韋自強 伊懷虎 任鵬 侯殿忠 辛穎

摘 要：為探明植被恢復對大興安嶺重度火燒跡地土壤團聚體及有機碳的影響，以重度火燒跡地上種植的不同林齡（11、21、32 a）落葉松人工林作為研究對象，通過測定土壤團聚體各粒級百分含量及團聚體有機碳含量，開展土壤團聚體穩(wěn)定性以及團聚體有機碳特征研究。結果表明，1）重度火燒跡地在種植落葉松后，不同林齡落葉松人工林土壤機械穩(wěn)定性團聚體與水穩(wěn)性團聚體均以大于0.25 mm粒級含量為主，占比分別為85.57%～89.42%和62.86%～83.19%。隨著林齡的增加，落葉松人工林0～10 cm層土壤機械穩(wěn)定性團聚體大于2 mm粒級含量顯著下降，0.25～2 mm粒級含量顯著上升，水穩(wěn)性團聚體則表現(xiàn)為大于2 mm粒級顯著減小，0.5～2 mm粒級含量顯著上升的趨勢（P＜0.05）。2）32 a落葉松人工林土壤機械穩(wěn)定性團聚體的平均重量直徑（Mean weight diameter，MWD）和幾何平均直徑（Geometric mean diameter，GMD）均顯著小于11 a，上層土壤水穩(wěn)性團聚體的MWD與機械穩(wěn)定性團聚體特征一致。水穩(wěn)定性大團聚體含量（Water-stable macroaggregate content，WSA0.25）隨著恢復年限的增加逐漸上升，32 a生落葉松人工林團聚體破壞率（Percentage of aggregate destruction，PAD）顯著減小。3）隨著林齡的增加，落葉松人工林土壤團聚體有機碳含量增加，且上層增加較多。大團聚體（＞0.25 mm粒級）的有機碳貢獻率占主導地位。研究結果為大興安嶺重度火燒跡地植被恢復提供了科學依據(jù)。

關鍵詞：大興安嶺；植被恢復；火燒跡地；土壤團聚體；有機碳

中圖分類號：S791.222 ????文獻標識碼：A ??文章編號：1006-8023（2023）04-0019-10

Soil Aggregates Stability and Organic Carbon Characteristics after Vegetation

Restoration of Burned Areas in Greater Khingan Mountains

WEI Ziqiang1， YI Huaihu1， REN Peng1， HOU Dianzhong2， XIN Ying1*

（1.School of Forestry， Northeast Forestry University， Harbin 150040， China; 2.Amuer Forestry Bureau， Amuer 165302， China）

Abstract：In order to investigate the effects of vegetation restoration on soil aggregates and organic carbon in severe burning sites in Greater Khingan Mountains， this paper used larch plantations of different stand ages （11， 21 and 32 years） planted on heavy fire sites as the research object， and conducted a study on the stability of soil aggregates and organic carbon characteristics of soil aggregates by measuring the percentage content of each particle size and the organic carbon content of soil aggregates. The results showed that： 1）After vegetation restoration of burned areas， the mechanical stability and water stability of soil aggregates in larch plantations of different stand ages were dominated by the content of >0.25 mm particle size， accounting for 85.57%-89.42% and 62.86%-83.19%， respectively. With the increase of stand age， the content of soil mechanical stability aggregates >2 mm particle size in 0-10 cm layer of larch plantation decreased significantly and the content of 0.25-2 mm particle size increased significantly， while the water stability aggregates showed a trend that the content of >2 mm particle size decreased significantly and the content of 0.5-2 mm particle size increased significantly （P < 0.05）. 2）32 years of larch plantation soil mechanical stability aggregates mean weight diameter （MWD） and geometric mean diameter （GMD） of the upper soil water-stable aggregates were significantly smaller than 11 years， and the MWD of the upper soil water-stable aggregates was consistent with the characteristics of the mechanically stable aggregates. Water-stable macroaggregate content （WSA0.25） gradually increased with the increase of restoration years， and the percentage of aggregate destruction （PAD） of the 32 years old larch plantation decreased significantly. 3）With the increase of forest age， the organic carbon content of soil aggregates in larch plantation forest increased， and the increase was more in the upper layer. The organic carbon contribution of large aggregates （>0.25 mm fraction） dominated. The results could provide scientific basis for vegetation restoration of burned areas in Greater Khingan Mountains.

