干旱年份下不同植物群落对滇中紫色土理化性质及结构稳定性的影响

来源 :云南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luohuanyan
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本论文通过研究滇中飒马场小流域8种不同植物群落类型土壤剖面理化性质,以及各群落类型地表CO2呼吸速率、土壤表层理化性质的季节变化特征,试图分析在同一“气候-母质-地形”条件下植被恢复过程与土壤质量演变的关系,特别是在干旱环境下,滇中森林土壤结构性能对植物群落演变的响应机制。本研究在云南大学牟定县飒马场生态站进行,研究区域属于亚热带湿润季风气候区,其土壤发育于紫红色砂页岩的酸性紫色土。本研究选择6种人工林群落:种植25年的桉树林(EP25)、轮植2-3年的桉树林(EP3)、种植1-2年的桉树林(EP2)、种植0.5-1年的桉树林(EP0.5)、云南松林(PP)、茶园(TP),2种自然林群落:次生常绿阔叶林(NSF)、原生常绿阔叶林(NF),研究其土壤剖面及表层理化特征和结构稳定性的旱雨季差异。  (1)土壤剖面的理化性质受到群落类型、土壤深度及其交互效应的显著影响。从整个剖面来看,PP的土壤比重最高(2.73 g/cm3),显著高于其它各植物群落土壤的,NF和NSF的土壤比重最低,各植物群落土壤比重范围在2.62-2.73 g/cm3之间,但植物群落各土层的比重差异不显著。该区域各植物群落土壤质地均为壤质粘土,其土壤剖面粘粒含量较低(28.4%-35.1%)。不同植物群落对土壤剖面有机碳、全氮含量分布特征的影响基本一致,均随土层深度的增加而表现为指数形式下降。同时,TP土壤的全磷含量显著低于其它植物群落土壤的,而其它森林植物群落土壤剖面全磷含量的差异不显著。该区域土壤的交换性酸总量随土壤深度增加而增大,表层土壤的交换性氢含量显著高于其它土层的。研究还表明,该区域各植物群落土壤的交换性铝含量在土壤交换性酸总量中的比例很高(85.11%-95.56%)。同时,EP25土壤剖面的pH值最高(4.54),NF土壤pH值最低(4.08),显著低于其它植物群落土壤的。  (2)植物群落、土层深度及季节对表层土壤有机碳、全氮、全磷含量有显著性的影响。表现为自然林群落的表层土壤有机碳、全氮、全磷含量显著高于人工林群落的,并且随着云南松林,次生常绿阔叶林到原生常绿阔叶林的群落演替,土壤有机碳、全氮、全磷含量呈现明显的增加趋势。不同种植年限的桉树林表层土壤有机碳、全氮、全磷含量差异显著,并随着种植年限的增加含量呈现增加的趋势;表层土壤有机碳、全氮含量在不同土层间差异显著,0-5cm土层的含量显著高于5-10cm和10-20cm土层的,5-10cm与10-20cm土层间则差异不显著,而全磷含量在各土层中不存在显著性差异;0-20cm土层,土壤有机碳含量的季节变化呈现明显周期性特征,表现为雨季时土壤有机碳含量显著高于旱季的,而土壤全氮、全磷则总体上表现为旱雨季差异不显著,同时土壤有机碳与全氮含量之间存在极显著正相关关系。各植物群落间表层土壤易氧化有机碳、稳定态有机碳及碳储量差异同总有机碳变化趋势一致。不同植物群落表层土壤pH值总体表现为雨季的高于旱季的,但差异并不显著,同时各土层间土壤pH值无显著差异。EP3表层土壤pn值最低,但与NSF差异不显著。  (3) PP的表层土壤容重最大(1.37 g/cm3),显著高于其它植物群落土壤的,NF的表层土壤容重最小(0.73 g/cm3),显著低于其它植物群落土壤的。不同时期表层土壤容重存在显著差异,总体上表现为旱季的高于雨季的。各植物群落表层土壤孔隙分布情况与容重刚好相反,NF表层土壤总孔隙及>60μm孔隙的数量最高(72.56%,42.48%),PP表层土壤总孔隙及>60μm孔隙的数量(48.24%,15.44%)显著低于其它植物群落土壤的,TP表层土壤60-30μm孔隙的数量显著高于其它植物群落土壤的,同时各植物群落表层土壤大孔隙表现为雨季高于旱季的。NSF表层土壤>2mm的水稳性大团聚体含量最高(30.49%),茶园的最低(13.01%),显著低于其它植物群落土壤的。表层土壤水稳定性大团聚体的分布存在分层现象,随着土壤深度的增加,土壤水稳定性大团聚体含量呈现下降的趋势。  (4)自然林群落土壤持水力显著高于人工林群落土壤的,各植物群落土壤持水能力大小顺序为: NF>NSF>TP、EP25>PP、EP3、EP2、EP0.5。不同植物群落土壤表层呼吸速率季节差异显著,且植物群落间也存在显著差异,土壤表层呼吸速率雨季显著高于旱季。2012年雨季,TP土壤表层呼吸速率最高(8.18μmol/m2/s),2012年旱季,NF土壤表层呼吸速率最高(2.69μmol/m2/s),显著高于其它植物群落的。同时,对各植物群落土壤表层呼吸速率与温度及含水率的相关性分析表明,土壤表层呼吸速率与温度及含水率存在显著正相关关系。  (5)随着茶园,云南松林,次生常绿阔叶林到原生常绿阔叶林植被的恢复,土壤中有机碳及其组分、全氮、全磷含量表现出明显的提高,土壤容重降低,大孔隙增加,持水力提高,酸度升高,土壤粘粒淀积下移明显。与本地植物群落相比,种植年限为25年的桉树林土壤各理化指标与云南松林处于相似水平,但是,其它种植年限短且受人为活动干扰大的桉树林,其土壤肥力及结构明显不如本地植物群落的。
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