2024, Vol. 45
2. 草业生态系统教育部重点实验室（甘肃农业大学）, 兰州 730070;
3. 甘肃省草业工程实验室, 兰州 730070;
4. 中美草地畜牧业可持续发展研究中心, 兰州 730070;
5. 甘肃省草原技术推广总站, 兰州 730000
, HE Guo-xing1,2,3,4 , LIU Xiao-ni1,2,3,4
, ZHANG De-gang1,2,3,4 , XU He-guang1,2,3,4 , JI Tong1,2,3,4 , JIANG Jia-chang5
2. Key Laboratory of Grassland Ecosystem, Ministry of Education(Gansu Agricultural University), Lanzhou 730070, China;
3. Pratacultural Engineering Laboratory of Gansu Province, Lanzhou 730070, China;
4. China-US Center for Grazing Land Ecosystem Sustainability, Lanzhou 730070, China;
5. Grassland Technique Extension Station of Gansu Province, Lanzhou 730000, China
土壤团聚体是土壤结构形成和稳定的基本单元[1, 2], 其粒径分布和稳定性可直接反映土壤结构与质量[3]. 土壤良好结构的形成与大团聚体（> 0.25 mm）含量的高低紧密相关, 含量越高, 土壤结构越好[4], 土壤质量越高. 土壤团聚体稳定性是决定土壤结构稳定的关键[5], 其量的多少及稳定性的强弱直接反映出土壤结构稳定性的优劣[6]. 另外, 土壤团聚体分布和稳定性对土壤有机碳（soil organic carbon, SOC）储量也具有极大地影响[7], 不仅能维持良好的土壤结构, 减少水土流失[8], 而且还能保护SOC[9], 提高土壤的肥力和质量[10]. 因此, 研究土壤团聚体的分布和稳定性以及SOC含量对改善土壤结构、提升土壤肥力具有重要意义.
植被类型的变化导致土壤结构的变化, 显著影响土壤团聚体的分布、稳定性和SOC的含量[11], 研究土壤团聚体与SOC之间的关系, 对认识草地土壤肥力有十分重要的作用[12]. 有研究表明土壤团聚体稳定性因植被类型的不同而存在较大差异[11]. 黄土高原不同植被类型的研究发现, 团聚体的稳定性与大团聚体含量密切相关[13]. 另外, 团聚体养分对植被类型的变化响应更为敏感, 如植被类型的退化导致团聚体SOC更易流失, 造成土壤肥力下降[14]. 其中, 黄土高原典型天然草地中荒漠草原与温性草原相比, 土壤团聚体稳定性更低, SOC更易流失[15], 对土壤肥力的影响十分严重. 同时, 有学者就团聚体稳定性与SOC含量之间的关系开展了相关研究[16], 结果表明不同植被类型SOC含量的增加有利于土壤团聚体形成和稳定. Ortiz等[17]也认为不同植被类型草地团聚体稳定性均受SOC的显著影响.
陇中黄土高原地处中国北方干旱半干旱区, 地形复杂, 沟壑纵横, 是我国西北地区重要的生态安全屏障[18]. 温性荒漠作为陇中黄土高原主要的草地种类, 是在温带极端干旱与严重缺水的生境条件下发育形成的一类以灌木植物占优势地位的草地类型[19], 对维持陇中黄土高原草地土壤结构稳定具有重要作用. 陇中黄土高原温性荒漠由于受到土壤结构和气候因素异质性的影响[20], 导致其草地呈现不同植被类型的分布, 主要形成了以盐爪爪（Kalidium foliatum）、红砂（Reaumuria songarica）、珍珠猪毛菜（Salsola passerina）和合头藜（Sympegma regelii）为优势植物的草地型[19]. 然而, 随着全球气候变化和人类活动的影响, 加之陇中黄土高原温性荒漠生态环境脆弱, 导致土壤侵蚀剧烈, SOC流失严重, 土壤团聚体稳定性较低[21], 土壤结构急剧退化, 土壤健康与草地生态安全遭到严重威胁, 迫切需要从草地型水平对温性荒漠土壤团聚体稳定性及其SOC含量深入研究. 鉴于此, 本文以陇中黄土高原温性荒漠4种草地型为研究对象, 测定0~30 cm土层土壤团聚体分布及团聚体SOC含量, 探讨不同草地型的土壤团聚体分布、稳定性及其与团聚体SOC含量关系, 以期为黄土高原区土壤结构改善和草地质量提升提供理论依据.
1 材料与方法 1.1 研究区概况研究区域位于陇中黄土高原, 行政隶属甘肃省白银市（35°33′~37°38′N, 103°33′~105°34′E）, 海拔1 275~3 321 m. 地处腾格里沙漠和祁连山余脉向黄土高原过渡地带, 深居内陆, 远离海洋, 属干旱、半干旱大陆性气候区. 年均气温8.7℃, 年均降水量240 mm, 年均蒸发量1 900 mm, 年日照时数2 600 h, 年无霜期152 d. 土壤类型为灰钙土[22].
