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黄土丘陵区生物结皮覆盖对土壤团聚体分布特征及稳定性影响

张二芳 郝旺林 马奇美

张二芳, 郝旺林, 马奇美. 黄土丘陵区生物结皮覆盖对土壤团聚体分布特征及稳定性影响[J]. 土壤通报, 2023, 54(3): 606 − 613 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2022032002
引用本文: 张二芳, 郝旺林, 马奇美. 黄土丘陵区生物结皮覆盖对土壤团聚体分布特征及稳定性影响[J]. 土壤通报, 2023, 54(3): 606 − 613 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2022032002
ZHANG Er-fang, HAO Wang-lin, MA Qi-mei. Effect of Biological Crust Mulching on Distribution Characteristics and Stability of Soil Aggregates in Loess Hilly Region[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2023, 54(3): 606 − 613 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2022032002
Citation: ZHANG Er-fang, HAO Wang-lin, MA Qi-mei. Effect of Biological Crust Mulching on Distribution Characteristics and Stability of Soil Aggregates in Loess Hilly Region[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2023, 54(3): 606 − 613 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2022032002

黄土丘陵区生物结皮覆盖对土壤团聚体分布特征及稳定性影响

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2022032002
基金项目: 国家自然科学基金(41771318, 41830758)、山西省高等学校科技创新项目(2020L0680)和吕梁市重点研发项目(2019SHFZ75)资助
详细信息
    作者简介:

    张二芳,女,(1975−),副教授,主要从事苔藓植物分类与生态方面的研究。E-mail: 593772765@qq.com

  • 中图分类号: S152.3;S153.6 + 2

Effect of Biological Crust Mulching on Distribution Characteristics and Stability of Soil Aggregates in Loess Hilly Region

  • 摘要:   目的  以吕梁离石区结皮覆盖(藻结皮、藓结皮、藓草混生结皮,裸地为对照)下土壤为研究对象,研究结皮种类对其下层土壤有机碳及土壤团聚体稳定性的影响。  方法  通过干筛和湿筛法对土壤团聚体分级,探究土壤容重、土壤有机碳含量和土壤静水崩解速率与团聚体稳定的相关性。  结果  在0 ~ 5 cm和5 ~ 10 cm深度,3种结皮下土壤容重与裸地间均达到显著差异;土壤有机碳含量表现为藓草混生结皮和藓结皮分别比裸地显著增加。不同深度土层,团聚体破坏率、分形维数表现为裸地 > 藻结皮 > 苔藓结皮 > 藓草混生结皮;平均重量直径和几何平均直径变化规律正好相反。相关性分析表明,> 0.25 mm土壤团聚体含量与土壤容重呈显著负相关关系;团聚体破坏率、分形维数与土壤容重、土壤静水崩解速率呈极显著正相关关系,与土壤有机碳含量呈极显著负相关关系;平均重量直径、几何平均直径与土壤容重呈极显著负相关关系,与土壤静水崩解速率呈显著负相关关系,与土壤有机碳含量呈极显著正相关关系。  结论  黄土丘陵吕梁随结皮层次提高,土壤团聚体形成能力和土壤团聚体水稳定性逐渐增高,对土壤水稳定性起主导作用的是土壤有机碳含量。
  • 图  1  结皮类型示意图

    Figure  1.  Sketch of crust types

    图  2  不同结皮覆盖对土壤容重的影响

    不同小写字母表示同一土壤深度不同处理间差异显著。下同。

    Figure  2.  Effects of different crusts on soil bulk density

    图  3  不同结皮覆盖对土壤有机碳含量的影响

    Figure  3.  Effects of different crusts on soil organic carbon content

    表  1  研究区样地基础信息

    Table  1.   Basic information of sample plots in study area

    研究区
    Research area
    位置
    Location
    中心点坐标
    Center point coordinate
    主要植被
    Major vegetation
    样品类型
    Sample type
    样地结皮盖度
    Crust
    coverage
    样地结皮厚度(cm)
    Crust Thickness
    结皮年限
    Age of crust
    如意湖上游 大武镇 111º10′13.08″ E,
    37º38′45.6″ N
    油松、侧柏、高羊茅、早熟禾、
    车前、紫菀、抱茎苦荬菜
    BG 0 0 13 a
    ZL 72% < 0.5
    TX 65% > 3
    MG 70% > 4
    千年里 信义镇 111º18′9.36″ E,
    37º33′24.24″ N
    野山桃、黄刺玫、高羊茅、
    早熟禾、三叶草
    BG 0 0 11 a
    ZL 68% < 0.5
    TX 62% > 2.5
    MG 65% > 4
      注:BG代表裸地,ZL代表藻结皮,TX代表藓结皮,MG代表藓草混生结皮,下同
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    表  2  不同结皮覆盖下土壤团聚体及结构破坏率

    Table  2.   Soil aggregates and structural broken rates under different soil crusts

