藍家程 沈艷

摘 要： 為揭示巖溶槽谷區(qū)植被恢復(fù)對土壤結(jié)構(gòu)、土壤有機碳積累和碳庫管理水平的影響，該研究選取了棄耕地、林地和草地三種土地利用方式，測定0～20 cm土層土壤團聚體組成、土壤有機碳 （SOC）、團聚體有機碳以及土壤易氧化有機碳 （EOC）含量。結(jié)果表明：（1）與棄耕地相比，林地和草地土壤團聚體平均重量直徑 （MWD）、幾何平均重量直徑 （MGD）和2～5 mm團聚體含量顯著增加，林地和草地土壤團聚體組成以2～5 mm為主，棄耕地以0.5～1 mm和<0.25 mm為主，表明退耕還林還草能夠促進土壤團聚體形成和穩(wěn)定。（2）土壤團聚體有機碳含量呈現(xiàn)出林地>草地>棄耕地，隨團聚體粒級增加而增加的趨勢;林地和草地以2～5 mm團聚體有機碳貢獻率最大，棄耕地則以<0.25 mm團聚體貢獻為主，表明棄耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾筒莸睾?，土壤SOC積累主要歸功于2～5 mm有機碳含量的增加，以及團聚體由小粒徑向大粒徑轉(zhuǎn)變。（3）與棄耕地比較，林地和草地土壤SOC、EOC 含量和碳庫管理指數(shù) （CPMI） 均顯著提高，其中土壤EOC含量和CPMI變化較為明顯;土壤EOC可作為土壤碳庫早期變化的有效指標，CPMI能夠良好地表征植被恢復(fù)對土壤SOC和EOC的影響。

關(guān)鍵詞： 巖溶槽谷區(qū)， 植被恢復(fù)， 團聚體有機碳， 碳庫管理指數(shù)

中圖分類號： Q948 ?文獻標識碼： A

文章編號： 1000-3142（2020）06-0765-11

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID） ：

Abstract： In order to understand the effects of vegetation restoration on soil structure， accumulation of soil organic carbon （SOC） and carbon pool management levels in karst trough valley region. Three land use patterns including abandoned farmland， woodland and grassland were chosen. Soil samples at 0-20 cm depth were collected and separated into aggregate size fractions. The aggregate amounts， SOC in whole soils and aggregates and easily oxidized organic carbon （EOC） contents were determined. The results were as follows： （1） Compared with abandoned farmland， the mean weight diameter （MWD）， the mean geometric diameter （MGD） and 2-5 mm aggregate amounts significantly increased， but 0.5-1 mm and <0.25 mm aggregate amounts significantly decreased in woodland and grassland. （2）The SOC content in soil aggregates decreased as follows： woodland > grassland > abandoned farmland and generally increased with the increase in aggregate size class; The SOC content was mainly attributed by 2-5 mm aggregate associated organic carbon contents in woodland and grassland， but the contribution in abandoned farmland was dominated by <0.25 mm size fraction. The results suggested that SOC accumulation is mainly due to the increase of organic carbon in 2-5 mm aggregate and the conversion from smaller aggregates to larger aggregates. （3） The SOC， EOC contents and carbon pool management indexes （CPMI） in woodland and grassland were greatly improved relative to those of in abandoned farmland. The responses of EOC and CPMI were sensitive to land use changes; Soil EOC can be used as an effective indicator of early changes in SOC status brought about by vegetation changes， and soil CPMI is a good indicator to reflect the impact of vegetation changes on SOC and EOC.

Key words： karst trough valley region， vegetation restoration， aggregate associated organic carbon， carbon pool management index

