退耕年限與方式對土壤團聚體穩定性及有機碳分布的影響

李柏橋，付 玉，李光錄,，張 騰，鄭騰輝

(1.西北農林科技大學水土保持研究所， 陜西 楊凌 712100；2.西北農林科技大學資源環境學院， 陜西 楊凌 712100)

退耕年限與方式對土壤團聚體穩定性及有機碳分布的影響

李柏橋1，付 玉1，李光錄1,2，張 騰2，鄭騰輝1

(1.西北農林科技大學水土保持研究所， 陜西 楊凌 712100；2.西北農林科技大學資源環境學院， 陜西 楊凌 712100)

以黃土高原南部退耕還林年限6 a(FL06)和15 a(FL15)刺槐林地、退耕還草年限6 a(GL06)和15 a(GL15)紫花苜蓿草地為研究對象，以臨近長期耕作坡耕地(CK)作為對照，采用濕篩法，分離出>2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm、0.25～0.5 mm和<0.25 mm 5個粒級的水穩性團聚體，研究了退耕年限與方式對團聚體穩定性和不同粒徑團聚體有機碳分布的影響。結果表明：在0～20 cm土層，退耕還林還草與未退耕相比能顯著提高>2 mm和1～2 mm粒徑團聚體含量，顯著減少<0.25 mm粒徑團聚體含量，其中對于>2 mm和1～2 mm粒徑團聚體在不同退耕年限與方式下含量表現為GL15>GL06>FL06>FL15>CK和GL15>FL06>GL06>FL15>CK；退耕還林和還草增加了兩個土層的團聚體穩定性，GL15的平均重量直徑(MWD)值和幾何平均直徑(GMD)值均最大，土壤結構最穩定，其次為GL06；不同退耕年限，>2 mm粒徑下退耕還林地和還草地、1～2 mm粒徑下退耕還草地團聚體有機碳含量均隨退耕年限的延長而增加。20～40 cm土層中，團聚體含量均值隨粒徑的減小而增加；MWD和GMD值均小于0～20 cm層；各粒徑范圍內退耕還林與還草后的團聚體有機碳含量與坡耕地相比總體表現出減小的趨勢。研究結果表明，退耕改善了土壤結構，對各粒徑團聚體有機碳含量分布的影響隨退耕年限與方式不同效應各異，且GL15相較于其它退耕年限和方式下的樣地有更好的土壤團聚體穩定性和更多的團聚體有機碳積累。

退耕還林還草；退耕年限；退耕方式；團聚體穩定性；有機碳；黃土高原

土壤團聚體是土壤結構的重要指標，是土壤環境、耕作管理和土地利用等因子相互作用的結果，是土壤良好結構的物質基礎[1],為土壤中物質和能量的轉化提供了必要場所[2]。土壤團聚體在土壤中主要維持土壤中的水、肥、氣、熱，保持和穩定土壤疏松熟化層，影響土壤酶的種類和活性[3]，為土壤有機碳提供物理保護[2]，同時與有機碳的固定效應密切相關[4]。土壤團聚體有機碳是土壤團聚體形成的重要膠結劑，影響著土壤團聚體的數量和大小分布[5]，對衡量土壤肥力和土壤碳匯具有重要意義[6]。

黃土高原是世界上水土流失最嚴重的地區之一, 土壤結構疏松，地形破碎，自然植被遭到嚴重破壞[7]。人類活動所造成的土地的開墾和森林的濫砍濫伐是導致該區土地生產力嚴重退化的重要原因[8]。退耕還林還草是我國一項重要的生態環境保護措施，對改善土壤的理化性狀、提高土壤肥力、保持水土和防止水土流失具有重要作用[9]。許多學者對退耕土壤效應開展了大量研究工作，但更多地集中于退耕方式對土壤有機碳含量[10-12]、可蝕性[13-15]，以及水分動態變化[16-18]的影響方面。關于退耕過程中不同年限與方式對土壤團聚體穩定性變化及土壤團聚體有機碳分布的影響研究報道較少。本研究以黃土高原南部溝壑區不同退耕年限人工刺槐(RobiniapesudoacaciaL.)林地和紫花苜蓿(MedicagosativaL.)草地為對象，以長期耕作坡耕地為對照，定量分析退耕年限與退耕方式在退耕還林還草過程中對團聚體穩定性和不同粒徑團聚體有機碳的影響，為退耕還林還草工程的有效實施和水土流失的治理提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗地位于陜西省銅川市耀州區小丘鎮，為黃土高原南部溝壑區(108°44′E，34°54′N)，海拔750～1 100 m，屬暖溫帶大陸性半干旱氣候區，年均降水量540 mm，年均氣溫10.4℃左右，無霜期年270 d，生長期240 d。土壤為黃綿土。主要樹種包括刺槐(RobiniapesudoacaciaL.)、側柏(Platycladusorientalis)和油松(Pinustabulaeformis)等。主要草本植物群落包括鐵桿蒿(Artemisiasacrorum)、白羊草(Bothriochloaischaemum(L.) Keng)、羊胡草(Carexrigecens)、長芒草(StipabungeanaTrin.)、野菊花(Chrysanthemumindicum)、蒲公英(TaraxacummongolicumHand.-Mazz.)等。主要農作物為小麥(TriticumaestivumLinn.)和玉米(ZeamaysL.)等。

