黄土高原次生林植被演替过程中土壤团聚体动态特征分析.pdf

第5 1卷 第1 0期2 0 2 3年1 0月西北农林科技大学学报(自然科学版)J o u r n a l o f N o r t h w e s t A&F U n i v e r s i t y(N a t.S c i.E d.)V o l.5 1 N o.1 0O c t.2 0 2 3网络出版时间:2 0 2 3-0 4-1 0 1 3:0 4 D O I:1 0.1 3 2 0 7/j.c n k i.j n w a f u.2 0 2 3.1 0.0 1 2网络出版地址:h t t p s:/k n s.c n k i.n e t/k c m s/d e t a i l/6 1.1 3 9 0.S.2 0 2 3 0 4 0 7.1 8 5 8.0 1 3.h t m l黄土高原次生林植被演替过程中土壤团聚体动态特征分析 收稿日期 2 0 2 2-0 6-1 7 基金项目 国家自然科学基金项目(4 1 8 7 7 0 8 3,4 1 4 4 0 0 1 2)作者简介 王妙倩(1 9 9 7),女,山西运城人,在读硕士,主要从事水土保持与生态恢复研究。E-m a i:w a n g m i a o q n w a f u.e d u.c n 通信作者 张晓萍(1 9 7 1),女,河南焦作人,研究员,博士生导师,主要从事水土保持与生态环境影响研究。E-m a i:z h a n g x p m s.i s w c.a c.c n王妙倩1,许小明1,王浩嘉1,薛 帆1,邹亚东1,吕 渡2,贺 洁1,田起隆2,易海杰2,何 亮1,张晓萍1,2(1 西北农林科技大学 水土保持研究所,黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西 杨凌 7 1 2 1 0 0;2 中国科学院/水利部 水土保持研究所,陕西 杨凌 7 1 2 1 0 0)摘 要【目的】分析植被自然演替过程中土壤团聚体的动态变化特征,为植被的近自然恢复和适地适树适草提供科学参考。【方法】选取黄土高原中部子午岭林区8个演替阶段(玉米地、退耕1 0 a草地、退耕2 0 a草地、白刺花灌木林、白桦林、油松林、辽东栎-油松混交林和辽东栎林)的典型地块设置样地,分层采集土样和植物根系,测定不同粒径(0.2 5,0.2 50.5,0.51,12,25和5 mm)水稳性团聚体和有机质(S OM)含量及根系生物量(R B),计算表征土壤团聚体稳定性的指标(平均质量直径(MWD)、分形维数(D)、0.2 5 mm水稳性团聚体含量(R0.2 5)、团聚体破坏率(P A D),采用S p e a r m a n法分析不同粒径(0.2 5,0.2 50.5,0.51,12,25和5 mm)水稳性团聚体含量与演替阶段、MWD、D、R0.2 5、P A D、R B、S OM的相关性。【结果】在植被演替过程中,与演替初期(玉米地)相比,小粒径(0.2 5 mm)水稳性团聚体含量总体减少,大粒径(5,25和12 mm)水稳性团聚体含量总体增加。在植被演替过程中,MWD呈先增加后下降趋势,最大值出现在退耕2 0 a草地。与演替初期相比,植被演替总体上增加了MWD、R0.2 5,增幅分别为7 7.7%1 4 8.4%和4 0.1%7 1.1%;降低了P A D和D,降幅分别为4 8.0%6 3.2%和3.4%7.2%。整个演替过程中,辽东栎-油松混交林直径2 mm的R B最大。各土层中,随着植被演替,S OM呈现先波动增加后略下降的变化趋势。植被演替阶段与R B、S OM呈极显著正相关(P0.0 1),MWD与25和5 mm水稳性团聚体含量、S OM呈极显著正相关(P0.0 1),R0.2 5和S OM分别与D、P A D呈极显著负相关(P0.0 1)。【结论】在植被演替过程中,与演替初期(玉米地)相比,土壤有机质含量和植被根系生物量均增加,土壤团聚体结构得以改善,团聚体粒径分布更趋合理,土壤抗蚀抗冲能力提高。关键词 植被演替;土壤团聚体;有机质;根系生物量;子午岭林区 中图分类号 S 7 1 4.2 文献标志码 A 文章编号 1 6 7 1-9 3 8 7(2 0 2 3)1 0-0 1 0 7-1 1D y n a m i c c h a r a c t e r i z a t i o n o f s o i l a g g r e g a t e s d u r i n g s e c o n d a r y f o r e s t v e g e t a t i o n s u c c e s s i o n i n t h e L o e s s P l a t e a uWANG M i a o q i a n1,XU X i a o m i n g1,WAN G H a o j i a1,XU E F a n1,Z OU Y a d o n g1,L D u2,HE J i e1,T I AN Q i l o n g2,Y I H a i j i e2,HE L i a