土壤團聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，控制著土壤有機碳動態(tài)和養(yǎng)分循環(huán) （Six et al.， 2004）。土壤團聚體的形成和周轉(zhuǎn)對土壤有機碳的穩(wěn)定有重要作用 （Blanco & Lal， 2004），而土壤有機碳是促進團聚體形成及保持穩(wěn)定性重要膠結(jié)劑。土壤有機碳 （soil organic carbon， SOC）是土壤結(jié)構(gòu)和土壤質(zhì)量的核心，對土壤理化性質(zhì)和生物都有重要作用，其很小的變動，有可能對全球CO2濃度及碳平衡產(chǎn)生重要影響 （Davidson & Janssens， 2006）。土壤SOC庫中易氧化分解的活性有機碳 （labile organic carbon） 組分為土壤易氧化有機碳 （easily oxidized organic carbon， EOC），其僅占土壤有機碳很小的比例，直接參與土壤生物化學(xué)轉(zhuǎn)化過程（Wander et al.， 1994），能夠更靈敏地反映土壤肥力和土壤有機碳庫的變化 （王清奎等， 2005）。因而其對土壤養(yǎng)分循環(huán)，大氣CO2濃度、有機碳平衡和全球氣候變化有重要的意義 （柳敏等， 2006）。土壤活性有機碳僅表征了有機碳的活性部分，土壤有機碳庫還包含惰性組分的積累，其不能全面揭示土壤有機碳庫的固存特征 （佟小剛等， 2013）。在此基礎(chǔ)上，Blair et al.（1995） 提出了碳庫管理指數(shù) （carbon pool management index， CPMI） 的概念，該指標綜合了土壤SOC和EOC，可以全面反映土壤管理和土地利用等外界條件對土壤有機碳庫的影響 （郭寶華等， 2014）。該指標在土地利用方式對土壤有機碳庫變化的研究被廣泛應(yīng)用 （Lou et al.， 2011; 郭寶華等， 2014; 張嬌陽等， 2016; 蒲玉琳等， 2017）。

土地利用對土壤團聚體分布和穩(wěn)定以及團聚體有機碳的影響已成為一個研究熱點（Stanchi et al.， 2015; Tang et al.， 2016）。土地利用方式、耕作制度、施肥等土壤管理措施的影響首先在大團聚體級別上體現(xiàn)出來，而微團聚體內(nèi)的有機碳則維持在較穩(wěn)定水平上 （Six et al.， 2004; Yan et al.， 2013）。森林轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)田后，土壤大團聚體有機碳庫下降，而微團聚體有機碳庫卻是增加 （Yan et al.， 2013）。許多研究表明，土地利用對土壤EOC和CPMI產(chǎn)生明顯的影響。天然次生林轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ち只蜣r(nóng)用地后，土壤SOC、EOC含量和CPMI均顯著下降 （張仕吉等， 2016）。若爾蓋沙化草地經(jīng)過生態(tài)恢復(fù)后，均不同程度提高了土壤EOC和SOC含量，EOC和CPMI可以用于表征生態(tài)恢復(fù)后土壤質(zhì)量的變化 （蒲玉琳等， 2017）。黃土丘陵區(qū)坡耕地改造后，土壤活性有機碳增加了36%～136%，CPMI增加了42%～192%，提升了土壤碳固持能力 （張嬌陽等， 2016）。

中國西南巖溶面積約占國土面積的5.8% （Jiang et al.， 2014），由于脆弱的地質(zhì)背景，碳酸鹽巖溶蝕造壤能力低，土壤貧瘠 （Xiao et al.， 2017），尤其是不合理的土地利用引起的石漠化成為制約當?shù)匕l(fā)展的重要問題 （Liao et al.， 2018）。過度的土地利用和管理導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)退化，加速了土壤有機碳礦化以及土壤侵蝕 （Tang et al.， 2016）。近年來退耕還林和石漠化治理的推行，大量的農(nóng)用地退耕為林地或草地，土壤有機碳數(shù)量、質(zhì)量和土壤團聚體明顯改善。土地利用由裸地或耕地向灌草、灌木和喬木轉(zhuǎn)變，促進了土壤有機碳及組分的積累（廖洪凱等， 2014; Liu et al.， 2015）。羅友進等 （2011）發(fā)現(xiàn)<0.25 mm的團聚體是土壤有機碳的主要載體，而李娟等 （2013） 研究表明 >0.5 mm 的大團聚體是土壤有機碳的主要貢獻載體，<0.25 mm的團聚體有機碳含量最高，其對有機碳的貢獻率不足10%。土地利用方式對土壤團聚體有機碳含量差異及其對全土有機碳的貢獻仍然存在不確定性，還需進一步研究。唐夫凱等 （2014）發(fā)現(xiàn)巖溶峽谷區(qū)退耕還林明顯提高了0～20 cm 土層有機碳質(zhì)量分數(shù)和密度以及碳庫管理水平，尤其以椿樹和梧桐林地退耕效果最佳。土地利用/植被恢復(fù)對土壤有機碳、團聚體有機碳和碳庫管理指數(shù)影響的研究多集中于巖溶峰從洼地 （莫彬等， 2006; 袁海偉等， 2007）、平原 （嚴毅萍等， 2007）和峽谷區(qū) （羅友進等， 2011; 廖洪凱等， 2014; 唐夫凱等， 2014; Liu et al.， 2015; Tang et al.， 2016），巖溶槽谷區(qū)的研究相對缺乏。因此該研究聚焦兩個問題：（1）巖溶槽谷區(qū)植被恢復(fù)對土壤團聚體結(jié)構(gòu)和土壤質(zhì)量的影響;（2）不同植被下土壤團聚體有機碳分布規(guī)律及不同粒級團聚體有機碳對土壤有機碳的貢獻。本文選取重慶中梁山巖溶槽谷區(qū)林地、草地和棄耕地3種土地利用方式，研究植被恢復(fù)對土壤團聚體組成和穩(wěn)定性，團聚體有機碳對土壤有機碳的貢獻以及土壤碳庫管理指數(shù)的變化特征，為全面了解和評價不同喀斯特地貌類型生態(tài)恢復(fù)對土壤碳庫及土壤質(zhì)量的影響提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

