貴州脆弱生態(tài)區(qū)不同齡組馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性與養(yǎng)分含量

摘 要：【目的】分析貴州脆弱生態(tài)區(qū)不同齡組馬尾松Pinus massoniana人工林土壤團(tuán)聚體分布、穩(wěn)定性及養(yǎng)分含量特征，并探討它們之間的關(guān)系?！痉椒ā吭谫F州省遵義市鳳岡縣設(shè)置馬尾松人工林中齡林樣地3個(gè)、近熟林樣地5個(gè)、成過熟林樣地3個(gè)，用濕篩法獲得不同粒徑的土壤團(tuán)聚體，計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)、平均質(zhì)量直徑（MWD）、幾何平均直徑（GMD），并測(cè)定團(tuán)聚體中土壤有機(jī)碳（SOC）、全氮（TN）和全磷（TP）含量?！窘Y(jié)果】1）三個(gè)齡組馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨粒徑減小而減少（P<0.05），而MWD和GMD在不同齡組之間無顯著差異（P>0.05）。2）隨著馬尾松人工林齡組的增長(zhǎng)，土壤團(tuán)聚體SOC含量表現(xiàn)為先下降后上升的趨勢(shì)，中齡林SOC含量顯著高于近熟林和成過熟林（P<0.05），TN含量逐漸積累，近熟林和成過熟林TN含量顯著高于中齡林（P<0.05），而TP含量逐漸消減，中齡林TP含量顯著高于近熟林和成過熟林（P<0.05）；隨著土壤團(tuán)聚體粒徑的減小，團(tuán)聚體SOC含量逐漸增加，黏粉粒和微團(tuán)聚體中SOC含量顯著高于大團(tuán)聚（P<0.05），TN含量逐漸下降，大團(tuán)聚體中TN含量顯著高于黏粉粒（P<0.05）。3）大團(tuán)聚體SOC含量及微團(tuán)聚體TP含量與大團(tuán)聚體分布、黏粉粒分布、MWD、GMD均表現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系（P<0.05）；微團(tuán)聚體SOC含量與大團(tuán)聚體分布、黏粉粒分布、MWD、GMD均表現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.05）?！窘Y(jié)論】馬尾松人工林齡組變化影響了土壤團(tuán)聚體的分布和團(tuán)聚體養(yǎng)分含量變化，且團(tuán)聚體養(yǎng)分含量與團(tuán)聚體分布及穩(wěn)定性之間有顯著的相關(guān)性。本研究可獲得貴州脆弱生態(tài)區(qū)馬尾松人工林團(tuán)聚體分布、穩(wěn)定性及養(yǎng)分的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)于該區(qū)域人工林土壤結(jié)構(gòu)和抗侵蝕功能評(píng)價(jià)與森林管理具有重要意義。

關(guān)鍵詞：馬尾松人工林；團(tuán)聚體分布；團(tuán)聚體穩(wěn)定性；團(tuán)聚體養(yǎng)分

中圖分類號(hào)：S791.248 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-923X（2024）08-0104-10

基金項(xiàng)目：貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目（黔科合基礎(chǔ)-ZK[2023]一般282）；貴州師范學(xué)院校級(jí)博士基金項(xiàng)目（2020BS026）；貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目（黔科合基礎(chǔ)-ZK[2023]一般286）；貴州省教育廳平臺(tái)項(xiàng)目（[2022]051號(hào)）。

Soil aggregate stability and nutrient content of Pinus massoniana plantation at different age groups in fragile ecological area of Guizhou

LIU Xun， SHI Yan， YAO Siyu， WANG Suosuo， DING Bo， ZHANG Yunlin， WU Yan

（a. School of Biological Sciences； b. Key Laboratory of Forest Fire Ecology and Management of Guizhou Province， Guizhou Education University， Guiyang 550018， Guizhou， China）

