黃土高原退耕地土壤團(tuán)聚體碳氮分布特征.pdf

1、黃土高原是我國水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)，經(jīng)過近50年的植被恢復(fù)，水土流失治理取得顯著效果。隨著水土流失的遏制，植被恢復(fù)的土壤效應(yīng)及其碳匯功能逐漸成為該區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)迫切需要認(rèn)識(shí)的科學(xué)問題。本研究以黃土高原不同年限典型退耕模式下土壤為研究對(duì)象，分析不同退耕模式下土壤及其團(tuán)聚體碳氮的分布，獲得團(tuán)聚體碳氮在農(nóng)地退耕過程中的分布特征，揭示土壤有機(jī)碳氮庫對(duì)植被、退耕年限的動(dòng)態(tài)變化，為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)退耕地土壤碳匯功能提供理論依據(jù)，并為認(rèn)識(shí)以土壤有機(jī)碳循環(huán)過

2、程主導(dǎo)的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與氣候系統(tǒng)反饋?zhàn)饔玫於ɑA(chǔ)。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)黃土高原農(nóng)地退耕可以增加團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，改善土壤結(jié)構(gòu)。黃土高原農(nóng)地退耕后可以增加土壤MWD和MGD，提高＞0.25mm團(tuán)聚體含量，且MWD和MGD均與＞0.25mm團(tuán)聚體含量呈顯著正相關(guān)。黃土高原不同植被類型土壤pH均表現(xiàn)為0-10cm土層低于10-20cm土層。水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶土壤pH高于8，退耕對(duì)土壤pH影響不顯著;退耕刺槐林地土壤pH表現(xiàn)出時(shí)空

3、變異性。黃土高原不同植被類型土壤容重均表現(xiàn)為0-10cm土層低于10-20cm土層。水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶土壤容重較大，為1.28-1.53g·cm-3，退耕對(duì)土壤容重影響不顯著。退耕刺槐林地土壤容重在不同地點(diǎn)變化不同。在延安、富縣、永壽、扶風(fēng)農(nóng)地退耕種植刺槐可以降低土壤容重，而彬縣農(nóng)地退耕種植刺槐后土壤容重增加。
　　(2)黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶不同退耕模式均能提高0-10cm土層土壤有機(jī)碳和全氮含量，但效果受退耕年限的影響。與相鄰未退

4、耕農(nóng)地相比，退耕后自然恢復(fù)草地在演替10年時(shí)0-10cm土層土壤有機(jī)碳和全氮含量不受影響，而在演替20年時(shí)顯著增加;退耕種植苜蓿后0-10cm土層土壤有機(jī)碳和全氮含量分別增加52％-83％和43％-67％，其儲(chǔ)量的增加速率分別為0.17-0.46和0.015-0.043Mg·ha-1·a-1，但不同退耕年限間差異不顯著;退耕后種植檸條前20年土壤有機(jī)碳和全氮含量增加較多，退耕40年時(shí)增加量有所降低。農(nóng)地退耕后種植檸條、苜蓿在研究時(shí)段內(nèi)其

5、固存碳、氮的能力要優(yōu)于退耕后自然恢復(fù)草地，然而由于受土壤水分條件的限制和自身高耗水的特性，這兩種退耕模式有可能不具備長期的增碳、增氮能力。
　　(3)黃土高原農(nóng)地退耕種植刺槐均不同程度提高0-10cm土層土壤有機(jī)碳、全氮的含量與儲(chǔ)量，增加幅度在永壽最高，在彬縣最低;與相鄰未退耕農(nóng)地相比，10-20cm土層土壤碳氮在延安、富縣顯著增加，在永壽、扶風(fēng)無顯著變化，而在彬縣明顯減少;刺槐林地0-10cm土層土壤碳氮含量為10-20cm的1

6、.4-2.8倍。不同地點(diǎn)退耕刺槐林地土壤碳氮變化隨退耕年限的變化不同，存在一定的時(shí)空變異性。
　　(4)黃土高原農(nóng)地退耕可以增加土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳和全氮的含量與儲(chǔ)量，在0-10cm土層的增加要優(yōu)于10-20cm土層。不同地點(diǎn)不同退耕模式土壤團(tuán)聚體碳氮隨退耕年限的變化不同。自然演替草地首先＞0.25mm團(tuán)聚體碳氮增加，隨著草地的逐漸恢復(fù)，0.25-0.053mm和＜0.053mm團(tuán)聚體碳氮也相應(yīng)增加;由于自身高耗水的特性，檸條林地在前

7、20年各粒徑團(tuán)聚體碳氮均顯著增加，而到40年時(shí)減少，苜蓿地各粒徑團(tuán)聚體碳氮隨退耕年限波動(dòng)變化。彬縣退耕刺槐林地團(tuán)聚體碳氮隨退耕年限無變化;延安隨退耕年限的延長，＞0.25mm和0.25-0.053mm團(tuán)聚體有機(jī)碳和全氮儲(chǔ)量增加，而＜0.053mm團(tuán)聚體有機(jī)碳和全氮儲(chǔ)量減少;富縣＞0.25mm團(tuán)聚體有機(jī)碳和全氮儲(chǔ)量隨退耕年限無變化，0.25-0.053mm和＜0.053mm團(tuán)聚體有機(jī)碳和全氮儲(chǔ)量隨退耕年限的增加而增加;永壽＞0.25mm團(tuán)

8、聚體有機(jī)碳和全氮儲(chǔ)量隨退耕年限的增加而顯著增加，而＜0.053mm團(tuán)聚體有機(jī)碳和全氮儲(chǔ)量隨退耕年限的增加而逐漸減少;扶風(fēng)＞0.25mm和0.25-0.053mm團(tuán)聚體有機(jī)碳和全氮儲(chǔ)量隨退耕年限的增加而顯著增加。黃土高原富縣、彬縣、永壽、扶風(fēng)退耕刺槐林地團(tuán)聚體有機(jī)碳和全氮含量及儲(chǔ)量主要集中在＞0.25mm團(tuán)聚體內(nèi);而水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶三種退耕模式及延安退耕刺槐林地土壤有機(jī)碳和全氮儲(chǔ)量則主要集中于＞0.25mm和0.25-0.053mm團(tuán)聚體內(nèi)

9、。
　　(5)黃土高原退耕地土壤碳氮分布與團(tuán)聚體及團(tuán)聚體碳氮分布密切相關(guān)。水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶三種退耕模式及延安退耕刺槐林地由于土壤0.25-0.053mm團(tuán)聚體數(shù)量和＞0.25mm團(tuán)聚體碳氮含量占原土壤的主導(dǎo)地位，共同決定了土壤團(tuán)聚體碳氮儲(chǔ)量主要集中在＞0.25mm和0.25-0.053mm團(tuán)聚體內(nèi)。而富縣、彬縣、永壽、扶風(fēng)退耕刺槐林地則是由于＞0.25mm團(tuán)聚體數(shù)量和＞0.25mm團(tuán)聚體碳氮含量均占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致土壤團(tuán)聚體碳氮儲(chǔ)量