孫 嬌,趙發(fā)珠,韓新輝,楊改河,白孫寶,郝文芳

1 西北農林科技大學生命科學學院, 楊凌 712100 2 寧夏農林科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究所, 銀川 750002 3 西北大學城市與環(huán)境學院, 西安 710127 4 西北農林科技大學農學院, 楊凌 712100 5 陜西省安塞縣退耕辦, 安塞 717400

不同林齡刺槐林土壤團聚體化學計量特征及其與土壤養(yǎng)分的關系

孫 嬌1,2,趙發(fā)珠3,韓新輝4,楊改河4,白孫寶5,郝文芳1,*

1 西北農林科技大學生命科學學院, 楊凌 712100 2 寧夏農林科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究所, 銀川 750002 3 西北大學城市與環(huán)境學院, 西安 710127 4 西北農林科技大學農學院, 楊凌 712100 5 陜西省安塞縣退耕辦, 安塞 717400

土壤團聚體化學計量特征分析可以為土壤養(yǎng)分的評價提供依據,對陜北黃土丘陵區(qū)20 a、25 a、40 a、50 a刺槐林土壤團聚體有機碳、全氮、全磷化學計量比及其與土壤有機碳、全氮、全磷化學計量比的相關性采用逐步回歸分析方法進行了分析。結果表明：隨著林齡的增加,刺槐林各粒徑土壤團聚體有機碳、全氮含量及其有機碳、全氮、全磷化學計量比顯著增加(P<0.05),均表現為在0—20 cm土層高于20—40 cm土層,而刺槐林土壤團聚體全磷含量變化較小；相同林齡刺槐林在0—20 cm和20—40 cm土層中0.25—2 mm粒徑土壤團聚體有機碳、全氮、全磷含量及其化學計量比最高。刺槐林0.25—2 mm粒徑團聚體對土壤原土有機碳、全氮含量及其有機碳、全氮、全磷化學計量比有顯著影響。營造刺槐林對各粒徑土壤團聚體全效養(yǎng)分分配及其平衡關系存在積極的影響,主要體現在0.25—2 mm粒徑土壤大團聚體中,通過影響0.25—2 mm粒徑團聚體提高了土壤全效養(yǎng)分的供應和保持能力。

水穩(wěn)性土壤團聚體；刺槐林；化學計量特征

生態(tài)化學計量學是綜合生物學、化學和物理學等基本原理,利用生態(tài)過程中多重化學元素之間的平衡關系,分析各化學元素之間平衡對生態(tài)系統(tǒng)交互作用影響的一種理論[1]。自1958年A. Redfield首次證明了海洋浮游生物的有機碳(C)、全氮(N)、全磷(P)有特定組成以來,生態(tài)化學計量學的研究受到眾多學者的廣泛關注[2]。研究跨越了個體[3]、種群、群落[4]、生態(tài)系統(tǒng)[5]、景觀[6]和區(qū)域[7]各個層次,內容主要集中在生態(tài)過程中C、N和P之間的比例關系、生態(tài)系統(tǒng)中限制性養(yǎng)分的判斷以及C/N/P與生物生長率關系等[8],而研究對象主要集中于植物組織和土壤的化學計量學特征[9-10],針對土壤團聚體生態(tài)化學計量特征的研究較少。土壤團聚體是土壤結構穩(wěn)定的基本單元,是土壤肥力保持的決定因素[11]。土壤團聚體粒徑的變化和土壤養(yǎng)分含量密切相關。不同粒徑土壤團聚體C、N和P的存在形態(tài)和穩(wěn)定性不同[12],在土壤肥力演變中有不同的變化趨勢[13]。因此,了解土壤團聚體C、N、P生態(tài)化學計量特征,對掌握土壤全效養(yǎng)分的供應和保持能力具有重要的指示作用。