n g1,Z HAN G X i a o p i n g1,2(1 S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f S o i l E r o s i o n a n d D r y l a n d F a r m i n g o n t h e L o e s s P l a t e a u,I n s t i t u t e o f S o i l a n d W a t e r C o n s e r v a t i o n,N o r t h w e s t A&F U n i v e r s i t y,Y a n g l i n g,S h a a n x i 7 1 2 1 0 0,C h i n a;2 I n s t i t u t e o f S o i l a n d W a t e r C o n s e r v a t i o n,C A S&MWR,Y a n g l i n g,S h a a n x i 7 1 2 1 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:【O b j e c t i v e】T h i s s t u d y a n a l y z e d t h e c h a n g i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f s o i l a g g r e g a t e s d u r i n g t h e n a t u r a l v e g e t a t i o n r e s t o r a t i o n s u c c e s s i o n t o p r o v i d e r e f e r e n c e s f o r n e a r-n a t u r a l r e s t o r a t i o n o f v e g e t a t i o n a n d s u i t a b l e t r e e s a n d g r a s s e s.【M e t h o d】S o i l s a m p l e s a n d p l a n t r o o t s w e r e c o l l e c t e d i n s t r a t i f i e d l a y e r s f r o m e i g h t s u c c e s s i o n a l s t a g e s(c o r n f i e l d,g r a s s l a n d f o r 1 0 y e a r s,g r a s s l a n d f o r 2 0 y e a r s,S o p h o r a d a v i d i i s h r u b,b i r c h f o r e s t,P i n u s t a b u l a e f o r m i s f o r e s t,Q u e r c u s l i a o t u n g e n s i s-P i n u s t a b u l a e f o r m i s m i x e d f o r e s t a n d Q u e r c u s l i a o t u n g e n s i s f o r e s t)i n t h e Z i w u l i n g M o u n t a i n i n t h e c e n t r a l p a r t o f t h e L o e s s P l a t e a u.W a t e r-s t a-b l e a g g r e g a t e s,s o i l o r g a n i c m a t t e r(S OM)c o n t e n t a n d r o o t b i o m a s s(R B)w e r e m e a s u r e d,i n d i c a t o r s c h a-r a c t e r i z i n g s t a b i l i t y o f s o i l a g g r e g a t e s i n c l u d i n g m e a n w e i g h t d i a m e t e r(MWD),f r a c t a l d i m e n s i o n(D),0.2 5 mm w a t e r-s t a b l e a g g r e g a t e s c o n t e n t(R0.2 5)a n d p e r c e n t a g e o f a g g r e g a t e d e s t r u c t i o n(P A D)w e r e c a l c u l a t e d,a n d t h e c o r r e l a t i o n s o f w a t e r-s t a b l e a g g r e g a t e c o n t e n t s a t d i f f e r e n t p a r t i c l e s i z e s(0.2 5,0.2 5-0.5,0.5-1,1-2,2-5 a n d 5 mm)w i t h s u c c e s s i o n s t a g e,MWD,D,R0.2 5,P A D,R B a n d S OM w e r e d e t e r m i n e d b a s e d o n S p e a r m a n m e t h o d a n a l y s i s.