Abstract：【Objective】The characteristics and relationship of soil aggregate distribution， stability and nutrient content were analyzed in Pinus massoniana plantation of age groups in fragile ecological area of Guizhou.【Method】3 middle-age forest， 5 near-mature forest and 3 over-mature forest plots were set up in Fenggang county， Zunyi city， Guizhou province. Soil aggregates of different particle sizes were obtained by wet sieve method， and their mass fraction， mean mass diameter （MWD）， geometric mean diameter （GMD） and soil organic carbon （SOC）， total nitrogen （TN） and total phosphorus （TP） contents were calculated.【Result】1） The soil aggregate mass fraction reduced with the decrease of particle size in P. massoniana plantation of different age groups （P<0.05）， while MWD and GMD were not significantly different among 3 age groups （P>0.05）. 2） With the increase of age group of P. massoniana plantation， SOC content of soil aggregates decreased first and then increased （P<0.05）. TN content gradually accumulated， and the TN content in near-mature forest and over-mature forest was significantly higher than that of middle-age forest （P<0.05）. TP content decreased gradually， and the TP content in middle-age forest and was significantly higher than that of near-mature forest and over-mature forest（P<0.05）； As the particle size of soil aggregates decreases， SOC content of aggregates increases gradually， while the TN content decreased gradually. The SOC contents in clay particles and microaggregates were significantly higher than that in macroaggregates（P<0.05）， and the TN content in macroaggregates was significantly higher than that in clay particles （P<0.05）. 3） The SOC content in macroaggregates and TP content in microaggregates were significantly positively correlated with the macroaggregates distribution， clay particle distribution， MWD and GMD （P<0.05）； The SOC content of microaggregates was negatively correlated with the macroaggregates distribution， clay particle distribution， MWD and GMD （P<0.05）.【Conclusion】The change of age groups of P. massoniana plantation affected the distribution of soil aggregates and the changes of aggregate nutrients， and there was a significant correlation between aggregate nutrients and the distribution and stability of aggregates. The basic data of aggregate distribution， stability and nutrients of P. massoniana plantation can be obtained， which is of great significance for evaluation of soil structure and erosion resistance and forest management of the plantation at fragile ecological area of Guizhou.

Keywords： Pinus massoniana plantation； aggregate distribution； aggregate stability； aggregate nutrient

我國(guó)喀斯特地區(qū)主要集中在西南區(qū)域，其中貴州喀斯特地貌分布尤為突出，近年來該地土壤肥力和穩(wěn)定性顯著降低，是導(dǎo)致生態(tài)退化的因素之一[1]。土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，其分布及穩(wěn)定性具有穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)、減少土壤侵蝕、提高土壤肥力與質(zhì)量等生態(tài)功能，因此被視為檢測(cè)土壤肥力和土壤抗蝕能力的重要指標(biāo)[2]，其中評(píng)價(jià)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性常用MWD和GMD定量評(píng)價(jià)指標(biāo)[3]。除此之外，土壤團(tuán)聚體養(yǎng)分是植被生長(zhǎng)和植被恢復(fù)的主要影響因子，在提高土壤肥力的同時(shí)也可改變土壤團(tuán)聚體的粒徑分布[4]，其中碳（C）、氮（N）、磷（P）等元素是土壤養(yǎng)分的重要組成部分，是評(píng)價(jià)土壤肥力水平的重要指標(biāo)[5]。

目前，對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及其養(yǎng)分的相關(guān)研究主要集中在林齡[6]、林分類型[3，7]、土地利用方式[8]、植被覆蓋[9]等變化對(duì)其產(chǎn)生的影響。馬尾松人工林林齡的變化影響>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量，且近熟林地、成熟林地的土壤>0.25 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體與土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)性較顯著[6]；營(yíng)造桉樹混交林可提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性、促進(jìn)大團(tuán)聚體形成，并提高土壤TN及有機(jī)氮組分含量[7]；在喀斯特石漠化較嚴(yán)重地區(qū)，采取退耕還林可提高土壤養(yǎng)分和改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，SOC是影響MWD、GMD、R0.25最重要的土壤養(yǎng)分指標(biāo)[8]。馬尾松具有速生、耐干旱瘠薄和適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)良特性，是我國(guó)南方退耕還林和荒山造林的先鋒樹種之一，其種植是喀斯特地區(qū)植被恢復(fù)和生態(tài)建設(shè)的關(guān)鍵。不同造林年限馬尾松人工林對(duì)土壤團(tuán)聚體C、N、P的固持機(jī)制不同，導(dǎo)致馬尾松林下環(huán)境存在差異，直接影響地被植物的生存，進(jìn)而影響著土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性[10]。而目前，在貴州脆弱生態(tài)區(qū)開展不同齡組馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及其養(yǎng)分含量變化的研究相對(duì)薄弱。