通过中国草业与生态网络（http://www.ecograss.com.cn/）提供的《中国1∶100万草地资源图》得到白银市草地类型数据（图 1）. 在陇中黄土高原温性荒漠区选择具有代表性的4种草地型作为试验样地, 即：盐爪爪型草地（Kf）, 优势物种为盐爪爪；红砂型草地（Rs）, 优势物种为红砂；珍珠猪毛菜型草地（Sp）, 优势物种为珍珠猪毛菜；合头藜型草地（Sr）, 优势物种为合头藜（图 1）. 样地基本信息如表 1所示.
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图 1 采样点示意 Fig. 1 Sampling sites |
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表 1 样地基本信息 Table 1 Basic information of the sample plots |
1.2 土壤样品采集
2021年8月在每个样地随机选取3个200 m × 200 m的采样区域. 每个采样区域按对角线设3个20 m × 5 m的样方, 即3次重复, 每个样方间距大于50 m. 用剪刀刈割样方内地上植被, 利用5点混合取样法分别采集各样方0~10、10~20和20~30 cm土层原状土样各2 kg, 去除砾石、植物残体和根系等杂物. 为保证土壤原状结构不被破坏, 将其装入硬质塑料盒带至实验室自然风干. 土样风干后沿自然结构轻掰成直径1 cm左右的小土块, 用于土壤团聚体筛分及团聚体SOC测定.
同时在12个采样区域内按“S”型5点采样法, 采集0~10、10~20和20~30 cm土层的混合土样保存至自封袋中, 将土样除去石块、根系后, 风干、磨细和过筛（0.149 mm）备用. 其中, 硬质塑料盒中土样用于团聚体相关指标测定；自封袋中混合土样用于全土SOC含量测定.
1.3 测定指标及方法采用湿筛法测定土壤团聚体含量[23]. 将套筛（由上至下为2、0.25和0.053 mm）放入TPF-100土壤团粒结构分析仪的沉降桶中, 给桶内加水至套筛内最大粒径筛子的中心位置. 称取50 g风干土样放入套筛内, 在水中静置3 min, 启动马达, 使套筛在水中上下振荡5 min, 振荡速度为30次·min-1, 上下移动距离为3~4 cm. 振荡完成后小心拿出套筛, 待水稍干后, 将留在各级筛子上的团聚体用蒸馏水洗至已编号的蒸发皿中, 土样按照套筛粒级分为：> 2、0.25~2、0.053~0.25和 < 0.053 mm这4个粒级[24]. 随后烘干和称重, 并计算 > 0.25 mm团聚体含量（> 0.25 mm aggregates content, R0.25）、团聚体平均重量直径（mean weight diameter, MWD）、几何平均直径（geometric mean diameter, GMD）和不稳定性团粒指数（unstable aggregate index, ELT）[25, 26].
取部分混合土样测定全土SOC含量, 取湿筛后各粒级土样用于测定各粒径SOC含量, 并计算各粒径SOC对全土SOC的贡献[27]. 以上土样均过0.149 mm筛后采用重铬酸钾-外加热法测定[28].
1.4 数据处理与计算团聚体含量、R0.25、MWD、GMD和ELT计算方法[25, 26]为：
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(1) |
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(2) |
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(3) |
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(5) |
式中, Wi为i粒径团聚体含量（%）, Mi为i粒径团聚体质量（g）, MT为团聚体总质量（g）, R0.25为 > 0.25 mm团聚体含量（%）, MT0.25为 > 0.25 mm的团聚体总质量（g）, MWD为团聚体平均重量直径（mm）, Xi为i粒径团聚体平均直径（mm）. lnXi为i粒径团聚体平均直径的自然对数（mm）.
各粒径团聚体SOC对全土SOC的贡献率计算方法为[27]：
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(6) |
式中, CRi为i粒径SOC对全土SOC的贡献率（%）, SOCi为i粒径的SOC含量（g·kg-1）, SOCt为全土SOC含量（g·kg-1）.
本文数据基于Excel 2010进行统计和计算；采用IBM SPSS Statistics 19.0进行单因素方差分析（One-way ANOVA）, 其中处理间差异采用Duncan多重比较法, 显著性水平为P < 0.05；利用R 4.0.3做相关性分析和主成分分析；图件绘制利用Excel 2010、R 4.0.3及ArcGIS 10.2软件.
2 结果与分析 2.1 不同草地型土壤团聚体分布差异不同草地型土壤团聚体粒径组成分布不同（图 2）, 红砂型、珍珠猪毛菜型和合头藜型草地土壤均以微团聚体（0.053~0.25 mm）为优势团聚体, 其含量达到31.54%~68.02%；而盐爪爪型草地土壤以较大团聚体（0.25~2 mm）为优势团聚体；各草地型 < 0.25 mm团聚体含量高于大团聚体（> 2 mm）含量.
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不同大写字母表示相同粒径同一土层不同草地型的团聚体含量显著差异（P < 0.05）, 不同小写字母表示相同粒径同一草地型不同土层之间的团聚体含量显著差异（P < 0.05） 图 2 不同草地型土壤团聚体的组成 Fig. 2 Composition of soil aggregates in different grassland types |
除0~10 cm土层 > 2 mm团聚体外, 盐爪爪型草地 > 2 mm团聚体和0.25~2 mm团聚体含量显著高于红砂型和合头藜型草地（P < 0.05）；0.053~0.25 mm团聚体含量表现为合头藜型 > 红砂型 > 珍珠猪毛菜型 > 盐爪爪型；除20~30 cm土层外, 红砂型草地粉+黏团聚体（< 0.053 mm）含量显著高于盐爪爪型草地（P < 0.05）.