【R e s u l t】D u r i n g v e g e t a t i o n s u c c e s s i o n,t h e c o n-t e n t o f w a t e r-s t a b l e a g g r e g a t e s w i t h s m a l l p a r t i c l e s i z e(0.2 5 mm)d e c r e a s e d o v e r a l l,w h i l e t h e c o n t e n t s o f w a t e r-s t a b l e a g g r e g a t e s w i t h l a r g e p a r t i c l e s i z e s(5,2-5 a n d 1-2 mm)g e n e r a l l y i n c r e a s e d c o m p a r e d w i t h t h e e a r l y s t a g e o f s u c c e s s i o n(c o r n f i e l d s).D u r i n g v e g e t a t i o n s u c c e s s i o n,MWD s h o w e d a t r e n d o f i n c r e a s i n g a n d t h e n d e c r e a s i n g,w i t h t h e m a x i m u m v a l u e i n r e v e g e t a t e d g r a s s l a n d f o r 2 0 a.C o m p a r e d w i t h t h e e a r l y s t a g e o f s u c c e s s i o n,v e g e t a t i o n s u c c e s s i o n g e n e r a l l y i n c r e a s e d MWD a n d R0.2 5 b y 7 7.7%-1 4 8.4%a n d 4 0.1%-7 1.1%,r e s p e c t i v e l y,w h i l e d e c r e a s e d P A D a n d D b y 4 8.0%-6 3.2%a n d 3.4%-7.2%,r e-s p e c t i v e l y.D u r i n g t h e w h o l e s u c c e s s i o n,Q u e r c u s l i a o t u n g e n s i s-P i n u s t a b u l a e f o r m i s m i x e d f o r e s t 2 mm R B h a d t h e l a r g e s t d i a m e t e r.I n e a c h s o i l l a y e r,S OM s h o w e d a f l u c t u a t i n g t r e n d o f i n c r e a s i n g a n d t h e n s l i g h t l y d e c r e a s i n g w i t h v e g e t a t i o n s u c c e s s i o n.V e g e t a t i o n s u c c e s s i o n s t a g e h a d h i g h l y s i g n i f i c a n t a n d p o s i t i v e c o r r e l a t i o n w i t h R B a n d S OM(P0.0 1).MWD h a d h i g h l y s i g n i f i c a n t a n d p o s i t i v e c o r r e l a t i o n w i t h 2-5 a n d 5 mm w a t e r-s t a b l e a g g r e g a t e c o n t e n t s a n d S OM(P0.0 1).R0.2 5 a n d S OM h a d h i g h l y s i g n i f i c a n t n e g a t i v e c o r r e l a t i o n w i t h D a n d P A D(P0.0 1).