1.2 樣地選擇與土樣采集

在野外調查的基礎上，考慮退耕還林還草的地理位置、地質條件，以成土母質相同、地塊位置相對集中、坡位近似且營造和管理措施較一致的退耕刺槐林地和紫花苜蓿草地作為試驗樣地。退耕樣地在人工種植刺槐和苜蓿前均為長期耕作坡耕地。刺槐和苜蓿的生長過程中未進行灌水和施肥管理，坡耕地種植制度為冬小麥、夏玉米輪作。選取退耕還林年限為6 a(FL06)和15 a(FL15)刺槐林地，退耕還草年限為6 a(GL06)和15 a(GL15)紫花苜蓿草地為研究對象，以臨近長期耕作坡耕地(CK)作為對照。每個樣地2組，共10個樣地，于2014年10月進行土樣采集。每個樣地隨機布設3個典型樣方(20 m×20 m)，以X形設置5個樣點，采集0～20 cm、20～40 cm兩個層次混合土樣1 kg左右。用硬質鋁盒裝好后帶回實驗室。各樣地地形地貌及土壤等基本特征見表1。

1.3 樣品處理與分析

將采集土樣去除雜草、根系、小石塊等，沿土塊自然裂縫剝成10～20 mm左右的小塊，混勻后在室溫下風干。采用約得法[19]并略作改進，分離出土壤團聚體。具體方法為：稱取風干土樣置于套篩的最上部篩網上，蒸餾水浸泡10 min，套篩從上到下依次為5,2,1,0.5，0.25 mm，開動馬達，使套篩在水中上下振動15 min，振蕩速度為每分鐘30次，上下移動距離為4 cm，使土樣依次通過2，1，0.5，0.25 mm的土篩。將留在每個篩子上面的土壤沖洗到鋁盒中,在40℃溫度下烘干,稱重，得到>2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm、0.25～0.5 mm、<0.25 mm共5個粒級的水穩性團聚體。土壤團聚體有機碳采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定[20]；全氮采用凱氏定氮法測定；全磷采用高氯酸-濃硫酸法消解，然后用鉬銻抗比色法測定[21]；土壤pH采用pH計測定。試驗過程中每個測定重復測試3次。

表1 各樣地基本特征

注：表中數據為平均值±標準偏差。 Note：Data represent mean±SD. The same below.

1.4 數據計算與統計

研究采用平均重量直徑(MWD)和幾何平均直徑(GWD)來衡量土壤團聚體的穩定性。

各粒級團聚體質量百分含量、MWD和GWD計算采用下述公式計算[6]：

(1)

(2)

(3)

試驗數據采用Excel 2010和SPSS18.0軟件進行處理，采用Duncan法進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 退耕還林還草對土壤團聚體分布的影響