相同草地型同一粒级团聚体在不同土层之间的变化不尽相同（图 2）, 随土层加深, 盐爪爪型、红砂型和合头藜型草地 > 2 mm团聚体含量先增加后减少, 10~20 cm出现最高值；0.053~0.25 mm团聚体含量随土层加深呈先减少后增加的规律；盐爪爪型草地 > 2 mm团聚体、0.25~2 mm团聚体和0.053~0.25 mm团聚体含量3个土层之间差异显著（P < 0.05）.
2.2 不同草地型土壤团聚体稳定性差异土壤团聚体稳定性指标方差分析结果表明（图 3）, 珍珠猪毛菜型和合头藜型草地中, R0.25、MWD、GMD和ELT在3层土层深度中均无显著差异（P ≥ 0.05）. 盐爪爪型和红砂型草地R0.25、MWD和GMD随着土层加深, 呈现先升后降趋势, 10~20 cm含量最高, 且盐爪爪型草地不同土层深度之间差异显著（P < 0.05）. 盐爪爪型草地R0.25和GMD值最高, MWD较高, 各土层均显著高于红砂型和合头藜型草地（P < 0.05）；而ELT值最低, 且各土层均显著低于红砂型和合头藜型草地（P < 0.05）.
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不同大写字母表示同一土层不同草地型的团聚体稳定性指标显著差异（P < 0.05）, 不同小写字母表示同一草地型不同土层之间的团聚体稳定性指标显著差异（P < 0.05） 图 3 不同草地型土壤团聚体R0.25、MWD、GMD和ELT分布 Fig. 3 Distribution of soil aggregate R0.25, MWD, GMD, and ELT in different grassland types |
不同草地型SOC含量存在明显差异（图 4）, 且SOC含量随土层加深呈先上升后下降的趋势. 盐爪爪型草地0~30 cm层SOC含量均显著高于其他型（P < 0.05）；合头藜草地SOC含量均显著低于其他型（P < 0.05）.
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不同大写字母表示同一土层不同草地型的SOC含量显著差异（P < 0.05）, 不同小写字母表示同一草地型不同土层之间的SOC含量显著差异（P < 0.05） 图 4 不同草地型全土SOC含量 Fig. 4 SOC content of bulk soil in different grassland types |
从图 5可知, 在各草地中, < 0.053 mm粒径SOC含量最高, 其余粒径SOC含量较低. 在同一粒径下, 随着土层加深, 土壤粒径SOC含量呈先升后降趋势. 同一土层, 随土壤团聚体粒径的减小, 土壤粒径SOC含量呈现逐渐增加的趋势. 0~10 cm土层, 各草地均以盐爪爪型最高, 合头藜型最低；10~20 cm土层, > 2 mm和0.053~0.25 mm粒径SOC含量盐爪爪型草地最高；20~30 cm土层, 除 < 0.053 mm粒径外, 粒径SOC含量盐爪爪型草地最高, 红砂型草地最低.
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不同大写字母表示同一土层不同草地型的粒径SOC含量和各粒径SOC对全土SOC含量显著差异（P < 0.05） 图 5 不同草地型团聚体粒径的SOC含量和各粒径SOC对全土SOC含量的贡献率 Fig. 5 SOC content in particle size fractions of aggregates and contribution rates of each particle size SOC to bulk soil SOC content in different grassland types |
各粒径SOC对全土SOC含量的贡献率在不同草地型表现出不同的规律（图 5）. 0~10和10~20 cm土层盐爪爪型草地0.25~2 mm粒径SOC对全土SOC含量的贡献率显著最高（P < 0.05）, 红砂型、珍珠猪毛菜型和合头藜型0.053~0.25 mm粒径SOC对全土SOC含量的贡献率占主体.
2.5 团聚体稳定性指标与SOC含量的关系 2.5.1 相关性分析土壤团聚体稳定性各指标间的相关性见图 6. 不同粒径团聚体中, > 2 mm团聚体含量与0.25~2 mm团聚体含量呈显著正相关关系（P < 0.01）, 与0.053~0.25 mm团聚体和 < 0.053 mm团聚体含量之间呈显著负相关关系（P < 0.001）, 相关系数分别为0.513、-0.806和-0.544. 且 > 2 mm团聚体和0.25~2 mm团聚体含量与R0.25、MWD、GMD和全土SOC呈显著正相关关系, 相关系数在0.801~0.923, 与ELT呈显著负相关关系；0.053~0.25 mm团聚体和 < 0.053 mm团聚体含量与R0.25、MWD、GMD和全土SOC呈显著负相关关系, 相关系数在-0.707 ~ -0.995, 与ELT呈显著正相关关系, 其正负相关性以0.25 mm为界. 全土SOC与R0.25、MWD和GMD呈显著的正相关关系, 相关系数在0.838~0.863；与ELT呈显著负相关关系, 相关系数为-0.844.
