05-0.2 mm、0.02-0.05 mm和0.02 mm粒径中Feo含量分别为草地的2.8-4.7、1.9-3.9、2.9-5.2倍,各恢复模式土壤微团聚体Fep含量变化规律与有机碳变化规律一致,均表现为随粒径减小而增大,随土层深度增加而减小,不同恢复模式土壤微团聚体Fep平均含量大小顺序为阔叶林针叶林针阔混交林草地。阔叶林、针叶林和针阔混交林Ald和Alo平均含量分别为草地的4.7-7.2和5-5.6倍,Alp平均含量为草地的17.1-18.9倍。植被恢复对土壤氧化铁活化度也有很大影响,草地在各土层各粒径中氧化铁活化度均相对稳定,其他恢复模式氧化铁活化度则在各土层、各粒径中变化较大,各恢复模式平均氧化铁活化度从大到小顺序为阔叶林针阔混交林针叶林草地。(4)各恢复模式土壤微团聚体钙键、铁铝键结合态有机碳分布规律均表现为随粒径减小而增大的趋势,且各粒径土壤微团聚体中铁铝键结合有机碳含量均要高于钙键结合碳。植被恢复对土壤中钙键结合有机碳影响不大,在同一粒径下不同恢复模式土壤微团聚体中钙键结合态有机碳整体上无明显差异,各恢复模式中铁铝键结合有机碳总体上则随土层深度增加而减小。各恢复模式铁铝键结合有机碳平均含量大小顺序为针阔混交林阔叶林针叶林草地。通过对钙键、铁铝键结合有机碳与有机碳进行相关分析可知,钙键、铁铝键结合有机碳与有机碳之间相关性均表现为随粒径减小而相关性增加,铁铝键结合有机碳与有机碳之间的相关性比钙键结合有机碳与有机碳的相关性更好,一定程度上说明在南方红壤中铁铝键结合有机碳相比于钙键结合有机碳更有利于土壤有机碳的固定。综上所述:植被恢复有利于土壤微团聚体的形成且有效增加了微团聚体中有机碳含量,此外,植被恢复还促进了微团聚体中铁铝氧化物的转化,提高微团聚体中铁氧化物的活化度,因此,在对退化红壤地进行植被恢复时,前期可优先考虑种植阔叶林和针叶林,同时在针叶林补植阔叶树种,这对退化红壤的生态修复和改善土壤质量有着重要意义。


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