由圖1可知，在0～40 cm土層，所有樣地土壤團聚體含量的均值表現出隨粒徑的減小而先減小后增加的趨勢。在0～20 cm土層(圖1a)，退耕還林還草后，>2 mm和<0.25 mm兩粒徑土壤團聚體含量均值的和大于70%。<0.25 mm粒徑團聚體含量均值最高，為51.42%，0.5～1 mm粒徑團聚體含量均值最低，為9.25%。與坡耕地相比，退耕還林還草顯著提高了>2 mm和1～2 mm粒徑團聚體含量，分別表現為GL15>GL06>FL06>FL15>CK和GL15>FL06>GL06>FL15>CK。>2 mm粒徑中，退耕6 a和15 a后，還草比還林團聚體含量分別顯著增加16.85%和104.47%。1～2 mm粒徑中，相同退耕方式、不同退耕年限的團聚體含量之間差異不顯著。0.5～1 mm粒徑中，退耕6 a和15 a后，還林的團聚體含量與還草的相比均增加。>0.25 mm粒徑中,退耕還林還草后團聚體含量與坡耕地相比均增加，增幅為54.41%～111.70%，大小為GL15>FL06>GL06>FL15>CK,表明退耕還林還草促進了大團聚體的形成,增強了土壤的團聚作用，且還草15 a的團聚作用最大。20～40 cm土層中(圖1b)，團聚體含量均值表現出隨粒徑的減小而增加的趨勢。該土層中>2 mm粒徑中退耕還林與還草后土層團聚體含量均顯著小于0～20 cm土層。>0.25 mm粒徑中各團聚體含量大小表現為FL06>GL15>GL06>FL15>CK。

注：圖中不同字母表示同一土層下相同粒徑不同樣地差異顯著性達0.05。下同。Note：Different letters meant significant difference at 0.05 level in the same soil layer。The same as below.

2.2 退耕還林還草對土壤團聚體穩定性的影響

由表2可知,0～20 cm層不同退耕年限的MWD和GMD值均大于20～40 cm層。在0～20 cm層中，退耕還草15 a的MWD值和GMD值均最大，與其它樣地差異顯著。0～40 cm中，與坡耕地相比，退耕還林還草后MWD和GMD值均顯著增加，其中在0～20 cm土層增幅分別為180.95%～397.62%和85.00%～240.00%,在20～40 cm土層增幅分別為66.67%～281.48%和31.25%～137.50%。以上表明：退耕還林還草有助于改善土壤結構，能夠增強土壤抵抗外力破壞的能力，同時退耕還草15 a樣地團聚體相較于其它退耕樣地有更高的穩定性。

表2 不同退耕還林還草與退耕年限下土壤團聚體的平均質量直徑(MWD)、幾何均重直徑(GMD)值

注：表中不同字母表示同一土層下不同樣地在0.05水平差異顯著。

Note：Different small letters in the same row represent significant difference at 0.05 level.

2.3 退耕還林還草對土壤團聚體有機碳含量的影響

由圖2可知，在0～40 cm土層，土壤團聚體有機碳含量的均值表現出隨粒徑的減小而減小的趨勢。在0～20 cm土層(圖2a)，>2 mm粒徑團聚體有機碳含量均值是1～2、0.5～1、0.25～0.5 mm和<0.25 mm粒徑的1.06、1.05、1.13和1.29倍。在各粒徑中，退耕還林還草后與坡耕地相比均顯著增加了>2 mm和1～2 mm粒徑中團聚體有機碳含量，大小表現為FL15>GL15>GL06>FL06>CK 和GL15>GL06>FL06>FL15>CK。表明較大粒徑團聚體中的有機碳對退耕的響應更為敏感。0.5～1、0.25～0.5 mm和<0.25 mm粒徑的團聚體有機碳含量均表現為GL15>GL06>CK>FL06>FL15。坡耕地、退耕還林6 a和15 a及退耕還草6 a和15 a土壤團聚體有機碳含量分別在0.5～1、1～2、>2、0.25～0.5 mm和0.5～1 mm粒徑中最大，值分別為7.3、7.4、10.52、8.7 g·kg-1和11.3 g·kg-1。20～40 cm土層中(圖2b)，土壤團聚體有機碳含量的均值隨粒徑的減小而減小。各粒徑中，退耕還林與還草后的團聚體有機碳含量與坡耕地相比總體表現出減小的趨勢。