Keywords：Greater Khingan Mountains; vegetation restoration; burned areas; soil aggregate; organic carbon

收稿日期：2023-01-14

基金項目：中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金項目（2572019BA11）

第一作者簡介：韋自強，碩士研究生。研究方向為水土保持與荒漠化防治。E-mail： wzq6661997hhh@163.com

通信作者：辛穎，博士，副教授。研究方向為水土保持與荒漠化防治。E-mail： xinying2004@126.com

引文格式：韋自強， 伊懷虎， 任鵬， 等. 大興安嶺重度火燒跡地植被恢復后土壤團聚體穩(wěn)定性及有機碳特征[J].森林工程，2023，39（4）：19-28.

WEI Z Q， YI H H， REN P， et al. Soil aggregates stability and organic carbon characteristics after vegetation restoration of burned areas in Greater Khingan Mountains[J]. Forest Engineering， 2023，39（4）：19-28.

0 引言

土壤團聚體是土壤結構的基本單元[1-2]，團聚體各粒級含量分布的差異不僅影響著土壤的形態(tài)特征與孔隙特征，還在養(yǎng)分的供應、保持與轉(zhuǎn)化方面有著重要作用[3]。土壤團聚體與有機碳之間關系密切，有機碳能夠通過有機或無機等膠結作用促進團聚體的形成與穩(wěn)定[4-5]，團聚體也能夠?qū)τ袡C碳起到固定與保護作用，研究表明表土約90%的碳位于團聚體內(nèi)[6]。土壤有機碳對不同粒級團聚體的吸附與膠結能力存在差異，研究各粒級團聚體的分布特征是一種明確團聚體穩(wěn)定性的途徑。研究土壤團聚體組成分布及其有機碳含量，對于優(yōu)化土壤結構，增加土壤肥力以及提高人工林造林質(zhì)量等具有重要意義。

重度火燒會影響土壤團聚體穩(wěn)定性，部分研究發(fā)現(xiàn)重度火燒可以增大土壤大團聚體的含量以提高團聚體的穩(wěn)定性[7-9]，另有部分學者發(fā)現(xiàn)高強度的火燒會降低土壤團聚體的穩(wěn)定性[10-13]。土壤團聚體的穩(wěn)定性可能會因為土壤有機物與金屬氧化物等膠結物質(zhì)的高溫燃燒而降解，也會因為足夠的溫度產(chǎn)生顆粒融合和黏土礦物的重結晶形成穩(wěn)定性更強的團聚體[14]。火燒后進行森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復與重建是十分必要的[15]。植被恢復被認為是對脆弱生態(tài)環(huán)境進行改良和修復退化生態(tài)系統(tǒng)的一項重要舉措，能夠在調(diào)節(jié)氣候、維持生物物種多樣性和水土保持等領域發(fā)揮巨大作用[16-17]。已有研究發(fā)現(xiàn)重度火燒跡地植被恢復后的土壤結構有所改善，團聚體穩(wěn)定性有所上升，土壤有機物質(zhì)的含量也在不斷增加[18-19]。

