植被恢复对泰和退化红壤团聚体稳定性及有机碳组分的影响

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由于长期人为活动的干扰以及红壤区本身的气候、土壤特性决定的脆弱性,使南方红壤区成为我国侵蚀退化最严重的区域之一,植被恢复是改善、恢复土壤退化生态系统的有效途径。团聚体作为土壤抗蚀性重要指标,是有机碳的重要储存部位。另一方面,有机碳又是土壤团聚体形成过程的重要胶结材料,两者互相影响,互为彼此存在不可或缺的条件,所以对土壤团聚体及其有机碳的研究,可以为不同植被恢复措施生态效益评价及土壤质量改良提供有效参考依据。本文以泰和县退化红壤区不同植被恢复模式(马尾松纯林、湿地松纯林、木荷纯林、马尾松补阔木荷、湿地松补阔木荷、湿地松木荷混交林和自然恢复对照区)为研究对象,分0-10cm、10-20cm和20-40cm土层探讨团聚体分布特征和稳定性以及团聚体对活性碳组分的固碳机理,旨在为退化红壤区优化植被恢复模式提供理论依据。结果表明:1)不同土层各植被恢复模式的土壤水稳性团聚体主要以>0.25mm粒径大团聚体含量为主,随着粒径减小呈现逐渐减少趋势。随土层深度增加,>0.25mm粒径团聚体含量总体呈降低趋势。与机械性团聚体相比,水稳性团聚体>0.053mm粒径团聚体含量总体有所降低,反之,<0.053mm小粒径团聚体含量有所增加。由>0.25mm粒径水稳性团聚体含量(WR>0.25mm)可知:木荷纯林>0.25mm粒径团聚体含量显著大于其他植被恢复模式(P<0.05),自然恢复对照地最小,表明通过植被恢复治理,土壤团聚体结构得到显著改良。2)土壤团聚体稳定性指标平均重量直径(MWD)和>0.25mm水稳性团聚体(WSA)在0-10cm和10-20cm土层差异性较大,且0-10cm土层MWD和WSA值总体最大;土壤一定粒级团聚体的破坏率(PAD)值10-20cm和20-40cm土层差异性较大,随土层深度增加,不同植被恢复模式PAD值总体呈逐渐增加趋势,其中木荷纯林值最小,自然恢复对照区值最大,而木荷纯林MWD和WSA值最大,自然恢复对照区值最小,即植被恢复模式增加了土壤团聚体稳定性,且在0-10cm表现最明显。3)不同植被恢复模式对活性碳组分的积累作用有表聚效应,碳含量主要集中在0-10cm土层且显著高于10-20cm和20-40cm土层;随粒径减小,不同植被恢复模式总有机碳和易氧化有机碳含量总体呈“U”形变化趋势,颗粒有机碳含量总体呈降低趋势,且>0.25mm粒径大团聚体对颗粒有机碳含量有较强的固持能力;通过植被恢复治理,土壤碳含量相较于自然恢复对照区明显提高,表明土壤质量得到显著改善。4)由相关分析可知,土壤团聚体碳组分与团聚体稳定指标的相关关系存在差异性,总有机碳(TOC)和易氧化有机碳(EOC)总体与MWD相关关系更显著,颗粒有机碳(POC)总体与PAD相关关系更显著。随土层深度增加,土壤团聚体TOC与土壤团聚体稳定指标MWD、WSA、PAD相关关系呈逐渐降低趋势,土壤团聚体POC和EOC呈现先降低后升高趋势,其中土壤团聚体POC与稳定指标相关关系在20-40cm土层最显著,且主要体现在>0.25mm粒径大团聚体中;>0.053mm粒径团聚体EOC与稳定指标相关关系在0-10cm土层最显著。5)不同粒径团聚体碳组分主要与全氮呈极显著正相关关系(P<0.01),与p H呈显著正相关关系(P<0.05)。团聚体碳组分与土壤理化性质相关关系存在不同差异,其中团聚体TOC、POC、EOC均与全氮呈极显著正相关关系(P<0.01),表明土壤氮素主要以有机氮的形式存在于有机碳中,且与其有相同消涨趋势;>2mm粒径团聚体TOC与孔隙度呈显著正相关关系(P<0.05),其余粒径与容重呈显著负相关关系(P<0.05),TOC与p H呈显著正相关关系(P<0.05),且在0-10cm土层更显著;2-0.053mm粒径团聚体POC、EOC与p H、容重孔隙度相关关系更显著(P<0.05)。通过对土壤团聚体结构、稳定性及有机碳含量的研究可以看出,不同植被恢复模式对土壤质量改善效果存在不同程度差异性,其中木荷纯林较其他植被恢复模式对土壤的改良效果较显著,土壤p H和全氮对土壤团聚体碳组分影响较明显,这对退化红壤区的土壤质量改善和生态建设提供了理论依据。
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