岩溶区植被恢复对土壤腐殖质特性及分布的影响——以重庆鸡公山为例

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岩溶生态系统是一种脆弱的生态系统,岩溶作用本质上就是以土壤有机碳为动力媒介的生物地球化学过程,而土壤中有机碳转移是岩溶系统中碳流通的主要途径。我国岩溶面积居世界之首,分布范围也最广,岩溶生态系统的脆弱性加之不合理人类活动,使得岩溶区发生以植被退化、土壤质量下降以及土被剥蚀为标志的石漠化景观,植被的自然恢复是岩溶地区生态重建的主要方式,更成为农业生产环境改善、区域经济发展及人民脱贫致富的迫切要求。  土壤腐殖质是土壤有机质主要组成部分,对土壤结构的形成、土壤水分和养分的保持与供应都有重要的影响,不仅如此,作为土壤有机质中最稳定的组成部分,腐殖质在土壤固碳方面发挥着重要作用,在全球气候变暖背景下,研究植被恢复对土壤腐殖质组分及结合形态的影响,对揭示土壤固碳机制有重要意义。为此,本文选取位于岩溶区重庆市鸡公山不同植被恢复阶段(弃耕地阶段、草地阶段、灌丛阶段、灌乔阶段和乔木阶段)下的土壤作为研究对象,对比分析不同植被恢复阶段下的土壤基本理化性质、土壤腐殖质组分和结合态特性及土壤剖面分布规律,讨论植被恢复对土壤腐殖质组分及结合形态的影响。  结果表明:  (1)研究区土壤pH变化范围在5.15-7.24之间,呈酸性或中性,随土壤深度加深pH增加;随植被恢复进展CEC总体呈增加趋势,随土壤深度加深CEC逐渐增加;物理性粘粒含量介于26.23%-43.98%之间,属粘土类,粘粒含量在土壤剖面上分布较均匀;土壤总有机碳、全氮和碱解氮含量均随植被恢复进展而增加,全磷和速效磷含量随植被进展逐渐降低,土壤养分含量均随土壤深度加深而下降。  (2)不同植被恢复阶段土壤总有机碳含量平均值由高到低顺序为乔木阶段(17.45g.kg)>灌乔阶段(17.16g.kg)>灌丛阶段(15.54g.kg)>草地阶段(12.90g.kg)>弃耕地阶段(11.63g.kg),表现为随植被恢复进展而逐渐增加的趋势。A层土壤总有机碳含量随植被恢复进展呈上升趋势,AB层植被恢复前期总有机碳增加,到中后期阶段则基本稳定,B层土壤总有机碳则先增后减。各植被恢复阶段土壤垂直剖面上总有机碳含量A层>AB层>B层,表现为随土壤深度加深而下降。  (3)随着植被恢复进展,土壤腐殖酸碳含量平均值大小依次为乔木阶段(7.08g/kg)>灌乔阶段(6.45g/kg)>灌丛阶段(5.70g/kg)>草地阶段(5.69g/kg)>弃耕地阶段(5.27g/kg)。A层土壤腐殖酸碳量随植被恢复进展而增加,但恢复前期阶段增幅较小,到乔木阶段增幅较大;AB层腐殖酸碳量在植被恢复前期阶段(弃耕地-草地)略有下降,到中期阶段(草地-灌丛-灌乔)呈小幅上升趋势,而到了植被恢复后期阶段(灌乔-乔木)又下降。B层腐殖酸碳量除草地阶段略高于灌丛外,大体上是随着植被恢复进展而增加。不同植被恢复阶段土壤垂直剖面上腐殖酸碳含量整体上均表现为A层>AB层>B层,反映出随土壤深度加深而下降的趋势。  (4)不同植被恢复阶段胡敏酸碳含量由高到低依次为乔木阶段(3.09g/kg)>灌丛阶段(2.06g/kg)>灌乔阶段(1.82g/kg)>草地阶段(1.78g/kg)>弃耕地阶段(0.91g/kg),大体上随植被恢复进展而增加。同一发生层的A层胡敏酸碳量随着植被恢复进展增加,但是到了灌乔阶段呈下降趋势;AB层胡敏酸碳总体呈上升趋势,但灌丛阶段土壤胡敏酸碳量略低于草地阶段;B层胡敏酸碳则表面为先增后减的趋势。富里酸碳含量由高到低依次为灌乔阶段(4.63g/kg)>弃耕地阶段(4.36g/kg)>乔木阶段(3.99g/kg)>草地阶段(3.92g/kg)>灌丛阶段(3.64g/kg),受富里酸活性及迁移性影响,随植被恢复进展富里酸碳量的变化规律不明显。相同发生层的A层富里酸碳量由弃耕地阶段到灌丛阶段呈下降趋势,到灌乔阶段升到最高,到乔木阶段有下降;AB层大体呈波动下降趋势;B层则随植被恢复进展呈波动上升。不同植被恢复阶段胡敏酸碳和富里酸碳在土壤剖面上的变化规律为A层>AB层>B层,但是灌丛阶段的AB层富里酸碳含量略高于A层。  (5)不同植被恢复阶段下重组有机碳含量由高到低的顺序依次为:灌乔阶段(12.78g/kg)>乔木阶段(12.23g/kg)>灌丛阶段(11.52g/kg)>草地阶段(10.10g/kg)>弃耕地阶段(8.82g/kg),即随着植被恢复进展土壤重组有机碳含量也随之表现为增加的趋势。土壤重组碳在土壤剖面上的分布状况均表现为A层>AB层>B层,即随土壤深度加深而下降,同一发生层A层重组碳含量随植被恢复从弃耕地阶段到灌乔阶段呈增加趋势,从灌乔到乔木阶段则变化不大;AB层土壤重组碳随植被恢复进展大体上呈现增加趋势,到植被恢复中、后期阶段趋于稳定;B层土壤重组碳则随植被恢复进展先增后减,由弃耕地阶段进展到灌丛阶段有小幅上升,随后略呈下降趋势。  (6)松结合态碳量随着植被恢复进展松结合态碳量相应增加,稳结合态碳量表现为乔木阶段>灌乔阶段>弃耕地阶段>灌丛阶段>草地阶段,紧结合态碳量表现为灌乔阶段>灌丛阶段>草地阶段>乔木阶段>弃耕地阶段。各植被恢复阶段下土壤三种结合态碳量均表现为A层>AB层>B层,即随土壤深度加深而降低。同一发生层次三种结合态随植被恢复进展变化规律有差异,但总体上A层呈上升趋势,AB层、B层变化趋势基本稳定或略有下降。
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