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>2 mm、0. 25~2 mm、0. 053~0. 25 mm 和<0. 053 mm 分别为各粒径团聚体含量；气泡图表示两因子拟合趋势，直方图表示指标分布情况，数字表示两因子间相关关系，数字越接近于 1，相关性越高；*、**和***分别表示在 P<0. 05、P<0. 01 和 P<0. 001 水平上显著相关 图 6 不同粒径土壤团聚体含量与团聚体稳定性指标及全土有机碳间的相关性 Fig. 6 Correlation between soil aggregate content of different grain sizes and the aggregate stability indicators and the bulk soil organic carbon |
主成分分析结果显示第一主成分方差贡献率达到72.9%, 解释了陇中温性荒漠土壤团聚体组成和团聚体SOC分布的关键差异（图 7）. 由13个土壤结构变量表示的载荷矢量在Dim1上的投影结果表明了各变量对主成分的贡献率. Y1的因子在MWD、GMD、R0.25和ELT指标上有较大载荷, 且相关系数绝对值达0.31以上, 说明MWD、GMD、R0.25和ELT值与团聚体SOC含量关系密切, 是影响草地SOC含量的关键因素.
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> 2 mm、0.25~2 mm、0.053~0.25 mm和 < 0.053 mm分别为各粒径团聚体含量, > 2 mm SOC、0.25~2 mm SOC、0.053~0.25 mm SOC和 < 0.053 mm SOC分别为各团聚体SOC含量；cos2表示主成分中各个变量的代表性, cos2值越大, 说明变量对该主成分的代表性越高；cos2越低, 说明变量对该主成分的代表性越低 图 7 主成分分析 Fig. 7 Principal component analysis |
由于全土SOC含量与团聚体稳定指数R0.25、MWD和GMD关系达到显著水平, 可对其进行多元回归分析. 结果显示, 全土SOC含量与GMD的拟合关系更适合描述全土SOC含量与团聚体稳定性的关系, 其关系表达式为y=0.027 4x2-0.196 9x+0.629 9（表 2）.
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表 2 团聚体稳定性指数与全土SOC的关系拟合 Table 2 Fitting results of the relationship between aggregate stability indices and bulk soil SOC |
3 讨论 3.1 不同草地型对土壤团聚体粒径分布及稳定性的影响
土壤团聚体的组成与分布特征在土壤养分保持、孔隙状况、水力特性和抗侵蚀性等方面具有关键作用, 而土壤团聚体的分布状况又受到植被类型、土壤类型等多种因素的影响[29]. 本研究中, 除盐爪爪型草地外, 其他3种草地型均以0.053~0.25 mm团聚体（微团聚体）为主, 表明陇中黄土高原温性荒漠土壤主要以微团聚体形式存在. 这可能是由于SOC是土壤团聚体形成的重要胶结剂[30], SOC含量的降低导致土壤0.053~0.25 mm团聚体的数量增加, 而 > 2 mm团聚体和 < 0.053 mm团聚体的数量则降低[31], 本研究中温性荒漠SOC含量较低, > 2 mm团聚体的形成受限, 故其0.053~0.25 mm团聚体含量较高；另外, 温性荒漠草地土壤含水量较低, 土壤聚集和结构发育能力减弱, 使土壤团聚受阻, 0.053~0.25 mm团聚体含量增加[1], 因此研究区0.053~0.25 mm团聚体含量高于 > 2 mm团聚体含量. 这与Zhang等[32]在我国黄土高原地区未修复草地土壤团聚体研究的结果一致.
土壤团聚体稳定性表征了土壤结构在外力作用及环境变化下维持原有状态的能力[33], 是评价土壤质量的关键指标. R0.25、MWD和GMD是反映土壤团聚体稳定性的常用指标, 其值越大, 说明土壤稳定性越好[34]. 本研究发现, 不同草地型的R0.25、MWD、GMD和ELT均存在显著差异, 说明优势植物不同的草地型土壤团聚体稳定性指标含量差异明显, 如分别以盐爪爪、红砂和合头藜为优势植物的草地土壤团聚体稳定性不同, 这主要是不同植物种类抗侵蚀能力不同造成的[35]. 盐爪爪型草地R0.25、MWD和GMD值显著高于其他草地型, 且在10~20 cm土层达到最大, 而ELT刚好相反（图 3）. 说明盐爪爪型草地土壤团聚体稳定性较强. 这可能是由于温性荒漠草地表层土壤含水量较低, 灌木植物生长条件受限, 发育缓慢[36], 优势植物盐爪爪根系较为发达, 可生长至土壤下层（10~20 cm）, 对团聚体的发育作用超过表层（0~10 cm）, 土壤较为活跃, 所以盐爪爪型草地在10~20 cm土层土壤团聚体稳定性较强. 同时, 盐爪爪型草地地上植株生长旺盛, 地上生物量高（表 1）, 会产生较多的植物残体, 土壤有机物输入增加, 土壤微生物活动增强, 有利于土壤颗粒间的胶结作用, 使其与 < 0.053 mm团聚形成 > 0.25 mm团聚体[37]；加之优势植物盐爪爪耗水小、耐旱, 抗侵蚀能力相对较强[35], 基本可以保持土壤团聚体稳定性与土壤养分之间的平衡关系[38], 最终促进了盐爪爪型草地土壤 > 0.25 mm团聚体的形成, 提高土壤稳定性.
