草灌植被恢復(fù)提高坡地土壤水穩(wěn)性團聚體和碳、氮含量的有效性:退耕年限的影響

劉文祥， 李 勇， 于寒青

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081)

?

草灌植被恢復(fù)提高坡地土壤水穩(wěn)性團聚體和碳、氮含量的有效性:退耕年限的影響

劉文祥， 李 勇*， 于寒青

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081)

退耕還林還草; 植被恢復(fù)年限; 土壤碳、 氮儲量; 水穩(wěn)性團聚體; 黃土高原

soilcarbonandnitrogenstorages;waterstableaggregates;LoessPlateau

在我國西部丘陵坡地退耕還林過程中，隨著退耕年限的增加，土壤碳、 氮儲量會明顯增加[3, 10]。例如，艾澤民等[10]在黃土丘陵區(qū)研究了退耕還林對0—20cm土層土壤碳、 氮儲量的影響，結(jié)果表明，退耕地種植刺槐林后土壤碳、 氮儲量并非與退耕年限長短相一致。這些研究在樣品采集時主要是選擇了山坡某一位置的幾個土壤剖面，而沒有從全山坡的空間尺度考慮退耕還林的土壤效應(yīng)，難以反映植被對坡地景觀土壤碳、 氮儲量效應(yīng)的總體評價。本研究在我國陜北黃土丘陵區(qū)，選擇不同退耕還林年限的全坡景觀，測定了退耕還林過程中坡耕地表層土壤碳、 氮儲量及水穩(wěn)性團聚體含量的動態(tài)變化，旨在揭示退耕還林工程提高坡耕地土壤質(zhì)量的有效性機理，為我國坡耕地土壤肥力提高措施的選擇提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況

1.2樣點布設(shè)與樣品采集

為定量評價不同退耕年限草灌植被提高土壤碳、 氮儲量及水穩(wěn)性團聚體的有效性，本研究利用了空間替代時間的方法，即在神木和吳旗退耕還林區(qū)，選擇了土壤類型和坡度(30°)一致的三個不同退耕年限的全坡地景觀(包括坡上部、 坡中部和坡下部)，進行樣品采集。在神木，選擇退耕已經(jīng)種植5a和 >10a的苜蓿地; 在吳旗，選擇退耕已經(jīng)種植5a、 >10a的沙棘地。為了比較，將一直為農(nóng)地的坡耕地退耕年限設(shè)為0a。在確定的退耕坡地沿順坡斷面按照坡上部、 坡中部和坡下部進行采樣，每個坡位隨機選擇3個采樣點進行0—10cm表層土樣的采集，然后把不同坡位的樣品進行混合，每個退耕年限的坡地(全坡)總計采集3個混合樣品，共計采集了18個混合樣品，用于分析土壤碳、 氮儲量，同時環(huán)刀采集的樣品用于測定土壤容重[18]。在采集土壤碳、 氮和容重樣品的同時，每個坡位用10cm×20cm的大型鋁盒隨機采集1個原狀土壤樣，用于土壤水穩(wěn)性團聚體的粒級分析，共計采集18個原狀土樣。

1.3測定方法

土壤速效氮用堿解擴散法[18]; 土壤全氮用凱氏法測定[18]。

水穩(wěn)性團聚體團粒分級用濕篩法[19]: 取100g土樣放在鋪有濾紙的大表面皿上，用滴管緩慢濾紙向加去離子水, 直至使土樣完全濕潤，然后將濕潤的土樣置于2mm的篩中浸泡5min，使團聚體中殘留的空氣排出，最大量減少空氣對團聚體結(jié)構(gòu)的破壞。振篩時土樣通過2mm、 0.25mm、 0.053mm系列篩子。手工振動套篩2min，上下振幅3cm，每分鐘25次手工振篩。振篩后將 2mm篩上水中懸浮的枯落物、 根系等雜質(zhì)撈出。而后將套篩取出，水流盡后，依次將各篩上的土壤顆粒沖洗到鋁盤中，沖洗過程中盡量保持團粒的結(jié)構(gòu)。最后將土樣在50℃過夜烘干，稱重，儲存于玻璃瓶。

1.4數(shù)據(jù)分析

土壤有機碳、 氮密度，即碳、 氮儲量是指單位面積一定深度的土層中土壤有機碳或氮的儲量，因此草灌坡地土壤碳、 氮儲量的計算公式為[20]:

SOCdensity(Ndensity)=CiDiEi(1-Gi)/10

式中，SOCdensity、 Ndensity指土壤有機碳或氮的密度或儲量(g/m2); Ci為土壤有機碳、 氮含量(g/kg); Di為容重(g/cm3); Ei為土層厚度(cm); Gi為>2mm的石礫所占的體積百分比(%)。不同退耕年限的坡地土壤碳、 氮儲量和水穩(wěn)性團聚體含量均為3個混合樣品的平均值。

利用單因素方差分析LSD法分析草、 灌坡地土壤碳、 氮儲量和水穩(wěn)性團聚體含量平均值在不同年限之間的差異顯著性，數(shù)據(jù)分析用Excel2007。

2　結(jié)果與分析

2.1不同退耕年限草灌植被對土壤有機碳儲量的提高效應(yīng)

退耕坡地土壤有機碳儲量隨退耕年限的增加而增加，但其增加的數(shù)量大小因植被類型不同而有明顯差異(表1)。在神木研究區(qū)，退耕種植10a以上的苜蓿地土壤總有機碳儲量顯著高于退耕前，提高了70%，而種植5a的苜蓿地土壤總有機碳僅比退耕前提高了40%。在吳旗退耕研究區(qū)，退耕坡地種植5a和10a以上的沙棘林地土壤總有機碳儲量比退耕前提高了 138%和664%。退耕前，神木研究區(qū)農(nóng)地土壤有機碳儲量高于吳旗研究區(qū)。種植5a和10a以上的沙棘林坡耕地土壤總有機碳分別是種植5a和10a以上苜蓿地的3.4和9.5倍。

2.2不同退耕年限草灌植被對土壤氮儲量的提高效應(yīng)

盡管退耕坡地土壤全氮儲量隨退耕年限的增加而增加，但是其增加的幅度顯著小于土壤有機碳增加的幅度(表1)。在神木研究區(qū)，退耕種植5a和10a以上的苜蓿，其坡地土壤全氮儲量比退耕前分別提高了4%和26%。在吳旗退耕研究區(qū)，退耕坡地種植5a和10a以上沙棘林地土壤全氮儲量分別比退耕前提高了 46%和242%。種植5a和10a以上沙棘林提高坡地土壤全氮儲量的效應(yīng)分別比種植5a和10a以上苜蓿大9倍以上。

種植草灌植被提高土壤速效氮效應(yīng)的幅度與其提高土壤有機碳的效應(yīng)相一致，均也隨退耕年限的增加呈顯著增加。在神木研究區(qū)，與坡耕地比較，種植5a和10a以上的苜蓿地土壤速效氮儲量分別提高了497%和515%，在吳旗退耕研究區(qū)，退耕坡地種植5a和10a以上沙棘林地土壤速效氮儲量比退耕前分別提高了 25%和150%。坡耕地種植5a苜蓿提高土壤速效氮的效應(yīng)是種植5a沙棘林的19.2倍，種植10a以上的苜蓿提高土壤速效氮的效應(yīng)是種植10a以上沙棘林的3.4倍。

表1不同退耕年限草灌植被土壤有機碳、 全氮和速效氮儲量變化

Table1Changeinsoilorganiccarbon,totalnitrogenandavailablenitrogenunderdifferenttimeof

farmlandconversiontograssesandshrubs

采樣地點Samplingsites植被類型Vegetationtypes退耕年限(a)Vegetationrestorationtime有機碳儲量(g/m2)Soilorganiccarbonstorage全氮儲量(g/m2)Totalnitrogenstorage速效氮儲量(g/m2)Availablenitrogenstorage神木苜蓿0428.51±88.03b14.11±0.54b0.34±0.11bShenmuAlfalfa5599.96±101.32b14.80±0.83a2.03±0.09a>10728.33±39.13a17.79±0.55a2.10±0.11a吳旗沙棘0257.37±8.28b13.62±3.95b1.68±0.66bWuqiSeabuckthorn5613.15±107.62b19.82±1.32ab2.16±0.22b>101966.87±433.18a46.60±3.94a4.23±0.42a

注(Note): 數(shù)據(jù)后不同字母表示同一研究區(qū)不同退耕年限之間差異達(dá)到5%顯著水平Valuesfollowedbydifferentlettersatthesamestudysitemeansignificantat5%level.