刺槐(RobiniapseudoacaciaLinn.)根系發(fā)達、生長迅速、成活率高,具有適應性強、耐干旱、耐瘠薄的特點,是我國黃土丘陵區(qū)人工造林面積最大的樹種[14]。目前關于黃土丘陵區(qū)刺槐林土壤養(yǎng)分的研究已有報道,但主要集中于分析不同緯度[15]、不同林齡[14]土壤養(yǎng)分含量或者儲量的差異,刺槐與其他植被類型土壤團聚體養(yǎng)分含量比較[16]；而從生態(tài)化學計量角度對不同林齡刺槐林土壤團聚體及其與土壤養(yǎng)分的相關性研究還缺乏報道。本文通過對陜北黃土丘陵區(qū)20 a、25 a、40 a、50 a刺槐林0—20 cm、20—40 cm土層土壤團聚體C、N、P化學計量特征及其與土壤C、N、P化學計量特征的關系進行研究,旨在揭示刺槐林土壤養(yǎng)分的演化機制,以期為了解黃土丘陵區(qū)土壤養(yǎng)分的演化提供一定依據。

1 研究地區(qū)和研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于陜北安塞縣境內(105°05′ 44″E,36°30′ 45″N),海拔997—1731 m,屬于暖溫帶半干旱氣候區(qū)。年均降雨量535 mm,干燥度1.48,年均氣溫8.8 ℃,無霜期160 d左右,年總輻射量552.6 kJ/cm2。地貌類型為典型丘陵溝壑區(qū),土壤以黃土母質發(fā)育的黃綿土為主；土壤瘠薄、土質疏松、抗侵蝕性能差,是我國西北典型的生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)。植被帶屬于暖溫帶落葉闊葉林向干旱草原過渡的森林草原區(qū),建群種有刺槐、側柏(PlatycladusorientalisLinn.)、檸條(CaraganakorshinskiiKom.)和白羊草(BothriochloaischaemumLinn.)等[17]。

圖1 樣地分布圖Fig.1 Map of research region (Ansai County, Shaanxi Province of China)

1.2 樣地選擇

通過對不同林齡刺槐林地理位置、成土母質等因素綜合考慮,選擇20a刺槐林地(20 a)、25a刺槐林地(25 a)、40a刺槐林地(40 a)、50a刺槐林地(50 a)為研究對象(圖1)。各刺槐林自然生長,無人為管理措施,干擾較輕,其樣地面積為60 m×60 m,實測樣地的地理坐標、海拔、坡向、坡位和坡度等信息。樣地概況見表1。

表1 樣地概況

1.3 樣品采集

于2013年9月份,在每個刺槐林地設置3個樣方(20 m × 20 m),每個樣方內沿對角線設置5個采樣點,在0—20 cm、20—40 cm兩個土層分別采取原狀土樣,存于鋁盒中。將原狀土樣沿其自然結構輕掰成直徑約為1 cm左右的小土塊,剔除動植物殘體和小石塊,置于陰涼通風處風干。

1.4 測定方法和計算

采用濕篩法[18]測定水穩(wěn)性團聚體含量,得到大于5 mm、2—5 mm、1—2 mm、0.5—1 mm、0.25—0.5 mm、0.053—0.25 mm粒徑的團聚體后,在50 ℃下烘干、稱重,粉碎過100目篩備用。另一部分未濕篩的土樣用于土壤常規(guī)分析。土壤有機碳的測定采用重鉻酸鉀-濃硫酸外加熱法；全氮的測定采用半微量凱氏法；全磷的測定采用NaOH堿熔-鉬銻抗比色法[19]。不同林齡刺槐林土壤基本理化性質見表2,土壤團聚體的粒徑分布見表3。

1.5 數據分析

利用Excel 2003和SPSS 19.0對實驗數據進行統(tǒng)計分析,采用單因素方差分析(one-way ANOVA)和最小顯著差數法(LSD)進行差異顯著性檢驗；通過逐步回歸分析和回歸系數來描述各測量指標的相關程度。圖表的制作采用Origin 9.0和Excel 2003軟件處理。

