降水量变化对荒漠草原土壤团聚体稳定性的影响

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hyhlj
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土壤团聚体是维持土壤水、肥、气、热的重要载体,团聚体的稳定性体现了土壤的承载能力、固碳能力和耐冲刷能力,反映了土壤的稳定性。降水作为内蒙古荒漠草原植物生长的主要限制因子,调控着土壤团聚体中C、N、P等养分元素的有效性。本研究聚焦不同降水量进入土壤后对荒漠草原土壤团聚体稳定性的影响,利用2016年在短花针茅荒漠草原建立的人工模拟降水平台,在每个围封小区内增设四个不同降水梯度的小区(减水50%、自然降水、增水50%、增水100%),于2020~2021年采集不同土层(0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm)的土样进行团聚体筛分,并分析团聚体内养分及其化学计量特征的变化,主要研究结果如下:(1)减水50%显著降低了凋落物生物量、土壤含水量(P<0.05),增水100%显著提高了0~10 cm土层的地下生物量、土壤含水量、pH值(P<0.05)。增水100%处理显著降低0~10cm土壤容重(P<0.05)。在湿润年份,增水100%处理下0~10 cm土层中的有机碳含量显著高于减水50%处理(P<0.05),增水100%处理下的10~20 cm土层的总氮含量显著高于增水50%处理(P<0.05),减水50%显著降低了0~10 cm土层的总磷含量(P<0.05)。在干旱年份,随着降水梯度的增加,土壤有机碳含量有降低趋势,增水100%处理下的总氮显著低于减水50%处理(P<0.05)。(2)在湿润年份,0~30 cm范围,粒径>0.25 mm的机械稳定性大团聚体占整个团聚体含量的50.1%~65.4%,>0.25 mm粒径水稳定性团聚体含量为31.4%~44.6%;在干旱年份,>0.25 mm粒径土壤机械稳定性团聚体含量为40.1%~62.4%,>0.25mm水稳定性团聚体含量为28.4%~44.3%,在水力作用下部分粒径>0.25 mm机械稳定性团聚体崩解为0.053~0.25 mm粒径微团聚体。增水显著增加了土壤水稳定性大团聚体含量(P<0.05),随降水梯度的增加,0~10 cm土层水稳定性团聚体的稳定性显著增加(P<0.05);随着土层深度的增加,土壤可蚀性因子显著增大,土壤团聚体稳定性显著减小(P<0.05)。(3)水稳定性团聚体内有机碳、总氮、总磷主要集中在>0.25 mm粒径大团聚体内。在湿润年份,减水50%显著降低了10~20 cm土层>2 mm粒径内有机碳含量(P<0.05),在干旱年份,增水50%显著降低了0~10 cm土层<0.053 mm粒径内有机碳含量(P<0.05)。增水100%显著提高了0~10 cm土层0.25~2 mm粒径内总氮、>2mm粒径总磷含量(P<0.05)。0~10 cm土层团聚体C/N显著高于其他两个土层(P<0.05),增水100%显著提高了团聚体N/P(P<0.05)。0~20 cm土层团聚体内有机碳、总氮、总磷对总有机碳、总氮、总磷贡献率均以0.053~0.25 mm粒径最高。(4)微生物生物量碳、氮在0~10 cm土层含量较高,且0~10 cm土层微生物生物量碳主要集中在0.25~2 mm粒径团聚体内,其与团聚体内有机碳呈显著的一元线性关系(P<0.01)。(5)在湿润年份,削弱了水分对生态系统的限制作用,它通过影响土壤容重、pH、微生物生物量碳、地下生物量、有机碳含量,进而对土壤可蚀性因子产生显著影响;在干旱年份,土壤含水量直接对土壤可蚀性因子产生极显著负效应(P<0.001)。综上所述,水分的增加有利于大团聚体(>0.25 mm)在0~30 cm土层中的累积,增加了土壤的抗侵蚀能力,增强了团聚体的稳定性,而且大团聚体有利于养分的储存,更有利于荒漠草原的可持续利用。
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