圖2 不同退耕還林還草與退耕年限下各粒徑團聚體有機碳含量

3 討 論

團聚體中大部分物質都易于減弱、變形或破壞，同時一部分對水的破壞力具有一定的抵抗性, 經篩分后也能維持原狀,其對土壤結構的穩定性具有重要作用[1]。本研究中，0～20 cm土層，各樣地土壤團聚體含量隨粒徑的減小表現出先減小后增加的趨勢，<0.25 mm粒徑水穩性團聚體含量最高。這與蘇靜等[22]研究結果大致相同。王天高等[23]對山地森林及干旱河谷交錯帶不同植被條件下土壤團聚體研究表明>5 mm粒徑團聚體含量最高,與本研究結果有差異，這可能與研究區土壤類型不同有關。>0.25 mm粒徑被認為是維持土壤結構穩定的基礎[24]。>0.25 mm粒徑中，退耕還林還草后團聚體含量與坡耕地相比均增加，主要是因為坡耕地退耕還林還草后，耕種過程中的物理機械破壞消失，同時退耕后地表草本、枯落物及地下植物根系增多，使土壤有機物來源增加，土壤顆粒間有機質膠結作用和團聚體的團聚作用得到加強，從而使大粒徑團聚體含量較坡耕地顯著增加[25-28]，這與李鑒霖等[24]研究結果相似。退耕顯著提高了>2 mm和1～2 mm粒徑團聚體含量。退耕還林6 a和15 a，還草6 a和15 a后，>2 mm粒徑團聚體含量分別是坡耕地的8.21、5.21、9.60、10.66倍，1～2 mm粒徑團聚體含量分別是坡耕地的3.03、2.56、2.86、3.25倍，表明隨著退耕年限的延長，還草更有利于這兩個粒徑團聚體的形成，原因是苜蓿主根系發達，生長年限越長，根系數量越多。林草生長過程中的養分環境逐漸發生變化，后期地表苜蓿草地比刺槐林地有更多根系數量，而根系對土粒的纏繞、固結有助于土粒的團聚膠結，使團聚體由較小粒徑向較大粒徑轉變。20～40 cm土層>2 mm粒級團聚體含量總體低于0～20 cm土層，說明20～40 cm土層團聚體穩定性低于0～20 cm土層，這與李瑋等[29]關于植茶年限對土壤團聚體影響的研究結果有差異，這可能與人為活動對土壤大粒級團聚體的結構破壞有關系。

土壤團聚體的穩定性是團聚體抵抗外力作用或外部環境變化而保持其原有形態的能力[30]。本研究中，不同土層各樣地MWD和GMD值各異。退耕還林與還草后0～20 cm層不同退耕年限的MWD和GMD值均大于20～40 cm層，表明土壤團聚體的穩定性隨土壤深度的增加而減弱。這主要由于植物殘體主要積累在土壤表層，為微生物維系生命活動提供充足能量，從而增加土壤表層的生物活性，促進各粒級團聚體內部結合形成微粒有機質[24,31]。這與以往的研究結果較一致[32]。在0～40 cm層中，退耕還林還草后MWD值和GMD值均大于坡耕地， 這是因為還林還草后，生物量增大，植物有機殘體較坡耕地回歸增多，有機質增多，從而使水穩性團聚體穩定性較坡耕地增強[2]，同時有機物不僅能增強團聚體之間的粘結力和抗張強度，而且吸收水的容量較土壤礦物更高，減緩了水分的濕潤速率，從而提高團聚體穩定性[33]。退耕還草15 a的MWD值和GMD值均最大，表明水穩性團聚體穩定性最強，這可能是由于該樣地退耕前的耕作方式、有機肥施用及管理使退耕后土壤結構改善，草本植物生長情況良好，枯落葉和根系進入土壤碳循環過程，同時土層的土壤環境有利于微生物的繁殖和生長[2]，增強了土壤酶的活性，使該樣地土壤中的有機質較其它樣地更多，從而使團聚體穩定性更強。