基于此，本研究選取貴州省遵義市鳳岡縣不同齡組（中齡林、近熟林、成過熟林）馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體為研究對(duì)象，分析不同齡組馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體分布、穩(wěn)定性及其養(yǎng)分含量的變化特征，同時(shí)探究它們之間的相關(guān)性，并提出如下科學(xué)假設(shè)：1）馬尾松人工林齡組變化對(duì)土壤團(tuán)聚體分布、水穩(wěn)性指標(biāo)及團(tuán)聚體養(yǎng)分含量均有顯著影響；2）不同粒徑之間土壤團(tuán)聚體養(yǎng)分含量有顯著差異；3）團(tuán)聚體分布及穩(wěn)定性與團(tuán)聚體養(yǎng)分含量有一定的相關(guān)關(guān)系。研究結(jié)果將為科學(xué)評(píng)價(jià)馬尾松人工林土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與肥力提供數(shù)據(jù)支撐，改善西南喀斯特地區(qū)人工林生態(tài)管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域設(shè)置于貴州省遵義市鳳岡縣（107°31′～107°57′E，27°31′～28°22′N），地處大婁山南麓，烏江北岸，轄區(qū)面積為1 883 km2。平均海拔720 m，年平均降水量1 200 mm，年平均氣溫15.2 ℃，無霜期239～299 d，年平均降水日180 d，年平均日照時(shí)數(shù)1 139 h，氣候類型為典型的中亞熱帶季風(fēng)氣候。土壤類型以黃壤為主，土壤富含鋅硒，森林覆蓋率達(dá)67%。馬尾松Pinus massoniana Lamb是該地區(qū)的優(yōu)勢(shì)建群種。

1.2 樣地設(shè)置及樣品采集

2021年2月，在野外實(shí)地踏查的基礎(chǔ)上，根據(jù)馬尾松人工林的地理位置及周邊環(huán)境情況進(jìn)行綜合考慮，在研究區(qū)域選擇立地條件基本一致的馬尾松人工林樣地，其中中齡林3個(gè)、近熟林5個(gè)和成過熟林3個(gè)。每個(gè)樣地的大小為25.82 m×25.82 m，樣地基本情況如表1。分別在樣地內(nèi)按五點(diǎn)取樣法選取5個(gè)樣點(diǎn)，采樣前除去表面的枯枝落葉，用環(huán)刀法在0～20和20～40 cm土層取樣，按不同土層混制成2個(gè)土樣，標(biāo)注并放入鋁制盒中，帶回實(shí)驗(yàn)室。去除粗根、葉片和小石塊等雜質(zhì)后自然風(fēng)干至恒質(zhì)量。

1.3 樣品處理和試驗(yàn)方法

土壤團(tuán)聚體的獲取方法：根據(jù)實(shí)際情況對(duì)Elliott濕篩法[11]進(jìn)行了調(diào)整：將0.25和0.053 mm的篩子重疊放置于桶內(nèi)，稱取100.0 g自然風(fēng)干的土壤樣品放入最上層0.25 mm的篩子中，向其中加水至淹沒過土壤樣品，靜置5 min后振蕩20 min，最后收集大團(tuán)聚體（>0.25 mm）、微團(tuán)聚體（0.25～0.053 mm）和黏粉粒（<0.053 mm），于65 ℃下烘至恒質(zhì)量，稱重并裝袋標(biāo)記，用于試驗(yàn)測(cè)定。