2 結果分析

2.1 不同林齡刺槐林土壤團聚體有機碳、全氮、全磷含量分布特征

如圖2所示,不同林齡刺槐林土壤團聚體有機碳含量變化范圍在0.92—5.98 g/kg之間,表現為0—20 cm土層高于20—40 cm土層。0—20 cm土層各粒徑土壤團聚體有機碳含量隨著林齡的增加呈顯著增加的趨勢(P<0.05)。20—40 cm土層各粒徑土壤團聚體有機碳含量的變化表現為50 a顯著大于40、25 a顯著大于20、25、40 a各粒徑土壤團聚體有機碳含量無顯著差異。

表3 不同林齡刺槐林土壤水穩(wěn)性團聚體的粒徑分布

不同林齡刺槐林0—20 cm和20—40 cm土層土壤團聚體全氮含量變化范圍在0.15—0.48 g/kg之間(圖3)。各粒徑土壤團聚體全氮含量變化在0—20 cm土層中從高到低的順序大多表現為50 a> 40 a> 25 a>20 a,其中40 a和50 a之間同粒徑團聚體全氮含量無顯著性差異。20—40 cm土層大于0.25 mm各粒徑團聚體全氮含量的變化趨勢與有機碳含量的相同,即50 a顯著大于40、25 a顯著大于20、25 a和40 a之間各粒徑團聚體全氮含量無顯著差異,小于0.25 mm粒徑團聚體全氮含量從高到低的順序為50 a>25 a>40 a>20 a。

如圖4所示,不同林齡刺槐林土壤團聚體全磷含量變化范圍在0.47—0.55 g/kg之間。在0—20 cm土層中,大于2 mm粒徑土壤團聚體全磷含量隨著林齡的增加呈增大的趨勢,其中50 a土壤團聚體全磷含量顯著高于其他林地,各林地土壤團聚體全磷含量變化在0.25—0.5 mm和1—2 mm粒徑中從高到低的順序為50 a>25 a>20 a>40 a,0.5—1 mm粒徑中為25 a>20 a>50 a>40 a,土壤團聚體全磷含量變化在小于0.25 mm粒徑中則為50 a>20 a>40 a>25 a。20—40 cm土層,刺槐林土壤團聚體全磷含量的變化趨勢為：在大于5 mm粒徑中隨著林齡的增加呈增大的趨勢,在其他粒徑土壤團聚體全磷含量變化從高到低的順序為50 a>40 a>20 a>25 a。

圖2 土壤水穩(wěn)性團聚體中有機碳的含量Fig.2 Content of organic carbon in soil water-stable aggregates不同大寫字母表示不同林齡同粒徑團聚體在P<0.05水平上差異顯著,不同小寫字母表示同林齡不同粒徑團聚體在P<0.05水平上差異顯著

圖3 土壤水穩(wěn)性團聚體中全氮的含量Fig.3 Content of total nitrogen in soil water-stable aggregates

相同林齡刺槐林土壤團聚體有機碳、全氮、全磷含量的粒徑分布呈兩邊低中間高的趨勢。0—20 cm土層,除了50 a土壤團聚體全磷含量最大值出現在1—2 mm粒徑中外,其他林地土壤團聚體有機碳、全氮、全磷含量最大值均出現在0.5—1 mm粒徑中。20—40 cm土層,各林地土壤團聚體有機碳、全氮、全磷含量最大值多出現在1—2 mm粒徑中。各林地0—20 cm和20—40 cm土層小于0.25 mm粒徑團聚體的有機碳、全氮、全磷含量均顯著低于其他粒徑團聚體。

圖4 土壤水穩(wěn)性團聚體中全磷的含量Fig.4 Content of total phosphorus in soil water-stable aggregates

2.2 不同林齡刺槐林土壤團聚體生態(tài)化學計量特征

表4所示為不同林齡刺槐林在0—20 cm和20—40 cm土層中土壤團聚體有機碳、全氮、全磷的生態(tài)化學計量比。不同林齡刺槐林地土壤團聚體C/N、C/P、N/P變化范圍分別在5.84—12.42、1.91—12.00、0.33—0.97,均表現為0—20 cm土層高于20—40 cm土層。

