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藏东南林线过渡带不同植被类型对土壤团聚体稳定性的影响

摘要:土壤团聚体结构对于维护土壤生态系统的稳定性和功能至关重要。为探究林线过渡带这一特殊区域内乔木、灌木和草甸等植被类型对土壤团聚体稳定性的影响,本研究以藏东南色季拉山阳坡的方枝柏林线过渡带为研究区,采用干筛法研究了急尖长苞冷杉林、方枝柏林、雪层杜鹃林和草甸4种植被类型下土壤团聚体的组成及土壤理化指标对团聚体稳定性的影响。结果表明:在4种不同植被类型下,粒径gt;0.25 mm的土壤团聚体含量显著高于lt;0.25 mm的团聚体含量;草甸和灌木林土壤团聚体稳定性始终高于乔木林,0~10 cm土层中方枝柏林土壤团聚体稳定性最差,10~20 cm土层中急尖长苞冷杉林土壤团聚体稳定性最差;土壤的多种理化性质共同作用于土壤团聚体的组成,进而对其稳定性产生显著影响。具体而言,土壤pH值越低、容重越小、有机质含量越高、毛管持水量越大或孔隙度越大,土壤团聚体稳定性就越好。本研究结果为深入了解高海拔山区土壤质量和结构提供了数据支撑。

关键词:植被类型;林线过渡带;干筛法;团聚体稳定性

中图分类号:S152.4 " " " "文献标识码:A " " " "文章编号:1007-0435(2025)01-0098-09

Impacts of Different Vegetation Types on Soil Aggregate Stability in the Alpine Treeline Ecotone of Southeastern Xizang

ZHU Si-jie1,2,3, ZHANG Bo1,2,3, FU Fang-wei1,2,3, DING Hui-hui4, GUO Liang-na1,2,3, LI Jiang-rong1,2,3,5*

(1.Research Institute of Tibet Plateau Ecology, Tibet Agriculture amp; Animal Husbandry University, Nyingchi, Xizang 860000, China;2.Key Laboratory of Forest Ecology in Tibet Plateau, Ministry of Education, Nyingchi, Xizang 860000, China;3.National Key Station of Field Scientific Observation amp; Experiment, Nyingchi, Xizang 860000, China;4.College of Resources and Environment, Anhui Agricultural University, Hefei, Anhui Province 230000, China;5.State Key Laboratory of Tibetan Plateau Earth System, Resources and Environment (TPESRE), Institute of Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China)

Abstract:The structure of soil aggregates is crucial for maintaining the stability and functionality of soil ecosystems. To explore the specific factors influencing soil aggregate stability across vegetation types such as trees, shrubs, and meadows within an unique region of the alpine treeline ecotone, this study focused on the alpine treeline ecotone of Juniperus saltuaria forests on the sunny slope of Sygera Mountains in southeastern Xizang. Employing the dry-sieving method, we investigated the composition of soil aggregates and the influence of soil physicochemical properties on aggregate stability under four vegetation types: Abies georgei var. Smithii forests, Juniperus saltuaria forests, Rhododendron nivale shrublands and meadows. The results showed that: Under all four vegetation types, the content of soil aggregates with particle sizes gt;0.25 mm was significantly higher than that of aggregates lt;0.25 mm. Soil aggregate stability in meadows and shrublands consistently surpassed that in tree forests, with the lowest stability observed in the Juniperus saltuaria forest soil at the 0-10 cm soil layer and in the Abies georgei var. smithii forest soil at the 10-20 cm soil layer. The composition of soil aggregates was jointly influenced by multiple soil physicochemical properties, significantly impacting their stability. Specifically, lower soil pH, smaller bulk density, higher organic matter content, greater capillary water holding capacity, or higher porosity were associated with better soil aggregate stability. The results of this study provide data support for an in-depth understanding of soil quality and structure in high-altitude mountainous areas.