土壤SOC含量采用重鉻酸鉀-濃硫酸外加熱法測(cè)定，土壤TN含量采用半微量凱氏定氮法測(cè)定，TP含量采用鉬銻抗比色法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016進(jìn)行整理及繪圖，SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。利用單因素方差分析明確各粒徑土壤團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)、MWD、GMD、團(tuán)聚體SOC、TN及TP含量在不同齡組馬尾松人工林之間的差異顯著性（P<0.05），利用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)對(duì)不同土層馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性進(jìn)行差異性檢驗(yàn)。采用Pearson相關(guān)分析探明各粒徑土壤團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)、MWD、GMD與團(tuán)聚體SOC、TN及TP含量之間的相關(guān)性。

2 結(jié)果分析

2.1 馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體分布特征

表2顯示，在0～20及20～40 cm土層上，同一粒級(jí)下的馬尾松中齡林、近熟林和成過熟林土壤團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間均無顯著差異（P>0.05）；0～20及20～40 cm土層上，中齡林、近熟林和成過熟林土壤團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小順序均為大團(tuán)聚體（56.42%～68.19%）>微團(tuán)聚體（18.64%～28.46%）>黏粉粒（10.36%～18.23%），且三者之間差異顯著（P<0.05）。

2.2 馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性特征

不同齡組馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)變化如表3所示。不同齡組馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體MWD和GMD值的變化范圍分別為0.68～0.80和0.37～0.49。0～20 cm土層，馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體MWD和GMD值在不同齡組間的排列順序均為成過熟林>中林齡>近熟林；20～40 cm土層，馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體MWD和GMD值在不同齡組間的排列順序均為成過熟林>近熟林>中林齡。近熟林0～20 cm土層中團(tuán)聚體MWD和GMD值均小于20～40 cm土層，而中齡林和成過熟林與之相反；統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體MWD和GMD值在不同齡組和不同土層之間差異均不顯著（P>0.05）。

2.3 馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體SOC、TN、TP含量分析

2.3.1 馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體SOC含量

據(jù)圖1分析得出，馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體SOC含量在不同齡組之間的變化趨勢(shì)為中齡林>成過熟林>近熟林，且中齡林SOC含量顯著高于成過熟林和近熟林（P<0.05）（圖1A）；在0～20和20～40 cm土層上，馬尾松人工林三個(gè)粒徑的土壤團(tuán)聚體SOC含量在不同齡組之間的大小順序均為中齡林>成過熟林>近熟林（圖1C—D），SOC含量顯著差異發(fā)生在20～40 cm土層大團(tuán)聚體及黏粉粒的中齡林和近熟林之間（P<0.05）（圖1D）。

馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體SOC含量在不同粒徑之間的變化趨勢(shì)為黏粉粒>微團(tuán)聚體>大團(tuán)聚體，且黏粉粒和微團(tuán)聚體中SOC含量顯著高于大團(tuán)聚體（P<0.05）（圖1B）。在0～20和 20～40 cm土層上，三個(gè)齡組馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體SOC含量在不同粒徑之間的大小順序均為黏粉粒>微團(tuán)聚體>大團(tuán)聚體，且三者之間在相同土層及相同齡組上均有顯著差異（P<0.05）（圖1C—D）。

2.3.2 馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體TN含量

圖2顯示：馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體TN含量在不同齡組間以成過熟林最高，中齡林最低，成過熟林和近熟林的TN含量顯著高于中齡林（P<0.05）（圖2A）；0～20 cm土層，馬尾松人工林土壤大團(tuán)聚體中TN含量在不同齡組間的大小順序?yàn)橹旋g林>近熟林>成過熟林（P>0.05）；微團(tuán)聚體中TN含量在不同齡組間的大小順序?yàn)榻炝?gt;成過熟林>中齡林（P<0.05）；黏粉粒中TN含量在不同齡組間的大小順序?yàn)槌蛇^熟林>近熟林>中齡林，且三者之間顯著差異（P<0.05）（圖2C）。20～40 cm土層，馬尾松人工林土壤大團(tuán)聚體中TN含量在三個(gè)齡組間的大小順序?yàn)榻炝?gt;中齡林>成過熟林（P>0.05），微團(tuán)聚體和黏粉粒中TN含量在不同齡組間的大小順序均為成過熟林>近熟林>中齡林，且成過熟林、近熟林的TN含量顯著高于中齡林（P<0.05）（圖2D）。

馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體TN含量在不同粒徑之間大小順序?yàn)榇髨F(tuán)聚體>微團(tuán)聚體>黏粉粒，顯著差異發(fā)生在大團(tuán)聚體與黏粉粒之間（P<0.05）（圖2B）。0～20 cm土層，中齡林土壤團(tuán)聚體TN含量大小順序?yàn)榇髨F(tuán)聚體>微團(tuán)聚體>黏粉粒，顯著差異發(fā)生在大團(tuán)聚體和黏粉粒之間（P<0.05）；近熟林土壤團(tuán)聚體TN含量大小順序?yàn)槲F(tuán)聚體>大團(tuán)聚體>黏粉粒，顯著差異發(fā)生在微團(tuán)聚體和黏粉粒之間（P<0.05）；成過熟林TN含量大小順序?yàn)轲し哿?gt;微團(tuán)聚體>大團(tuán)聚體，顯著差異發(fā)生在黏粉粒、微團(tuán)聚體和大團(tuán)聚體之間（P<0.05）（圖2C）。20～40 cm土層，中齡林和近熟林土壤團(tuán)聚體TN含量的大小順序均為大團(tuán)聚體>黏粉粒>微團(tuán)聚體，成過熟林土壤團(tuán)聚體TN含量大小順序?yàn)槲F(tuán)聚體>黏粉粒>大團(tuán)聚體，且中齡林大團(tuán)聚體TN含量顯著高于微團(tuán)聚體和黏粉粒，成過熟林微團(tuán)聚體和黏粉粒的TN含量顯著高于大團(tuán)聚體（P<0.05）（圖2D）。

2.3.3 馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體TP含量

圖3顯示，馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體TP含量在不同齡組間的大小順序?yàn)橹旋g林>近熟林>成過熟林，中齡林和近熟林的TP含量顯著高于成過熟林（P<0.05）（圖3A）；0～20 cm土層，大團(tuán)聚體中的TP含量以近熟林最高，微團(tuán)聚體和黏粉粒中TP含量以中齡林最高，三個(gè)粒徑中的TP含量均以成過熟林最低（圖3B），統(tǒng)計(jì)學(xué)分析表明，中齡林和近熟林三個(gè)粒徑中的TP含量均顯著高于成過熟林（P<0.05）（圖3C）。20～40 cm土層，大團(tuán)聚體和微團(tuán)聚體中的TP含量均以中齡林最高，黏粉粒中的TP含量以近熟林最高，三個(gè)粒徑中的TP含量均在成過熟林中最低，統(tǒng)計(jì)分析顯示，大團(tuán)聚體的中齡林和近熟林TP含量顯著高于成過熟林，黏粉粒的近熟林TP含量顯著高于中齡林和成過熟林（P<0.05）（圖3D）。

馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體TP含量在不同粒徑之間的大小順序?yàn)榇髨F(tuán)聚體>微團(tuán)聚體>黏粉粒，但三者之間差異不顯著（P>0.05）（圖3B）。0～20 cm土層，中齡林土壤團(tuán)聚體TP含量在不同粒徑之間的大小順序?yàn)槲F(tuán)聚體>大團(tuán)聚體>黏粉粒，近熟林和成過熟林的TP含量在三個(gè)粒徑間的大小順序均為大團(tuán)聚體>微團(tuán)聚體>黏粉粒，三個(gè)齡組土壤團(tuán)聚體TP含量在不同粒徑之間差異均不顯著（P>0.05）（圖3C）。20～40 cm土層，中齡林土壤團(tuán)聚體TP含量在不同粒徑之間的大小順序?yàn)榇髨F(tuán)聚體>微團(tuán)聚體>黏粉粒，近熟林土壤團(tuán)聚體TP含量在不同粒徑之間的大小順序?yàn)轲し哿?gt;微團(tuán)聚體>大團(tuán)聚體，成過熟林土壤團(tuán)聚體TP含量在不同粒徑之間的大小順序?yàn)槲F(tuán)聚體>黏粉粒>大團(tuán)聚體，TP含量的顯著差異發(fā)生在近熟林的黏粉粒和大團(tuán)聚體以及成過熟林的三個(gè)粒徑之間（P<0.05）（圖3D）。

