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选取桂西北喀斯特峰丛洼地白云岩和石灰岩两种母质石灰土的水田、旱地、草地、人工林、灌木林、次生林、原生林7类共计14种生态系统为研究对象,研究不同生态系统对土壤团聚体组成及稳定性、土壤团聚体中有机碳的影响,探索喀斯特地区不同生态系统土壤的固碳规律。主要研究结论如下:
(1)两种母质下的14种生态系统的机械稳定性团聚体均以>2 mm团聚体为主。除水田和石灰岩母质旱地外,其余各生态系统的水稳性团聚体均以>2 mm团聚体为主。四类森林生态系统中大粒径(>2 mm)水稳性团聚体的含量明显高于其他生态系统。随着从水田到原生林生态系统系统内部组成结构趋于复杂,水稳性大团聚体含量增加,团聚体稳定性增强,土壤结构性能越来越好,抗水蚀能力越来越强。剖面土壤中的水稳性团聚体中大粒径团聚体随着土壤深度的增加其数量明显减少。运用mean weight diameter(MWD); geometric mean diameter(GMD);aggregate stability index(ASI)和percentage of aggregate destruction(PAD)等指标可以有效地评价土壤团聚体稳定性及土壤结构,并且各指标间存在紧密联系。
(2)桂西北石灰土团聚体有机碳含量显著高于其他非喀斯特地区的土壤,且主要受植被的种类和密度的影响。石灰岩母质原生林生态系统团聚体有机碳含量显著高于其他生态系统,而石灰岩母质的其他生态系统不同粒径组团聚体有机碳的含量都低于白云岩母质相应的生态系统。白云岩母质旱地生态系统中不同粒径组团聚体的有机碳含量明显高于除石灰岩原生林外的其他生态系统。经湿筛后土壤不同粒径组团聚体有机碳含量可能增大也可能减小。同种母质下的几种森林生态系统各粒径组团聚体有机碳含量高于其他生态系统(白云岩旱地除外)。无论是白云岩还是石灰岩母质的生态系统水稳性大团聚体(>0.25mm)中单位有机碳含量都比微团聚体(<0.25mm)稍高。减少人为干扰,加强森林保护对于改善桂西北喀斯特地区的土壤有机碳有重要意义。土壤各粒径组机械稳定性团聚体或是水稳性团聚体有机碳含量差异不显著。各生态系统中剖面土壤有机碳含量变化规律不尽相同。
(3)桂西北喀斯特石灰土土壤有机碳贮量显著高于其他非喀斯特地区。该地区石灰土干湿筛各粒级组团聚体有机碳贮量的变化趋势与各粒级组团聚体数量分布规律基本一致。不同粒径组团聚体含量对不同粒径组团聚体有机碳贮量起主导作用。大粒径组团聚体对喀斯特地区土壤有机碳的贡献率远高于小粒径组团聚体。本研究中多数生态系统的土壤中的>1mm优势团聚体中有机碳贮量高于其他粒径组的有机碳贮量。14种生态系统中<0.053mm粒径组团聚体中有机碳贮量均最少。两种母质下的灌木林、次生林和原生林生态系统的土壤抗水蚀能力均比水田、旱地、草地、人工林更强。对于白云岩母质下的水田、旱地、草地、人工林生态系统要比石灰岩母质下的水田、旱地、草地、人工林生态系统相应的土壤抗水蚀能力稍强。天然林土壤结构更好,土壤团聚体稳定性更强。石灰岩母质原生林表层土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体的总有机碳贮量都是所有生态系统中最高的分别达到了57.22g.kg-1和58.04g.kg-1。各生态系统中浅层土壤的团聚体有机碳贮量都要高于深层土壤的团聚体有机碳贮量。