锡林郭勒盟典型草原区草地开垦及退耕造林对土壤粒径分布和养分的影响OA北大核心CSTPCD

【目的】深入探讨锡林郭勒盟典型草原区天然草地在历经60年农业耕作后其土壤质地和养分的动态变化,以及评估实施退耕造林18年是否能有效消减长期开垦耕作对土壤粒径分布及养分造成的负面影响,旨在加深对该地区生态恢复进程中土壤质量演变规律的认识,为科学评估生态恢复措施的实际效果提供科学依据。【方法】选取研究区60 km2范围内的5个样点作为重复,调查4种土地利用类型,即天然草地(GL)、农田(CL)以及种植灌木柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii),行距分别为2 m(AL-2)和5 m(AL-5)的退耕造林地,0—30 cm土层中的粒径分布、容重和养分特征。【结果】(1)各用地类型土壤颗粒组成砂粒61%—82%、粉粒16%—35%、黏粒低于4%。农田和林地土壤粉粒(2—50μm)含量显著低于草地,砂粒(>50μm)含量则明显高于草地。相较于天然草地,开垦耕作导致≤120μm颗粒组分减少,>120μm颗粒组分增加,而退耕造林18年没有减轻因开垦导致细颗粒组分(≤120μm)减少的情况。(2)在0—30 cm的土层中,各土地利用类型的粒径分布垂直变化不显著,分选性较差,呈现出负偏至极负偏的粒径分布特征,且峰态尖窄。其中草地的平均粒径最小,分形维数最高。(3)土壤容重随土层深度的增加而增加。养分的变化主要集中在0—10 cm的浅层土壤,其中开垦活动显著降低了土壤有机碳、全氮、全磷含量。退耕造林后形成的灌木林地没有显著改变有机碳、全氮含量,但全磷含量却显著降低。(4)≤120μm的颗粒组分与土壤有机碳、全氮、全磷之间存在极显著的正相关关系,这表明土壤养分的衰减与土壤细颗粒的流失密切相关。【结论】草地开垦为农田后,长期耕作破坏了土壤物理结构,细颗粒组分及土壤养分显著下降,而退耕造林18年在改善土壤质地和恢复养分水平方面的效果不显著。