退耕年限與方式對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及有機(jī)碳分布的影響

李柏橋，付 玉，李光錄,，張 騰，鄭騰輝

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所， 陜西 楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院， 陜西 楊凌 712100)

退耕年限與方式對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及有機(jī)碳分布的影響

李柏橋1，付 玉1，李光錄1,2，張 騰2，鄭騰輝1

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所， 陜西 楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院， 陜西 楊凌 712100)

以黃土高原南部退耕還林年限6 a(FL06)和15 a(FL15)刺槐林地、退耕還草年限6 a(GL06)和15 a(GL15)紫花苜蓿草地為研究對(duì)象，以臨近長(zhǎng)期耕作坡耕地(CK)作為對(duì)照，采用濕篩法，分離出>2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm、0.25～0.5 mm和<0.25 mm 5個(gè)粒級(jí)的水穩(wěn)性團(tuán)聚體，研究了退耕年限與方式對(duì)團(tuán)聚體穩(wěn)定性和不同粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳分布的影響。結(jié)果表明：在0～20 cm土層，退耕還林還草與未退耕相比能顯著提高>2 mm和1～2 mm粒徑團(tuán)聚體含量，顯著減少<0.25 mm粒徑團(tuán)聚體含量，其中對(duì)于>2 mm和1～2 mm粒徑團(tuán)聚體在不同退耕年限與方式下含量表現(xiàn)為GL15>GL06>FL06>FL15>CK和GL15>FL06>GL06>FL15>CK；退耕還林和還草增加了兩個(gè)土層的團(tuán)聚體穩(wěn)定性，GL15的平均重量直徑(MWD)值和幾何平均直徑(GMD)值均最大，土壤結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定，其次為GL06；不同退耕年限，>2 mm粒徑下退耕還林地和還草地、1～2 mm粒徑下退耕還草地團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均隨退耕年限的延長(zhǎng)而增加。20～40 cm土層中，團(tuán)聚體含量均值隨粒徑的減小而增加；MWD和GMD值均小于0～20 cm層；各粒徑范圍內(nèi)退耕還林與還草后的團(tuán)聚體有機(jī)碳含量與坡耕地相比總體表現(xiàn)出減小的趨勢(shì)。研究結(jié)果表明，退耕改善了土壤結(jié)構(gòu)，對(duì)各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量分布的影響隨退耕年限與方式不同效應(yīng)各異，且GL15相較于其它退耕年限和方式下的樣地有更好的土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性和更多的團(tuán)聚體有機(jī)碳積累。

退耕還林還草；退耕年限；退耕方式；團(tuán)聚體穩(wěn)定性；有機(jī)碳；黃土高原

土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，是土壤環(huán)境、耕作管理和土地利用等因子相互作用的結(jié)果，是土壤良好結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)[1],為土壤中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化提供了必要場(chǎng)所[2]。土壤團(tuán)聚體在土壤中主要維持土壤中的水、肥、氣、熱，保持和穩(wěn)定土壤疏松熟化層，影響土壤酶的種類(lèi)和活性[3]，為土壤有機(jī)碳提供物理保護(hù)[2]，同時(shí)與有機(jī)碳的固定效應(yīng)密切相關(guān)[4]。土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳是土壤團(tuán)聚體形成的重要膠結(jié)劑，影響著土壤團(tuán)聚體的數(shù)量和大小分布[5]，對(duì)衡量土壤肥力和土壤碳匯具有重要意義[6]。