【C o n c l u s i o n】C o m p a r e d w i t h t h e e a r l y s u c c e s-s i o n s t a g e(c o r n f i e l d),v e g e t a t i o n s u c c e s s i o n i n c r e a s e d S OM c o n t e n t a n d v e g e t a t i o n r o o t b i o m a s s,i m p r o v e d s o i l a g g r e g a t e s s t r u c t u r e,o b t a i n e d m o r e r e a s o n a b l e c o m p o s i t i o n o f s o i l a g g r e g a t e s,a n d e n h a n c e d s o i l r e s i s-t a n c e a g a i n s t e r o s i o n.K e y w o r d s:v e g e t a t i o n s u c c e s s i o n;s o i l a g g r e g a t e s;o r g a n i c m a t t e r;r o o t b i o m a s s;Z i w u l i n g f o r e s t a r e a 退化土地的植被恢复和重建是生态环境建设的重要过程1,植被演替在退化土地的恢复和环境质量的改善中发挥着重要作用2。随着植被演替的进行,群落结构、植被类型、凋落物、有机质输入的差异等均会导致土壤团聚体得到不同程度的改善3。土壤团聚体是矿物颗粒与有机、无机物质胶结形成的复合颗粒4,良好的土壤团聚体可以提升土地生产力,减少溅蚀,提高土壤抗蚀性,促进土壤碳固存,降低水土流失风险,有利于增加土壤稳定性,对植被的恢复和重建有很大促进作用5,是表征土壤质量优劣的重要指标之一6。众多研究表明,植被恢复能显著增加土壤颗粒的胶结作用、土壤团聚体的稳定性和根系生物量的输入,促进碳积累,从而改善土壤性质,提高生态建设效益7-1 2。研究植被自然演替下土壤团聚体的动态变化特征,不仅有助于认识土壤结构的变化规律,还有助于生态保护和高质量发展的生产实践。黄土高原水土流失严重,1 9 9 9年国家实施了退耕还林(还草)工程后,植被得以快速恢复和重建。位于黄土高原腹地的子午岭林区,是现有保存较好的次生林区。目前已有学者对该地区植被恢复过程中土壤团聚体的变化进行了大量研究,如赵世伟等1 3于2 0 0 6年将该地区植被演替分为6个阶段(包含弃耕地阶段),研究了演替过程对土壤团聚体有机碳含量的影响;朱冰冰等1 4于2 0 0 8年研究了该地区不同退耕年限(5,8,2 0,3 0年)的农地土壤团聚体的变化;马帅等1 5于2 0 1 1年将该地区植被演替分为7个阶段,分析了演替过程与土壤剖面团聚体的关系;潘英杰等1 6于2 0 2 1年将该地区植被演替分为5个阶段,分析了演替过程中土壤团聚体和有机碳含量的动态变化。从以上研究可以看出,在子午岭林区,目前研究多集中于短期植被恢复或某801西北农林科技大学学报(自然科学版)第5 1卷演替阶段植物群落土壤团聚体的变化,而关于长期植被演替过程中土壤团聚体变化的研究还比较少。此外,对该地区长时间序列下植被演替阶段的划分不够细致,尤其是对乔木演替阶段划分的研究还较少,关于各阶段土壤团聚体变化的研究更少。鉴于此,本研究选取黄土高原中部子午岭林区8个演替阶段(玉米地、退耕1 0 a草地、退耕2 0 a草地、白刺花灌木林、白桦林、油松林、辽东栎-油松混交林和辽东栎林)的地块设置样地,对不同演替阶段的样地分层采集土样和植物根系,并测定土壤水稳性团聚体、有机质(S OM)含量和根系生物量(R B)等,对比分析不同植被演替阶段04 0 c m土层土壤团聚体粒径组成及团聚体稳定性,探讨其变化的影响因素,旨在为植被的近自然恢复和适地适树适草提供科学参考。1 材料与方法1.1 研究区概况研究区位于子午岭林区,地理位置N 3 5 3 4 1 1 3 6 0 6 4 2、E 1 0 8 4 8 0 0 1 0 9 1 6 4 3,属于黄土高原丘陵沟壑地貌,海拔9 8 11 2 4 6 m,相对高差约2 6 5 m,为半湿润气候,年均气温7.4,年均降雨量5 8 7.6 mm,7 的活动积温2 6 7 1.0,阴阳坡水热条件差异较大,土壤类型主要为灰褐土,厚度12 m1 7。子午岭北部植被是在清朝同治五年(1 8 6 6年)由于战乱迫使人口外迁后,在荒芜耕地基础上恢复起来的次生林,植被正向演替序列完整,是研究植被次生演替的天然实验基地。白桦林、油松林、辽东栎林分别为该地区的早期乔木群落、亚顶级演替群落、顶级演替群落1 8。