土地利用变化通过改变土壤团聚体的稳定性调控...

　　

　　土壤侵蚀是威胁全球生态环境、粮食安全的重要因素。溅蚀作为土壤侵蚀的初始阶段，为径流输沙提供了大量物质基础。团聚体是土壤结构的基本单元，其稳定性、有机质含量是评估土壤抗侵蚀能力的重要指标，而由雨滴击打作用引起的团聚体破碎、土壤颗粒迁移则是降雨侵蚀过程的关键环节。热带地区的暴雨频发，大规模的土地利用变化不仅改变区域的景观格局和地表生态过程，还极大地改变了生态系统的初级生产力和碳收支、区域水资源/气候的调节能力。而森林类型的转变可能会通过改变植物凋落物的输入，进而调控土壤团聚体稳定性、影响坡面的土壤侵蚀过程。 

　　为解析森林类型转变如何影响土壤侵蚀过程，版纳植物园生态水文研究组研究人员采用土壤筛分结合野外实验，测定了热带雨林转变为橡胶纯林后土壤团聚体尺度的降雨-溅蚀效应及其影响因子。结果表明：（1）与热带雨林相比，人工纯林的土壤团聚体有机碳含量、水稳定性指数及平均重量直径分别降低31%、9%和48%，这些性质的退化导致了土壤团聚体尺度的溅蚀速率明显增加（图1）；（2）土壤团聚体溅蚀速率随粒径先增加后降低，最低和最高溅蚀速率分别发生在10–8 mm和0.5–0.25 mm粒径范围，人工纯林土壤中显著增加的中、微团聚体数量（1–0.15 mm）对土壤溅蚀速率的增加具有重要贡献；（3）团聚体溅蚀速率与降雨动能、降雨量及降雨强度呈显著正相关，但与团聚体有机碳含量呈负相关；这表明，增加土壤有机质含量（如：增凋落物输入量）有助于促进土壤颗粒团聚化、增强土壤抗侵蚀能力。相关结果以Aggregate stability and size distribution regulate  rainsplash erosion: evidence from a humid tropical soil under different land-use regimes为题，发表在Geoderma上。 

　　此外，为探寻土地利用变化对植物凋落物产量及相关养分循环过程的影响，研究人员还对不同林型的凋落物产量及其化学组成进行3年的监测。结果表明：（1）与热带雨林相比，人工纯林的凋落物产量、现存量及通过凋落物沉降的养分量显著降低（图2）；（2）凋落物输入主要发生在旱季，风速、温度及太阳辐射是影响凋落物产量的主要气候因子；（3）尽管人工纯林的土壤发生了一定程度的退化，但植物群落具有较好的养分吸收能力（较高的N、P、Ca、Mg利用效率），反映了植物对贫营养生境的适应特性。相关结果以Reduced litterfall and decomposition alters nutrient cycling following conversion of tropical natural forests to rubber plantations为题，发表在Ecological Indicators上。 

　　图1. 森林类型转变降低了土壤团聚体稳定性进而加剧了土壤溅蚀 

　　图2. 森林类型转变对凋落物产量及养分循环的影响