黃土高原是世界上水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)之一, 土壤結(jié)構(gòu)疏松，地形破碎，自然植被遭到嚴(yán)重破壞[7]。人類(lèi)活動(dòng)所造成的土地的開(kāi)墾和森林的濫砍濫伐是導(dǎo)致該區(qū)土地生產(chǎn)力嚴(yán)重退化的重要原因[8]。退耕還林還草是我國(guó)一項(xiàng)重要的生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施，對(duì)改善土壤的理化性狀、提高土壤肥力、保持水土和防止水土流失具有重要作用[9]。許多學(xué)者對(duì)退耕土壤效應(yīng)開(kāi)展了大量研究工作，但更多地集中于退耕方式對(duì)土壤有機(jī)碳含量[10-12]、可蝕性[13-15]，以及水分動(dòng)態(tài)變化[16-18]的影響方面。關(guān)于退耕過(guò)程中不同年限與方式對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性變化及土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳分布的影響研究報(bào)道較少。本研究以黃土高原南部溝壑區(qū)不同退耕年限人工刺槐(RobiniapesudoacaciaL.)林地和紫花苜蓿(MedicagosativaL.)草地為對(duì)象，以長(zhǎng)期耕作坡耕地為對(duì)照，定量分析退耕年限與退耕方式在退耕還林還草過(guò)程中對(duì)團(tuán)聚體穩(wěn)定性和不同粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳的影響，為退耕還林還草工程的有效實(shí)施和水土流失的治理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于陜西省銅川市耀州區(qū)小丘鎮(zhèn)，為黃土高原南部溝壑區(qū)(108°44′E，34°54′N(xiāo))，海拔750～1 100 m，屬暖溫帶大陸性半干旱氣候區(qū)，年均降水量540 mm，年均氣溫10.4℃左右，無(wú)霜期年270 d，生長(zhǎng)期240 d。土壤為黃綿土。主要樹(shù)種包括刺槐(RobiniapesudoacaciaL.)、側(cè)柏(Platycladusorientalis)和油松(Pinustabulaeformis)等。主要草本植物群落包括鐵桿蒿(Artemisiasacrorum)、白羊草(Bothriochloaischaemum(L.) Keng)、羊胡草(Carexrigecens)、長(zhǎng)芒草(StipabungeanaTrin.)、野菊花(Chrysanthemumindicum)、蒲公英(TaraxacummongolicumHand.-Mazz.)等。主要農(nóng)作物為小麥(TriticumaestivumLinn.)和玉米(ZeamaysL.)等。

1.2 樣地選擇與土樣采集

在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，考慮退耕還林還草的地理位置、地質(zhì)條件，以成土母質(zhì)相同、地塊位置相對(duì)集中、坡位近似且營(yíng)造和管理措施較一致的退耕刺槐林地和紫花苜蓿草地作為試驗(yàn)樣地。退耕樣地在人工種植刺槐和苜蓿前均為長(zhǎng)期耕作坡耕地。刺槐和苜蓿的生長(zhǎng)過(guò)程中未進(jìn)行灌水和施肥管理，坡耕地種植制度為冬小麥、夏玉米輪作。選取退耕還林年限為6 a(FL06)和15 a(FL15)刺槐林地，退耕還草年限為6 a(GL06)和15 a(GL15)紫花苜蓿草地為研究對(duì)象，以臨近長(zhǎng)期耕作坡耕地(CK)作為對(duì)照。每個(gè)樣地2組，共10個(gè)樣地，于2014年10月進(jìn)行土樣采集。每個(gè)樣地隨機(jī)布設(shè)3個(gè)典型樣方(20 m×20 m)，以X形設(shè)置5個(gè)樣點(diǎn)，采集0～20 cm、20～40 cm兩個(gè)層次混合土樣1 kg左右。用硬質(zhì)鋁盒裝好后帶回實(shí)驗(yàn)室。各樣地地形地貌及土壤等基本特征見(jiàn)表1。