3.2 不同草地型对土壤团聚体有机碳含量及贡献率的影响SOC是衡量土壤质量的重要指标, 其含量与土壤团聚体关系密切[9, 39]. 本研究表明, 温性荒漠不同草地型土壤均以 < 0.053 mm粒径SOC含量最高. 主要是因为土壤黏粒与粉粒的比表面积和表面电荷较大, 可与SOC紧密结合形成复合体, 致使小粒径SOC含量较高[40]；这也与等级发育模型（aggregate hierarchy model）中SOC优先输入小粒级团聚体结果相一致[41]. 然而, 陇中温性荒漠土壤中 > 0.25 mm粒径SOC含量低于 < 0.25 mm粒径SOC含量, 这与罗晓虹等[42]在灌木林地研究结果不同, 可能是由于温性荒漠土壤养分贫瘠、气候干旱和植被单一的缘故.
Zhong等[43]基于黄土高原主要植被类型, 揭示了团聚体粒径SOC的物理和化学保护是土壤固碳的主要机制之一, 且团聚体粒径SOC含量的影响因素与其SOC的来源有关. 本研究中, 盐爪爪型草地不同粒径SOC含量均高于其他草地型, 且 > 0.25 mm粒径中SOC含量对全土SOC贡献显著较高. 其他研究也发现盐爪爪群落可促进粒径SOC的积累[44]. 这种积累主要是由于地上和地下生物量的增加有助于土壤有机物的输入, 从而减少因矿化引起的粒径SOC的损失[34, 45], 盐爪爪型草地地上生物量较高（表 1）, 植物向土壤的碳输入增加[46], 进而提高粒径SOC含量. 因此团聚体粒径SOC含量更易受植物种类和生物量的影响. 另一方面, 盐爪爪根系深度是影响团聚体形成的重要因素, 有研究表明, 优势植物盐爪爪是浅根系耐盐碱的小灌木, 根系集中分布于0~30 cm深度[47], 基于团聚体层次理论（aggregate hierarchy theory）, 小颗粒团聚体吸附于有机物中有助于大团聚体的形成, 增强团聚体对SOC的物理保护作用, 从而增加团聚体粒径SOC的含量. 因此盐爪爪型草地团聚体粒径SOC含量处于较高水平.
3.3 不同草地型土壤有机碳与土壤团聚体稳定性的关系本研究表明, > 0.25 mm团聚体含量与MWD和GMD均存在极显著正相关性（P < 0.01）, 而 < 0.25 mm团聚体呈负相关关系, 说明团聚体稳定性的关键临界点为0.25 mm. 其原因是 > 0.25 mm团聚体含量的土壤通气性和透水能力都较好, 有助于土壤团聚体稳定性的提高[48], 而 < 0.25 mm团聚体含量土壤结构的持水性、通透性和抗侵蚀的能力都较弱[49], 导致土壤团聚体稳定性降低. 全土SOC与R0.25、MWD和GMD呈显著正相关关系（P < 0.05）, 这表明SOC的增加促进了土壤中大团聚体含量和土壤团聚体的稳定性的增加[50], 同时团聚体对SOC的物理保护作用主要通过大团聚体来实现, 大团聚体对SOC的保护作用更强. 究其原因, SOC主要来源于根系有机物, 包含复合多糖等有机化合物, 而根系有机物不仅提高了土壤团聚能力, 且在团聚体外层形成疏水层, 提高了团聚体抗侵蚀能力, 导致其稳定性显著增高[51]. 另一方面, 植物残体的输入、根系生物量和分泌物也能够促进土壤颗粒的团聚, 从而促进大团聚体的形成和稳定, 与前人研究结果一致[25, 50 ~ 52]. 此外, 大团聚体的形成途径一般有两种, 一是由微团聚体通过SOC的胶结作用形成, 二是由植物根系的挤压和微生物菌丝的缠绕形成, 并保护其SOC固存[53]. 故大团聚体对SOC的保护作用更强. 相关性、主成分和多元回归分析结果表明, 陇中黄土高原温性荒漠土壤全土SOC含量与R0.25、MWD、GMD和ELT成极显著相关关系, 这与罗晓虹等[42]的研究结果一致, 进一步表明土壤团聚体与SOC间存在互馈作用. Yang等[54]的研究也发现全土SOC与GMD（R2=0.40）呈线性相关.
4 结论温性荒漠土壤团聚体含量组成以微团聚体（0.053~0.25 mm）为主；团聚体的重要临界点为0.25 mm. 土壤SOC含量是影响土壤团聚体稳定性的主要因素, 且与GMD的相关性更显著；盐爪爪型草地土壤团聚体稳定性指标R0.25、MWD、GMD和土壤全土及各粒径SOC含量最大, ELT值最小；盐爪爪对团聚体稳定性具有显著的促进作用, 可以改善土壤结构稳定性, 优化土壤团聚体粒径SOC含量及分布.