重慶市中梁山水口寺巖溶槽谷區(qū)位于重慶市北碚區(qū)境內(nèi)，屬于中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年均降雨量約1 000 mm，年均氣溫18 ℃。巖溶槽谷兩翼為砂巖，軸部為紫色頁巖，碳酸鹽巖發(fā)育于背斜核部，受強烈的巖溶作用，碳酸鹽巖溶蝕形成“一山兩槽三嶺”的巖溶景觀，海拔400～700 m。土壤由三疊紀嘉陵江組的巖溶角粒狀白云質(zhì)灰?guī)r發(fā)育形成。

1.2 樣地及采樣

選擇研究區(qū)棄耕后植被自然恢復(fù)的3個階段為對象，玉米地棄耕2 a土地為棄耕地，植被以夾蒿 （Artemisia） 為主，坡度5°～18°，海拔552 m，植被覆蓋率為80%;退耕20 a草本階段 （草地），主要植被類型以白茅 （Imperata cylindrica）為主，坡度6°～13°，海拔572 m，植被覆蓋率100%;退耕10 a的喬木階段 （林地），主要以柏樹 （Platycladus orientalis） 為主，坡度2°～10°，海拔671 m，植被覆蓋率為85%。每種樣地設(shè)置3個10 m × 10 m樣方，用五點取樣法采集0～20 cm土樣。土樣在室內(nèi)自然風(fēng)干后，挑去雜質(zhì)，分別過60目土篩待測。

1.3 指標測定

土壤SOC采用重鉻酸鉀外加熱法測定 （魯如坤， 2000），土壤EOC采用333 mmol·L-1KMnO4溶液氧化，分光光度計比色測定，具體步驟如下：依據(jù)土壤有機碳含量，先稱取適量土樣（保證樣品有機碳含量在15～30 mg） 于50 mL離心管中，然后加入25 mL 333 mmol· L-1KMnO4溶液，振蕩1 h，最后離心 5 min，取上清液稀釋250倍，同時進行空白實驗。稀釋液于565 nm波長處比色，根據(jù)所消耗的KMnO4的量計算EOC含量。

土壤團聚體分析采用濕篩法，具體參照Elliott （1986）的方法：稱取風(fēng)干土樣100 g放置于5、2、1、0.5和0.25 mm組成的套篩之上，用水浸泡5 min后機械篩分5 min （上下振幅為3 cm，每分鐘30次，分別得到不同粒徑的團聚體，于60 ℃烘干、稱重，<0.25 mm的團聚體用差量法求得。土樣研磨過60目篩用于測定團聚體有機碳含量。

1.4 指標計算

團聚體MWD和MGD的計算參考Wei et al. （2012）。本文涉及的指標計算如下：

團聚體有機碳貢獻率（%）=

某粒經(jīng)團聚體有機碳含量×某粒經(jīng)團聚體含量土壤有機碳含量×100%;

MWD=ni=1xi×wi;

MGD=expni=1wi×lnxini=1wi

式中：MWD為平均重量直徑;MGD為幾何平均直徑;wi 為i粒徑團聚體重量百分比;xi為i級團聚體平均直徑。

碳庫管理指標根據(jù)土壤SOC和EOC進行計算，以棄耕地作為參考 （Blair et al.， 1995）：

碳庫活度（A） = EOC / （SOC-EOC）;碳庫活度指數(shù)（AI） = 樣品土壤AI/參考土壤AI;碳庫指數(shù)（CPI） = 樣品土壤SOC /參考土壤SOC;碳庫管理指數(shù)（CPMI） = CPI×AI×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被恢復(fù)對土壤結(jié)構(gòu)和團聚體分布的影響