1.3 樣品處理與分析

將采集土樣去除雜草、根系、小石塊等，沿土塊自然裂縫剝成10～20 mm左右的小塊，混勻后在室溫下風(fēng)干。采用約得法[19]并略作改進(jìn)，分離出土壤團(tuán)聚體。具體方法為：稱取風(fēng)干土樣置于套篩的最上部篩網(wǎng)上，蒸餾水浸泡10 min，套篩從上到下依次為5,2,1,0.5，0.25 mm，開(kāi)動(dòng)馬達(dá)，使套篩在水中上下振動(dòng)15 min，振蕩速度為每分鐘30次，上下移動(dòng)距離為4 cm，使土樣依次通過(guò)2，1，0.5，0.25 mm的土篩。將留在每個(gè)篩子上面的土壤沖洗到鋁盒中,在40℃溫度下烘干,稱重，得到>2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm、0.25～0.5 mm、<0.25 mm共5個(gè)粒級(jí)的水穩(wěn)性團(tuán)聚體。土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測(cè)定[20]；全氮采用凱氏定氮法測(cè)定；全磷采用高氯酸-濃硫酸法消解，然后用鉬銻抗比色法測(cè)定[21]；土壤pH采用pH計(jì)測(cè)定。試驗(yàn)過(guò)程中每個(gè)測(cè)定重復(fù)測(cè)試3次。

表1 各樣地基本特征

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。 Note：Data represent mean±SD. The same below.

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)

研究采用平均重量直徑(MWD)和幾何平均直徑(GWD)來(lái)衡量土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。

各粒級(jí)團(tuán)聚體質(zhì)量百分含量、MWD和GWD計(jì)算采用下述公式計(jì)算[6]：

(1)

(2)

(3)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS18.0軟件進(jìn)行處理，采用Duncan法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 退耕還林還草對(duì)土壤團(tuán)聚體分布的影響

由圖1可知，在0～40 cm土層，所有樣地土壤團(tuán)聚體含量的均值表現(xiàn)出隨粒徑的減小而先減小后增加的趨勢(shì)。在0～20 cm土層(圖1a)，退耕還林還草后，>2 mm和<0.25 mm兩粒徑土壤團(tuán)聚體含量均值的和大于70%。<0.25 mm粒徑團(tuán)聚體含量均值最高，為51.42%，0.5～1 mm粒徑團(tuán)聚體含量均值最低，為9.25%。與坡耕地相比，退耕還林還草顯著提高了>2 mm和1～2 mm粒徑團(tuán)聚體含量，分別表現(xiàn)為GL15>GL06>FL06>FL15>CK和GL15>FL06>GL06>FL15>CK。>2 mm粒徑中，退耕6 a和15 a后，還草比還林團(tuán)聚體含量分別顯著增加16.85%和104.47%。1～2 mm粒徑中，相同退耕方式、不同退耕年限的團(tuán)聚體含量之間差異不顯著。0.5～1 mm粒徑中，退耕6 a和15 a后，還林的團(tuán)聚體含量與還草的相比均增加。>0.25 mm粒徑中,退耕還林還草后團(tuán)聚體含量與坡耕地相比均增加，增幅為54.41%～111.70%，大小為GL15>FL06>GL06>FL15>CK,表明退耕還林還草促進(jìn)了大團(tuán)聚體的形成,增強(qiáng)了土壤的團(tuán)聚作用，且還草15 a的團(tuán)聚作用最大。20～40 cm土層中(圖1b)，團(tuán)聚體含量均值表現(xiàn)出隨粒徑的減小而增加的趨勢(shì)。該土層中>2 mm粒徑中退耕還林與還草后土層團(tuán)聚體含量均顯著小于0～20 cm土層。>0.25 mm粒徑中各團(tuán)聚體含量大小表現(xiàn)為FL06>GL15>GL06>FL15>CK。

注：圖中不同字母表示同一土層下相同粒徑不同樣地差異顯著性達(dá)0.05。下同。Note：Different letters meant significant difference at 0.05 level in the same soil layer。The same as below.