| [1] | Bronick C J, Lal R. Soil structure and management: a review[J]. Geoderma, 2005, 124(1-2): 3-22. |
| [2] | Rillig M C, Aguilar-Trigueros C A, Bergmann J, et al. Plant root and mycorrhizal fungal traits for understanding soil aggregation[J]. New Phytologist, 2015, 205(4): 1385-1388. |
| [3] |
鲁泽让, 陈佳钰, 李智贤, 等. 冬绿肥覆盖对土壤团聚体及有机碳和AMF多样性的影响[J]. 环境科学, 2024, 45(4): 2363-2372. Lu Z R, Chen J Y, Li Z X, et al. Effects of winter green manure mulching on soil aggregates, organic carbon and AMF diversity[J]. Environmental Science, 2024, 45(4): 2363-2372. |
| [4] | Six J, Elliott E T, Paustian K. Soil structure and soil organic matter Ⅱ. A normalized stability index and the effect of mineralogy[J]. Soil Science Society of America Journal, 2000, 64(3): 1042-1049. |
| [5] |
王兴, 钟泽坤, 张欣怡, 等. 长期撂荒恢复土壤团聚体组成与有机碳分布关系[J]. 环境科学, 2020, 41(5): 2416-2424. Wang X, Zhong Z K, Zhang X Y, et al. Relationship between the composition of soil aggregates and the distribution of organic carbon under long-term abandoned restoration[J]. Environmental Science, 2020, 41(5): 2416-2424. |
| [6] |
操庆, 魏晓兰, 吴彩姣, 等. 盐分积累对设施土壤电化学性质和水稳性团聚体影响的模拟研究[J]. 水土保持通报, 2016, 36(1): 164-168. Cao Q, Wei X L, Wu C J, et al. Simulation study on effects of salt accumulation on electrochemical properties and water-stable aggregates in greenhouse soil[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2016, 36(1): 164-168. |
| [7] | Li J, Chai H, Ding S W, et al. Species-specific herbivore grazing of type-specific grassland can assist with promotion of shallow layer of soil carbon sequestration[J]. Environmental Research Letters, 2021, 16(11). DOI:10.1088/1748-9326/ac302f |
| [8] | Xue B, Huang L, Huang Y N, et al. Effects of organic carbon and iron oxides on soil aggregate stability under different tillage systems in a rice-rape cropping system[J]. Catena, 2019, 177: 1-12. |
| [9] | Spohn M, Giani L. Water-stable aggregates, glomalin-related soil protein, and carbohydrates in a chronosequence of sandy hydromorphic soils[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2010, 42(9): 1505-1511. |
| [10] |
邱晓蕾, 宗良纲, 刘一凡, 等. 不同种植模式对土壤团聚体及有机碳组分的影响[J]. 环境科学, 2015, 36(3): 1045-1052. Qiu X L, Zong L G, Liu Y F, et al. Effects of different cultivation patterns on soil aggregates and organic carbon fractions[J]. Environmental Science, 2015, 36(3): 1045-1052. |
| [11] |
魏霞, 贺燕, 魏宁, 等. 祁连山区主要植被类型下土壤团聚体变化特征[J]. 农业工程学报, 2020, 36(2): 148-155. Wei X, He Y, Wei N, et al. Variation characteristics of soil aggregates under main vegetation types in Qilian Mountainous areas[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2020, 36(2): 148-155. |
| [12] | Mbanjwa V E, Hughes J C, Muchaonyerwa P. Organic carbon and aggregate stability of three contrasting soils as affected by arable agriculture and improved pasture in northern KwaZulu-Natal, South Africa[J]. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 2022, 22(2): 2378-2391. |
| [13] |
瞿晴, 徐红伟, 吴旋, 等. 黄土高原不同植被带人工刺槐林土壤团聚体稳定性及其化学计量特征[J]. 环境科学, 2019, 40(6): 2904-2911. Qu Q, Xu H W, Wu X, et al. Soil aggregate stability and its stoichiometric characteristics in Robinia pseudoacacia forest within different vegetation zones on the Loess Plateau, China[J]. Environmental Science, 2019, 40(6): 2904-2911. |
| [14] | Zhu D Y, Yang Q, Zhao Y S, et al. Afforestation influences soil aggregate stability by regulating aggregate transformation in karst rocky desertification areas[J]. Forests, 2023, 14(7). DOI:10.3390/f14071356 |
| [15] |
季波, 时龙, 徐金鹏, 等. 宁夏典型天然草地土壤团聚体稳定性及其有机碳分布特征[J]. 生态学报, 2021, 41(19): 7669-7678. Ji B, Shi L, Xu J P, et al. Distribution characteristics of soil aggregates and its organic carbon in typical natural grassland of Ningxia[J]. Acta Ecologica Sinica, 2021, 41(19): 7669-7678. |
| [16] |
王文鑫, 王文龙, 郭明明, 等. 黄土高塬沟壑区植被恢复对沟头土壤团聚体特征及土壤可蚀性的影响[J]. 中国农业科学, 2019, 52(16): 2845-2857. Wang W X, Wang W L, Guo M M, et al. Effects of natural vegetation restoration on characteristics of soil aggregate and soil erodibility of gully heads in gully region of the Loess Plateau[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2019, 52(16): 2845-2857. |
| [17] | Ortiz C, Fernández-Alonso M J, Kitzler B, et al. Variations in soil aggregation, microbial community structure and soil organic matter cycling associated to long-term afforestation and woody encroachment in a Mediterranean alpine ecotone[J]. Geoderma, 2022, 405. DOI:10.1016/j.geoderma.2021.115450 |