1.2 样地选择位于陕西黄陵县到富县一带的子午岭林区植被演替具有很好的代表性,2 0 2 0年9月,考虑该地区坡向、坡位、林龄等条件,选取了2 8块8种演替阶段(玉米地(F)、退耕1 0 a草地(A C 1 0)、退耕2 0 a草地(A C 2 0)、白刺花(灌木群落,S D)、白桦林(早期乔木群落,B P)、油松林(亚顶级演替群落,P T)、辽东栎-油松混交林(混交林过渡群落,QW-P TMF)和辽东栎林(顶级演替群落,QW)的典型样地,考虑土壤质地和剖面的完整性,最终选用了其中2 5块样地,样地的信息如表1所示。表1 黄土高原子午岭林区8个植被演替阶段的样地信息T a b l e 1 I n f o r m a t i o n o f s a m p l e p l o t s f o r e i g h t v e g e t a t i o n s u c c e s s i o n s t a g e s i n t h e Z i w u l i n g f o r e s t a r e a i n L o e s s P l a t e a u恢复年限/aR e c o v e r y a g e演替阶段(样地数量)S u c c e s s i v e s t a g e a n d n u m b e r o f s a m p l e s i t e s坡位S l o p e p o s i t i o n坡度/()S l o p e海拔/mE l e v a t i o n郁闭度(盖度)C a n o p y d e n s i t y(C o v e r a g e)林分密度/(株h m-2)S t a n d d e n s i t y树高/mH e i g h t胸径(基径)/c m D BH(B D)0玉米地(2块)F(2 p l o t s)中下坡位M i d d l e-l o w e r 1 92 29 8 19 8 7 1 0退耕1 0 a草地(2块)A C 1 0(2 p l o t s)中上坡位M i d d l e-u p p e r 2 42 51 2 1 21 2 1 5 0.8 70.9 62 0退耕2 0 a草地(2块)A C 2 0(2 p l o t s)中坡位M i d d l e1 62 89 9 41 0 2 10.6 00.9 03 05 0白刺花(2块)S D(2 p l o t s)中坡位M i d d l e1 03 01 0 2 81 1 6 9 0.3 30.4 01 5 0 04 8 0 01.0 51.5 81.87.7 47 0白桦林(6块)B P(6 p l o t s)中坡位M i d d l e1 93 01 0 3 01 1 3 1 0.5 30.8 11 2 8 96 5 6 31 0.71 3.99.41 6.11 2 0油松林(5块)P T(5 p l o t s)中坡位M i d d l e2 32 51 0 9 61 1 2 2 0.7 80.8 31 2 2 43 1 1 21 2.32 2.51 5.13 2.81 3 5辽东栎-油松混交林(3块)QW-P TMF(3 p l o t s)中坡位M i d d l e1 33 51 1 6 01 2 4 6 0.7 50.8 61 2 0 21 6 7 87.71 3.8/8.61 2.41 7.22 5.9/1 3.51 8.8 1 5 0辽东栎林(3块)QW(3 p l o t s)中坡位M i d d l e1 62 01 1 4 61 2 4 0 0.7 10.8 31 2 1 11 6 9 61 2.41 3.4 1 0.82 4.2 注:辽东栎-油松混交林中,辽东栎树高和胸径分别为7.71 3.8 m、1 7.22 5.9 c m,油松树高和胸径分别为8.61 2.4 m、1 3.51 8.8 c m。N o t e:I n t h e Q u e r c u s l i a o t u n g e n s i s-P i n u s t a b u l a e f o r m i s m i x e d f o r e s t,h e i g h t a n d D BH o f Q u e r c u s l i a o t u n g e n s i s w e r e 7.71 3.8 m a n d 1 7.22 5.9 c m,r e s p e c-t i v e l y,a n d h e i g h t a n d D BH o f P i n u s t a b u l a e f o r m i s w e r e 8.61 2.4 m a n d 1 3.51 8.8 c m,r e s p e c t i v e l y.1.3 样品采集与测定1.3.1 样品采集 在草地和玉米地中,在植被长势均一的2个地段分别开挖2个土壤剖面;在乔木、灌木样地中,随机选取样方内2株优势株,在距离其1 m处开挖2个土壤剖面。采集土壤剖面中05,52 0和2 04 0 c m土层土样,每一土层2个重复,用大铝盒采集散状土1 k g,用以分析土壤团聚体含量;另外用塑封袋采集散状土2 5 0 g,用于分析土壤有机质含量。