2.2 退耕還林還草對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響

由表2可知,0～20 cm層不同退耕年限的MWD和GMD值均大于20～40 cm層。在0～20 cm層中，退耕還草15 a的MWD值和GMD值均最大，與其它樣地差異顯著。0～40 cm中，與坡耕地相比，退耕還林還草后MWD和GMD值均顯著增加，其中在0～20 cm土層增幅分別為180.95%～397.62%和85.00%～240.00%,在20～40 cm土層增幅分別為66.67%～281.48%和31.25%～137.50%。以上表明：退耕還林還草有助于改善土壤結(jié)構(gòu)，能夠增強(qiáng)土壤抵抗外力破壞的能力，同時(shí)退耕還草15 a樣地團(tuán)聚體相較于其它退耕樣地有更高的穩(wěn)定性。

表2 不同退耕還林還草與退耕年限下土壤團(tuán)聚體的平均質(zhì)量直徑(MWD)、幾何均重直徑(GMD)值

注：表中不同字母表示同一土層下不同樣地在0.05水平差異顯著。

Note：Different small letters in the same row represent significant difference at 0.05 level.

2.3 退耕還林還草對(duì)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的影響

由圖2可知，在0～40 cm土層，土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的均值表現(xiàn)出隨粒徑的減小而減小的趨勢(shì)。在0～20 cm土層(圖2a)，>2 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均值是1～2、0.5～1、0.25～0.5 mm和<0.25 mm粒徑的1.06、1.05、1.13和1.29倍。在各粒徑中，退耕還林還草后與坡耕地相比均顯著增加了>2 mm和1～2 mm粒徑中團(tuán)聚體有機(jī)碳含量，大小表現(xiàn)為FL15>GL15>GL06>FL06>CK 和GL15>GL06>FL06>FL15>CK。表明較大粒徑團(tuán)聚體中的有機(jī)碳對(duì)退耕的響應(yīng)更為敏感。0.5～1、0.25～0.5 mm和<0.25 mm粒徑的團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均表現(xiàn)為GL15>GL06>CK>FL06>FL15。坡耕地、退耕還林6 a和15 a及退耕還草6 a和15 a土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量分別在0.5～1、1～2、>2、0.25～0.5 mm和0.5～1 mm粒徑中最大，值分別為7.3、7.4、10.52、8.7 g·kg-1和11.3 g·kg-1。20～40 cm土層中(圖2b)，土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的均值隨粒徑的減小而減小。各粒徑中，退耕還林與還草后的團(tuán)聚體有機(jī)碳含量與坡耕地相比總體表現(xiàn)出減小的趨勢(shì)。

