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本文在桂西北喀斯特地区根据人为干扰强度不同分别选取玉米-红薯轮作地(KMS)、放牧+火烧草地(KGB)、自然恢复地(KNR)和原生林地(KPF)4种典型生态系统,分别采表层土样和剖面土样,研究了土壤养分和微生物量对生态系统退化的响应,并对表层土壤团聚体及团聚体中有机碳的稳定性进行了研究。主要研究结果如下:
表层土壤有机碳、全氮、全磷和微生物量碳、氮、磷KPF极显著高于KNR、KGB和KMS,而后3者中土壤有机碳和全氮含量仅呈降低趋势；KMS土壤全磷(0.87 g kg-1)分别是KNR和KGB的2.1和9.7倍(P<0.05)；KNR和KGB土壤微生物量碳、氮和磷均显著大于KMS。说明喀斯特地区适当放牧和自然恢复都可作为退化生态系统恢复重建的方式；土壤微生物量可作为喀斯特土壤养分变化或生态系统退化的一个敏感指标。
土壤有机碳和全氮随土壤深度的增加而降低,全磷变化较小；KPF土壤(0-30 cm)有机碳、全氮、全磷、微生物量碳、氮、磷和碱解氮显著高于KNR、KGB和KMS;KNR和KGB土壤(0-5 cm)有机碳显著高于KMS；KMS土壤(0-15 cm)全磷和有效磷含量显著高于KNR和KGB；60-100 cm,KPF、KNR和KGB土壤全氮显著高于KMS。0-15 cm,土壤碱解氮、微生物量碳、氮和磷KNR和KGB显著高于KMS。说明原生生态系统可维持较高的土壤肥力和微生物量,减少人为干扰实行自然恢复可显著提高土壤氮的有效性和微生物量。
KPF、KNR和KGB土壤团聚体中>0.25 mm粒级以上大于70％(KMS仅为37％)；土壤结构破坏率KMS>KGB>KNR和KPF,分别为51.6％、23.5％、9.1％和9.5％,均有显著差异。团聚体中的有机碳和全氮与表层土壤有机碳和全氮呈极显著的正相关。团聚体中有机碳的矿化速率和累积矿化量均随着粒级的减小逐渐增大。不同生态系统土壤团聚体中,KPF有机碳的矿化速率和累积矿化量最大,但矿化率最小；KMS矿化速率和累积矿化量均最小,但矿化率较大；KNR和KGB矿化速率和累积矿化量相差较少,但KNR矿化率小于KGB和KMS。相关分析表明,表层土壤有机碳和团聚体中有机碳分别与团聚体中有机碳的矿化速率和累积矿化量呈极显著的正相关,与矿化率呈极显著的负相关。说明KPF和KNR具有较好的土壤结构,KMS和KGB受侵蚀和水土流失的可能性较大；农业耕作破坏了土壤水稳性大团聚体,使其向小粒级转变,而小粒级团聚体(0.5～0.25 mm)中的有机碳不稳定、易矿化,大粒级团聚体(>2 mm)更有利于有机碳的储存和保护；KPF矿化率最小,有机碳的相对稳定性最好。
综上所述,喀斯特原生林地含有较多的土壤养分和微生物量,有机碳稳定性较好；大粒级团聚体更有利于土壤有机碳的储存和保护,而农业耕种破坏了大团聚体,使其向小粒级转变；自然恢复可以作为喀斯特地区退化生态系统恢复重建的一种有效方式。