MWD和MGD常用來反映土壤團聚體大小分布狀況及其穩(wěn)定性，MWD 和MGD值越大表示團聚體的團聚度越高，越穩(wěn)定。由圖1可知，在0～20 cm土層，MWD 和MGD均表現(xiàn)為林地和草地顯著高于棄耕地 （P<0.05）。林地和草地MWD分別比棄耕地高51%和59%，表明林地和草地土壤團聚體穩(wěn)定性相對較好。不同植被類型下團聚體組成差異明顯（圖2），各植被類型均以>5 mm團聚體含量最低，以>0.25 mm團聚體為主，>0.25 mm團聚體含量分別為林地85.17%、草地85.03%、棄耕地73.89%。一般來說 >0.25 mm 的團聚體稱為土壤團粒結(jié)構(gòu)體，其含量越高，土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性越好 （Eynard et al.， 2004）。林地和草地以2～5 mm團聚體為主，分別達到44.94%和44.23%，顯著高于棄耕地（P<0.05）;相反，棄耕地以0.5～1 mm和<0.25 mm小團聚體為主，分別為30.77%和26.11%，顯著高于林地和草地 （P<0.05）。相對于棄耕2 a土地，林地和草地2～5 mm大團聚體含量、MWD 和MGD值顯著增加，而<0.25 mm、0.5～1 mm卻顯著下降，表明退耕還林還草能夠明顯改善0～20 cm土層的土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤團聚體穩(wěn)定性。

不同小寫字母表示顯著性差異（P <0.05）。下同。

2.2 植被恢復(fù)對土壤團聚體有機碳的影響

棄耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾筒莸仫@著增加了土壤團聚體有機碳含量 （P<0.05， 圖3：A）。不同粒徑團聚體有機碳含量均呈現(xiàn)出林地>草地>棄耕地的特征。棄耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾筒莸睾螅?團聚體有機碳含量分別提高了131%～156%和104%～120%，其中以2～5 mm提高最為明顯，表明2～5 mm團聚體有機碳對土壤有機碳的積累有重要的影響。隨著團聚體粒徑的增加，土壤團聚體有機碳含量有增加趨勢，其中團聚體有機碳含量最高值出現(xiàn)在林地>5 mm粒徑，最低值出現(xiàn)在棄耕地0.25～0.5 mm粒徑。

不同植被類型下各粒級團聚體對土壤有機碳的貢獻率有一定差異（圖3：B）。>5 mm 團聚體有機碳貢獻最小，林地和草地以2～5 mm團聚體有機碳貢獻率最大，分別為49.55%和42.47%，棄耕地則以<0.25 mm團聚體貢獻為主（53.75%），>0.25 mm團聚體有機碳的貢獻分別為林地90%、草地78.08%、棄耕地46.25%。這表明，棄耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾筒莸睾?，土壤團聚體有機碳主要累積在>0.25 mm粒徑中，尤其是在2～5 mm團聚體中;土壤團聚體有機碳由小粒徑 （<0.25 mm） 向大粒徑團聚體有機碳轉(zhuǎn)移，使得林地、草地土壤有機碳含量增加。

2.3 植被恢復(fù)對土壤碳庫構(gòu)成及碳庫管理指數(shù)的影響

棄耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾筒莸睾?，土壤SOC、EOC含量，EOC/SOC和CPMI均顯著提高 （P<0.05， 圖4）。由圖4可知，土壤SOC 平均含量大小順序為林地（14.63 g· kg-1） >草地 （14.4 g·kg-1） >棄耕地 （9.69 g·kg-1），分別顯著高出棄耕地50.9%和48.6% （P<0.05）;土壤EOC平均含量大小順序為林地 （5.85 g·kg-1） >草地 （4.47 g·kg-1） >棄耕地 （2.94 g·kg-1），分別顯著高于棄耕地98.9%和51.9% （P<0.05）。表明EOC比SOC對植被變化更為敏感。EOC/SOC更能反映土地利用對土壤有機碳行為的影響 （Li et al.， 2015）。林地EOC/SOC較大，達到40%，與棄耕地顯著差異，而草地EOC/SOC與棄耕地無顯著差異。

