我国不同土地利用方式对土壤团聚体稳定性影响的整合分析

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土壤团聚体是土壤结构的基本单元,其稳定性对生态系统服务功能的发挥有重要作用,并受土地利用方式及其它环境因子的影响。然而,目前关于我国不同区域土地利用方式对土壤团聚体稳定性影响的研究结果存在较大差异,需要进行综合量化的分析。因此,本研究基于公开发表120篇文献的518对观测结果,采用整合分析系统评价了土地利用方式对团聚体稳定性及其相关土壤性质(有机碳SOC、黏粒和p H)的影响,利用结构方程模型方法确定了影响团聚体稳定性的关键因子。研究结果可为我国生态系统服务评估与管理提供一定的科学依据。主要结论如下:(1)整合分析结果表明,土地利用方式对土壤团聚体稳定性指标有显著性的影响(P<0.01)。不同土壤团聚体筛分测定方法对稳定性评价结果具有显著影响(P<0.01),表现为Le Bissonnais(LB)法比湿筛法和干筛法更能体现出团聚体破碎机制的差异性。与农田相比,当土地利用方式为林地时,可以显著增加土壤团聚体的抗消散作用和抗机械破碎作用。总体来看,土地利用方式发生变化时,在我国的低海拔(<1000 m)、年平均温度10-20oC、初育土、坡度10-30o条件下,有利于提高团聚体稳定性。(2)整合分析结果表明,与农田相比,其他土地利用方式整体上可以显著(P<0.01)增加SOC含量31%。当降雨量≥400 mm、土壤类型为铁铝土、土地利用为林地时,对SOC含量的提高更明显。气候类型、海拔和经纬度、年平均温度和植被种植坡度对SOC含量没有显著影响(P>0.05)。土地利用方式的变化对黏粒含量无显著影响(P>0.05),但显著降低了土壤p H 2.96%。在气候类型为亚热带季风气候、海拔<1000 m、降雨量<400 mm、年平均温度10-20oC、土地利用方式为果园、植被种植坡度≥30o时,更容易降低土壤的p H值。经度和纬度对土壤p H值没有显著影响(P>0.05)。(3)利用结构方程模型系统的展现了团聚体稳定性(SAS)与不同解释变量(影响因子)之间的效应关系。LB法(尤其是FW处理)下,各因子对团聚体稳定性SAS有正向效应,影响程度为土地利用方式LU>土壤性质SP>地理因素GEO>环境水热条件EHC>土壤类型ST。干筛法下,除EHC对SAS有正向效应外,其他因子均产生负向效应,表现为GEO>LU>SP>EHC>ST。湿筛法下,EHC和GEO对SAS产生负向效应,其它因子则为正向效应,表现为SP>EHC>GEO>ST>LU。在不同团聚体稳定性测定方法下,间接影响因子(土壤类型Soil type、纬度Latitude、坡度Slope、经度Longitude和有机碳SOC)通过分别影响直接因子(ST、EHC、LU、GEO和SP),进而影响团聚体稳定性。总体来看,土地利用方式的改变有利于提高团聚体稳定性,但在筛分方法和影响因素的作用下表现异同。因此,在对土壤团聚体稳定性及其相关土壤性质进行评价时,有必要结合研究区域的尺度性及其影响因素进行综合的考量。
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