典型黄绵土团聚体结构稳定性的变化与影响因素研究

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团聚体稳定性是决定土壤抗侵蚀和退化能力的重要土壤物理性质,黄土高原土壤侵蚀强度大、水土流失面积广,该地区对土壤团聚体稳定性的研究多基于水稳性团聚体,关于团聚体结构稳定性变化的研究较少。为探明典型黄绵土团聚体结构稳定性的主要影响因素,本研究以纸坊沟流域及子午岭林区为研究区,选择不同土地利用方式及不同植被演替阶段的土壤为研究对象,分析了不同土地利用方式、植被演替阶段及不同土层深度之间土壤理化性质、团聚体结构稳定性及土壤可蚀性的差异,明确了不同土地利用方式、植被演替阶段土壤团聚体结构稳定性的变化特征及土壤理化性质对团聚体结构稳定性的影响,揭示了影响团聚体结构稳定性变化的主要理化因子,为黄土丘陵区稳定土壤结构、提高土壤质量、增强土壤抗蚀性和防治水土流失提供基础和理论依据。主要结果如下:(1)不同土地利用方式土壤有效粒径组成以粉粒级颗粒为主,其次是砂粒级,黏粒级颗粒含量最少;不同植被演替阶段则以砂粒级颗粒为主,其次是粉粒级颗粒,黏粒级颗粒含量最少。两个研究区土壤质地分类均为粉壤土。不同土地利用方式上下层土壤的p H值分别在8.65~8.85、8.71~8.98之间,不同植被演替阶段土壤的p H值分别在8.16~8.50、8.40~8.64之间,表明土壤呈碱性。不同土地利用方式上下层土壤的电导率分别在0.144~0.177 d S m-1、0.138~0.170 d S m-1之间,不同植被演替阶段土壤的电导率值分别在0.165~0.207 d S m-1、0.154~0.189 d S m-1之间,均处于0~2 d S m-1之间,表明土壤为非盐渍化土壤。林草地的pH值、黏粒、粉粒和Ca CO3含量低于农地,砂粒含量、电导率、SOC和TN含量则显著高于农地。不同土地利用方式下土壤的阳离子交换量和交换性阳离子含量差异较小。0-15 cm土壤的团聚体水稳性以草地最强,其他土地利用方式相差不大,15-30 cm土壤则是农地显著高于林草地。不同植被演替阶段土壤的阳离子交换量随正向演替过程不断提高,交换性阳离子含量则差异较小。团聚体水稳性较农田显著提高,其中0-15 cm土壤沙棘最稳定,15-30 cm土壤辽东栎最稳定。随土层深度加深不同土地利用方式及植被演替阶段土壤的粒径组成、电导率与农地的p H、团聚体水稳性无显著变化,土壤SOC、TN含量和林草地的团聚体水稳性显著减小,土壤Ca CO3含量与林草地的p H值显著增加。(2)谷子、土豆、玉米、果园、撂荒、草地、刺槐0-15 cm土壤的团聚体结构稳定性指标SiR值分别为0.74、0.71、0.70、0.75、0.76、0.85、0.86,整体表现为草地、刺槐>撂荒>果园>谷子>土豆、玉米;15-30 cm土壤团聚体的SiR值分别为0.62、0.64、0.61、0.59、0.63、0.73、0.78,表现为刺槐>草地>土豆>撂荒>谷子>玉米>果园。各土地利用方式上下层土壤团聚体结构稳定性均表现为0-15 cm显著高于15-30 cm。农田、草地、沙棘、山杨、辽东栎0-15 cm土壤的团聚体结构稳定性指标SR值分别为0.46、0.43、0.49、0.59、0.70,整体表现为辽东栎>山杨>沙棘>农田>草地;15-30 cm土壤团聚体的SR值分别为0.36、0.46、0.65、0.68、0.52,表现为山杨>沙棘>辽东栎>草地>农田。其中农田、辽东栎0-15 cm土壤团聚体结构稳定性显著高于15-30 cm,草地、沙棘、山杨则相反。(3)不同土地利用方式下0-15 cm和15-30 cm土壤的可蚀性因子(K)分别在0.2218~0.2248、0.2214~0.2265之间,各土地利用方式间差异较小。不同植被演替阶段上下层土壤的K值范围则分别是0.1647~0.1902、0.2045~0.2225,各植被演替阶段土壤的K值较农田明显减小。不同土地利用方式和植被演替阶段下层土壤的K值均高于表层。(4)冗余分析结果表明黏粒级颗粒、电导率、砂粒级颗粒、SOC、TN、砂粒、p H是影响不同土地利用土壤团聚体结构稳定性的主要因子(P<0.05),其中黏粒级颗粒、p H对其表现出负影响,电导率、砂粒级颗粒、SOC、TN、砂粒则表现出正影响。黏粒级颗粒对团聚体结构稳定性的解释量为48.0%,是影响不同土地利用土壤团聚体结构稳定性的最主要因子。粉粒级颗粒、Ca CO3、p H、团聚体水稳性、SOC是影响不同植被演替土壤团聚体结构稳定性的主要因子(P<0.05),其中粉粒级颗粒、Ca CO3、p H对其表现出负影响,团聚体水稳性、SOC则表现出正影响。粉粒级颗粒对团聚体结构稳定性的解释量为76.1%,是影响不同植被演替土壤团聚体结构稳定性的最主要因子。
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