农田防护林更新改造对土壤团聚体特征和可蚀性的影响

【目的】土壤团聚体是反映土壤结构稳定性和土壤质量的重要指标。探明黑土平原区农田防护林不同更新改造方式下土壤团聚体稳定性特征和可蚀性及其与土壤理化性质的关系,为确定合理的农田防护林更新改造方式提供科学依据,并为农田防护林可持续性发展提供参考。【方法】以4种更新改造方式林带(樟子松纯林(ZC)、杨树纯林(YC)、云杉纯林(YS)、樟子松-杨树混交林(ZY))的土壤(0~10、10~20、20~40 cm)为研究对象,并以退化杨树林带(TYC)为对照,运用沙维诺夫法分析各林带土壤团聚体粒径含量、稳定性特征和土壤可蚀性的差异,并进一步分析其与土壤理化性质的相互关系。【结果】在各土层不同林带土壤水稳性团聚体含量呈现随粒级减小而增大的趋势,更新改造林带土壤水稳性团聚体均以> 0.25 mm的大团聚体为主,退化杨树林带均以<0.25 mm的微团聚体为主;0~40 cm土层各林带土壤水稳性团聚体质量百分比(WSA)、平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)大小依次为:YC> ZC> ZY> YS> TYC,而分形维数(D)和土壤可蚀性因子(K)值则相反;随土壤深度的增加林带土壤团聚体稳定性和抗侵蚀能力逐渐减小,土壤结构趋于恶化,林带表层土壤团聚体稳定性显著高于深层土壤;土壤有机质、粉粒、黏粒含量、非毛管孔隙度和毛管持水量与土壤MWD、GMD、WSA之间呈显著正相关(P <0.05),与土壤D、K之间呈显著负相关(P <0.05),土壤容重和砂粒含量与土壤MWD、GMD、WSA之间呈显著负相关(P <0.05),与土壤D、K之间呈显著正相关(P <0.05);土壤WSA、MWD和GMD受1~5 mm粒级团聚体主导,D和K主要受<0.25 mm粒级团聚体影响。【结论】实施更新改造后防护林带土壤团聚体稳定性和抗蚀性能得到明显提升,表明更新改造可以改善土壤质量;不同更新改造方式中杨树和樟子松林带土壤团聚体稳定性和抗侵蚀能力显著优于樟子松-杨树混交、云杉林带;更新改造后林带土壤可蚀性减小与水稳性团聚体含量增加和团聚体稳定性的提高密切相关。

尕海湿地植被退化过程中土壤有机碳矿化特征

为了揭示植被退化对湿地土壤碳矿化过程的影响,以甘南尕海4种不同植被退化梯度的湿地(未退化(UD)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)及重度退化(HD))为研究对象,采用室内恒温培养和碱液吸收法研究不同土层土壤有机碳(SOC)矿化速率和累积矿化量,结合一级动力学方程,分析土壤半矿化分解时间(T1/2)、有机碳矿化潜势(C0)等参数对植被退化的响应。结果表明:(1)不同植被退化梯度湿地SOC矿化速率在培养期内呈现出基本一致的变化趋势,表现为,培养初期(0~4天)矿化速率快速下降,且数值较高,培养中后期缓慢下降(4~41天)并趋于平稳;各培养温度下,不同植被退化梯度湿地土壤在各土层有机碳矿化速率大小均为UD>LD>MD>HD。(2)在整个培养期间,各植被退化梯度湿地土壤有机碳矿化速率均随土层加深而降低,表层0-10 cm的矿化速率(1.14~16.23 mg/(g·d))均显著高于10-20 cm(1.05~2.85mg/(g·d))和20-40 cm土层(0.94~1.26 mg/(g·d))。(3)4种植被退化梯度湿地在不同温度下的土壤有机碳累积矿化量均值排序为5°C(34.54 mg/g)<15°C(46.67 mg/g)<25°C(58.28 mg/g)<35°C(86.46 mg/g)。(4)一级动力学方程的C0值随植被退化程度增加呈递减趋势,而C0/SOC随着温度的升高而降低。因此,植被退化能显著降低高寒湿地土壤有机碳矿化速率,而气候变暖能够显著增加湿地土壤有机碳矿化量。

尕海湿地植被退化过程中土壤碳矿化特征研究

以甘肃省甘南尕海则岔自然保护区内的未退化、轻度退化、中度退化及重度退化的湿地为研究对象,采用野外取样和室内测试相结合的方法,应用室内矿化培养实验,分析了植被退化过程中土壤在不同土层(0～10、10～20、20～40 cm)中的有机碳矿化特征。结果表明,植被退化程度、培养时长、温度高低和土层深度均对土壤有机碳矿化速率有显著影响。不同退化程度土壤有机碳矿化量均随着土层加深而降低,未退化[475.74 CO2/(mgC/g)]>重度退化[329.302 CO2/mgC/g)]>轻度退化[291.50 CO2/(mgC/g)]>中度退化[253.11 CO2/mgC/g)]。不同退化程度土壤有机碳矿化量均随着培养时间的变长而降低,且平均在2～6 d下降速度较快,平均在13 d左右后下降速度平缓,基本保持不变。按照CO2-C释放速率变化程度,将矿化曲线划分为快速矿化(平均约12 d)、缓慢矿化(平均约26 d)和平衡矿化三个阶段,其中快速矿化阶段主要为活性碳矿化。双库一级动力学方程可以较好的拟合植被退化中土壤有机碳矿化过程,不同退化程度土壤有机碳矿化量均随土层加深而降低,浅层和未退化土壤矿化能力较强,对难分解有机碳库的利用程度较高,可以有效促进碳循环,提高土壤固碳能力,在研究全球碳循环时应给予重视。