0～20 cm土層中，團聚體有機碳含量均值最高的為>2 mm粒徑，最低為<0.25 mm粒徑。說明在微團聚體中有機碳含量最低。這主要是因為微團聚體是由有機分子與粘粒和陽離子膠結形成，而微團聚體與周圍基本粒子之間相互膠結形成大團聚體，當大團聚體解體形成微團聚體時，顆粒有機質分解，從而使微團聚體有機碳含量更低[34-35]。同時微團聚體在形成大團聚體過程中由于有機質的膠結作用也減少了微團聚體有機碳的比例[28]。而另有一些研究則認為小粒徑團聚體中有機碳含量更多[27,36]。退耕還林和還草顯著增加了>2 mm和1～2 mm粒徑團聚體有機碳含量。這是因為耕地地表植被覆蓋度低，減小了土壤入滲率和吸水量，降雨時雨滴的濺蝕作用和地表超滲徑流使土壤大團聚體受到破壞[37]。還林與還草后，地表植被覆蓋增加，促進了腐殖質在土壤中積累，土壤侵蝕降低，大團聚體受到破壞減弱，減緩了團聚體內部的有機質礦化和氧化[27]，再加上有新補充的有機碳，從而使團聚體有機碳含量增加。相同退耕年限下，還草與還林相比，0.5～1 mm、0.25～0.5 mm和<0.25 mm粒徑土壤團聚體有機碳含量均增加，這是由于苜蓿具有固氮能力，對土壤有機碳具有保護作用[38]，同時，由于草地生長狀況良好，每年枯落物全部回歸土壤,因而有機碳含量更高[39]。這與于寒青等[40]對吳旗退耕示范區土壤團聚體有機碳研究結果較一致。20～40 cm土層中，退耕還林與還草后各粒徑中團聚體有機碳含量與坡耕地相比總體表現出減小的趨勢，這主要因為坡耕地的耕作過程中人工施肥能增加土壤中有機碳含量，而耕作過程中土壤進行翻動，使表層土壤中獲得的有機碳轉移到地表以下，退耕后土壤人為翻動消失，地表以下土壤獲得的有機碳含量減少，同時植物根系也會消耗地表以下土壤有機碳，從而使退耕地與坡耕地相比團聚體有機碳含量減少。

綜上所述，在該研究區域，退耕對團聚體分布和團聚體有機碳含量變化有重要影響。退耕還林還草均改善了土壤結構，增加了土壤大團聚體數量，且對各粒徑團聚體有機碳含量分布的影響隨退耕年限與方式不同，效應各異。總體來看退耕還草15 a樣地相較于其它樣地有更好的土壤團聚體結構和土壤肥力，土壤抗侵蝕能力更強，具有最好的水土保持效應。因此，在實際工作中對于其它年限的退耕還林和還草地應進行適當且有針對性的人工管理，從而提高退耕還林還草工程實施的整體效應。本試驗僅以退耕6 a和15 a的分析結果為基礎，對于團聚體和團聚體有機碳含量在還林與還草兩種方式下的長期影響還有待于進一步研究。

4 結 論

1) 退耕還林和還草能顯著提高0～20 cm土層中>2 mm和1～2 mm粒徑團聚體含量，顯著降低<0.25 mm粒徑團聚體含量。在>2 mm和1～2 mm粒徑范圍內，團聚體含量分別表現為GL15>GL06>FL06>FL15>CK和 GL15>FL06>GL06>FL15>CK。

2) 退耕還林和還草增加了兩個土層的團聚體穩定性。在0～20 cm層中，退耕還草15 a的MWD值和GMD值均最大，團聚體穩定性最大，其次為退耕還草6 a。土壤團聚體的穩定性隨土壤深度的增加而減弱。0～20 cm土層和20～40 cm土層，退耕還林還草后，MWD值和GMD值與坡耕地相比增幅分別為180.95%～397.62%和85.00%～240.00%、66.67%～281.48%和31.25%～137.50。

3) 退耕還林和還草增加了0～20 cm土層中>2 mm和1～2 mm粒徑團聚體有機碳含量。退耕6 a和15 a時，還草與還林相比均增加了0.5～1、0.25～0.5 mm和<0.25 mm粒徑團聚體有機碳含量。20～40 cm土層中，各粒徑中退耕還林與還草后的團聚體有機碳含量與坡耕地相比總體表現出減小的趨勢。

[1] 羅友進，趙 光，高 明,等.不同植被覆蓋對土壤有機碳礦化及團聚體碳分布的影響[J].水土保持學報,2010,24(6):117-122.

[2] 程 曼,朱秋蓮,劉 雷,等.寧南山區植被恢復對土壤團聚體水穩定及有機碳粒徑分布的影響[J].生態學報,2013,33(9):2835-2844.

[3] 劉中良,宇萬太.土壤團聚體中有機碳研究進展[J].中國生態農業學報,2011,19(2):447-455.

[4] 譚文峰,朱志鋒,劉 凡,等.江漢平原不同土地利用方式下土壤團聚體中有機碳的分布與積累特點[J].自然資源學報,2006,21(6):973-980.

