喀斯特地区不同林分土壤团聚体稳定性及其有机碳特征

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以土壤团聚体稳定性及其有机碳分布特征为对象的研究已经有很多报道,在喀斯特地区相关研究相对薄弱。为阐明该地区主要人工林和次生天然林土壤团聚体稳定性及其有机碳特征,本研究选取了广西地区主要的4种人工林营造树种(马尾松林、桉树林、毛竹林、杉木林)和次生天然林为研究对象,基于野外调查和室内实验分析,对5种林分类型下表层土壤(0~20 cm)和亚表层土壤(20~40 cm)养分、土壤团聚体稳定性及粒径分布、水稳性团聚体有机碳以及0~40 cm平均土壤碳密度进行了研究。主要结果如下:(1)次生天然林改造为人工林后,对土壤质量产生不利影响,相对次生天然林其土壤养分、团聚体稳定性(水稳性和机械稳定性)、林地土壤碳密度整体上出现一定程度下降。其中部分林分土壤团聚体水稳定性和次生天然林存在显著差异,4种人工林土壤碳密度与次生林相比,下降幅度为:12.2%~41.8%。4种人工林2个土层土壤团聚体水稳定性均为较浅土层高于较深土层,且2个土层杉木林最高,桉树林最低。(2)土壤理化性质对团聚体机械稳定性影响较小,和团聚体水稳定性关系密切程度较高。干筛处理下,土壤理化指标(全N、P、K、土壤容重、土壤有机质)除全N与分形维数存在显著正相关关系外,其余与平均质量直径、几何平均直径、土壤分形维数3个指标均不存在显著相关关系。湿筛条件下,土壤理化指标(除全P、全K外)和平均质量直径、几何平均直径关系密切。平均质量直径与土壤有机质呈极显著正相关关系;与土壤容重呈极显著负相关关系;与土壤全N呈显著正相关关系。几何平均直径分别和土壤有机质、全N呈极显著正相关关系,与土壤容重呈极显著负相关关系。分形维数和全N呈显著正相关关系。(3)>5 mm粒级水稳性团聚体含量、土壤有机碳含量的增加有利于增强土壤抗侵蚀能力,而0.5~0.25 mm和<0.25mm粒级水稳性团聚体含量的增加会降低土壤团聚体稳定性,土壤结构较差,降低土壤抗侵蚀能力。(4)5种林分土壤团聚体有机碳贡献率最小值均出现在0.5~0.25 mm粒级团聚体,其中4种林分(桉树林除外)贡献率最大值出现在>5 mm粒级团聚体,提高土壤中大团聚体比例有利于增加土壤有机碳含量。(5)5种林分类型(桉树林、马尾松林、毛竹林、杉木林、次生天然林)0-40 cm土层土壤有机碳密度分别为:7.75、9.72、11.12、11.70、13.32,kg/m2。5种林分类型0-20 cm土层土壤有机碳密度均高于20-40 cm土层。在营造人工林时,相对其他3种人工林而言,增加杉木林的面积可以提高喀斯特地区林地土壤碳储量。
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