Key words:Vegetation type;Alpine treeline;Dry sieving method;Soil aggregate stability

土壤团聚体是土壤结构的基本单元,是衡量土壤质量和健康状况的重要指标[1-2]。Tisdall等[3]以0.25 mm为界,将直径gt;0.25 mm的土壤团聚体定义为大团聚体(Macroaggregates),lt;0.25 mm的团聚体定义为微团聚体(Microaggregates),不同粒径的团聚体既影响土壤的物理性质如孔隙度、容重和渗透性等,也对土壤水肥保持能力及土壤生物过程具有重要影响[1-2]。土壤团聚体的稳定性指标大团聚体含量R0.25、平均重量直径(Mean weight diameter,MWD)、几何平均直径 (Geometric mean diameter,GMD)是常用于土壤科学和土壤力学研究的重要参数[4],数值越大,土壤团聚体结构就越稳定[5]。分形维数(D)通常用于描述土壤孔隙系统的复杂性和空间分布特征,D值越小,其土壤团聚体稳定性就越好[6]。

土壤团聚体的各项指标与土壤理化性质密切相关,受到土壤质地、矿物类型、有机物质等的影响[7]。在土壤物理性质中,容重和非毛管孔隙度对土壤团聚体的影响尤为显著[5, 8]。土壤团聚体的稳定性会随着孔隙度的减小而增强,但孔隙度过低也可能引发水分和养分流通困难、土壤呼吸受阻及微生物活动受限等一系列问题[5]。土壤有机质促进了大团聚体的形成,是维持土壤团聚体稳定的重要物质[9]。例如,有研究发现森林和人工灌丛的土壤有机质含量与大团聚体数量始终呈正相关[10];植被恢复过程中,团聚体结构得到改善,增强了土壤固碳能力[11];河岸带纯林通过增加凋落物和细根的生物量,显著增加了土壤有机碳含量,进而导致土壤团聚体稳定性增强[12]。

在高海拔山地生态系统中,林线过渡带作为乔灌草植被类型转变的过渡区域,其土壤团聚体的稳定性对维持山地生态系统的平衡和稳定至关重要[13-14]。不同植被类型下的物种组成、根系特征及凋落物丰富程度等差异可能对土壤团聚体的形成和稳定性产生显著影响[5, 12]。然而,现有关于不同植被类型下土壤团聚体稳定性与土壤理化性质的相关性研究大多集中在不同森林类型[5]、林龄阶段[11]和河岸带[12]等方面,而对高海拔山区乔灌草植被交错带不同植被类型下土壤的研究较少。藏东南色季拉山作为典型的高原山地原生林区,垂直分区明显,对气候变化响应敏感[15]。本研究以色季拉山方枝柏林线过渡带为研究对象,系统对比急尖长苞冷杉林、方枝柏林、雪层杜鹃林和草甸4种不同植被类型下土壤团聚体稳定性特征,并分析了相关土壤理化指标与团聚体稳定性的相关性,旨在深入探究不同植被类型下土壤团聚体稳定性及其影响因子,以期为科学合理地保护、利用该高寒植被区域提供重要的理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

色季拉山(94°08'~94°51' E,29°21'~30°30'N)地处青藏高原东南部的西藏自治区林芝市巴宜区,位于念青唐古拉山脉与喜马拉雅山脉的交汇处,为西藏主要林区之一,人为扰动少、多为原始林、生物量高。

色季拉山垂直海拔跨度大(2500~5200 m),具有极其丰富的垂直气候带和植被带。实验区域位于色季拉山海拔 4300~4600 m,属典型高山寒带气候。主要的森林植被类型为高山寒带乔-灌-草混交带,急尖长苞冷杉(Abies georgei var. Smithii W. C. Cheng amp; L. K. Fu)和方枝柏(Juniperus saltuaria W. C. Cheng amp; W. T. Wang)为优势乔木树种,林芝杜鹃(Rhododendron nyingchiense R. C. Fang amp; S. H. Huang)、雪山杜鹃(R. aganniphum Balf. f. amp; Kingdon-Ward)和雪层杜鹃(R. nivale Hook. f.)等为灌木层优势植物,草本层植物主要有矮生嵩草(Carex alatauensis S. R. Zhang)、狭叶圆穗蓼(Bistorta macrophylla var. Stenophylla Miyam.)、狮牙草状风毛菊(Saussurea leontodontoides Sch. Bip.)等[15]。实验区域设置在色季拉山阳坡的方枝柏林线过渡带上,植被分界明显,从下至上依次为纯急尖长苞冷杉乔木林、纯方枝柏乔木林、纯雪层杜鹃灌丛和高山草甸。该地区土壤多为棕壤,以酸性和强酸性为主,土层较厚,物理结构优越。