[5] Eynard A, Schumacher T E, Lindstrom M J, et al. Effects of agricultural management systems on soil organic carbon in aggregates of Ustolls and Usterts[J]. Soil & Tillage Research, 2005,81(2):253-263.

[6] 鄭子成,王永東,李廷軒,等.退耕對土壤團聚體穩定性及有機碳分布的影響[J].自然資源學報,2011，26(1):119-127.

[8] Janzen H H. Carbon cycling in earth systems-a soil science perspective[J]. Agriculture Ecosystems & Environment, 2004,104(3):399-417.

[9] 郭永紅,張義華,張宏霞,等.天水市退耕還林(草)不同造林模式對土壤養分的影響[J].安徽農業科學,2010,38(30):16980-16983.

[10] 劉苑秋,王 芳,柯國慶,等.江西瑞昌石灰巖山區退耕還林對土壤有機碳的影響[J].應用生態學報,2011,22(4):885-890.

[11] 陳亮中,肖文發,唐萬鵬,等.三峽庫區幾種退耕還林模式下土壤有機碳研究[J].林業科學,2007,43(4):111-114.

[12] 彭文英,張科利,楊勤科.退耕還林對黃土高原地區土壤有機碳影響預測[J].地域研究與開發,2006,25(3):94-99.

[13] 高鳳杰,張 柏,王宗明,等.牡丹江市退耕還林前后自然狀態下土壤侵蝕敏感性變化研究[J].水土保持通報,2010,30(5):1-6.

[15] 李曉佳,海春興,劉廣通.陰山北麓不同用地方式下春季土壤可蝕性研究[J].干旱區地理,2007,30(6):926-932.

[16] 劉春利,邵明安.六道溝流域典型坡面不同土地利用方式下土壤水分動態變化研究[J].中國生態農業學報,2006,14(4):54-56.

[17] 馬祥華,白文娟,焦菊英,等.黃土丘陵溝壑區退耕地植被恢復中的土壤水分變化研究[J].水土保持通報,2004,24(5):19-23.

[18] 紫 檀,潘志華,安萍莉,等.北方農牧交錯帶不同退耕方式下土壤水分變化特征[J].中國農業大學學報,2008,13(6):6-10.

[19] Yoder R E. A direct method of aggregate analysis of soils and a study of the physical nature of erosion losses[J]. Journal American Society of Agronomy, 1936,28(5):337-351.

[20] Gijsman A J. Soil aggregate stability and soil organic matter fractions under agropastoral systems established in native savanna[J]. Soil Research, 1996,34(6):891-907.

[21] 中國科學院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：科學技術出版社，1978:103-104.

[22] 蘇 靜,趙世偉.土壤團聚體穩定性評價方法比較[J].水土保持通報,2009,29(5):114-117.

[23] 王天高,何淑勤,尹 忠,等.山地森林/干旱河谷交錯帶不同植被條件下土壤團聚體及其腐殖質分布特征[J].水土保持學報,2014,28(6):222-227.

[24] 李鑒霖,江長勝,郝慶菊.土地利用方式對縉云山土壤團聚體穩定性及其有機碳的影響[J].環境科學,2014,35(12):4695-4704.

[26] 李會科,張廣軍,趙政陽,等.渭北黃土高原旱地果園生草對土壤物理性質的影響[J].中國農業科學,2008,41(7):2070-2076.

[27] 張曼夏,季 猛,李 偉,等.土地利用方式對土壤團聚體穩定性及其結合有機碳的影響[J].應用與環境生物學報,2013(4):598-604.

[28] Tisdall J M, Oades J M. Organic matter and water-stable aggregates in soils[J]. Journal of Soil Science, 1982,33(2):141-163.

[29] 李 瑋,鄭子成,李廷軒,等.不同植茶年限土壤團聚體及其有機碳分布特征[J].生態學報,2014,34(21):6326-6336.

[30] 李 越,李 航.土壤團聚體穩定性的研究概述[J].安徽農業科學,2014,42(11):3245-3247.

[31] Cambardella C A, Elliott E T. Particulate soil organic-matter changes across a grassland cultivation sequence[J]. Soil Science Society of America Journal, 1992,56(3):777-783.

[32] 劉 威,張國英,張 靜,等.2種保護性耕作措施對農田土壤團聚體穩定性的影響[J].水土保持學報,2015,29(3):117-122.