    结皮
    类型
    Crust type
    土壤深度
    Soil depth
    方法
    Method
    土壤团聚体粒径分布 (%)
    Composition of soil aggregate
    PAD
    (%)
    > 5 mm5 ~ 2 mm2 ~ 1 mm1 ~ 0.5 mm0.5 ~ 0.25 mm> 0.25 mm
    裸地 0 ~ 5 cm 干筛 13.96 c 27.33 a 22.15 a 18.65 a 4.74 a 86.84 b 80.43 a
    湿筛 2.48 b 1.88 b 2.37 b 43.96 a 5.54 ab 17.22 c
    5 ~ 10 cm 干筛 15.96 d 34.58 a 18.07 a 11.13 a 3.74 a 83.47 a 82.11 a
    湿筛 1.58 b 2.39 b 2.01 b 3.81 b 4.67 b 14.45 b
    藻结皮 0 ~ 5 cm 干筛 35.89 bc 30.43 a 17.20 b 10.45 a 2.89 a 96.87 a 72.75 a
    湿筛 3.70 b 2.97 b 4.19 b 7.13 a 8.40 ab 26.39 bc
    5 ~ 10 cm 干筛 27.74 c 26.10 a 14.16 a 9.91 ab 3.43 a 81.33 a 78.13 ab
    湿筛 2.63 b 1.66 ab 2.53 b 5.07 ab 5.52 ab 17.40 b
    藓结皮 0 ~ 5 cm 干筛 39.24 ab 28.25 a 12.56 bc 12.66 a 1.72 a 94.43 a 65.70 a
    湿筛 8.74 b 2.97 b 3.45 ab 7.30 a 9.91 a 32.37 b
    5 ~ 10 cm 干筛 37.00 b 28.86 a 12.95 a 8.48 ab 2.69 a 89.99 a 74.72 ab
    湿筛 4.80 a 2.51 ab 2.98 b 5.54 ab 6.80 a 22.64 ab
    藓草混合结皮 0 ~ 5 cm 干筛 60.00 a 20.98 a 8.34 c 4.57 a 1.34 a 95.24 a 43.51 b
    湿筛 23.81 a 8.67 a 1.84 a 9.92 a 4.49 b 53.73 a
    5 ~ 10 cm 干筛 63.85 a 18.85 a 5.06 b 4.80 b 1.54 a 94.10 a 67.83 b
    湿筛 6.28 a 4.37 ab 5.52 a 7.71 a 6.02 ab 29.91 a
      注:不同小写字母表示同一土壤深度不同处理间差异显著。下同。
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    表  3  不同结皮覆盖对土壤团聚体稳定性指标的影响

    Table  3.   Effects of different soil crusts on the stability index of soil aggregates

    结皮类型
    Crust type
    土壤深度
    Soil depth
    平均重量直径
    Mean weight diameter
    (mm)
    几何平均直径
    Geometric mean diameter
    (mm)
    分形维数
    Fractal dimension
    裸地 0 ~ 5 cm 2.49 c 0.61 b 2.21 a
    5 ~ 10 cm 2.78 c 0.76 c 1.89 a
    藻结皮 0 ~ 5 cm 4.10 b 1.11 a 1.81 b
    5 ~ 10 cm 3.29 bc 0.88 bc 1.72 a
    藓结皮 0 ~ 5 cm 4.22 b 1.14 a 1.64 ab
    5 ~ 10 cm 4.05 b 1.11 b 1.49 a
    藓草混合结皮 0 ~ 5 c m 5.40 a 1.48 a 1.07 c
    5 ~ 10 cm 5.57 a 1.51 a 0.86 b
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    表  4  不同结皮覆盖下土壤物理性状及土壤团聚体稳定性指标间相关性

    Table  4.   Correlation of physical properties and stability of soil aggregates under different soil crusts

    指标
    Index
    R0.25
    (%)
    PAD
    (%)
    MWD
    (mm)
    GMD
    (mm)
    DSBD
    (g cm–3
    SOC
    (g kg–1
    B
    (g min–1)
    R0.25(%) 1 −0.443 0.672* 0.742** −0.554 −0.621* 0.391 −0.444
    PAD (%) 1 −0.719** −0.713** 0.791** 0.820** −0.914** 0.839**
    MWD(mm) 1 0.098** −0.925** −0.877** 0.766** −0.657*
    GMD(mm) 1 −0.939** −0.869** 0.758** −0.673*
    D 1 0.854** −0.869** 0.749**
    SBD(g cm–3 1 −0.854** 0.712**
    SOC(g kg–1 1 −0.901**
    B (g min–1) 1
      注:“*”表示在0.05水平(双侧)上显著相关,“**”表示在0.01水平(双侧)上显著相关。R0.25代表 > 0.25 mm团聚体百分比,PAD代表土壤团聚体破坏率,MWD代表平均重量直径, GMD代表几何平均直径,D代表分形维数,SBD代表土壤容重, SOC代表土壤有机碳, B代表土壤崩解速率
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-20
  • 录用日期:  2022-08-06
  • 修回日期:  2022-07-05
  • 刊出日期:  2023-06-06

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