2.4 土壤團(tuán)聚體分布、穩(wěn)定性與養(yǎng)分含量間的相關(guān)關(guān)系

土壤團(tuán)聚體分布、穩(wěn)定性與團(tuán)聚體養(yǎng)分含量的Pearson相關(guān)分析（表4）表明：大團(tuán)聚體SOC含量與大團(tuán)聚體分布、MWD及GMD均呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（P<0.05），與黏粉粒分布表現(xiàn)極顯著的正相關(guān)關(guān)系（P<0.01）；微團(tuán)聚體SOC含量與微團(tuán)聚體分布呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01），與黏粉粒分布（P<0.05）、大團(tuán)聚體分布、MWD及GMD（P<0.01）表現(xiàn)顯著和極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系；黏粉粒SOC含量與黏粉粒分布（P<0.01）及GMD（P<0.05）呈現(xiàn)極顯著及顯著正相關(guān)關(guān)系。大團(tuán)聚體TN含量與黏粉粒分布呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.05）。微團(tuán)聚體TP含量與大團(tuán)聚體分布、黏粉粒分布、MWD及GMD均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01）；黏粉粒中TP含量與黏粉粒分布呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01）。

3 討 論

3.1 馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體分布特征

土壤大團(tuán)聚體（>0.25 mm）是土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其含量是判定土壤質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)，含量越高，表征土壤抗蝕能力越好、土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越強(qiáng)[12]。本研究發(fā)現(xiàn)，同一土層深度下不同齡組馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體均以大團(tuán)聚體為主，且土壤團(tuán)聚體含量均隨著粒徑的減小而降低，其中大團(tuán)聚體的含量為56.42%～68.19%，微團(tuán)聚體含量為18.64%～28.46%，黏粉粒含量為10.36%～18.23%，且三者之間差異顯著（表2），這與前人的研究結(jié)果相似[13-15]。瞿晴等[13]在黃土高原人工刺槐林土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的研究中得出，森林土壤中以大團(tuán)聚體所占比例最高（85%以上），且各粒徑土壤團(tuán)聚體含量隨著粒徑的減小而減少。趙友朋等[14]在浙江省鳳陽(yáng)山自然保護(hù)區(qū)的四種林分類型土壤團(tuán)聚體分布及其穩(wěn)定性的研究中發(fā)現(xiàn)，闊葉混交林、針闊混交林及杉木林中大團(tuán)聚體含量比例均大于90 %，且團(tuán)聚體含量隨著粒徑的減小而降低。慶正等[15]通過對(duì)不同發(fā)育階段杉木人工林土壤團(tuán)聚體分布特征的研究得出，各發(fā)育階段杉木人工林土壤團(tuán)聚體均以大團(tuán)聚體為主，大團(tuán)聚體占比皆達(dá)80%以上。由此可見，相比不同地區(qū)、不同林分類型土壤中大團(tuán)聚的含量，本研究中大團(tuán)聚分布雖然有明顯優(yōu)勢(shì)，但含量比其他地區(qū)低，說明喀斯特脆弱生態(tài)區(qū)馬尾松人工林地土壤在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及抗蝕性能力方面均弱于其他地區(qū)。

3.2 馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性特征

團(tuán)聚體MWD和GMD值常被用于評(píng)價(jià)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，其值的大小代表著土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性強(qiáng)弱[3]。本研究發(fā)現(xiàn)，在研究區(qū)不同齡組馬尾松人工林中，隨著土層深度的增加，中齡林和成過熟林中團(tuán)聚體MWD和GMD值逐漸減少（表3），說明土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性均隨土層深度增加而減弱，這與多數(shù)研究者的結(jié)論相似[3，15-17]。分析其原因可能是，有機(jī)膠結(jié)物質(zhì)的類型及其之間的聯(lián)結(jié)力是影響土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，它們會(huì)隨著土層深度的增加被鐵鋁氧化物以及黏粒礦物等物質(zhì)吸附，進(jìn)而影響著土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性[15]。