0—20 cm土層,刺槐林土壤團聚體C/N在大于2 mm粒徑中隨著林齡增加呈顯著增大的趨勢,在小于2 mm粒徑中從大到小的順序為50 a>25 a>40 a>20 a。在20—40 cm土層中,大于0.25 mm粒徑土壤團聚體C/N在20 a顯著低于25、40、50 a,其中25、40、50 a之間無顯著性差異,小于0.25 mm粒徑土壤團聚體C/N從大到小的順序為50 a>40 a>25 a>20 a。

不同林齡刺槐林同粒徑土壤團聚體C/P和N/P的變化趨勢與其有機碳和全氮含量的相似。在0—20 cm土層中,土壤團聚體各粒徑C/P隨著林齡的增加顯著增大。20—40 cm土層,土壤團聚體C/P在大于5 mm粒徑中從大到小的順序為50 a>20 a>40 a>25 a,在小于5 mm各粒徑中為50 a顯著大于25、40 a顯著大于20 a,其中25 a和40 a之間無顯著差異。

在0—20 cm土層中,20 a的大于2 mm粒徑土壤團聚體N/P顯著低于其他林地,而25、40、50 a此粒徑團聚體N/P之間無顯著性差異,土壤團聚體N/P在0.5—1 mm粒徑和小于0.25 mm粒徑中從大到小的順序為50 a>40 a>25 a>20 a。20—40 cm土層土壤團聚體N/P的變化趨勢為：在大于0.25 mm粒徑中土壤團聚體N/P隨著林齡的增加呈增大的趨勢,其中25、40 a之間無顯著性差異,小于0.25 mm粒徑團聚體N/P從高到低的順序為50 a>25 a>40 a>20 a。

表4 土壤水穩(wěn)性團聚體有機碳、全氮、全磷的化學計量特征

同一行不同小寫字母表示不同粒徑團聚體在P<0.05水平上差異顯著,同一列不同大寫字母表示同一土層不同年限相同粒徑團聚體在P<0.05水平上差異顯著

相同林齡刺槐林地土壤團聚體C/N、C/P、N/P在0—20 cm土層中最大值多出現在0.5—1 mm粒徑中。20—40 cm土層,25、40、50 a土壤團聚體C/N、C/P、N/P最大值出現在0.25—2 mm粒徑中,20 a的最大值出現在大于5 mm粒徑中。各林地在0—20 cm和20—40 cm土層土壤團聚體C/N、C/P、N/P最小值均出現在小于0.25 mm粒徑中。

2.3 不同林齡刺槐林土壤團聚體有機碳、全氮、全磷及其化學計量比的逐步回歸分析

如表5所示,對不同林齡刺槐林土壤原土和水穩(wěn)性團聚體的有機碳、全氮、全磷含量及其C/N、C/P、N/P之間關系進行逐步回歸分析。結果表明,土壤原土與水穩(wěn)性團聚體的有機碳、全氮、全磷含量呈顯著正相關：土壤原土有機碳含量與小于0.5 mm粒徑和2—5 mm粒徑團聚體有機碳含量極顯著正相關(P<0.01)；土壤原土全氮含量與1—2 mm粒徑、小于0.25 mm粒徑和大于5 mm粒徑團聚體全氮含量極顯著正相關；土壤原土全磷含量與2—5 mm粒徑團聚體全磷含量顯著正相關。

土壤原土C/N受到0.25—0.5 mm粒徑和2—5 mm粒徑團聚體C/N極顯著影響,土壤原土C/P與小于1 mm粒徑團聚體C/P極顯著正相關,而土壤原土N/P與0.25—1 mm粒徑團聚體N/P極顯著正相關。

表5 水穩(wěn)性團聚體有機碳、全氮、全磷及其化學計量比的回歸方程

Table 5 The stepwise regression equation of organic carbon, total nitrogen, total phosphorus and its stoichiometric ratios in water-stable aggregates

