渭北旱塬区退耕还林对土壤有机质和水稳性团聚体影响

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1、渭北旱塬区退耕还林对土壤有机质和水稳性团聚体影响　　稳定性土壤团聚体可维持较好的土壤结构，进而改善土壤通气性，增加水分入渗，减少地表径流和侵蚀〔1〕。土壤有机质对土壤结构稳定性和土壤养分状况有多重影响，对土壤资源的可持续利用非常重要〔2〕。具有较多稳定大团聚体的土壤质量较高〔3〕。土壤有机质与土壤团聚体的形成和稳定性密切相关，土壤团聚体保护有机质，进而影响有机质的转化和提高土壤肥力〔4〕。同时，有机质作为胶结剂，有利于水稳性团聚体的形成。许多学者〔5－7〕就土壤团聚体和有机质之间的关系进行了研究，其中，张大鹏等〔5〕认为，水稳性团聚体粒级分布分形维数与土壤有机质含量无

2、显着相关性;卢凌霄等〔6〕认为，＞2mm团聚体对土壤有机碳的贡献率约70%。　　陕西省渭北旱塬区沟壑纵横、植被稀少，水土流失严重，各级政府在该区域进行了大面积的退耕还林工程。田义超等〔8〕对咸阳台塬区土地利用/覆被变化进行定量研究时认为，20002010年，该区森林面积增加了69．26%。但未见有关该区域退耕还林对土壤有机质和水稳性团聚体影响的研究。本文计算了礼泉县北部叱干镇不同土地利用类型下及不同植被类型下土壤水稳性团聚体＞0．25mm的百分含量(＞0．25mm)、平均质量直径(M)和油松的平均周长(c)及栽植年限(a)进行回归分析，可以用二次多项式进行拟合，分别为

3、:SOM=0．0031c2－0．2284c+11．158和SOM=0．0134a2－0．3463a+9．0676。　　相对于林地和永久性荒地，麦地和苹果地表层土壤团聚体分形维数(D)最大，分别为2．80和2．92，而平均质量直径和土壤有机质含量最小。　　Lobe等〔14〕认为，农地长期的耕种活动促进土壤有机质分解，会显着影响区域土壤碳库。林地和永久性荒地表层土壤有机质及水稳性团聚体含量显着高于农地。Nichols等〔3〕研究耕作措施对土壤结构影响时也认为，无耕作的土壤水稳性大团聚体含量较多，这表明较少地扰动有利于大团聚体的形成。Su等〔2〕研究也认为，农地转变为草地后

4、，土壤有机碳增加，并伴随团聚体的形成和土壤团聚体稳定性的增强。林地水稳性团聚体D小于农地和一年荒地，这表明，在该区域实施的退耕还林有效降低了土壤水稳性团聚体分形维数，提高土壤结构稳定性，进而提高土壤抗侵蚀能力。在该区域，油松和刺槐属于优良的水土保持树种。　　3．2土壤有机质与稳定性团粒结构形成的关系　　由图3可以看出，土壤有机质和水稳性团聚体平均质量直径及分形维数呈线性相关。另外，对不同粒级水稳性团聚体土壤有机质含量与粒级进行回归分析，以说明有机质在促进大团粒结构形成及水稳性团聚体在减少有机质矿化方面的作用。＜0．25mm水稳性团聚体中所含的土壤有机质较小，而较大粒级

5、水稳性团聚体中土壤有机质含量较高。这与Schann等〔15〕和杨莹莹等〔16〕研究结果一致，前者测定林地和草地土壤有机质含量在0．25～2mm、0．053～0．25mm和＜0．53mm的水稳性团聚体中分别为5．02%、4．73%和4．37%;后者表明，随着团聚体粒径减小，水稳性团聚体中有机质含量逐渐降低。可见，土壤有机质的输入有利于稳定性团聚体的形成，稳定性团聚体可保护有机质以免矿化，这进一步促进了团聚体的稳定性〔7〕。植被恢复稳定土层结构、促进土壤水稳性大团聚体中有机碳的形成，可能在黄土丘陵侵蚀景观土壤固碳过程中起重要作用〔17〕。总之，退耕还林通过增加有机物质的输

6、入，有利于水稳性团聚体的形成，而水稳性团聚体可增加水分入渗，减少侵蚀，增加土壤碳固定。　　3．3几种土壤水稳性团聚体指标比较　　无论采用哪个指标，基本上都能够表征土地利用类型引起的土壤团聚体水稳性的变化。偏倚系数Cs能够较为灵敏地表征各类土壤的团聚水平〔10〕。　　一年荒地和农用地Cs为负值，而林地和永久性荒地Cs为正值。但是，却难以比较同一土地利用类型下的土壤团聚化水平。而大于0．25mm的水稳性团聚体质量百分含量、平均质量直径和分形维数可用于比较各样地土壤水稳性团聚体的含量，且三者之间及三者与土壤有机质呈极显着正相关。　　4结论　　植被类型对土壤水稳性团聚体及有机

7、质有显着影响，退耕还林还草能够显着提高表层土壤质量。　　退耕年限相同条件下，刺槐林地和油松林地相比，前者土壤有机质含量高于后者，而后者土壤水稳性团聚体含量高于前者。＜0．25mm水稳性团聚体中所含的土壤有机质最小，而较大粒级水稳性团聚体中土壤有机质含量较高，这说明土壤有机质为土壤大团聚体的形成提供了良好的物质基础，另一方面说明大部分土壤有机碳储存在大粒级团聚体中。