圖2 不同退耕還林還草與退耕年限下各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量

3 討 論

團(tuán)聚體中大部分物質(zhì)都易于減弱、變形或破壞，同時(shí)一部分對(duì)水的破壞力具有一定的抵抗性, 經(jīng)篩分后也能維持原狀,其對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具有重要作用[1]。本研究中，0～20 cm土層，各樣地土壤團(tuán)聚體含量隨粒徑的減小表現(xiàn)出先減小后增加的趨勢(shì)，<0.25 mm粒徑水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量最高。這與蘇靜等[22]研究結(jié)果大致相同。王天高等[23]對(duì)山地森林及干旱河谷交錯(cuò)帶不同植被條件下土壤團(tuán)聚體研究表明>5 mm粒徑團(tuán)聚體含量最高,與本研究結(jié)果有差異，這可能與研究區(qū)土壤類(lèi)型不同有關(guān)。>0.25 mm粒徑被認(rèn)為是維持土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基礎(chǔ)[24]。>0.25 mm粒徑中，退耕還林還草后團(tuán)聚體含量與坡耕地相比均增加，主要是因?yàn)槠赂赝烁€林還草后，耕種過(guò)程中的物理機(jī)械破壞消失，同時(shí)退耕后地表草本、枯落物及地下植物根系增多，使土壤有機(jī)物來(lái)源增加，土壤顆粒間有機(jī)質(zhì)膠結(jié)作用和團(tuán)聚體的團(tuán)聚作用得到加強(qiáng)，從而使大粒徑團(tuán)聚體含量較坡耕地顯著增加[25-28]，這與李鑒霖等[24]研究結(jié)果相似。退耕顯著提高了>2 mm和1～2 mm粒徑團(tuán)聚體含量。退耕還林6 a和15 a，還草6 a和15 a后，>2 mm粒徑團(tuán)聚體含量分別是坡耕地的8.21、5.21、9.60、10.66倍，1～2 mm粒徑團(tuán)聚體含量分別是坡耕地的3.03、2.56、2.86、3.25倍，表明隨著退耕年限的延長(zhǎng)，還草更有利于這兩個(gè)粒徑團(tuán)聚體的形成，原因是苜蓿主根系發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)年限越長(zhǎng)，根系數(shù)量越多。林草生長(zhǎng)過(guò)程中的養(yǎng)分環(huán)境逐漸發(fā)生變化，后期地表苜蓿草地比刺槐林地有更多根系數(shù)量，而根系對(duì)土粒的纏繞、固結(jié)有助于土粒的團(tuán)聚膠結(jié)，使團(tuán)聚體由較小粒徑向較大粒徑轉(zhuǎn)變。20～40 cm土層>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量總體低于0～20 cm土層，說(shuō)明20～40 cm土層團(tuán)聚體穩(wěn)定性低于0～20 cm土層，這與李瑋等[29]關(guān)于植茶年限對(duì)土壤團(tuán)聚體影響的研究結(jié)果有差異，這可能與人為活動(dòng)對(duì)土壤大粒級(jí)團(tuán)聚體的結(jié)構(gòu)破壞有關(guān)系。

土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性是團(tuán)聚體抵抗外力作用或外部環(huán)境變化而保持其原有形態(tài)的能力[30]。本研究中，不同土層各樣地MWD和GMD值各異。退耕還林與還草后0～20 cm層不同退耕年限的MWD和GMD值均大于20～40 cm層，表明土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性隨土壤深度的增加而減弱。這主要由于植物殘?bào)w主要積累在土壤表層，為微生物維系生命活動(dòng)提供充足能量，從而增加土壤表層的生物活性，促進(jìn)各粒級(jí)團(tuán)聚體內(nèi)部結(jié)合形成微粒有機(jī)質(zhì)[24,31]。這與以往的研究結(jié)果較一致[32]。在0～40 cm層中，退耕還林還草后MWD值和GMD值均大于坡耕地， 這是因?yàn)檫€林還草后，生物量增大，植物有機(jī)殘?bào)w較坡耕地回歸增多，有機(jī)質(zhì)增多，從而使水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性較坡耕地增強(qiáng)[2]，同時(shí)有機(jī)物不僅能增強(qiáng)團(tuán)聚體之間的粘結(jié)力和抗張強(qiáng)度，而且吸收水的容量較土壤礦物更高，減緩了水分的濕潤(rùn)速率，從而提高團(tuán)聚體穩(wěn)定性[33]。退耕還草15 a的MWD值和GMD值均最大，表明水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性最強(qiáng)，這可能是由于該樣地退耕前的耕作方式、有機(jī)肥施用及管理使退耕后土壤結(jié)構(gòu)改善，草本植物生長(zhǎng)情況良好，枯落葉和根系進(jìn)入土壤碳循環(huán)過(guò)程，同時(shí)土層的土壤環(huán)境有利于微生物的繁殖和生長(zhǎng)[2]，增強(qiáng)了土壤酶的活性，使該樣地土壤中的有機(jī)質(zhì)較其它樣地更多，從而使團(tuán)聚體穩(wěn)定性更強(qiáng)。