項目Items回歸方程Regressionequation回歸系數R2原土和水穩(wěn)性團聚體有機碳CconcentrationsinbulksoilandWSAsC=0．17CWSA2—5mm+0．53CWSA0．25-0．5mm+0．43CWSA<0．25mm-0．040．99??原土和水穩(wěn)性團聚體全氮NconcentrationsinbulksoilandWSAsN=0．25NWSA>5mm+0．42NWSA1—2mm+0．34NWSA<0．25mm-0．030．98??原土和水穩(wěn)性團聚體全磷PconcentrationsinbulksoilandWSAsP=0．45PWSA2—5mm+0．280．60?原土和水穩(wěn)性團聚體碳氮比C/NratiosinbulksoilandWSAsC/N=0．32C/NWSA2—5mm+0．67C/NWSA0．25-0．5mm-0．190．99??原土和水穩(wěn)性團聚體碳磷比C/PratiosinbulksoilandWSAsC/P=0．14C/PWSA0．5—1mm+0．48C/PWSA0．25-0．5mm+0．37C/PWSA<0．25mm+0．490．98??原土和水穩(wěn)性團聚體氮磷比N/PratiosinbulksoilandWSAsN/P=0．45N/PWSA0．5—1mm+0．39N/PWSA0．25-0．5mm+0．090．97??

*在0.05的顯著水平(P<0.05),**0.01的顯著水平(P<0.01)

3 討論

本研究中,不同林齡刺槐林土壤團聚體有機碳、全氮含量隨著林齡的增加顯著增加,隨著土層的加深而降低；不同林齡刺槐林0—20 cm和20—40 cm土層土壤團聚體全磷含量變化較小。林地動植物殘體、根系分泌物和微生物殘體及其代謝產物等新鮮有機質輸入和輸出的動態(tài)平衡是影響土壤有機質的重要因素[20],其輸入量會隨著刺槐林齡的增加而增加。因此,隨著林齡的增加土壤團聚體有機碳、全氮含量會有顯著增加。此外,因土壤表層(0—20 cm)直接接收新鮮有機質的輸入,其土壤團聚體有機碳、全氮含量大于20—40 cm土層。土壤全磷含量主要受到土壤母質的影響[21],受有機質輸入的影響較小,所以刺槐林土壤團聚體全磷含量變化較小。本研究中,刺槐林土壤團聚體有機碳、全氮的變化范圍分別在0.92—5.98 g/kg、0.15—0.48 g/kg之間,低于戴全厚[22]、艾澤明[14]等的研究結果。其原因可能是各林地受到了重度侵蝕的影響,侵蝕造成土壤養(yǎng)分的流失,隨著侵蝕的增強,土壤團聚體有機碳、全氮的含量會顯著減少[23-24]。

隨著林齡的增加,刺槐林地不同粒徑土壤團聚體有機碳、全氮、全磷含量的增加幅度有所不同[25]。本研究中,相同林齡刺槐林0—20 cm和20—40 cm土層不同粒徑土壤團聚體有機碳、全氮、全磷含量變化大多呈中間高兩邊低的趨勢,最大值出現在0.5—1 mm粒徑和1—2 mm粒徑中。表明隨著刺槐林齡增加,土壤團聚體有機碳、全氮、全磷含量的增加主要體現在大團聚體中。Scott Devine等[26]對3種不同農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)下土壤團聚體有機碳的研究表明：同深度土壤水穩(wěn)性團聚體有機碳在0.25—2 mm粒徑中含量最高。由于大團聚體是由微團聚體和有機質膠結而成[27],故土壤大團聚體富含新鮮有機質并且比微團聚體具有更快的周轉時間[28],因此,刺槐林土壤大團聚體有機碳、全氮、全磷含量高于土壤微團聚體。

