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黄土高原丘陵沟壑区退耕还林还草工程实施后,以藻类、苔藓及地衣等先锋物种为主的生物结皮广泛发育,在促进土壤发育,改善土壤理化属性,降低土壤侵蚀等方面具有显著作用。本文以典型黄土丘陵沟壑区不同组成与生物量的生物结皮土壤为研究对象,通过野外调查和室内分析确定生物结皮对土壤理化性质的影响,并通过模型估算及模拟降雨试验实测等方法,研究了生物结皮对土壤可蚀性(土壤可蚀性因子K值)的影响,在此基础上,进一步通过数理统计分析揭示了生物结皮对土壤可蚀性的影响机理,为考虑生物结皮的水土流失预报模型参数的选取提供科学依据。所得主要结论如下:(1)生物结皮显著影响土壤物理和化学属性,影响程度与其生物组成和生物量有关。生物结皮的发育能够细化土壤,显著降低土壤容重、硬度和土壤pH,增加土壤田间持水量、土壤孔隙度、粘结力、有机质含量和全氮含量。颗粒组成表现为苔藓结皮和混生结皮(苔藓植物盖度约65%)粗粉粒和细砂粒含量高于藻结皮。当生物结皮由初级阶段的藻结皮演替至60%-80%苔藓植物时,土壤粗砂粒含量降低了86%,细砂粒含量增加了45%;不同类型生物结皮土壤容重表现为藻结皮>苔藓结皮>混生结皮,演替后期土壤容重较初期藻结皮降低了15%;田间持水量和土壤孔隙度表现为混生结皮>苔藓结皮>藻结皮,演替后期较初期藻结皮分别增加了36%和14%;土壤硬度:苔藓结皮<混生结皮<藻结皮,演替后期较初期藻结皮降低了68%;粘结力表现为苔藓结皮>混生结皮>藻结皮,生物结皮土壤粘结力约是无结皮土壤的6~7倍;有机质和全氮含量表现为苔藓结皮>混生结皮>藻结皮,演替后期较初期藻结皮分别增加了161%和127%;pH:藻结皮>混生结皮>苔藓结皮,随生物量的增加土壤pH呈降低趋势。(2)生物结皮的形成发育显著降低了土壤可蚀性,降低程度主要与生物结皮生物量、生物组成、生物活性及下伏土壤质地有关。稳定期生物结皮土壤可蚀性较下层土壤降低了约17%;不同物种组成生物结皮土壤可蚀性表现为:藻结皮>苔藓+藻混生结皮>苔藓结皮,混生结皮和苔藓结皮分别较藻结皮降低了19%和21%,生物结皮土壤可蚀性随生物量的增加呈降低趋势,演替后期的苔藓结皮土壤可蚀性K值较初期藻结皮降低了21%;不同生物活性生物结皮对土壤可蚀性的影响表现在季节差异上,雨季中生物结皮土壤可蚀性显著高于雨季前和雨季后,雨季前和雨季后K值较雨季中降低8%,雨季前和雨季后无显著差异;三种质地土壤上生物结皮可蚀性表现为,砂壤>粉壤>砂土,生物结皮对粉壤可蚀性影响较大。(3)模拟降雨条件下生物结皮土壤可蚀性K值较对照降低了约10倍,进一步证实生物结皮的形成显著降低了土壤可蚀性。(4)生物结皮主要是通过增加有机质含量、全氮含量、粗粉粒含量(0.01~0.05mm)、土壤总孔度及田间持水量,降低土壤容重和pH而降低土壤可蚀性。其中对生物结皮土壤可蚀性影响的主导因子为有机质含量,其次为粗粉粒含量、粉粒含量及全氮含量。相关分析表明,土壤容重和pH与土壤可蚀性呈极显著正相关(P<0.01),粉粒、粗粉粒、田间持水量、总孔度、有机质、全氮、C/N、pH与土壤可蚀性呈极显著负相关(P<0.01);砂粒含量与生物结皮土壤可蚀性呈显著正相关(P<0.05)。进一步主成分分析得到,能够代表生物结皮土壤可蚀性的影响因素可概括为土壤结构特征、土壤颗粒组成(土壤质地)以及生物结皮土壤中有机碳和全氮含量。并通过多元逐步回归分析得到,生物结皮影响土壤可蚀性的主导因素依次为有机质、粗粉粒含量、粉粒含量及全氮含量。