2.3不同退耕年限灌木植被對土壤水穩(wěn)性團聚體含量的影響

由于神木研究區(qū)位于砂黃土區(qū)，土壤缺乏水穩(wěn)性團聚體結(jié)構(gòu)，因此本研究僅對吳旗退耕坡地土壤的水穩(wěn)性團聚體進行了分析研究。

3　討論

本研究發(fā)現(xiàn)，草灌植被提高坡地土壤有機碳、 全氮和速效氮儲量的效應(yīng)隨退耕年限的增加而增加。薛曉輝等[21]的研究表明，土壤有機質(zhì)含量隨植被的恢復(fù)年限增加而增大，但其增長速度并不相同，與本研究的結(jié)果相一致。李澤等[22]以黃土高原溝壑區(qū)為研究對象，分析了退耕還果對黃土高原土壤氮儲量的影響，結(jié)果表明，農(nóng)田退耕為果園20a后，坡地果園土壤氮儲量約為農(nóng)田的1.7倍。賈曉紅等[23]的研究也表明，植被恢復(fù)下土壤氮素含量隨退耕時間的增加而逐漸增加。

總之，退耕還林還草植被對坡地土壤有機碳、 氮庫的提高效應(yīng)會顯著增加土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而提高土壤的抗侵蝕性能，而土壤水穩(wěn)性團聚體含量的增加會提高土壤的抗侵蝕性能，減少土壤養(yǎng)分和水分流失，提高土壤肥力[28]。因此，草灌植被提高坡地土壤水穩(wěn)性團聚體和碳、 氮含量的有效性研究，是今后我國退化坡耕地土壤肥力恢復(fù)研究中值得重視的課題。

4　結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，草灌植被在提高侵蝕坡地土壤有機碳、 氮儲量和穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)方面具有重要作用，草灌植被的這些作用均隨退耕年限的增加而增加。結(jié)果表明，種植 5a沙棘林坡地土壤有機碳、 全氮和速效氮儲量相對于退耕前分別提高了1.4、 0.5、 0.3 倍，種植10a以上沙棘林地分別提高了6.6、 2.4、 1.5 倍; 與退耕前相比，種植5a苜蓿使坡耕地土壤有機碳、 全氮和速效氮儲量分別提高了0.4、 0.1、 5.0 倍，種植10a以上苜蓿地分別提高了0.7、 0.3、 5.2 倍。種植5a和10a以上沙棘林使坡地土壤 >0.25mm水穩(wěn)性團聚體含量分別增加了41%和56%，沙棘林對土壤有機碳和全氮的提高效應(yīng)顯著大于苜蓿，而苜蓿對土壤速效氮含量的增加效應(yīng)顯著大于沙棘林。沙棘和苜蓿兩種植被類型提高坡地土壤有機碳和全氮儲量的差異與退耕前坡地土壤有機碳和全氮儲量的初始水平有關(guān)，而土壤速效氮儲量增加效應(yīng)的差異與沙棘和苜蓿根系在固氮功能方面的差異密切相關(guān)。退耕還林還草植被提高坡地土壤有機碳、 氮庫和水穩(wěn)性團聚體含量的有效性原理，應(yīng)在選擇提高我國坡耕地土壤肥力的措施時予以重視。

[1]唐克麗. 黃河流域的侵蝕與徑流泥沙變化[M]. 北京: 中國科學(xué)技術(shù)出版社, 1993.

TangKL.ErosionandrunoffandsedimentchangeintheYellowRiverbasin[M].Beijing:ScienceandTechnologyofChinaPress, 1992.

[2]LiY,YuHQ,GengXC, et al.AssessmentofeffectivenessofsoilconservationmeasuresinreducingsoilerosionandenhancingsoilqualityinChinausingfalloutradionuclidetechniques[J].IAEATECDOC-1665, 2011: 207-224.

[3]DengL,LiuG,ShangguanZ.Land-useconversionandchangingsoilcarbonstocksinChina’s‘Grain-for-Green’Program:asynthesis[J].GlobalChangeBiology, 2014, 20(11): 3544-3556.

[4]ValentinC,PoesenJ,LiY.Gullyerosion:Impacts,factorsandcontrol[J].CATENA, 2005, 63(2-3): 132-153.

[5]彭珍寶, 袁正科, 曠建軍, 等. 植被恢復(fù)過程對丘崗紅壤侵蝕量變化的影響[J]. 水土保持研究, 2007, 14(5): 380-383.

PengZB,YuanZK,KuangJJ, et al.Theinfluenceofvegetationresumeprocessonerosivevolumeofredsoilinthehill[J].ResearchofSoilandWaterConservation, 2007, 14(5): 380-383.