大興安嶺是我國寒溫帶針葉林唯一分布區(qū)，也是我國林火高發(fā)區(qū)。該區(qū)于1987年發(fā)生特大火災，1.01×104 km2的森林被焚燒，森林覆蓋率從76.0%下降到61.5%，形成了大面積的重度火燒跡地[20]，火燒后陸續(xù)開展了火燒跡地植被恢復工作，種植了大量落葉松人工林。已有研究表明不同植被恢復方式對重度火燒跡地土壤團聚體有很大影響[21]，但是在重度火燒跡地上不同年份種植的落葉松人工林對土壤團聚體穩(wěn)定性的影響尚不清楚。因此本研究以大興安嶺1987年特大森林火災形成的重度火燒跡地上種植的不同林齡的落葉松人工林為研究對象，研究其土壤團聚體分布和穩(wěn)定性特征，探尋土壤團聚體有機碳分布特征及其貢獻率，揭示在重度火燒跡地植被恢復過程中落葉松人工林對土壤團聚體穩(wěn)定性及其固碳能力的影響，為大興安嶺地區(qū)重度火燒跡地植被恢復提供相關科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于黑龍江省大興安嶺阿木爾林業(yè)局（122°38′30″～124°05′05″E，52°15′03″～53°33′15″N），平均海拔為500～800 m，地處寒溫帶大陸性氣候，夏季短暫，冬季寒冷漫長。平均氣溫-5 ℃，年均降水量為429～527 mm，全年無霜期80～100 d，冰封期180～200 d，主風向為西北風。土壤主要為棕色針葉林土，部分區(qū)域分布泥炭土和沼澤土等，土層薄，含有較多石礫。該地區(qū)在1987年5月6日發(fā)生特大森林火災，火災后逐步對重度火燒跡地開展植被恢復，造林樹種主要以興安落葉松（Larix gmelinii）為主，伴有少量的樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica），天然恢復以白樺（Betula platyphylla）和山楊（Populus davidiana）為主[22-23]。

1.2 樣地設置

2021年9月，在大興安嶺阿木爾林業(yè)局經(jīng)過踏查，選取在1987年特大森林火災后重度火燒跡地上種植了11、21、32 a的落葉松人工林為研究對象，所選樣地重度火燒前均為落葉松林，造林時均是人工穴狀整地，造林密度是3 300株/hm2，造林后連續(xù)撫育3 a，恢復過程中未受到干擾。每個林分內(nèi)設置3個20 m×30 m的標準樣地，并開展樣地調(diào)查，見表1。

1.3 樣品采集及測定

在每個標準樣地內(nèi)，按照“Z”字形選取5個取樣點。由于研究區(qū)域土層較薄，每個取樣點按0～10 cm和＞10～20 cm機械分層，用取樣盒采集1.5 kg原狀土，每層3個重復。采集到的原狀土沿著土塊的紋理將其輕輕掰成直徑約10 mm的小土塊，除去植物殘體以及其他雜物后置于室內(nèi)陰涼處風干。運輸時選用墊有氣泡膜的紙箱運回實驗室。將土壤分成2份，一部分用于團聚體篩分，重復3次。另一部分風干后過0.15 mm的篩用來測定土壤有機碳、pH、全氮和全磷指標，重復3次。

采用沙維諾夫干篩法，用0.25、0.5、1、2、5 mm的套篩將200 g的風干土樣進行篩分，得到＞5、≥2～5、≥1～2、≥0.5～1、≥0.25～0.5、＜0.25 mm的粒級，并測定各個粒級的重量，重復3次。濕篩法是將干篩得到的各粒級質(zhì)量所占百分比配制成50 g土樣，重復3次。將配制好的樣品放入0.25、0.5、1、2、5 mm土壤團粒分析儀（WS1020）的套篩中，調(diào)整水面高度，先浸泡5 min使土樣潤濕，之后以30次/min的頻率篩分30 min。將各篩子的各粒級收集于鋁盒中，以65 ℃烘干至恒重，樣品取出后放置一晝夜稱取各粒級水穩(wěn)性團聚體的質(zhì)量。

土壤有機碳采用重鉻酸鉀外加熱法測定；土壤pH采用電位法測定，全氮采用硫酸鉀-硫酸銅-硒粉消煮法，消煮液用凱氏定氮儀測定；全磷采用鉬銻抗比色法測定?；净瘜W性質(zhì)見表2。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本研究采用平均重量直徑（Mean weight diameter，MWD），幾何平均直徑（Geometric mean diameter，GMD）和團聚體破壞率（Percentage of aggregate destruction，PAD）表征土壤團聚體穩(wěn)定性。