| [18] | Deng L, Wang K B, Zhu G Y, et al. Changes of soil carbon in five land use stages following 10 years of vegetation succession on the Loess Plateau, China[J]. Catena, 2018, 171: 185-192. |
| [19] | 中华人民共和国农业部畜牧兽医司. 中国草地资源[M]. 北京: 中国科学技术出版社, 1996. |
| [20] | Bo L F, Li Z B, Li P, et al. Soil freeze-thaw and water transport characteristics under different vegetation types in seasonal freeze-thaw areas of the Loess Plateau[J]. Frontiers in Earth Science, 2021, 9. DOI:10.3389/feart.2021.704901 |
| [21] | Liu S N, Wu J Q, Li G, et al. Seasonal freeze-thaw characteristics of soil carbon pools under different vegetation restoration types on the Longzhong Loess Plateau[J]. Frontiers in Ecology and Evolution, 2022, 10. DOI:10.3389/fevo.2022.1019627 |
| [22] |
何勇. 白银市市级水土流失重点防治区划分[J]. 中国水土保持, 2021(4): 37-40. He Y. Division of key prevention and control areas of soil and water loss at city-level in Baiyin City[J]. Soil and Water Conservation in China, 2021(4): 37-40. |
| [23] | Elliott E T. Aggregate structure and carbon, nitrogen, and phosphorus in native and cultivated soils[J]. Soil Science Society of America Journal, 1986, 50(3): 627-633. |
| [24] | Cambardella C A, Elliott E T. Carbon and nitrogen distribution in aggregates from cultivated and native grassland soils[J]. Soil Science Society of America Journal, 1993, 57(4): 1071-1076. |
| [25] |
邓华, 高明, 龙翼, 等. 生物炭和秸秆还田对紫色土旱坡地土壤团聚体与有机碳的影响[J]. 环境科学, 2021, 42(11): 5481-5490. Deng H, Gao M, Long Y, et al. Effects of biochar and straw return on soil aggregate and organic carbon on purple soil dry slope land[J]. Environmental Science, 2021, 42(11): 5481-5490. |
| [26] |
王俊, 李强, 任禾, 等. 吉林省西部不同耕作模式下秸秆还田土壤团聚体特征[J]. 植物营养与肥料学报, 2020, 26(4): 603-612. Wang J, Li Q, Ren H, et al. Soil aggregate characteristics under different tillage and in-situ straw returning methods in western Jilin, China[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2020, 26(4): 603-612. |
| [27] |
徐国鑫, 王子芳, 高明, 等. 秸秆与生物炭还田对土壤团聚体及固碳特征的影响[J]. 环境科学, 2018, 39(1): 355-362. Xu G X, Wang Z F, Gao M, et al. Effects of straw and biochar return in soil on soil aggregate and carbon sequestration[J]. Environmental Science, 2018, 39(1): 355-362. |
| [28] | 鲍士旦. 土壤农化分析[M]. (第三版). 北京: 中国农业出版社, 2000. |
| [29] | Jiang L M, Hu D, Lv G H. The edaphic and vegetational properties controlling soil aggregate stability vary with plant communities in an arid desert region of northwest China[J]. Forests, 2022, 13(3). DOI:10.3390/f13030368 |
| [30] | Yang X, Shao M A, Li T C, et al. Soil macroaggregates determine soil organic carbon in the natural grasslands of the Loess Plateau[J]. Catena, 2022, 218. DOI:10.1016/j.catena.2022.106533 |
| [31] |
刘梦云, 吴健利, 刘丽雯, 等. 黄土台塬土地利用方式对土壤水稳性团聚体稳定性影响[J]. 自然资源学报, 2016, 31(9): 1564-1576. Liu M Y, Wu J L, Liu L W, et al. Stability characteristics of soil water-stable aggregates under different land-use patterns on the Loess Plateau[J]. Journal of Natural Resources, 2016, 31(9): 1564-1576. |
| [32] | Zhang Y, Li P, Liu X J, et al. Changes in soil aggregate fractions, stability, and associated organic carbon and nitrogen in different land use types in the Loess Plateau, China[J]. Sustainability, 2022, 14(7). DOI:10.3390/su14073963 |
| [33] | Tang X, Qiu J C, Xu Y Q, et al. Responses of soil aggregate stability to organic C and total N as controlled by land-use type in a region of south China affected by sheet erosion[J]. Catena, 2022, 218. DOI:10.1016/j.catena.2022.106543 |
| [34] | Wu Y, Wang Q, Wang H M, et al. Effects of poplar shelterbelt plantations on soil aggregate distribution and organic carbon in northeastern China[J]. Forests, 2022, 13(10). DOI:10.3390/f13101546 |
| [35] |
赵婷婷, 赵成章, 康满萍, 等. 祁连山北坡灌木群落数量分类与排序[J]. 生态学杂志, 2021, 40(3): 731-739. Zhao T T, Zhao C Z, Kang M P, et al. Numerical classification and ordination of shrub communities on the North slope of Qilian Mountains[J]. Chinese Journal of Ecology, 2021, 40(3): 731-739. |
| [36] | 马璠. 黄土丘陵区土壤团聚体研究思考[M]. 银川: 宁夏人民教育出版社, 2018. |
| [37] | Wang R Z, Wu H, Sardans J, et al. Carbon storage and plant-soil linkages among soil aggregates as affected by nitrogen enrichment and mowing management in a meadow grassland[J]. Plant and Soil, 2020, 457(1-2): 407-420. |