由表1可知，由棄耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾筒莸睾?，土壤碳庫活度A、碳庫活度指數(shù) AI、碳庫指數(shù)CPI和碳庫管理指數(shù)CPMI均增加，而且呈現(xiàn)一致的變化規(guī)律，即林地>草地>棄耕地。CPMI是評價土地利用管理對土壤有機碳變化、土壤質(zhì)量和土壤肥力的主要指標 （沈宏等， 2000; Li et al.， 2015）。該值越高，表明土壤質(zhì)量越好，該值降低則表明土地經(jīng)營不合理，土壤質(zhì)量下降。林地CPMI值為231，草地為153，分別比棄耕地高出130.8%和53.4%，表明由棄耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾筒莸睾螅寥蕾|(zhì)量和土壤肥力有較大提升，土壤有機碳庫向良性發(fā)展。不同土地利用CPMI變化趨勢與土壤SOC、EOC的變化趨勢相似，表明CPMI對土壤有機碳庫及組分的變化敏感。

2.4 相關(guān)分析

表2結(jié)果表明，該研究不同植被類型土壤團聚體MWD與MGD顯著正相關(guān) （P<0.01），兩者與SOC顯著正相關(guān) （P<0.01），與2～5 mm和>0.25 mm團聚體含量顯著正相關(guān)（P<0.01），與<1 mm團聚體顯著負相關(guān)。SOC 與2～5 mm和>0.25 mm團聚體含量顯著正相關(guān)，與0.5～1 mm和<0.25 mm團聚體顯著負相關(guān) （P<0.01）。SOC與每一粒級團聚體有機碳含量均顯著正相關(guān) （P<0.01）。

由表3可知，土壤碳庫管理指數(shù)CPMI與SOC （P<0.05）、EOC （P<0.01） 顯著正相關(guān)，CPMI與EOC的關(guān)系更為密切。碳庫活度A、碳庫活度指數(shù)AI與EOC顯著正相關(guān) （P<0.05），與SOC相關(guān)性不顯著。碳庫指數(shù)與SOC （P<0.01）、EOC （P<0.05） 顯著正相關(guān)。土壤EOC和SOC顯著正相關(guān) （P<0.05）。

3 討論

上述研究結(jié)果表明，棄耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾筒莸仫@著增加了2～5 mm團聚體含量、MWD和MGD值），表明棄耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾筒莸睾?，土壤團聚體由小粒級向大粒級轉(zhuǎn)變，退耕還林還草能夠改善土壤結(jié)構(gòu)和團聚體穩(wěn)定性。胡陽等 （2015） 研究發(fā)現(xiàn)巖溶峰叢洼地中，草地、灌叢、林灌中 >0.25 mm的水穩(wěn)性團聚體明顯高于荒地。而在黔西南巖溶峽谷區(qū)，不同生態(tài)系統(tǒng)土壤團聚體以 >5 mm粒級為主，其次為2～5 mm粒級，林、灌、草生態(tài)系統(tǒng) >5 mm團聚體含量大于旱地，而2～5 mm、<0.25 mm團聚體含量則顯著小于旱地，也證明了旱地轉(zhuǎn)為林、草地后，土壤顆粒由小粒徑向大粒徑發(fā)生了轉(zhuǎn)移 （譚秋錦等， 2014）。此外，Tang et al. （2016） 研究也發(fā)現(xiàn)貴州花江峽谷區(qū)，與棄耕1 a裸地比較，林地和草地MWD、MGD、>0.25 mm團聚體含量顯著增加，促進了土壤團聚體的形成和穩(wěn)定。植被恢復(fù)后，團聚體結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性改善主要是因為林地和草地沒有人為耕作，增加了凋落物輸入、根系生物量，從而促進了土壤顆粒的團聚 （Wei et al.， 2013; 姜敏等， 2016）。相反，耕地剛棄耕2 a，棄耕地在棄耕之前長期耕作而導(dǎo)致團聚體的破壞，土壤恢復(fù)較慢，導(dǎo)致棄耕地土壤團聚體穩(wěn)定性較差。毀林后，土壤大團聚體被破壞， 團聚體穩(wěn)定性顯著下降，造林后土壤恢復(fù)速度相對于森林破壞后更慢 （Wei et al.， 2013）。毛艷玲等 （2008） 指出，福建低山丘陵地帶林地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)田后，>2 mm 團聚體數(shù)量明顯下降，<0.25 mm團聚體含量顯著上升，團聚體穩(wěn)定性下降。本研究發(fā)現(xiàn)不同土地利用方式MWD、MGD值與 >0.25 mm水穩(wěn)性團聚體含量顯著正相關(guān)，說明土壤中 >0.25 mm團聚體含量越高，團聚體穩(wěn)定性越好。這一結(jié)果與廣西平果縣果化鎮(zhèn)典型巖溶峰叢洼地不同土地覆被>0.25 mm水穩(wěn)性團聚體含量與MWD、MGD顯著正相關(guān)一致。MWD、MGD值和2～5 mm、1～2 mm團聚體含量有相似的變化，且MWD、MGD值和2～5 mm粒徑含量顯著正相關(guān) （表2，R=0.979， P<0.01; R=0.981， P<0.01），表明2～5 mm大團聚體的增加，促進了土壤團聚體的穩(wěn)定。土壤有機碳是影響土壤團聚體分布的重要因素，本研究中SOC 與2～5 mm和>0.25 mm團聚體含量顯著正相關(guān)，與0.5～1 mm和 <0.25 mm團聚體顯著負相關(guān)。以上表明，耕地轉(zhuǎn)為林草地后，土壤顆粒由小粒徑向大粒徑轉(zhuǎn)化，而不同巖溶地貌類型，不同植被類型，則可能表現(xiàn)為不同粒徑之間的轉(zhuǎn)化。