本研究還表明，馬尾松人工林成過熟林土壤團(tuán)聚體MWD和GMD值高于中齡林和近熟林，關(guān)于土壤團(tuán)聚體MWD和GMD值隨種植年限增長(zhǎng)的變化結(jié)論不一致。有研究發(fā)現(xiàn)，土壤團(tuán)聚體MWD和GMD值均隨著種植年限的增加呈現(xiàn)出先下降后上升的變化趨勢(shì)[16，18]；也有研究結(jié)果表明[19-20]，土壤團(tuán)聚體MWD和GMD值均隨著種植年限延長(zhǎng)表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢(shì)；而韓貞貴等[21]的研究卻認(rèn)為，土壤團(tuán)聚體MWD和GMD值均表現(xiàn)為隨馬尾松人工林種植年限增加呈顯著降低趨勢(shì)；還有研究結(jié)果[17，22]得出，土壤團(tuán)聚體MWD和GMD值隨著林分的發(fā)育而呈增加趨勢(shì)。本研究結(jié)果與部分研究者結(jié)論一致，可能是由于隨著馬尾松人工林發(fā)育至成過熟林，樹木生長(zhǎng)已趨近穩(wěn)定狀態(tài)，樹木下的土壤也達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，所以土壤穩(wěn)定性成過熟林要大于中齡林和近熟林[18]。

3.3 馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體SOC、TN、TP含量特征

本研究結(jié)果表明，隨著馬尾松人工林造林年限的增加，土壤團(tuán)聚體SOC和TP含量呈消耗狀態(tài)，團(tuán)聚體TN含量逐漸積累，這與一些學(xué)者的結(jié)論不太一致。孫嬌等[23]在陜北黃土丘陵區(qū)不同林齡刺槐林土壤團(tuán)聚體養(yǎng)分的研究中表明，刺槐林土壤團(tuán)聚體SOC、TN含量隨著林齡的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，而團(tuán)聚體TP含量隨著林齡的變化較小。王晟強(qiáng)等[24]在植茶年限對(duì)土壤團(tuán)聚體氮、磷含量變化的影響顯示，各粒徑團(tuán)聚體TN、TP含量隨著植茶年限的延長(zhǎng)表現(xiàn)出逐漸上升的趨勢(shì)。許豐偉等[6]通過對(duì)黔南馬尾松人工林土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的特征及養(yǎng)分效應(yīng)的研究表明，馬尾松不同齡林地土壤團(tuán)聚體SOC、TP含量總體上均隨著林齡的增長(zhǎng)而降低。本研究結(jié)果出現(xiàn)的原因可能是，在馬尾松人工林生長(zhǎng)過程中，林分凈生產(chǎn)力逐步提高，生物量逐漸積累，凋落物歸還量逐步下降，土壤中團(tuán)聚體養(yǎng)分被大量吸收或者歸還量很少導(dǎo)致了養(yǎng)分的消耗[25-26]，因此，隨馬尾松造林年限的增加，SOC和TP含量出現(xiàn)耗損的趨勢(shì)。而與有機(jī)質(zhì)有關(guān)的土壤團(tuán)聚體TN，還受團(tuán)聚體粒徑對(duì)NH4+吸附能力的影響[26-27]，所以出現(xiàn)了與SOC和TP含量變化不一致的情況。