在距土壤剖面0.5 m处分别采集2处具有代表901第1 0期王妙倩,等:黄土高原次生林植被演替过程中土壤团聚体动态特征分析性的植被群落的 根系,每层共 取4钻。用直径7 c m、高2 0 c m根钻采集植物根系,拣出所有根系并用蒸馏水冲洗干净。1.3.2 土壤团聚体和有机质含量(S OM)测定 将土样带回实验室自然风干,将大土块沿土体自然裂隙掰开,去除植物根系。采用干筛法和湿筛法分别测定风干团聚体和水稳性团聚体含量1 9。将风干土样过土壤筛得到各级风干性团聚体并分别称质量,计算其百分比;之后配取5 0 g风干团聚体样品,将其置于土壤筛上,用蒸馏水浸润3 0 m i n后,使用团粒分析仪振荡1 m i n,分离出各粒径(0.2 5,0.2 50.5,0.51,12,25和5 mm)水稳性团聚体,在沙浴中烘干至质量恒定,最后分别称质量,计算各粒径水稳性团聚体含量。将采集的土壤样品磨细,过0.2 5 mm筛,用K2C r2O7-H2S O4外加热法2 0测 定土壤有机 质 含量。1.3.3 植物根系生物量(R B)测定 由于直径2 mm根系对土壤性质影响最为显著,因此本研究仅分析直径2 mm根系,并将其进一步分为直径1和12 mm 2个级别进行分析。将洗出的根系按样方编号后装入纸袋,生物量采用烘箱法测定(7 0 下烘4 8 h至质量恒定)。根系生物量计算公式如下2 1:R B=m/0.0 7/22 。(1)式中:R B为根系生物量,g/m2;m为每根土芯中根系干质量,g。1.4 土壤团聚体稳定性指标的计算平均质量直径(MWD)、分形维数(D)、粒径0.2 5 mm水稳性团聚体含量(R0.2 5)、团聚体破坏率(P A D)是表征土壤团聚体稳定性的重要指标,其中MWD代表团聚体的大小及分布状况,其值越大,表明土壤团聚体稳定性越强;D表征土壤粒径大小以及质地的均匀程度,D值越小,表明土壤结构稳定性越强;R0.2 5、P A D反映土壤抗蚀能力的强弱,R0.2 5越大、P A D越小,表明土壤抗蚀能力越强。上述指标的计算公式如下:(1)MWD。MWD=ni=1(WiXi)。(2)式中:Wi为 第i粒 级 水 稳 性 团 聚 体 的 质 量 百 分比,%;Xi为第i粒级水稳性团聚体的平均粒径,mm;n为粒径分级数量。(2)D。D=3-l g(MiM)l g(XiXm a x)。(3)式中:Mi为第i粒级水稳性团聚体的质量,g;M为土壤水稳性团聚体的总质量,g;Xm a x为土壤水稳性团聚体的最大粒径,mm。(3)R0.2 5。R0.2 5=1-W0.2 5。(4)式中:W0.2 5为粒径0.2 5 mm土壤水稳性团聚体的含量,%。(4)P A D。P A D=Wd 0.2 5-Ww 0.2 5Wd 0.2 51 0 0%。(5)式中:Wd 0.2 5为干筛后粒径0.2 5 mm风干团聚体的含量,%;Ww 0.2 5为湿筛后粒径0.2 5 mm水稳性团聚体的含量,%。1.5 数据分析采用S P S S(S t a t i s t i c s 2 0)统计分析软件对不同植被演替阶段土壤团聚体稳定性指标及同一演替阶段不同土层 间团聚体稳 定性指标进 行O n e-W a y ANOVA方差分析,并采用L S D法进行多重比较分析(=0.0 5)。使用O r i g i n 2 0 2 1软件绘图。采用S p e a r m a n法分析不同粒径(0.2 5,0.2 50.5,0.51,12,25和5 mm)水稳性团聚体含量与演替阶段、MWD、D、R0.2 5、P A D、R B、S OM的相关性,相关性分析中演替阶段使用表1对应的恢复年限来量化,其中白刺花对应恢复年限为4 0 a。2 结果与分析2.1 不同植被演替阶段土壤水稳性团聚体的分布特征由图1可以看出,在植被演替过程中,与演替初期(玉米地)相比,小粒径(0.2 5 mm)水稳性团聚体含量总体减少,大粒径(5,25和12 mm)水稳性团聚体含量总体增加。图1显示,在05 和52 0 c m土层,随着植被的恢复,粒径5 mm水稳性团聚体含量总体呈先增加后下降的趋势,并在退耕2 0 a草地中达到最大值;在2 04 0 c m土层,粒径5 mm水稳性团聚体含量总体呈增加后下降的趋势,并在退耕1 0 a草地中达到最大值,但是变化趋势不如05和52 0 c m土层明显。在05,52 0和2 04 0 c m土层,除了玉米地(F)外,其余植被演替阶段粒径25和011西北农林科技大学学报(自然科学版)第5 1卷1 2 mm土壤水稳性团聚体含量基本差异不大,且均明显高于玉米地(F)。3个土层中,随着植被的恢复,粒径0.2 5 mm水稳性团聚体含量随植被演替总体呈先降低后升高的趋势,其中玉米地(F)最高,白桦林(B P)最低。在05,52 0和2 04 0 c m土层,随着植被的恢复,粒径0.2 50.5和0.51 mm水稳性团聚体含量变化不明显。