各粒級機械性團聚體百分含量（Pi）計算公式如下。

Pi=mim×100%。 （1）

式中：Pi為i粒級團聚體含量， %; mi為i粒級團聚體質(zhì)量， g; m為土壤總質(zhì)量， g。

平均重量直徑 （MWD，式中為DMW）與幾何平均直徑（GMD，式中為DGM）采用如下公式計算。

DMW=∑ni=1（xiwi）∑ni=1wi? 。（2）

DGM=（∑ni=1wilnxi）∑ni=1wi 。（3）

式中：xi是某粒徑團聚體的平均直徑；wi是i粒級團聚體質(zhì)量所占總團聚體質(zhì)量的比例。

團聚體破壞率（PAD，式中為PAD）計算公式如下。

PAD=R0.25－WSA0.25R0.25×100%? 。（4）

式中：R0.25為大于0.25 mm機械穩(wěn)定性團聚體含量， %; WSA0.25為大于0.25 mm水穩(wěn)定性團聚體含量， %。

團聚體各粒級有機碳對土壤有機碳貢獻率（Contribution rate of organic carbon， F）

F=SOCi×PiSOC 。（5）

式中：SOCi為i粒級團聚體有機碳含量， g/kg; Pi為i粒級團聚體所占百分比， %; SOC為所測土層土壤有機碳含量， g/kg。

采用Excel 2019和SPSS 27.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并采用Origin 2022進行繪圖。通過單因素方差分析（One-Way ANOVA）和Duncan（D）對數(shù)據(jù)進行差異顯著性檢驗（P＜0.05）。圖表中數(shù)據(jù)為平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 土壤機械穩(wěn)定性團聚體組成特征

不同林齡落葉松人工林土壤機械穩(wěn)定性團聚體的分布存在顯著差異（P＜0.05），如圖1所示，在0～20 cm土層中均以＞1 mm的大團聚體粒級為主，占比達到55.02%～71.91%。其中≥2～5 mm與≥1～2 mm的團聚體粒級為優(yōu)勢粒級，二者之和占到44.14%～52.86%，≥0.5～1 mm和＜0.25 mm粒級含量次之，≥0.25～0.5 mm含量最少。圖1（a）中，落葉松人工林土壤機械穩(wěn)定性團聚體隨著林齡的增加，＞2 mm粒級含量逐漸下降，≥0.25～2 mm粒級含量逐漸升高，＜0.25 mm無顯著變化，其中≥0.5～1 mm粒級的團聚體的粒級含量顯著上升。在圖1（b）中，隨著落葉松人工林林齡的增加，下層土壤≥0.25～2 mm的粒級含量顯著上升，＜0.25 mm粒級含量差異不顯著。從總體來看，土壤機械穩(wěn)定性團聚體的＞0.25 mm粒級含量較大，在85.57%～89.42%，除恢復21 a外，其余林齡上層土壤R0.25粒級含量均大于下層。

2.2 土壤水穩(wěn)性團聚體組成特征

由圖2可知，不同林齡落葉松人工林＞0.25 mm水穩(wěn)性團聚體粒級含量依然占有絕對比重，占62.86%以上。圖2（a）中，隨著落葉松人工林林齡的增加，0～10 cm層中＞2 mm水穩(wěn)性團聚體含量逐漸下降，≥0.5～2 mm粒級含量逐漸升高（P＜0.05），＜0.5 mm粒級含量無顯著變化（P＞0.05）。相較于11 a落葉松人工林，21 a落葉松人工林≥0.5～1 mm粒級水穩(wěn)性團聚體含量顯著上升，≥2～5 mm粒級含量顯著下降，其余粒級差異不顯著；32 a落葉松人工林土壤水穩(wěn)性團聚體≥1～2 mm和≥0.5～1 mm粒級含量顯著上升，＞5 mm的粒級含量下降顯著，其余粒級之間無顯著差異。圖2（b）中，11 a和21 a落葉松人工林下層土壤水穩(wěn)性團聚體以＜0.25 mm粒級含量為主，32 a落葉松人工林以≥1～2 mm粒級含量為主。隨著林齡的增加，≥0.5～1 mm粒級含量顯著上升，32 a和11 a落葉松人工林在＞5 mm與＜0.25 mm粒級含量中存在顯著差異，其余粒級差異不顯著。