[33] 苑亞茹,韓曉增,丁雪麗,等.不同植物根際土壤團聚體穩定性及其結合碳分布特征[J].土壤通報,2012,43(2):320-324.

[34] 謝錦升,楊玉盛,陳光水,等.植被恢復對退化紅壤團聚體穩定性及碳分布的影響[J].生態學報,2008,28(2):702-709.

[35] Six J, Elliott E T, Paustian K. Soil macroaggregate turnover and microaggregate formation: a mechanism for C sequestration under no-tillage agriculture[J]. Soil Biology & Biochemistry, 2000,32(14):2099-2103.

[36] 鄭子成,劉敏英,李廷軒.不同植茶年限土壤團聚體有機碳的分布特征[J].中國農業科學,2013,46(9):1827-1836.

[37] 董莉麗.不同土地利用類型下土壤水穩性團聚體的特征[J].林業科學,2011,47(4):95-100.

[38] 楊 洋,王百群,李玉進.苜蓿對旱地土壤有機碳氮變化的驅動作用[J].水土保持研究,2012,19(3):78-81.

[39] 劉夢云,安韶山,常慶瑞.寧南山區不同土地利用方式土壤有機碳特征研究[J].水土保持研究,2005,12(3):47-49.

[40] 于寒青,李 勇,金發會,等.黃土高原植被恢復提高大于 0.25 mm粒級水穩性團聚體在土壤增碳中的作用[J].植物營養與肥料學報,2012，(4):877-884.

Effectsofageandtypeofconversionfromcroplandtoforestlandandgrasslandonstabilityandorganiccarboninsoilaggregates

LI Bai-qiao1, FU Yu1, LI Guang-lu1,2, ZHANG Teng2, ZHENG Teng-hui1

(1.InstituteofSoilandWaterConservation,NorthwestA&FUniversity,Yangling712100,China；2.CollegeofResourceandEnvironment,NorthwestA&FUniversity,Yangling712100,China)

The purpose of this study was to elucidate the effect of plantation type and age on aggregate stability and aggregate-associated organic carbon content. Soil samples were collected from five types of land in the southern part of the Loess Plateau including: artificial pure locust forest land converted from slope cropland with plantation ages of 6 years (FL06) and 15 years (FL15), artificial alfalfa grassland converted from slope cropland with plantation ages of 6 years (GL06) and 15 years (GL15) and the neighboring conventional slop cropland (CK). The results revealed that：in 0～20 cm soil layer, land use conversion from cropland to forest land and grassland could significantly increase the fractions for >2 mm and 1～2 mm aggregate but decrease for <0.25 mm compared with the cropland. The fractions for >2 mm and 1～2 mm aggregate under different plantation type and age was in the order of GL15>GL06>FL06>FL15>CK and GL15>FL06>GL06>FL15>CK, respectively. Land use conversion increased aggregate stability in the two soil layers. GL15 had the maximum mean weight diameter (MWD) and geometric mean diameter (GMD) values, followed by GL06. Soil organic carbon in >2 mm aggregate under forest land and grassland, and that in 1～2 mm aggregate under grassland all increased with plantation age. In 20～40 cm soil layer, the mean of aggregate content increased with aggregate size decreasing, both the MWD and GMD value of this layer were less than those of 0～20 cm soil layer. There was an trend that all aggregate fractions under forest land and grassland had the less organic carbon content than that of cropland. The findings suggested that land use conversion from cropland to forest land and grassland improved soil structure, and its effect on organic carbon content in every aggregate fractions change along with plantation type and age. GL15 had better aggregate stability and more aggregate-associated organic carbon.

conversion from cropland to forest land and grassland; plantation age; plantation type; aggregate stability; soil organic carbon; Loess Plateau

1000-7601(2017)03-0238-07doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2017.03.37

2016-04-27

：2017-05-16

：國家自然科學基金項目(41571262)

李柏橋(1988—)，男，四川綿陽人，碩士研究生，研究方向為土壤侵蝕與水土保持。 E-mail：libaiqiao@aliyun.com。

李光錄(1964—),男，甘肅永靖人，副教授，博士，主要從事土壤侵蝕與土地利用研究。 E-mail：guangluli@nwsuaf.edu.cn。

S152

： A