图1 黄土高原子午岭林区8个植被演替阶段土壤水稳性团聚体的组成情况F i g.1 C o m p o s i t i o n o f s o i l a g g r e g a t e s a t e i g h t v e g e t a t i o n s u c c e s s i o n s t a g e s i n t h e Z i w u l i n g f o r e s t a r e a i n L o e s s P l a t e a u 图1显示,在04 0 c m土层,随着植被的恢复,进入乔木演替阶段后各粒径土壤水稳性团聚体含量趋于稳定。草地(包括退耕1 0 a和2 0 a)中粒径5 mm水稳性团聚体含量高于其他演替阶段。白桦林地中粒径5,25,12,0.51 mm水稳性团聚体含量均高于其他乔木演替阶段,表明白桦林林地土壤水稳性团聚体组成优于其他乔木演替阶段。2.2 不同植被演替阶段土壤团聚体的稳定性本研究采用MWD、D、R0.2 5、P A D来分析8个植被演替阶段的土壤团聚体稳定性,结果(图2)显示,与玉米地(F)相比,其余植被演替阶段MWD、R0.2 5增幅 分 别 为7 7.7%1 4 8.4%和4 0.1%7 1.1%,而P A D、D降幅分别为4 8.0%6 3.2%和3.4%7.2%。图2表明,3个土层中,在植被演替1 5 0 a期间,随着植被恢复,MWD总体呈先增加后减小趋势,呈明显的单峰型。在05 c m土层,草地(包括退耕1 0 a和2 0 a)MWD明显高于其他演替阶段;在52 0 c m土层,退耕2 0 a草地MWD最 大,玉 米 地MWD最小,且显著低于其他阶段(P0.0 5);在2 04 0 c m土层,退耕1 0 a草地MWD最大,自此之后各演替阶段MWD差异不显著。除了退耕1 0 a和2 0 a草地的MWD在05 c m土层最大外,其余演替阶段MWD均在52 0 c m土层最大。图2表 明,不 同 植 被 演 替 阶 段 各 土 层D为2.5 92.8 7。随着植被恢复,各土层D总体上均呈先减小后增加然后再减小后增加的变化趋势。在04 0 c m土层,玉米地D均明显高于其他演替阶段,白桦林D均明显小于其他演替阶段。除玉米地和白桦林外,在其余植被演替阶段,D随着土层加111第1 0期王妙倩,等:黄土高原次生林植被演替过程中土壤团聚体动态特征分析深均呈增大的趋势,白桦林、油松林、辽东栎-油松混交林、辽东栎林05和52 0 c m土层D均显著低于2 04 0 c m土层(P0.0 5)。图柱上标不同大写字母表示同一演替阶段下不同土层间差异显著(P0.0 5),标不同小写字母表示同一土层不同植被演替阶段间差异显著(P0.0 5)D i f f e r e n t u p p e r c a s e l e t t e r s i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s a m o n g s o i l l a y e r s u n d e r s a m e s u c c e s s i o n s t a g e s(P0.0 5),a n d d i f f e r e n t l o w e r c a s e l e t t e r s i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s a m o n g v e g e t a t i o n s u c c e s s i o n s t a g e s i n s a m e s o i l l a y e r s(P0.0 5)图2 黄土高原子午岭林区8个植被演替阶段土壤团聚体的稳定性F i g.2 S t a b i l i t y i n d i c a t o r s o f s o i l a g g r e g a t e s a t e i g h t v e g e t a t i o n s u c c e s s i o n s t a g e s i n t h e Z i w u l i n g f o r e s t a r e a i n L o e s s P l a t e a u 图2显示,随着植被恢复,各土层R0.2 5总体上均呈先增加后减小趋势。与玉米地(F)相比,其余演替阶段各土层R0.2 5明显增大。除玉米地外,R0.2 5在其他演替阶段随土层的加深总体上呈减小趋势。图2表明,P A D总体上随着植被的恢复而显著减小(P0.0 5),并且随土层的加深而逐渐增加。在各土层,玉米地P A D均显著高于其他植被演替阶段(P0.0 5),且其他植被演替阶段间P A D差异不显著。综上可知,随着植被恢复,MWD和R0.2 5总体上呈先增加后减小趋势,D总体上均呈先减小后增加然后再减小后增加的趋势,P A D总体上呈减小后增加的趋势。MWD、R0.2 5总体上随土层加深而减小,而D、P A D则相反,增减幅度随演替阶段和土层深度的不同而差异明显。值得注意的是,在乔木演替阶段,白桦林MWD、R0.2 5值均较高,D、P A D值均较低;油松林MWD、R0.2 5值整体上高于辽东栎林,D、P A