0～20 cm土層中，團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均值最高的為>2 mm粒徑，最低為<0.25 mm粒徑。說(shuō)明在微團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量最低。這主要是因?yàn)槲F(tuán)聚體是由有機(jī)分子與粘粒和陽(yáng)離子膠結(jié)形成，而微團(tuán)聚體與周?chē)玖Ｗ又g相互膠結(jié)形成大團(tuán)聚體，當(dāng)大團(tuán)聚體解體形成微團(tuán)聚體時(shí)，顆粒有機(jī)質(zhì)分解，從而使微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量更低[34-35]。同時(shí)微團(tuán)聚體在形成大團(tuán)聚體過(guò)程中由于有機(jī)質(zhì)的膠結(jié)作用也減少了微團(tuán)聚體有機(jī)碳的比例[28]。而另有一些研究則認(rèn)為小粒徑團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量更多[27,36]。退耕還林和還草顯著增加了>2 mm和1～2 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量。這是因?yàn)楦氐乇碇脖桓采w度低，減小了土壤入滲率和吸水量，降雨時(shí)雨滴的濺蝕作用和地表超滲徑流使土壤大團(tuán)聚體受到破壞[37]。還林與還草后，地表植被覆蓋增加，促進(jìn)了腐殖質(zhì)在土壤中積累，土壤侵蝕降低，大團(tuán)聚體受到破壞減弱，減緩了團(tuán)聚體內(nèi)部的有機(jī)質(zhì)礦化和氧化[27]，再加上有新補(bǔ)充的有機(jī)碳，從而使團(tuán)聚體有機(jī)碳含量增加。相同退耕年限下，還草與還林相比，0.5～1 mm、0.25～0.5 mm和<0.25 mm粒徑土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均增加，這是由于苜蓿具有固氮能力，對(duì)土壤有機(jī)碳具有保護(hù)作用[38]，同時(shí)，由于草地生長(zhǎng)狀況良好，每年枯落物全部回歸土壤,因而有機(jī)碳含量更高[39]。這與于寒青等[40]對(duì)吳旗退耕示范區(qū)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳研究結(jié)果較一致。20～40 cm土層中，退耕還林與還草后各粒徑中團(tuán)聚體有機(jī)碳含量與坡耕地相比總體表現(xiàn)出減小的趨勢(shì)，這主要因?yàn)槠赂氐母鬟^(guò)程中人工施肥能增加土壤中有機(jī)碳含量，而耕作過(guò)程中土壤進(jìn)行翻動(dòng)，使表層土壤中獲得的有機(jī)碳轉(zhuǎn)移到地表以下，退耕后土壤人為翻動(dòng)消失，地表以下土壤獲得的有機(jī)碳含量減少，同時(shí)植物根系也會(huì)消耗地表以下土壤有機(jī)碳，從而使退耕地與坡耕地相比團(tuán)聚體有機(jī)碳含量減少。

綜上所述，在該研究區(qū)域，退耕對(duì)團(tuán)聚體分布和團(tuán)聚體有機(jī)碳含量變化有重要影響。退耕還林還草均改善了土壤結(jié)構(gòu)，增加了土壤大團(tuán)聚體數(shù)量，且對(duì)各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量分布的影響隨退耕年限與方式不同，效應(yīng)各異?？傮w來(lái)看退耕還草15 a樣地相較于其它樣地有更好的土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)和土壤肥力，土壤抗侵蝕能力更強(qiáng)，具有最好的水土保持效應(yīng)。因此，在實(shí)際工作中對(duì)于其它年限的退耕還林和還草地應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)且有針對(duì)性的人工管理，從而提高退耕還林還草工程實(shí)施的整體效應(yīng)。本試驗(yàn)僅以退耕6 a和15 a的分析結(jié)果為基礎(chǔ)，對(duì)于團(tuán)聚體和團(tuán)聚體有機(jī)碳含量在還林與還草兩種方式下的長(zhǎng)期影響還有待于進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

1) 退耕還林和還草能顯著提高0～20 cm土層中>2 mm和1～2 mm粒徑團(tuán)聚體含量，顯著降低<0.25 mm粒徑團(tuán)聚體含量。在>2 mm和1～2 mm粒徑范圍內(nèi)，團(tuán)聚體含量分別表現(xiàn)為GL15>GL06>FL06>FL15>CK和 GL15>FL06>GL06>FL15>CK。