不同林齡刺槐林土壤團聚體C/N、C/P、N/P變化范圍分別在5.84—12.42、1.91—12.00、0.33—0.97之間,低于中國陸地土壤的平均值(中國陸地土壤C/N、C/P、N/P的平均值為12.3、52.7、3.9[29])。本研究結果與黃土丘陵區(qū)土壤C/N、C/P、N/P相近,黃土丘陵區(qū)森林草原帶的土壤C/N、C/P、N/P平均值分別為9.44、5.53、0.75[10]。氣候對土壤演變、土壤生物及其與土壤養(yǎng)分的關系起重要的調控作用[30]。陜北黃土丘陵區(qū)屬于暖溫帶半干旱氣候,土壤有機質含量少,導致土壤團聚體有機碳、全氮含量低,而土壤通過淋溶損失的全磷少,其含量相對較高,結果土壤團聚體C/P、N/P低于中國陸地土壤的平均值。隨著林齡的增加,刺槐林0—20 cm和20—40 cm土層土壤團聚體C/N、C/P、N/P顯著增加；且刺槐林土壤團聚體化學計量比變化范圍隨林齡增加從大到小的順序為C/P大于C/N大于N/P。這說明隨著林齡的增加,黃土丘陵區(qū)刺槐林土壤團聚體有機碳含量增加速度快,土壤團聚體全氮、全磷含量增加速度緩慢,土壤團聚體全氮和全磷含量可能成為刺槐生長的制約因素。土壤團聚體C/N、C/P能反映有機質腐殖化程度及其對土壤養(yǎng)分的貢獻能力,C/N、C/P越高表明有機質腐殖化程度越低,全氮、全磷含量增加越緩慢[31]。土壤N/P可作為植物群落養(yǎng)分限制的指示性指標,相對較低的土壤N/P 說明了氮素對植物群落的制約作用[32]。本研究所得刺槐林土壤團聚體N/P遠低于其他地區(qū)土壤N/P[33-34]。說明了土壤團聚體全氮含量是黃土丘陵區(qū)20—50年刺槐林生長的主要制約因素[35]。

不同粒徑團聚體對土壤有機碳、全氮、全磷的保持和供應能力不同,其C/N、C/P、N/P比值在各粒徑團聚體中的增加幅度也不同[36]。相同林齡刺槐林0—20 cm和20—40 cm土層土壤團聚體C/N、C/P、N/P最大值多出現在0.25—2 mm粒徑中。說明隨著刺槐林齡增加,土壤團聚體C/N、C/P、N/P的增加作用主要體現在大團聚體中,尤其是0.25—2 mm粒徑團聚體。由于土壤團聚體有機質是土壤微生物生存的來源[37],較大粒徑土壤團聚體有機質含量高于微團聚體,其微生物生物量C、N及C/N高于微團聚體[38]。土壤C/N必須比土壤微生物C/N高才能維持土壤微生物C、N含量之間的平衡關系[39]。因此,刺槐林土壤大團聚體C/N、C/P高于微團聚體[40]。隨著林齡的增加,刺槐林0.25—2 mm粒徑土壤團聚體N/P變化范圍最大。說明土壤團聚體全氮含量對刺槐生長的制約作用隨著林齡的增加得到了緩解,此緩解作用主要體現在0.25—2 mm粒徑土壤大團聚體中。

4 結論

隨著林齡的增加,刺槐林各粒徑土壤團聚體有機碳、全氮含量及其C/N、C/P、N/P顯著增加,均表現為在0—20 cm土層高于20—40 cm土層,而刺槐林土壤團聚體全磷含量變化較小。0—20 cm和20—40 cm土層相同林齡刺槐林土壤團聚體有機碳、全氮、全磷含量及其C/N、C/P、N/P最大值大多出現在0.25—2 mm粒徑中。刺槐林0.25—2 mm粒徑團聚體對土壤原土有機碳、全氮含量及其C/N、C/P、N/P有顯著影響。因此認為,陜北黃土丘陵區(qū)營造刺槐林對各粒徑土壤團聚體全效養(yǎng)分分配及其平衡關系有積極的影響,此影響作用主要體現在0.25—2 mm粒徑土壤大團聚體中,通過影響0.25—2 mm粒徑團聚體提高了土壤全效養(yǎng)分的供應和保持能力。另外,對陜北黃土丘陵區(qū)刺槐林土壤團聚體N/P研究表明,20—50 a的生長主要受到各粒徑土壤團聚體全氮含量的限制,全氮含量是黃土丘陵區(qū)刺槐林生長的主要限制因素。

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Ecological stoichiometry of soil aggregates and relationship with soil nutrients of different-agedRobiniapseudoacaciaforests