[6]孫麗芳, 李勇, 張晴雯, 等. 植被恢復(fù)對侵蝕坡地表層土壤性質(zhì)的影響[J]. 水土保持通報, 2007, (3): 13-17.

SunLF,LiY,ZhangQW, et al.EffectofcombiningactionsofgrazingandvegetationrehibilitationonsurfacesoilpropertyofanerodedhillsIopeland[J].BulletinofSoilandWaterConservation, 2007, (3): 13-17.

[7]王征, 劉國彬, 許明祥. 黃土丘陵區(qū)植被恢復(fù)對深層土壤有機碳的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2010, 30(14): 3947-3952.

WangZ,LiuGB,XuMX.Effectofre-vegetationonsoilorganiccarbonconcentrationindeepsoillayersinthehillyLoessPlateauofChina[J].ActaEcologicaSinica, 2010, 30(14): 3947-3952.

[8]郭曼, 鄭粉莉, 安韶山, 等. 植被自然恢復(fù)過程中土壤有機碳密度與微生物量碳動態(tài)變化[J]. 水土保持學(xué)報, 2010, 24(1): 229-232.

GuoM,ZhengFL,AnSS, et al.Dynamicchangeofsoilorganiccarbondensityandmicrobialbiomasscarbonduringnaturalre-vegetation[J].JournalofSoilandWaterConservation, 2010, 24(1): 229-232.

[9]張俊華, 常慶瑞, 賈科利, 等. 黃土高原植被恢復(fù)對土壤肥力質(zhì)量的影響研究[J]. 水土保持學(xué)報, 2003, 17(4): 38-41.

ZhangJH,ChangQR,JiaKL, et al.Effectofplantrestorationtosoilfertilityqualityonloessplateau[J].JournalofSoilandWaterConservation, 2003, 17 (4): 38-41.

[10]艾澤民, 陳云明, 曹揚. 黃土丘陵區(qū)不同林齡刺槐人工林碳、 氮儲量及分配格局[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2014, 25(2): 333-341.

AiZM,ChenYM,CaoY.StorageandallocationofcarbonandnitrogeninRobinia pseudoacaciaplantationatdifferentagesintheloesshillyregion,China[J].ChineseJournalofAppliedEcology, 2014, 25(2): 333-341.

[11]李學(xué)垣. 土壤化學(xué)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2001.

LiXY.Soilchemistry[M].Beijing:HigherEducationPress, 2001.

[12]LalR.SoilmanagementandrestorationforCsequestrationtomi-

tigatetheacceleratedgreenhouseeffect[J].ProgressinEnvironmentalScience, 1999, 4(1): 307-326.

[13]鄧歡, 張斌, 王會利, 等. 侵蝕紅壤區(qū)不同人工植被恢復(fù)下的土壤肥力比較[J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報, 2007, 9(3): 79-85.

DengH,ZhangB,WangHL, et al.Thecomparisonofsoilfertilityamongseverelyerodedredsoilsregeneratedwithdifferentvegetationtypes[J].JournalofAgriculturalScienceandTechnology, 2007, 9(3): 79-85.

[14]彭文英, 張科利, 陳瑤, 等. 黃土坡耕地退耕還林后土壤性質(zhì)變化研究[J]. 自然資源學(xué)報, 2005, 20(2): 272-278.

PengWY,ZhangKL,ChenY, et al.Researchonsoilqualitychangeafterconversionfarmlandtoforestontheloessslopingcroplands[J].JournalofNaturalResources, 2005, 20(2): 272-278.

[15]李勇. 黃土高原植物根系與土壤抗沖性[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1995.

LiY.Plantrootsandsoilresistancetoerosionontheloessplateau[M].Beijing:SciencesPress, 1995.

[16]于寒青, 李勇, 金發(fā)會, 等. 黃土高原植被恢復(fù)提高大于0.25mm粒級水穩(wěn)性團聚體在土壤增碳中的作用[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2012, 18(4): 876-883.

YuHQ,LiY,JinFH, et al.Theroleofincreasingsoilwater-stableaggregatesswithdiameter>0.25mmbyvegetationrestorationinenhancementofsoilorganiccarbonintheloessplateau[J].PlantNutritionandFertilizerScience, 2012, 18(4): 876-883.

[17]程曼, 朱秋蓮, 劉雷, 等. 寧南山區(qū)植被恢復(fù)對土壤團聚體水穩(wěn)定及有機碳粒徑分布的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2013, 33(9): 2835-2844.