1.2 实验设计和样本采集

本研究于2023年8月进行土壤样本采集,在色季拉山阳坡的树线过渡带区域(4300~4500 m)从上至下设置4条样带,实验样带按不同植被类型划分为高山草甸带、纯雪层杜鹃灌丛带、纯方枝柏乔木林带、纯急尖长苞冷杉乔木林带,每条样带横向铺设15个样方,乔木林样方大小设置为30 m×30 m,灌丛20 m×20 m,草甸1 m×1 m,每个样方至少间隔100 m。采样时将土壤表面植被与枯草小心铲除,采集 0~10 cm,10~20 cm 2个土层深度的土壤样品各1 kg左右,用硬质塑料盒保存原状土,后续用于测定土壤团聚体含量及土壤理化性质;另外在每个样方内使用环刀采集土壤样品,用于测定土壤水分和紧实度相关指标。

1.3 土壤团聚体稳定性测定

风干原状土样后,剔除其中的动植物残体,掰成直径1 cm 左右的小块待用。本研究采用干筛法测定土壤机械稳定性团聚体含量[16],用四分法选取500 g的样品放在土壤筛中,手工震荡5 min,分离出gt;5 mm,5~3 mm,3~2 mm,2~1 mm,1~0.5 mm,0.5~0.25 mm和lt;0.25 mm 7个粒级团聚体,对各粒径团聚体分别称重后备用。

1.4 团聚体各指标计算

大团聚体含量 (R0.25, %)[17]、平均重量直径 (MWD,mm)、几何平均直径(GMD,mm)[18]、分形维数(D)[19]计算公式如下:

式中,Mgt;0.25为粒径gt;0.25 mm的团聚体重量(g),MT为团聚体总重量(g)。

式中,Wi为i粒级团聚体质量百分比(%), 为两筛分粒级粒径的平均直径。

D采用杨培岭[19]推导的公式计算。式中,MT为团聚体总重量(g)。 为粒径小于 的团聚体的质量,Rmax为团聚体最大粒径。

1.5 数据处理

利用单因素方差分析法 (One-way ANOVA) 分析不同植被类型土壤团聚体粒径、团聚体稳定性及土壤各理化指标,利用皮尔逊相关(Pearson correlation analysis)分析土壤理化特性与土壤团聚体稳定性的关系,绘图采用Origin 2022。

2 结果与分析

2.1 团聚体各粒径变化情况

在0~10 cm土层,较大粒径的团聚体(gt;5 mm,5~3 mm)在雪层杜鹃林土壤中的含量显著高于急尖长苞冷杉林、方枝柏林和草甸土壤 (Plt;0.05),而在方枝柏林土壤中的含量则显著低于其他植被类型(Plt;0.05);雪层杜鹃林土壤中的3~2 mm粒径团聚体含量显著高于方枝柏林 (Plt;0.05),2~1 mm粒径团聚体在不同植被类型土壤中差异不显著;在更小的粒径范围内 (1~0.5 mm,0.5~0.25 mm,lt;0.25 mm),雪层杜鹃林土壤的团聚体含量则显著低于其他植被类型 (Plt;0.05)(图1)。在10~20 cm的土层中,草甸土壤中的大粒径团聚体(gt;5 mm)含量显著高于其他植被类型 (Plt;0.05),而在急尖长苞冷杉林土壤中,大粒径团聚体的含量则显著低于其他植被类型 (Plt;0.05);粒径5~3 mm和3~2 mm的团聚体在雪层杜鹃林土壤中的含量显著高于其他植被类型 (Plt;0.05);粒径2~1 mm和1~0.5 mm的土壤团聚体含量在草甸土壤中显著低于其他植被类型 (Plt;0.05);急尖长苞冷杉林土壤粒径0.5~0.25 mm和 lt;0.25 mm的团聚体含量显著高于其他植被类型(Plt;0.05,图1)。