2.3 土壤團聚體穩(wěn)定性特征

由圖3可知，隨著林齡的增加，落葉松人工林土壤機械穩(wěn)定性團聚體的MWD值和GMD值逐漸變小，上層土壤的MWD值和GMD值均大于下層。32 a落葉松人工林土壤機械穩(wěn)定性團聚體的MWD值顯著小于11 a和21 a落葉松人工林， 11 a與21 a落葉松人工林之間的MWD值差異不顯著（P＞0.05）。32 a落葉松人工林下層土壤機械穩(wěn)定性團聚體GMD值顯著小于21 a，如圖3（a）所示。隨著落葉松人工林林齡的增加，恢復32 a落葉松人工林上層土壤水穩(wěn)定性團聚體的MWD值顯著小于11 a和21 a，下層土壤的MWD值則差異不顯著。3個林齡落葉松人工林土壤水穩(wěn)定性團聚體GMD值無明顯差異。不同林齡落葉松人工林上層土壤水穩(wěn)定性團聚體的MWD值和GMD值均大于下層。土壤大團聚體比例減少降低了土壤團聚體的MWD值與GMD值，如圖3（b）所示。

由圖4可知，＞0.25 mm土壤水穩(wěn)定性團聚體（WSA0.25）越大，說明團聚體穩(wěn)定性越好。PAD值則反映土壤對外界力量輸入時的抵抗維穩(wěn)的能力，值越小說明穩(wěn)定性越高[24]。21 a和32 a落葉松人工林上層土壤的WSA0.25比11 a提高了1.91%和6.32%，下層則提高了2.90%和24.50%，同時上層的土壤＞0.25 mm水穩(wěn)定性團聚體含量WSA0.25的占比高于下層土壤。土壤團聚體破壞率PAD值在恢復32 a時顯著減小，與21 a相比在2個土層中分別降低了34.94%和57.51%。說明隨著落葉松人工林林齡的增加提升了土壤水穩(wěn)定性大團聚體的含量，可對重度火燒生態(tài)系統(tǒng)土壤團聚體的抗侵蝕能力進行改善，且對土壤上層的提升作用高于下層。

2.4 土壤團聚體有機碳特征

不同林齡落葉松人工林0～10 cm層土壤的有機碳含量高于10～20 cm層，如圖5所示。隨著落葉松人工林林齡的增加，土壤有機碳的含量呈現(xiàn)遞增趨勢，32 a和21 a的落葉松人工林＞0～10 cm層土壤有機碳相較于11 a的有機碳含量分別增加了153.10%和24.35%，增幅達到顯著水平（P＜0.05）。32 a和21 a落葉松人工林＞10～20 cm層土壤有機碳含量比11 a分別增加了125.07%和17.36%，21 a和11 a 2個林齡之間無顯著差異（P＞0.05）。

3個林齡落葉松人工林土壤團聚體有機碳含量處于16.35～99.09 g/kg，總體呈現(xiàn)出隨著粒級減小有機碳含量先降低后增大的趨勢，恢復11 a的落葉松人工林土壤≥0.25～0.5 mm粒級有機碳含量最大，21 a與32 a的是＜0.25 mm粒級土壤有機碳含量最大。在圖5（a）中，32 a落葉松人工林上層土壤各粒級有機碳含量均顯著高于21 a和11 a。32 a落葉松人工林土壤團聚體有機碳含量比11 a提高了77.35%～130.24%。圖5（b）中，下層各粒級土壤有機碳含量隨著林齡的增加而增大，到32 a時同樣是＜0.25mm粒級有機碳含量最大。32 a落葉松人工林土壤有機碳含量相較于11 a增加了77.75%～126.61%。同一土層中，＜0.25 mm粒級土壤有機碳含量隨著林齡的增加增幅較大，＞2 mm有機碳含量次之，≥0.25～0.5 mm提升最少，上層土壤粒級有機碳總體增幅大于下層。說明重度火燒跡地在植被恢復過程中，隨著落葉松人工林林齡的增加，土壤有機碳含量增加，且上層增加較多。