ChengM,ZhuQL,LiuL, et al.EffectsofvegetationonsoilaggregatesstabilityandorganiccarbonsequestrationintheNingxiaLoessHillyRegionofnorthwestChina[J].ActaEcologicaSinica, 2013, 33(9): 2835-2844.

[18]魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)科技出版社, 1999.

LuRK.Soilagriculturalchemicalanalysismethod[M].Beijing:ChineseAgriculturalScienceandTechnologyPress, 1999.

[19]CambardellaCA,ElliottET.Carbonandnitrogendistributioninaggregatesfromcultivatedandnativegrasslandsoils[J].SoilScienceSocietyofAmericaJournal, 1993, 57(4): 1071-1076.

[20]解憲麗, 孫波, 周慧珍, 等. 中國土壤有機碳密度和儲量的估算與空間分布分析[J]. 土壤學(xué)報, 2004, 41(1): 35-43.

XieXL,SunB,ZhouHZ, et al.OrganiccarbondensityandstorageinsoilsofChinaandspatialanalysis[J].ActaPedologicaSinica, 2004, 41 (1): 35-43.

[21]薛曉輝, 盧芳, 張興昌. 陜北黃土高原土壤有機質(zhì)分布研究[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2005, 33(6): 69-74.

XueXH,LuF,ZhangXC.DistributionofsoilorganicmattersonloessplateauofNorthernShaanxi[J],JournalofNorthwestA&FUniversity(NaturalScienceEdition), 2005, 33(6): 69-74.

[22]李澤, 郭勝利, 張芳, 等. 退耕還果對黃土高原溝壑區(qū)坡地土壤和植被碳、 氮儲量的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2011, 17 (4): 919-924.

LiZ,GuoSL,ZhangF, et al.EffectsofappleorchardconvertedfromcroplandonCandNstoragesinterrestrialsystemofsloppingcultivatedlandintheLoessGullyRegions[J].PlantNutritionandFertilizerScience, 2011, 17(4): 919-924.

[23]賈曉紅, 李新榮, 李元壽. 干旱沙區(qū)植被恢復(fù)中土壤碳氮變化規(guī)律[J]. 植物生態(tài)學(xué)報, 2007, 31(1): 66-74.

JiaXH,LiXR,LiYS.Soilorganiccarbonandnitrogendynamicsduringthere-vegetationprocessintheariddesertregion[J].JournalofPlantEcology, 2007, 31(1): 66-74.

[24]胡江波, 楊改河, 張笑培, 等. 不同植被恢復(fù)模式對土壤肥力的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007, (3): 69-72.

HuJB,YangGH,ZhangXP, et al.Effectsofvariousvegetativerestorationpatternsonsoilfertility[J].HenanAgricultureScience, 2007, (3): 69-72.

[25]楊玉海, 蔣平安. 不同種植年限苜蓿地土壤理化特性研究[J]. 水土保持學(xué)報, 2005, 19(2): 110-113.

YangYH,JiangPA,StudiesonsoilpropertiesofLucernewithdifferentcultivatingages[J].JournalofSoilandWaterConservation, 2005, 19(2): 110-113.

[26]李代瓊, 梁一民, 侯喜祿. 黃土高原沙棘建造植被的生態(tài)功能及效益試驗研究[J]. 沙棘, 2003, (3): 16-21.

LiDQ,LiangYM,HouXL.Seabuckthornbuiltloessplateauvegetationecologicalfunctionsandbenefitsofexperimentalresearch[J].Hippophae, 2003, (3): 16-21.

[27]呂貽忠, 李保國. 土壤學(xué)[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2008.LvYZ,LiBG.Pedology[M].Beijing:ChineseAgriculturePress, 2008.

[28]李勇, 張晴雯, 李璐, 等. 黃土區(qū)植物根系對營養(yǎng)元素在土壤剖面中遷移強度的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2005, 11(4): 427-434.

LiY,ZhangQW,LiR, et al.EffectsofplantrootonnutritiouselementstransportinsoilprofilesoftheChineseLoessPlateau[J].PlantNutritionandFertilizerScience, 2005, 11(4): 427-434.