已有研究表明，土壤團(tuán)聚體C、N、P等元素的保持、供應(yīng)和轉(zhuǎn)化等功能隨著粒徑的變化而變化[26]。本研究得出，隨著團(tuán)聚體粒徑的減小，土壤團(tuán)聚體SOC含量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。學(xué)者們一直關(guān)注不同粒徑團(tuán)聚體中SOC含量的變化，結(jié)論不盡一致。黎宏祥等[3]研究廣西地區(qū)五種林分類型土壤團(tuán)聚體表明，馬尾松林中SOC含量隨著團(tuán)聚體粒級(jí)減小呈現(xiàn)先增大后減小再增大的趨勢(shì)。而不同種植年限馬尾松中各粒徑團(tuán)聚體濕篩后的SOC含量隨粒級(jí)減小呈先降低后增加趨勢(shì)[21]。分析本研究SOC變化規(guī)律的原因可能是小團(tuán)聚體的比表面積大，可積累更多的有機(jī)物[2]。本研究還顯示，隨著團(tuán)聚體粒徑的減小，TN和TP含量逐步減少。土壤團(tuán)聚體TN含量受到凋落物影響的同時(shí)還與植物形成的有機(jī)質(zhì)有關(guān)，所以團(tuán)聚體TN含量的變化規(guī)律與團(tuán)聚體SOC含量相比具有一定的滯后作用[24]，團(tuán)聚體TP含量主要來源于凋落物的礦化作用，在土壤中變化緩慢，且土壤養(yǎng)分在不同粒級(jí)團(tuán)聚體濕篩條件時(shí)保存概率不同[26]。

3.4 馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體分布及穩(wěn)定性與團(tuán)聚體養(yǎng)分的關(guān)系

土壤團(tuán)聚體分布、穩(wěn)定性與土壤團(tuán)聚體養(yǎng)分之間密切相關(guān)[13，17，28]。本研究結(jié)果表明，土壤大團(tuán)聚體及微團(tuán)聚體SOC含量及微團(tuán)聚體TP含量均與團(tuán)聚體分布及團(tuán)聚體穩(wěn)定性有顯著或極顯著的相關(guān)關(guān)系。于佳鑫[26]通過對(duì)山西太岳山華北落葉松人工林土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及養(yǎng)分分布特征的研究表明，土壤各粒級(jí)有機(jī)碳含量與大團(tuán)聚體分布相關(guān)性較強(qiáng)，全氮和全磷含量與各粒級(jí)團(tuán)聚體分布之間均有顯著關(guān)系。茍寧倢等[29]在不同種植年限對(duì)稻-蒜輪作土壤團(tuán)聚體水穩(wěn)定性及其養(yǎng)分影響的研究中表明，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體可影響土壤養(yǎng)分含量。盧怡等[30]在不同土地利用方式對(duì)喀斯特峰叢洼地土壤團(tuán)聚體碳氮磷分布特征影響的研究中得出，土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳、全氮、全磷含量與各粒級(jí)團(tuán)聚體含量均達(dá)顯著相關(guān)性。這種團(tuán)聚體分布、穩(wěn)定性與團(tuán)聚體碳氮磷含量的顯著相關(guān)性為森林土壤穩(wěn)定及抗侵蝕等方面的管理提供新思路。

4 結(jié) 論

本研究以西南喀斯特地區(qū)不同齡組馬尾松人工林為研究對(duì)象，分析不同齡組間馬尾松人工林土壤團(tuán)聚體分布、水穩(wěn)性特征及團(tuán)聚體C、N、P含量變化規(guī)律，并揭示團(tuán)聚體分布及水穩(wěn)性與團(tuán)聚體養(yǎng)分含量間的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)：1）馬尾松齡組變化顯著影響了團(tuán)聚體的分布，大團(tuán)聚體含量有明顯優(yōu)勢(shì)，而對(duì)團(tuán)聚體穩(wěn)定性無顯著影響；2）馬尾松人工林齡組變化顯著影響團(tuán)聚體SOC、TN和TP含量，而團(tuán)聚體粒徑大小顯著影響SOC和TN含量變化；3）土壤大團(tuán)聚體及微團(tuán)聚體SOC含量及微團(tuán)聚體TP含量與團(tuán)聚體分布及團(tuán)聚體穩(wěn)定性有顯著或極顯著的相關(guān)關(guān)系。本研究對(duì)于全面評(píng)價(jià)該地區(qū)土壤團(tuán)聚體養(yǎng)分狀況與團(tuán)聚體分布及穩(wěn)定性特征還存在不足之處，今后研究中還需采用干篩法結(jié)合濕篩法綜合分析土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，同時(shí)注意擴(kuò)大馬尾松人工林的齡組范圍和采樣點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行深入系統(tǒng)研究。

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