2.5 土壤團聚體有機碳貢獻率

由圖6可知，不同林齡落葉松人工林各粒級團聚體有機碳貢獻率在5.02%～28.44%。在植被恢復過程中，≥1～2 mm粒級逐漸成為有機碳貢獻率的優(yōu)勢粒級，同時≥0.5～1 mm粒級的團聚體有機碳貢獻率顯著上升（P＜0.05）。0～10 cm土層中，11 a和21 a落葉松人工林土壤團聚體有機碳貢獻率以＞5 mm、≥2～5 mm和≥1～2 mm為主，≥0.5～1 mm和＜0.25 mm次之，≥0.25～0.5 mm最小。32 a落葉松人工林以≥1～2 mm為主，≥2～5 mm與≥0.5～1 mm次之，＞5 mm最小。隨著林齡的增加，＞5 mm團聚體的有機碳貢獻率顯著降低，21 a和32 a落葉松人工林≥2～5 mm粒級顯著降低，＜0.25 mm粒級貢獻率則無顯著變化。

＞10～20 cm土層，與11 a落葉松人工林相比，21 a落葉松人工林土壤≥2～5 mm團聚體有機碳貢獻率顯著減小，≥0.5～1 mm和≥0.25～0.5 mm團聚體貢獻率顯著增加，其余粒級變化不顯著。32 a落葉松人工林土壤≥1～2 mm與≥0.5～1 mm粒級團聚體有機碳貢獻率顯著上升。不同林齡落葉松人工林土壤團聚體有機碳貢獻率均以＞0.25 mm為主，達到84%以上，說明大興安嶺重度火燒跡地在種植落葉松人工林進行恢復的過程中大團聚體（＞0.25 mm粒級）含量（R0.25）是土壤有機碳的主要供應來源。

3 討論

3.1 大興安嶺重度火燒跡地植被恢復后土壤團聚體穩(wěn)定性變化

土壤團聚體的組成及穩(wěn)定性是衡量土壤結構好壞的重要指標[25]。本研究發(fā)現(xiàn)，大興安嶺重度火燒跡地恢復的不同林齡落葉松人工林土壤機械穩(wěn)定性團聚體與水穩(wěn)性團聚體均以＞0.25mm粒級含量為主。隨著林齡的增加，落葉松人工林0～10 cm層土壤機械穩(wěn)定性團聚體＞2 mm粒級含量呈現(xiàn)降低的趨勢，0.25～2 mm粒級含量顯著上升，＜0.25 mm粒級含量無顯著變化（P＜0.05），水穩(wěn)性團聚體＞2 mm粒級含量逐漸降低，≥0.5～2 mm粒級含量提升顯著，＜0.5 mm粒級含量變化不顯著。任清勝等[9]研究發(fā)現(xiàn)大興安嶺重度火燒會顯著提高＞5 mm團聚體的粒級含量。這是由于研究區(qū)域土壤為棕色針葉林土，含有較多的黏粒，以及鐵和鋁的氧化物[26]。當發(fā)生重度火燒時，高溫使得鐵和鋁硅酸鹽含量發(fā)生變化，使得微團聚體結合成大團聚體以抵抗水的分解作用，導致大團聚體含量增多[27]。隨著林齡的增加＞2 mm粒級含量顯著減小，可能是由于落葉松的側(cè)根發(fā)達，在生長過程中，根系的穿插和擠壓破壞了受火燒板結的土壤，導致其大團聚體含量減少。在重度火燒跡地上種植了32 a的落葉松人工林土壤水穩(wěn)性團聚體＞0.25 mm粒級含量在下層中顯著高于11 a和21 a的林分，可能是因為隨著林齡的增加，影響團聚體形成與穩(wěn)定的膠結物質(zhì)的輸入，使得恢復32 a的土壤團聚體水穩(wěn)定性更高。