植被變化顯著影響了不同粒徑團聚體有機碳、全土SOC和EOC含量。本研究中林地和草地團聚體有機碳、全土SOC和EOC含量均顯著高于棄耕地。這主要是因為，林地和草地具有較高的植被覆蓋以及大量的凋落物和根系生物量的輸入，棄耕地雖然有一定的枯草輸入，但棄耕2 a，對土壤的改變緩慢。土壤團聚體的形成和周轉(zhuǎn)對土壤有機碳的穩(wěn)定有重要作用 （Blanco et al.， 2004）。本研究表明土壤團聚體有機碳含量隨團聚體粒徑的增加有增加趨勢。這一結(jié)果與趙世偉等 （2006） 一致，這一結(jié)果符合Elliott （1986） 的團聚體形成機理：大團聚體有機碳含量大于小團聚體，因為大團聚體由小團聚體和有機粘合物進一步團聚形成的。不同粒級團聚體有機碳變化規(guī)律沒有固定的規(guī)律，不同研究的結(jié)果不一致。在貴州巖溶峽谷區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)不同植被類型或土地利用土壤有機碳主要分布在<0.25 mm粒徑中，隨團聚體粒徑增加，土壤有機碳含量減小 （羅友進等， 2011;Tang et al.， 2016）。而在黔南峽谷區(qū)，團聚體有機碳在水田、旱地和草地中，隨粒徑的減小呈遞增的變化規(guī)律，在灌叢和次生林中，則隨粒徑的減小呈先降低后增加的規(guī)律 （譚秋錦等， 2014）。另外，在廣西環(huán)江巖溶峰叢洼地，利用方式不同，團聚體有機碳含量呈波浪型或“V”形分布。這可能是因為不同土地利用方式由于有機物料的輸入和輸出不同，導(dǎo)致了其土壤物理性狀和微生物活性差異，從而影響土壤有機碳在各粒徑團聚體的分布 （羅友進等， 2011）。

土壤團聚體有機碳的分布與全土有機碳含量關(guān)系密切，不同植被類型下，2～5 mm和1～2 mm團聚體有機碳含量與全土有機碳含量顯著正相關(guān)，1～5 mm團聚體有機碳對全土有機碳的貢獻最大，是主要貢獻載體 （李娟等， 2013）。本研究中2～5 mm 團聚體有機碳分別占全土有機碳49.55%和42.47%，是全土有機碳的主要貢獻載體，而棄耕地則以<0.25 mm團聚體貢獻為主（53.75%）。團聚體有機碳對全土有機碳的貢獻一方面與團聚體分布有關(guān)，另一方面與團聚體有機碳含量相關(guān) （Wei et al.， 2013）。本研究發(fā)現(xiàn)各粒徑團聚體有機碳與全土有機碳顯著正相關(guān)，林地和草地2～5 mm 團聚體含量和團聚體有機碳含量均較高，均與全土有機碳顯著正相關(guān)，因此其對全土有機碳貢獻最大;棄耕地以< 0.25 mm團聚體有機碳含量最低，但其團聚體數(shù)量最大，對全土有機碳貢獻最大。因此由棄耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾筒莸赝寥烙袡C碳積累主要是因為 <0.25 mm團聚體有機碳轉(zhuǎn)向2～5 mm大團聚體中，因此土壤有機碳的積累主要是歸功于2～5 mm大團聚體有機碳的積累。這與李娟等 （2013）的研究結(jié)果相似。