2.2 不同植被类型下各指标的变化分析

在不同植被类型下,大团聚体含量在0~10 cm土层土壤中占86.91%,在10~20 cm土层土壤中占79.42%,远高于微团聚体含量(0~10 cm: 13.09%, 10~20 cm: 20.58%)。0~10 cm土层雪层杜鹃林土壤中R0.25显著高于急尖长苞冷杉林、方枝柏林和草甸 (Plt;0.05),而在方枝柏林土壤中R0.25则显著低于其他植被类型 (Plt;0.05)。10~20 cm土层方枝柏林、雪层杜鹃林、草甸土壤中的R0.25差异不显著,但急尖长苞冷杉林的R0.25显著低于这3个林型(Plt;0.05,表1)。

在0~10 cm土层中,雪层杜鹃林土壤的MWD和GMD值显著高于其余植被类型(Plt;0.05),方枝柏林显著低于其余植被类型(Plt;0.05),草甸和急尖长苞冷杉林则差异不显著。在10~20 cm土层,雪层杜鹃林土壤团聚体稳定性指标亦高于其他植被类型。这一发现表明,雪层杜鹃林的存在对于提升土壤的MWD和GMD值具有积极作用。

在0~10 cm土层中D值呈现方枝柏林土壤显著高于其余植被类型(Plt;0.05),雪层杜鹃林土壤显著低于其余植被类型(Plt;0.05) 的规律,且在草甸和急尖长苞冷杉林土壤中无显著差异;在10~20 cm土层中急尖长苞冷杉林土壤D值显著高于其余植被类型(Plt;0.05),且方枝柏林、雪层杜鹃林、草甸之间无显著差异。0~10 cm土层中方枝柏林土壤D值最高,说明其土壤更加离散,10~20 cm土层中则是急尖长苞冷杉林土壤团聚体稳定性最差。

2.3 植被类型对土壤理化性质的影响

在0~10 cm土层中,急尖长苞冷杉林的SWC显著高于其余植被类型(Plt;0.05)。在探究植被类型对土壤物理指标的影响时,大部分指标呈现出相似的变化规律。在不同植被类型下最大持水量、毛管持水量和田间持水量等与土壤持水能力紧密相关的物理指标呈现草甸和雪层杜鹃林土壤显著低于急尖长苞冷杉林土壤(Plt;0.05)。4个不同植被类型下的土壤毛管孔隙度和总孔隙度等与土壤紧实度相关的物理指标与土壤持水能力指标的表现规律一致,但非毛管孔隙度在不同林型土壤之间差异不显著。土壤容重的变化规律与土壤持水能力指标恰好相反,且草甸和雪层杜鹃林土壤容重显著大于方枝柏林和急尖长苞冷杉林(Plt;0.05)。土壤pH在雪层杜鹃林中显著高于其他植被类型(Plt;0.05)。SOC在急尖长苞冷杉林土壤中的含量显著高于雪层杜鹃林和方枝柏林,TN含量则为雪层杜鹃林土壤显著高于急尖长苞冷杉林,C∶N呈现急尖长苞冷杉林显著高于其他植被类型(表3)。

在10~20 cm土层中,方枝柏林的SWC显著高于其他植被类型 (Plt;0.05)。土壤持水能力指标在方枝柏林土壤中显著高于雪层杜鹃林 (Plt;0.05),与其余林型差异不显著。方枝柏林土壤容重显著低于另外3种林型 (Plt;0.05),急尖长苞冷杉林土壤pH显著高于其余林型 (Plt;0.05)。SOC含量在急尖长苞冷杉林土壤中显著高于雪层杜鹃林和草甸,TN含量则在方枝柏林和雪层杜鹃林土壤中显著高于草甸和急尖长苞冷杉林,C∶N与0~10 cm土层规律一致(表3)。