| [38] | Song X Q, Su Y H, Zheng J W, et al. Study on the effects of salt tolerance type, soil salinity and soil characteristics on the element composition of chenopodiaceae halophytes[J]. Plants, 2022, 11(10). DOI:10.3390/plants11101288 |
| [39] | Zhang Z S, Craft C B, Xue Z S, et al. Regulating effects of climate, net primary productivity, and nitrogen on carbon sequestration rates in temperate wetlands, Northeast China[J]. Ecological Indicators, 2016, 70: 114-124. |
| [40] |
孙羽, 李晓燕, 陈杰, 等. 不同恢复措施对退化高寒草甸土壤团聚体稳定性及其有机碳分布的影响[J]. 中国草地学报, 2023, 45(3): 60-67. Sun Y, Li X Y, Chen J, et al. Effects of different restoration measures on soil aggregate stability and organic carbon distribution in degraded alpine meadow[J]. Chinese Journal of Grassland, 2023, 45(3): 60-67. |
| [41] | Tisdall J M, Oades J M. Organic matter and water-stable aggregates in soils[J]. European Journal of Soil Science, 1982, 33(2): 141-163. |
| [42] |
罗晓虹, 王子芳, 陆畅, 等. 土地利用方式对土壤团聚体稳定性和有机碳含量的影响[J]. 环境科学, 2019, 40(8): 3816-3824. Luo X H, Wang Z F, Lu C, et al. Effects of land use type on the content and stability of organic carbon in soil aggregates[J]. Environmental Science, 2019, 40(8): 3816-3824. |
| [43] | Zhong Z K, Han X H, Xu Y D, et al. Effects of land use change on organic carbon dynamics associated with soil aggregate fractions on the Loess Plateau, China[J]. Land Degradation & Development, 2019, 30(9): 1070-1082. |
| [44] |
杨昊天, 王增如, 贾荣亮. 腾格里沙漠东南缘荒漠草地不同群落类型土壤有机碳分布及储量特征[J]. 植物生态学报, 2018, 42(3): 288-296. Yang H T, Wang Z R, Jia R L. Distribution and storage of soil organic carbon across the desert grasslands in the southeastern fringe of the Tengger Desert, China[J]. Chinese Journal of Plant Ecology, 2018, 42(3): 288-296. |
| [45] | Barreto R C, Madari B E, Maddock J E L, et al. The impact of soil management on aggregation, carbon stabilization and carbon loss as CO2 in the surface layer of a Rhodic Ferralsol in southern Brazil[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2009, 132(3-4): 243-251. |
| [46] |
周正虎, 刘琳, 侯磊. 土壤有机碳的稳定和形成: 机制和模型[J]. 北京林业大学学报, 2022, 44(10): 11-22. Zhou Z H, Liu L, Hou L. Soil organic carbon stabilization and formation: mechanism and model[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2022, 44(10): 11-22. |
| [47] |
任永吉, 白建科, 王雁鹤, 等. 黑河流域典型下垫面土壤水分动态[J]. 草业科学, 2022, 39(12): 2475-2491. Ren Y J, Bai J K, Wang Y H, et al. Soil moisture in typical underlying surfaces of the Heihe River Basin[J]. Pratacultural Science, 2022, 39(12): 2475-2491. |
| [48] |
张彬, 赵天启, 贺启珅, 等. 放牧对短花针茅荒漠草原土壤团聚体组成及稳定性的影响[J]. 应用生态学报, 2022, 33(12): 3263-3270. Zhang B, Zhao T Q, He Q S, et al. Effects of grazing on soil aggregate composition and stability in Stipa breviflora desert steppe[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2022, 33(12): 3263-3270. |
| [49] |
刘小粉, 王清涛, 白双宇, 等. 绿肥根茬还田和化肥用量对土壤团聚性及碳氮分布的影响[J]. 中国土壤与肥料, 2021(3): 220-226. Liu X F, Wang Q T, Bai S Y, et al. Soil aggregation and distributions of carbon and nitrogen as affected by chemical fertilizer applying rate and returning root stubble of green manure[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2021(3): 220-226. |
| [50] | Xiao L M, Zhang W, Hu P L, et al. The formation of large macroaggregates induces soil organic carbon sequestration in short-term cropland restoration in a typical karst area[J]. Science of the Total Environment, 2021, 801. DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.149588 |
| [51] | Fattet M, Fu Y, Ghestem M, et al. Effects of vegetation type on soil resistance to erosion: relationship between aggregate stability and shear strength[J]. Catena, 2011, 87(1): 60-69. |
| [52] | Guest E J, Palfreeman L J, Holden J, et al. Soil macroaggregation drives sequestration of organic carbon and nitrogen with three-year grass-clover leys in arable rotations[J]. Science of the Total Environment, 2022, 852. DOI:10.1016/j.scitotenv.2022.158358 |
| [53] | Wang Y D, Wang Z L, Zhang Q Z, et al. Long-term effects of nitrogen fertilization on aggregation and localization of carbon, nitrogen and microbial activities in soil[J]. Science of the Total Environment, 2018, 624: 1131-1139. |
| [54] | Yang S, Wang Y X, Wang Z G, et al. Interactive effects of conservation tillage on the aggregate stability and soil organic carbon[J]. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 2022, 185(4): 505-512. |