黄泛沙地不同农林复合模式土壤团聚体及有机碳组分研究

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黄泛沙地是黄河历次泛滥、改道、淤积及黄河泥沙被风力搬运沉积在河流沿岸形成的堆积沙地,冬春大风与裸露地表耦合驱动下的土地风蚀沙化是该区域最主要的环境问题之一。土壤风蚀不仅引起区域土地生产力低而不稳,制约着当地经济发展,而且也影响区域内最大的碳库—土壤碳库的碳储量。土壤有机碳稳定性、土壤团聚体与有机碳组分密切相关,农林复合经营是区域内农林业产业发展的重要模式之一,研究不同农林复合模式土壤团聚体稳定性和有机碳组分对研究土壤有机碳稳定性、碳循环、碳固存具有重要意义。本文以山东省东明国有林场不同农林复合种植模式下的白蜡人工林和林下作物为研究对象,采用野外定点采样、室内定量分析相结合的方法,探讨该地区不同农林复合模式下土壤团聚体与有机碳组分的特征,从而进一步揭示农林复合模式(白蜡+大豆、白蜡+花生、白蜡+菊花)对该地区土壤团聚体和有机碳组分的影响,为黄泛沙地不同农林复合模式土壤质量和土壤碳固存的评价与模式的选择提供评价依据。主要研究结论如下:(1)土壤理化性质在不同农林复合模式下差异显著。砂粒是黄泛沙地主要的土壤颗粒组成,平均占比达到79.13%。白蜡+大豆模式的土壤有机碳、全氮、有机碳储量在四种模式中均为最高,不同农林复合模式下土壤有机碳、全氮和碳储量含量在0-60 cm的土层中表现为随深度增加含量逐渐降低的趋势。(2)不同农林复合模式能够提高土壤团聚体稳定性,改善土壤结构,土壤团聚体分布、稳定性在不同农林复合模式下差异显著。与白蜡纯林相比,农林复合模式土壤大团聚体含量MWD、GMD显著高于白蜡纯林。不同农林复合模式中白蜡+大豆的MWD和GMD显著高于其它三种处理,具有更高的团聚体稳定性。(3)黄泛沙地不同农林复合模式土壤各有机碳组分均表现出随土层深度增加而降低的趋势,体现一定“表聚性”。土壤有机碳组分在不同农林复合模式下差异显著。土壤活性碳组分与惰性碳组分在不同农林复合模式大致表现为白蜡+大豆>白蜡纯林>白蜡+花生>白蜡+菊花,CPMI值也表明白蜡+大豆模式具有更高的固碳效益。(4)冗余分析结果表明,土壤理化性质对土壤团聚体及有机碳影响显著,土壤大团聚体分布及团聚体稳定性与C/N、黏粉粒、SOC、TN和有机碳组分呈显著正相关,土壤有机碳组分与p H、C/N、砂粒含量呈负相关,土壤有机碳组分有助于大团聚体的形成,增强大团聚体稳定性。结构方程模型表明,黄泛沙地土壤有机碳的储量受理化性质、团聚体、活性碳组分、惰性碳组分的影响,其中,土壤惰性碳组分直接影响有机碳储量,是决定黄泛沙地土壤有机碳储量的关键因素。
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