2.4 土壤团粒组成及理化性质与土壤团聚体稳定性的关系

对土壤团聚体组成和土壤团聚体稳定性指标的相关性分析发现,2 mm和0.5 mm是主要节点。各粒径含量与团聚体稳定性的相关性结果表明,草甸土壤粒径含量与MWD,GMD,D值的正负相关性以2 mm团粒粒级为界,但R0.25以0.5 mm为界;雪层杜鹃林土壤与R0.25,MWD,GMD,D值的正负相关性均以2 mm粒级为界;方枝柏林下土壤R0.25以0.5 mm为界,MWD值以1 mm为界,GMD和D值以2 mm为界;急尖长苞冷杉林下土壤除MWD值以1 mm为界外,其他稳定性指标均以0.5 mm粒级为界。粒径含量与稳定性指标相关性为正时,各粒径团粒含量增加,R0.25,MWD和GMD值亦增大,但D值变小。此外, lt;0.25 mm粒径的土壤团聚体在不同植被类型下均与R0.25,MWD,GMD呈显著负相关(Plt;0.05),与D值呈显著正相关(Plt;0.05)。除R0.25外,0.5~0.25 mm粒径与团聚体稳定性指标的相关性均与lt;0.25 mm粒径一致(表4)。

相关性分析表明,土壤持水能力相关物理指标(土壤饱和持水量、毛管持水量和田间持水量)与团聚体稳定性存在相关关系。在4个植被类型下,急尖长苞冷杉林下土壤饱和持水量、毛管持水量和田间持水量与R0.25存在显著正相关关系(Plt;0.05),而在雪层杜鹃林中土壤持水能力相关物理指标则是与D值呈显著负相关关系(Plt;0.05)。不同植被类型下,土壤pH值与R0.25也均存在显著负相关关系(Plt;0.05),与MWD,GMD和D值则无显著相关性。土壤紧实度指标毛管孔隙度在草甸和急尖长苞冷杉林土壤中与R0.25呈显著正相关(Plt;0.05);土壤非毛管孔隙度在雪层杜鹃林土壤中与R0.25和GMD呈显著正相关(Plt;0.05),在急尖长苞冷杉林土壤中与4个团聚体稳定性指标均存在显著相关性(Plt;0.05);土壤总孔隙度在草甸土壤中与R0.25呈显著正相关(Plt;0.05),在雪层杜鹃林下土壤中与R0.25和GMD呈显著正相关(Plt;0.05),在急尖长苞冷杉林下土壤与MWD,GMD和D值存在显著相关性(Plt;0.05)。土壤容重在急尖长苞冷杉林土壤中与4个团聚体稳定性指标均存在显著相关关系(Plt;0.05),在方枝柏林和雪层杜鹃林下土壤中只与D值存在显著相关性(Plt;0.05)。

对土壤C,N含量及其化学计量比与团聚体稳定性指标的相关性分析发现,植被类型不同,对化学计量的影响也不同。对于R0.25,MWD,GMD和D值,在草甸和方枝柏土壤中与C∶N均存在显著相关性(Plt;0.05),在雪层杜鹃林土壤中与TN均存在极显著相关性(Plt;0.01),在急尖长苞冷杉林土壤中与SOC和TN均存在极显著相关性(Plt;0.01)。

