川南马尾松低效林改造初期土壤有机碳物理稳定性的研究

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:teddy18chen
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马尾松(Pinus massoniana)广泛分布于我国亚热带地区,是典型的乡土针叶树种,其分布面积位居全国针叶林面积之首。因马尾松常分布在低山丘陵以及村民居住地区,会频繁受到人类干扰和破坏,进而导致其人工林物种多样性骤减、生态功能退化等后果。因此,对马尾松低效林进行结构及功能的优化、恢复改造势在必行。土壤有机碳稳定性是反映土壤质量的一个重要指标。土壤团聚体对土壤中有机碳起到闭储、阻隔作用,使土壤有机碳不易被分解破坏。因此,土壤团聚体稳定性决定土壤有机碳物理稳定性。本研究对实验区域的马尾松低效林进行两种模式的改造:一是对一个面积约8 hm2的马尾松低效林地全面皆伐,采用团块状镶嵌式混交模式,构成亚热带常绿阔叶林人工生态系统;二是采用皆伐式不同大小面积林窗干扰,团块状镶嵌式改造低效低产人工林地,形成针阔混交林人工生态系统。通过分析、测定及对比试验区各样地所采样品的总孔隙度、田间持水量、土壤容重以及土壤团聚体相关指标,筛选出最适合当地状况的改造方法。本文通过探讨低效林的不同改造方法对土壤物理性质及土壤有机碳稳定性的影响,在建设稳定高效的生态经济型人工林体系方面具有重要意义。研究发现:(1)土壤基础物理性质方面:各改造样地中土壤总孔隙度为:对照>10×10m >20×20m>30×30m>40×40m>皆伐样地(P<0.05),田间持水量各样地的关系与之相同,而土壤容重与之相反。此结果表明:低效林改造初期,各改造方式均对原有土壤结构造成了不同程度的影响。与对照样地相比,各改造样地的土壤通气状况、土壤持水能力均有所下降,土壤紧实程度有所升高。(2)土壤水稳性团聚体分布方面:在时间尺度上:0-20 cm土层>0.25 mm水稳性团聚体含量随时间推移呈显著下降趋势(P<0.05);10×10m、20×20m以及30×30m样地0-20 cm土层>5mm水稳性团聚体呈上升趋势(P<0.05),且以>0.25mm粒径颗粒为主;40×40m和皆伐样地0-20 cm土层>5 mm水稳性团聚体随时间变化不大且含量较低,分布特征以<0.25 mm粒径颗粒为主:各样地20-40 cm土层与0-20cm土层变化规律相似。在空间尺度上,0-20 cm与20-40 cm土层中>0.25 mm水稳性团聚体含量大小关系相同:对照>10×10m>20×20m>30×30m>40×40m>皆(P<0.05)。(3)土壤有机碳物理稳定性方面:10×10m和20×20m样地的改造方法能有效的提高改造初期样地的表层土壤团聚体稳定性,30×30m改造法效果不明显,而40×40m和皆伐改造法样地表层土壤的稳定性逐渐下降。土壤抗蚀能力:在时间尺度上10×10m与20×20m改造法能有效提高改造初期土壤抗蚀能力;在空间尺度,各样地土壤0-20cm与20-40cm土层土壤抗蚀能力变化规律一致,即:对照>10×10m> 20 X 20m>30 X 30m>40 X 40m>皆。土壤团聚体结构破坏率:10×10m样地的改造方法能有效的降低改造初期表层土壤团聚体结构破坏率,提高土壤团聚体稳定性以及结构性,从而提高土壤有机碳的物理稳定性,而其余改造法不能有效降低土壤团聚体结构破坏率,土壤在侵蚀作用下易受到破坏。各改造样地中土壤各粒径团聚体有机质含量随时间推移正在逐渐积累和恢复,其中10×10m、20×20m样地中>5mm、 5-2mm、2-1mm粒级团聚体有机质含量增幅教其他样地大,而40×40m和皆伐样地中<0.25mm粒级团聚体有机质含量增幅比其他样地大。由于改造整地初期对当地土壤土体的结构以及养分含量造成了极大的影响,各粒级团聚体中有机质含量显著降低,就恢复程度而言:10×10m和20×20m样地的改造方法能有效的提高改造初期样地的表层土壤有机碳物理稳定性,恢复程度较好;30×30m改造法效果不明显;40×40m和皆伐改造法样地表层土壤有机碳的物理稳定性逐渐下降,恢复程度较差。土壤团聚体稳定性:在时间尺度上10×10m与20×20m改造法能有效提高改造初期土壤团聚体稳定性;在空间尺度,各样地土壤中0-20cm与20-40cm土层土壤团聚体稳定性规律一致,即:对照>10×10m>20×20m>30×30m>40×40m>皆。10×10m和20×20m样地的改造方法能有效的降低改造初期样地的表层土壤可蚀性,提高土壤有机质物理稳定性,30×30m、40×40m和皆伐改造法不能有效提高土壤有机质物理稳定性,土壤有机碳易被破坏。(4)相关性分析:0-20 cm与20-40 cm土层中>0.25 mm水稳性团聚体百分含量与MWD值呈极显著正相关,>0.25mm水稳性团聚体百分含量与K值、SD值呈极显著负相关。综上所述:10×10m林窗和20×20m林窗样地的改造方法能有效提高土壤有机碳物理稳定性,从而有效地控制了初期的水土流失加强现象,证明在马尾松低效林改造初期,适当控制团状皆伐面积可有效提高土壤有机质物理稳定性。
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