2) 退耕還林和還草增加了兩個(gè)土層的團(tuán)聚體穩(wěn)定性。在0～20 cm層中，退耕還草15 a的MWD值和GMD值均最大，團(tuán)聚體穩(wěn)定性最大，其次為退耕還草6 a。土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性隨土壤深度的增加而減弱。0～20 cm土層和20～40 cm土層，退耕還林還草后，MWD值和GMD值與坡耕地相比增幅分別為180.95%～397.62%和85.00%～240.00%、66.67%～281.48%和31.25%～137.50。

3) 退耕還林和還草增加了0～20 cm土層中>2 mm和1～2 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量。退耕6 a和15 a時(shí)，還草與還林相比均增加了0.5～1、0.25～0.5 mm和<0.25 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量。20～40 cm土層中，各粒徑中退耕還林與還草后的團(tuán)聚體有機(jī)碳含量與坡耕地相比總體表現(xiàn)出減小的趨勢(shì)。

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Effectsofageandtypeofconversionfromcroplandtoforestlandandgrasslandonstabilityandorganiccarboninsoilaggregates

LI Bai-qiao1, FU Yu1, LI Guang-lu1,2, ZHANG Teng2, ZHENG Teng-hui1

(1.InstituteofSoilandWaterConservation,NorthwestA&FUniversity,Yangling712100,China；2.CollegeofResourceandEnvironment,NorthwestA&FUniversity,Yangling712100,China)

The purpose of this study was to elucidate the effect of plantation type and age on aggregate stability and aggregate-associated organic carbon content. Soil samples were collected from five types of land in the southern part of the Loess Plateau including: artificial pure locust forest land converted from slope cropland with plantation ages of 6 years (FL06) and 15 years (FL15), artificial alfalfa grassland converted from slope cropland with plantation ages of 6 years (GL06) and 15 years (GL15) and the neighboring conventional slop cropland (CK). The results revealed that：in 0～20 cm soil layer, land use conversion from cropland to forest land and grassland could significantly increase the fractions for >2 mm and 1～2 mm aggregate but decrease for <0.25 mm compared with the cropland. The fractions for >2 mm and 1～2 mm aggregate under different plantation type and age was in the order of GL15>GL06>FL06>FL15>CK and GL15>FL06>GL06>FL15>CK, respectively. Land use conversion increased aggregate stability in the two soil layers. GL15 had the maximum mean weight diameter (MWD) and geometric mean diameter (GMD) values, followed by GL06. Soil organic carbon in >2 mm aggregate under forest land and grassland, and that in 1～2 mm aggregate under grassland all increased with plantation age. In 20～40 cm soil layer, the mean of aggregate content increased with aggregate size decreasing, both the MWD and GMD value of this layer were less than those of 0～20 cm soil layer. There was an trend that all aggregate fractions under forest land and grassland had the less organic carbon content than that of cropland. The findings suggested that land use conversion from cropland to forest land and grassland improved soil structure, and its effect on organic carbon content in every aggregate fractions change along with plantation type and age. GL15 had better aggregate stability and more aggregate-associated organic carbon.

conversion from cropland to forest land and grassland; plantation age; plantation type; aggregate stability; soil organic carbon; Loess Plateau

1000-7601(2017)03-0238-07doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2017.03.37

2016-04-27

：2017-05-16

：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41571262)

李柏橋(1988—)，男，四川綿陽(yáng)人，碩士研究生，研究方向?yàn)橥寥狼治g與水土保持。 E-mail：libaiqiao@aliyun.com。

李光錄(1964—),男，甘肅永靖人，副教授，博士，主要從事土壤侵蝕與土地利用研究。 E-mail：guangluli@nwsuaf.edu.cn。

S152

： A