3 讨论

3.1 不同植被类型对土壤团聚体粒径分布的影响

土壤团聚体的粒径组成是评估土壤团聚体稳定性的关键指标[20]。在0~10 cm土层,急尖长苞冷杉林、雪层杜鹃林和草甸土壤团聚体均以gt;5 mm粒级为主,lt;0.25 mm粒级含量较低。10~20 cm土层则是急尖长苞冷杉林土壤团聚体在粒径lt;0.25 mm分布最多,gt;5 mm分布最少,其他植被类型土壤团聚体粒径分布规律同0~10 cm土层一致。这与万欣等[2]在藏南谷地的研究形成对比,后者研究发现林地和灌丛土壤团聚体主要以1~0.25 mm粒级为主,lt;0.25 mm粒级次之,但占比仍较高。陈文媛等[21]在黄土丘陵区林场的研究也发现土壤中lt;0.25 mm粒级的团聚体占比最大。这种差异可能归因于植被类型、气候条件及土壤母质的不同。色季拉山土壤pH值偏酸性,可降低土壤负电荷物质中的静电排斥作用[22],提高铝化合物、水合铁以及黏土矿物等对有机质的吸附能力,增强有机物质和矿物的结合作用,从而增加了土壤较大粒级团聚体的含量。

3.2 不同植被类型对土壤团聚体稳定性的影响

在0~10 cm和10~20 cm土层,草甸和雪层杜鹃林的土壤大团聚体含量显著高于急尖长苞冷杉林和方枝柏林,意味着草甸和雪层杜鹃林的土壤团聚体稳定性显著高于急尖长苞冷杉林和方枝柏林。这是由于急尖长苞冷杉和方枝柏都属于乔木,乔木的根系在土壤中的分布与灌木和草甸相比较为稀疏,灌木的根系通常更为密集且贴近地表,可以稳固表层土壤,草甸的根系也能通过密集的网状结构,将土壤颗粒紧密连接。在0~10 cm土层方枝柏林土壤的R0.25,MWD,GMD值显著低于其他3种植被类型(Plt;0.05),D值显著高于其余植被(Plt;0.05),说明其团聚体稳定性最差,这可能是由于方枝柏林处于上坡位,急尖长苞冷杉林处于下坡位,在侵蚀性降雨发生时,坡上土壤随水流下,在急尖长苞冷杉林下土壤表层(0~10 cm)累积,形成更稳定的结构,李岩等[23]在徂徕山的研究结果也得出此结论。在0~10 cm土层中雪层杜鹃土壤的团聚体稳定性最好,这可能是由于雪层杜鹃是低矮灌木,在雨水对土壤的冲击过程中起到了缓冲作用,其土壤结构就比草甸更稳定;在10~20 cm土层外界干扰小,草甸和雪层杜鹃的各土壤团聚体稳定性指标差异不显著。10~20 cm土层急尖长苞冷杉的团聚体稳定性最差,如前所述方枝柏分布区域是色季拉山林线,植被较为稀疏,表层(0~10 cm)土壤长期受到雨水冲刷,团聚体遭到一定的破坏,但在10~20 cm土层这种破坏力减弱,结果显示方枝柏林土壤的R0.25显著高于急尖长苞冷杉林(Plt;0.05),其团聚体稳定性也更好,因此导致了急尖长苞冷杉林土壤团聚体稳定性最差。

急尖长苞冷杉林和雪层杜鹃林表层土壤(0~10 cm)的R0.25,MWD和GMD值均显著高于下表层土(10~20 cm)(表1-2),土壤团聚体稳定性更好,这与以往的结论一致[24-25]。这可能是由于急尖长苞冷杉林土壤表层分布着大量的林木浅根系,雪层杜鹃根系也较浅,根系的穿插和分割作用使得土壤结构更为疏松,从而增强了土壤的通气性和透水性。此外,植物死亡根系和凋落物分解后,为土壤提供了丰富的有机质,这些有机质促进了团粒胶结物质的生成,进而提高了表层土壤中大团聚体的含量[26]。