MWD值、GMD值與PAD值可以用來表征團聚體的穩(wěn)定性，一般情況下MWD值與GMD的值越大，PAD值越小，說明土壤結構好，穩(wěn)定性高。但也有學者認為較高的MWD值是由于土壤中過高的大團聚體含量以及不合理的粒級分配比例產(chǎn)生的，這種情況下反而會使得土壤變得板結，不利于土壤結構的改良[28]。本研究發(fā)現(xiàn)隨著林齡的增加，上層土壤機械穩(wěn)定性團聚體與水穩(wěn)性團聚體的MWD值總體呈現(xiàn)下降趨勢，但＞0.25 mm粒級含量之間無顯著差異，說明植被恢復是通過改變了土壤大團聚體的粒級分配比例，使得大粒徑團聚體逐漸向中粒徑和小粒徑團聚體轉(zhuǎn)移，從而降低了土壤團聚體的穩(wěn)定性。恢復32 a時的PAD值顯著降低，說明團聚體的結構越穩(wěn)定，抗侵蝕能力越強?？赡苁怯捎诨謴椭?2 a時，落葉松人工林生態(tài)系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，土壤有機質(zhì)、根系與微生物的分泌物等各種膠結物質(zhì)的輸入，提高了團聚體的穩(wěn)定性以抵抗水的侵蝕。

3.2 大興安嶺重度火燒跡地植被恢復后土壤團聚體有機碳變化

土壤團聚體對碳的物理固定及保護是實現(xiàn)穩(wěn)定碳庫的重要機制[29]。大興安嶺重度火燒跡地在植被恢復過程中，隨著落葉松人工林林齡的增加，上層土壤有機碳含量顯著升高，且上層土壤有機碳含量高于下層。上層土壤團聚體有機碳含量在恢復32 a時顯著升高（P＜0.05），隨著粒徑的減小團聚體有機碳含量呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，團聚體有機碳含量的變化趨勢與王冰等[30]研究結果一致。重度火燒發(fā)生時會通過氧化、揮發(fā)、灰分顆粒對流、可溶性離子淋溶和地表侵蝕等途徑降低土壤中的養(yǎng)分含量[31]。在植被恢復過程中，土壤有機碳的主要供應來源是凋落物的分解[32]。當重度火燒跡地恢復到32 a時，落葉松人工林郁閉度顯著上升，增加了可供分解的凋落物量，林下植被恢復也能提升對土壤供應碳源的能力。同時植被的生長可以攔截降雨，增加土壤水分，降低土壤礦化速率和侵蝕速率[33]，對有機碳含量進行保護，增加了土壤有機碳含量。隨著粒徑的減小有機碳含量逐漸增大的原因可能是小粒徑團聚體具有更大的比表面積，相較于大團聚體能夠吸附較多的有機質(zhì)，提高有機碳的含量[34]。團聚體有機碳貢獻率可以明確植被恢復年限對于團聚體有機碳產(chǎn)生的影響，隨著恢復年限的增加，逐漸以大團聚體（＞0.25 mm）粒級有機碳貢獻率為主。說明大團聚體能夠存有更多的有機碳，提高土壤的供碳能力。

4 結論

通過對大興安嶺重度火燒跡地上種植的落葉松人工林土壤團聚體及有機碳分布特征研究發(fā)現(xiàn)，隨著落葉松人工林林齡的增加，0～10 cm層土壤機械穩(wěn)定性團聚體與水穩(wěn)性團聚體均以＞0.25 mm粒級含量為主。＞2 mm粒級含量顯著下降，≥0.25～2 mm粒級含量顯著上升，重度火燒跡地種植落葉松后顯著改變了土壤團聚體的組成及分布。到目前為止，在1987年遺留的重度火燒跡地上種植了32 a的落葉松人工林土壤團聚體有機碳含量最高，0～10 cm層土壤有機碳含量高于10～20 cm層。團聚體有機碳貢獻率以≥2～5、≥1～2 mm粒級為主。隨著落葉松人工林林齡的增加提高了土壤有機碳含量，大團聚體主導有機碳的儲存與供給。

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