马尾松人工林物种调控下土壤团聚体稳定性及养分特征研究

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土壤团聚体是土壤最基本的结构单元,其稳定性影响着土壤抵抗降雨和径流侵蚀的能力,被认为是评价土壤肥力状况和土壤结构好坏的重要指标。马尾松是我国南方低山丘陵区中群落演替的先锋树种,但马尾松人工纯林所引起的土壤退化已成为南方地区退化生态问题之一。如何通过林分改造降低马尾松人工林下土壤流失已成为当前亟需解决的问题。研究表明针叶人工林补植阔叶树种能显着改善土壤衰退现象,提高土壤结构稳定性和土壤养分含量,但其机理尚未得到充分认知,且不同阔叶树种引入对土壤理化性质改善尚未得到评估,因此,筛选适宜林分补植的阔叶树种对马尾松人工林进行调控对提高养分利用率、降低水土流失和提高林地生产具有重要意义。本研究选取了马尾松纯林和马尾松与不同物种调控林分下土壤团聚体作为研究对象,对团聚体稳定性和养分进行分析研究,初步得到以下研究结果:(1)土壤团聚体分布:研究区马尾松不同物种调控下各土层土壤风干团聚体分布均以>5mm的团聚体为主,水稳性团聚体分布以<0.25mm为主,均以2-1mm含量最低;各林分下不同土层间土壤风干团聚体随土层变化没有明显规律,各林分下土壤水稳性团聚体>5mm、5-1mm、2-1mm和1-0.25mm粒径下土壤团聚体含量大致随土层的加深而降低的趋势,而<0.25mm粒径团聚体含量表现为随土层加深而逐渐增大趋势;6种林分下土壤风干大团聚体和水稳性大团聚体含量均以马尾松+深山含笑林分下最高,马尾松+油茶和马尾松+连香林分下其次,马尾松纯林、马尾松+木莲和马尾松+伯乐较低;而<0.25mm的微团聚体,与之相反,以马尾松+木莲含量最高,马尾松+深山含笑含量最低,说明深山含笑树种引入后更利于大团聚体的形成。(2)土壤团聚体稳定性:研究区6种林分下土壤团聚体稳定性从MWD、GMD、R>0.25mm和PAD四个方面进行分析,且排序大小各不相同,随着土层的加深,马尾松纯林、马尾松+伯乐、马尾松+木莲、马尾松+连香和马尾松+深山含笑林分下土壤团聚体机械稳定性的MWD呈增加趋势,马尾松+油茶呈递减趋势,土壤GMD变化趋势与MWD随土层变化趋势大致相同;随着土层的加深,各林分土壤水稳性团聚体MWD、GMD均呈降低趋势;各林分下土壤团聚体PAD含量随着土层的加深而逐渐增大,>0.25mm水稳性团聚体含量均随着土层加深而逐渐减小,说明表层土壤团聚体结构明显高于其余土层;总体来看,各林分间土壤团聚体稳定性均以深山含笑引入调控后土壤团聚体稳定性得以显着提高,而伯乐和木莲树种引入后团聚体稳定性改善效果并不明显。(3)土壤团聚体养分分布:对研究区土壤团聚体养分分布发现,各林分下土壤养分和酶活性均表现为随土层深度的增加而降低趋势;各林分中团聚体养分在不同土层中随粒径的变化趋势各不相同,但整体表现为在马尾松+深山含笑和马尾松+油茶下团聚体有机碳、全氮、全磷、铵态氮、硝态氮和速效磷大致以1-0.25mm和<0.25mm粒径含量最高;马尾松+连香林分下养分大致以2-1mm粒径含量最高;各林分全钾和速效钾以<0.25mm含量最低。土壤团聚体内β-葡糖苷酶、N-乙酰-葡糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和酸性磷酸酶活性均表现为随粒径的减小为逐渐增大。4种酶活性均以马尾松+深山含笑最高,均显着高于马尾松+伯乐未调控的马尾松纯林。(4)对团聚体养分和组成进行相关性研究发现,风干团聚体和水稳性团聚体<0.25mm均与各养分呈负相关或极显着负相关,与MWD、GMD和R>0.25mm呈正相关或及极显着正相关,与PAD呈负相关和显着负相关。6种林分下土壤团聚体养分贡献率结果显示与团聚体分布表现一致,即>5mm>(<0.25mm)>5-2mm>1-0.25mm>2-1mm的团聚体,各林分下大团聚体对土壤养分的贡献率均以马尾松+连香和马尾松+深山含笑最大,微团聚体以马尾松+木莲和马尾松+伯乐最大,这与团聚体含量分布相一致。(5)本文对马尾松与不同物种调控后土壤团聚体稳定性和养分指标采用了坐标综合评价法评定哪种林分对团聚体改善作用最好,其综合评价排序为:马尾松+深山含笑>马尾松+油茶>马尾松+连香>马尾松纯林>马尾松+木莲>马尾松+马尾松+伯乐,说明并非所有阔叶树种引入调控后都能对土壤团聚体稳定性和养分起着正向作用,这与其凋落物叶材质特点息息相关,选择凋落物易分解的树种更利于土壤团聚体稳定性的提高。
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