本研究3類土地利用方式下土壤EOC 含量差異可能與植被凋落量、根系生物量、管理措施等因素有關(guān)。林地具有大量的凋落物，其分解可補充EOC 的消耗，草地根系生物量豐富，棄耕地由于棄耕不久，植被覆蓋低，雜草零星分布，植物殘體輸入量有限。因此，不同土地利用方式改變了SOC輸入的數(shù)量和質(zhì)量，進而影響土壤EOC含量 （張仕吉等， 2016）。EOC/SOC和碳庫活度A可表征土壤有機碳質(zhì)量和穩(wěn)定程度，EOC/SOC越高，表明有機碳活性越高，穩(wěn)定性越差，容易被微生物分解礦化，反之土壤有機碳庫越穩(wěn)定 （佟小剛等， 2013）。本研究林地EOC/SOC最高，棄耕地最低，表明棄耕地SOC活度較低，其自身被分解礦化的潛力小，但由于有機碳輸入量有限，棄耕不久，新碳補充較緩慢，導(dǎo)致其EOC/SOC最低。佟小剛等 （2013）發(fā)現(xiàn)，退耕還林40 a時，活性有機碳占總有機碳的比例和碳庫活度A比退耕初始都提高了，表明退耕還林提升了土壤碳庫的活性和轉(zhuǎn)化過程。另外的研究表明，人工林地活性有機碳比例均大于荒地和旱耕地 （唐國勇等， 2011）。不同植被類型下，EOC/SOC的變化趨勢與EOC、SOC和CPMI的變化有些差異。因此，本研究中EOC/SOC可能不能準確表征土壤有機碳的質(zhì)量。CPMI可以全面反映土壤管理和土地利用等外界條件對土壤有機碳庫的影響，CPMI與SOC、EOC的變化趨勢一致，且與土壤SOC、EOC呈顯著正相關(guān)，表明CPMI能夠系統(tǒng)和敏感地反映土壤SOC和EOC的變化。CPMI還可以反映和評價土地利用管理對土壤土壤質(zhì)量和土壤肥力的影響 （沈宏等， 2000;Li et al.， 2015）。本研究林地的CPMI最高，其次是草地，棄耕地最低，說明林地和草地的土壤質(zhì)量和有機碳庫向良性發(fā)展。這一結(jié)果與唐夫凱等 （2014）一致，本研究認為退耕還林提高土壤碳庫水平。因此土壤碳庫管理水平與土地利用和植被恢復(fù)密切相關(guān)，在石漠化治理過程中應(yīng)盡量減少人為干擾，增加植被覆蓋。

4 結(jié)論

（1）巖溶槽谷區(qū)退耕還林還草顯著提高了土壤結(jié)構(gòu)和團聚體穩(wěn)定性，促進土壤有機碳和團聚體有機碳積累。土壤結(jié)構(gòu)改善與土壤團聚體的穩(wěn)定主要與2～5 mm大團聚體粒徑增加有關(guān)，土壤有機碳的積累一方面與團聚體數(shù)量有關(guān)，另一方面主要是因為有機碳由<0.25 mm團聚體有機碳轉(zhuǎn)向2～5 mm大團聚體中。

（2）土壤SOC、EOC含量和EOC/SOC 均呈現(xiàn)林地>草地>棄耕地，林地和草地顯著提升了土壤SOC和EOC的含量，提高了土壤碳庫活性和轉(zhuǎn)化過程。

（3）不同植被類型土壤CPMI表現(xiàn)為林地>草地>棄耕地，表明林地和草地土壤有機碳庫和質(zhì)量處于良性管理狀態(tài)。CPMI與土壤SOC、EOC含量變化顯著正相關(guān)，而且EOC含量變化和CPMI變化更為明顯，說明EOC可作為土壤碳庫變化的早期指標，CPMI能夠良好地表征植被變化對土壤SOC和EOC的影響。

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（責任編輯 周翠鳴）