SUN Jiao1,2, ZHAO Fazhu3, HAN Xinhui4, YANG Gaihe4, BAI Sunbao5, HAO Wenfang1,*

1CollegeofLifeScience,NorthwestAgricultureandForestUniversity,Yangling712100,China2InstituteofAgriculturalResourcesandEnvironment,NingxiaAcademyofAgricultureandForestrySciences,Yinchuan750002,China3CollegeofUrbanandEnvironmentalScience,NorthwestUniversity,Xi′an710127,China4CollegeofAgriculture,NorthwestAgricultureandForestUniversity,Yangling712100,China5OfficeofReturningFarmlandtoForest,Ansai717400,China

The ecological stoichiometric characteristics of soil aggregates present many interesting structural features linked to soil nutrient evaluation. However, the relationship between the ecological stoichiometry of soil aggregates and the soil nutrients is unclear. In this paper, we review the various aspects of ecological stoichiometric properties of soil aggregates, including those associated with the response of soil chemical parameters and soil structural features to environmental variations as well as the aspects related to the evolution of the forest age. Soil samples were selected among the soil profiles fromRobiniapseudoacaciaforests less than 20, 25, 40, and 50 years old in the Ansai County on the Loess Plateau (located in Shaanxi Province, China). By combining the soil chemical parameters in 0—20 cm and 20—40 cm soil layers, including soil organic carbon (C), total nitrogen (N), and total phosphorus (P), we aimed to determine the relationship of the ecological stoichiometric characteristics of soil aggregates and the soil nutrient content through stepwise multiple regression analysis. The results showed that the stoichiometric properties were limited by N content in soil aggregates from all stand ages ofRobiniapseudoacaciaforests. The C and N contents in soil aggregates and the C, N, and P stoichiometric ratios increased with increasing forest age. The C content ranged from 0.92 g/kg to 5.98 g/kg; the N content ranged from 0.15 g/kg to 0.48 g/kg; and the C/N, C/P, and N/P (C, N, and P stoichiometric ratios) ranged from 5.84 to 12.42, 1.91 to 12.00, and 0.33 to 0.97, respectively, inRobiniapseudoacaciaforest stands of different ages. The C and N contents in soil aggregates and their C, N, P stoichiometric ratios in the 0—20 cm soil layer were higher than those in the 20—40 cm soil layer. However, the content of P did not vary significantly in both soil layers, ranging from 0.47 g/kg to 0.55 g/kg in soils from the forests with different age. The highest C, N, and P contents and corresponding stoichiometric ratios in soil aggregates of the two soil layers were found in aggregate particles with sizes ranging from 0.25 mm to 2 mm; the aggregates within this size range had a significant effect on soil C, N, and P contents and their stoichiometric ratios. In summary, the total nutrient contents in soil aggregates fromRobiniapseudoacaciaforest and their balance was significantly affected by the age of forest stands in the loess hilly regions, and it was mainly reflected in the aggregate particles that were 0.25—2 mm in size. Thus,Robiniapseudoacaciaforest improved the capacity of soil nutrient conservation and supply by affecting the total nutrient contents of these aggregate particles and their balance.

soil water-stable aggregate;Robiniapseudoacaciaforest; ecological stoichiometry characteristics

國家林業(yè)部公益性行業(yè)科研專項資助項目(201304312)；國家自然基金資助項目(41301601)

2015- 04- 25;

日期:2016- 03- 03

10.5846/stxb201504250852

*通訊作者Corresponding author.E-mail: haowenfang@nwsuaf.edu.cn

孫嬌,趙發(fā)珠,韓新輝,楊改河,白孫寶,郝文芳.不同林齡刺槐林土壤團聚體化學計量特征及其與土壤養(yǎng)分的關系.生態(tài)學報,2016,36(21):6879- 6888.

Sun J, Zhao F Z, Han X H, Yang G H, Bai S B, Hao W F.Ecological stoichiometry of soil aggregates and relationship with soil nutrients of different-agedRobiniapseudoacaciaforests.Acta Ecologica Sinica,2016,36(21):6879- 6888.