SoilwaterstableaggregatesandcarbonandnitrogenstorageenhancedbyconversionoffarmlandtoshrubandgrassinChinaLoessPlateau:theinfluenceofconversioncultivationtime

LIUWen-xiang,LIYong*,YUHan-qing

(Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture， Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)

【Objectives】ConversionoffarmlandtoforestsandgrasslandisthemostimportantfactortoaidinthepreventionandcontrolofsoilerosionaswellastorestoresoilfertilityinwesternChina.SitessubjectedtofarmlandconversioninShenmuandWuqicounties(innorthernShaanxiprovinceontheLoessPlateau)wereselectedtostudytheeffectthatconversiontograsses(Alfalfa)andshrubs(Seabuckthorn)hadonsoiloverdifferingtimescales.Inthisstudy,wefocusedspecificallyontheeffectsthatforestconversionhadonthestorageofsurfacesoilorganiccarbon,bothtotalandavailablenitrogenaswellassoilwaterstableaggregates.ThisresearchwaspartoftheGrainforGreenProgram,withtheobjectivetorevealthemechanismsinforestconversionthataffectsoilqualityofslopedland.TheobtainedresultsareexpectedtoprovideascientificbasisforimprovingsoilfertilityofslopedlandsinChina.【Methods】Usingaspatialmethod,weselectedthreedifferenttypesofconversionwithsamesoiltypesandslopegradient.Takingmeasurementsatvariouspointsacrosstheslopedlandscape,weanalyzedorganiccarbon,etcaftercollectingsoilsamples.【Results】Ourresultsshowthatsoilorganiccarbon,availablenitrogenandtotalnitrogenstorageaswellassoilwaterstableaggregatesincreasedsignificantlyalongwiththerestorationtime.Whenthesemeasurementswerecomparedtothosefromcultivatedhillslopes,stocksofsoilorganiccarbon(SOC),totalnitrogen(TN)andavailablenitrogen(AN)allincreasedafterSeabuckthornplantingfor5-yearsby1.4, 0.5and0.5times,respectively.FollowingSeabuckthornplantingfor10years,SOC,TNandANlevelswerefoundtoincreaseby6.6, 2.4, 1.5times,respectively.Whenassessingthe5-yearrestorativeeffectsofalfalfaplanting,SOC,TNandANincreasedby0.4, 0.1, 5.0timeswhencomparedtocultivatedhillslopes,whilstthesemeasurementsincreasedby0.7, 0.3, 5.2timeswhenextendedto10yearsofalfalfaplantingonhillslopes,respectively.SeabuckthornplantingonhillslopessignificantlyimprovedSOCandTNlevelswhencomparedtoslopesplantedwithalfalfa.However,theavailablenitrogeninsoilwassignificantlygreaterinalfalfa-plantedhillslopescomparedtoSeabuckthorn-plantedhillslopes.ThedifferencesinobservedSOCandTNlevelsbetweenSeabuckthorn-andalfalfa-plantedhillslopeswereduetotheinitiallevelsofthesesoilcomponentspriortotheconversiontoforestsandgrassland.WhereasdifferencesobservedinANbetweenseabuckthorn-plantedandalfalfa-plantedhillslopeswereattributedtothedifferingnitrogenfixationmechanismsbetweenthetwoplants.Asalfalfarootnitrogenfixationsweregreaterthanseabuckthorn,theamountofsoilavailablenitrogenincreasedsignificantlyinalfalfa-plantedsoil.Soilwaterstableaggregatecontentin> 0.25mmclassincreasedby41%and56%,respectively,inhillslopesplantedwithSeabuckthornfor5and10years,respectively.Thisenhancedwaterstableaggregateinconvertedforestvegetationisattributedpredominantlytoincreasedparticlesizeof0.25-2mmwaterstableaggregatecontent.【Conclusions】Ourstudysuggeststhatgrassandshrubvegetationplayanimportantroleinenhancingsoilorganiccarbonandnitrogenstoragesaswellascontributingtothestabilityofthesoilstructure.TheseeffectsshouldbeconsideredwhenchoosingmeasurestoenhancesoilfertilityinslopedfarmlandsinChinaanditmustbeacknowledgedhowdifferingmanagementofslopedlandscanaffectsoilorganiccarbonreserveswhenusingspacesubstitutefortimemethodinsmallregionalscale.

conversionfarmlandtoforestsandgrassland;conversioncultivationtime;

2014-12-25接受日期: 2015-04-28

國家自然科學(xué)基金項目(41171231); 國家“十二五”支撐計劃項目(2013BAD11B03)資助。

劉文祥(1989—)，男，山東泰安人，碩士研究生，主要從事土壤侵蝕與碳循環(huán)研究。E-mail:wxliu15153234109@163.com

E-mail:liyong@caas.cn

S152.4;S181

A

1008-505X(2016)01-0164-07