3.3 不同植被类型下土壤理化性质与团聚体稳定性的关系

相关性分析显示急尖长苞冷杉林、雪层杜鹃林、草甸的土壤SOC和TN含量与土壤团聚体稳定性指标之一的R0.25存在显著正相关关系(Plt;0.05)。有机质与土壤团聚体的形成和周转息息相关[17, 25, 27]。具体而言,土壤团聚体不仅是土壤有机质固定的主要场所[17],而且在团聚体的构建过程中,有机质通过与微团聚体和矿物质结合,促进了更大规模团聚体的形成[26, 28]。但方枝柏林下土壤并不存在这种相关性,该植被类型郁闭度较低,可供分解的枯落物较少,雨水的击溅侵蚀和地表径流冲刷使土壤大团聚体受破坏严重,多种原因导致了土壤有机质难以积累,韦自强等[29]的研究也支持此结论。

除方枝柏和急尖长苞冷杉林下土壤MWD值以1 mm为界外,4种植被类型的土壤团聚体稳定性指标与团粒含量的相关性皆以2 mm和0.5 mm为界,丁慧慧等[18]的研究则认为0.5 mm和1 mm是关键临界点,这可能是由于本研究区域在乔木林的基础上加入了草甸和灌木,植被类型的差异造成了临界点的区别。

植被类型的不同导致土壤持水能力的变化,进而影响土壤团聚体稳定性的变化[17, 30]。本研究中除方枝柏林外,其余植被类型的土壤毛管持水量都与团聚体稳定性满足一定的正相关关系。张彬等人的研究[17]同样指出,土壤毛管持水量的下降对土壤团聚体的稳定性产生了负面影响。土壤毛管水作为植物在土壤中易于吸收利用的水分形式,其含量的变化直接影响到土壤团聚体的稳定性和微生物的活性[31]。此外,愚广灵等[32]的研究也强调土壤水分的波动不仅改变了土壤团聚体的粒径分布,还影响了团聚体有机碳的分配,最终导致了团聚体稳定性的变化。

植被类型影响土壤紧实度,进而影响团聚体稳定性[5, 8]。研究结果显示,草甸、雪层杜鹃林及急尖长苞冷杉林的土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度及总孔隙度三个土壤紧实度指标与R0.25,GMD及MWD存在显著相关性时均呈正相关关系。这意味着较高的孔隙度有助于增强土壤团聚体的稳定性,这与以往的结论不一致[5, 18]。本研究还发现,土壤容重与土壤团聚体稳定性之间呈显著的负相关关系(Plt;0.05),祁正超等[33]在对荒漠草原的研究也得出了此结论,土壤容重越小团聚体稳定性越好。以上结论说明容重越大、孔隙度越小,土壤团聚体稳定性不一定就更好,而是需要找到一个平衡点,使得土壤既具有足够的孔隙度以保持良好的通气性和透水性,又具有适当的容重以保持结构的稳定性。这一发现对于理解不同植被类型下土壤物理性质的变化及其对土壤团聚体稳定性的影响具有重要意义。方枝柏林主要因其植被覆盖率过低,在高海拔地区极易受气候因素的影响,不满足以上相关性。

4 结论

本研究发现林线过渡带植被类型显著影响了不同粒径土壤团聚体的组成和稳定性,草甸和雪层杜鹃这种根系较浅的植被类型可以维持较高的土壤团聚体稳定性。在0~10 cm土层中雪层杜鹃林土壤团聚体稳定性最好,方枝柏林最差;10~20 cm土层急尖长苞冷杉最差。在草甸、雪层杜鹃和急尖长苞冷杉林中,0~10 cm土层土壤团聚体稳定性高于10~20 cm土层,土壤pH值越低、SOC和TN含量越高、容重越小、毛管持水量越大或孔隙度越大,土壤团聚体稳定性就越好。此外,方枝柏林因其地处林线区域,森林破碎化严重,其林下土壤团聚体稳定性指标与相关土壤理化性质的关系与其他植被类型不一致,不能使用乔木林土壤稳定性的普遍规律来定义。因此,未来在探究不同植被类型对土壤团聚体稳定性的影响时,不能仅局限于植被类型的单一因素,而应综合考量多重因素,诸如气候、地理条件以及土壤自身的特性等,通过整体性分析,制定科学有效的土壤管理策略,为保护和提升土壤质量奠定基础。

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(责任编辑 "付宸)

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