坑-堆微地形发育过程中的土壤物理结构与团聚体稳定性动态

《Trees, Forests and People》：Soil Physical Structure and Aggregate Stability Dynamics During Pit-Mound Microrelief Development

　　

肖贤穆|陈立新|王亚飞|高瑞琳|段文明

摘要

树木倒伏是 Xiaoxing'an 山脉原始韩国松混交林中常见的自然扰动现象，这种扰动会在地表形成坑-丘微景观，从而显著改变土壤的微环境。由树木倒伏事件及其后续微地貌变化所形成的自然年序为研究扰动后的土壤恢复过程提供了独特的契机。在本研究中，我们利用风倒干扰区的坑-丘微地貌作为自然时间序列载体，探讨了树木倒伏后土壤物理结构和团聚体稳定性的动态变化过程。通过方差分析、相关性分析和结构方程建模，阐明了土壤物理性质对团聚体稳定性的影响。研究结果表明，坑-丘微地貌形态是反映土壤恢复进程的直观指标，其形态变化直接驱动了土壤剖面的重构。倒伏树木的分解产物是导致丘体表层土壤中腐殖质积累的主要因素。腐烂的树木主要影响0–50厘米深度范围内的土壤物理性质，其中30厘米深度处是生物活跃区与非活跃区的分界线。坑内土壤团聚体稳定性恢复的转折点出现在树木腐烂的中期阶段，此时材料组成、水分和气体条件以及孔隙结构都处于最佳状态。基于坑-丘微地貌所提供的自然年序研究，我们发现树桩腐烂中期的30厘米深度是土壤团聚体稳定性恢复的关键转折点，并且土壤物理重构表现出显著的深度依赖性。本研究揭示了森林土壤系统在扰动后的“扰动-重组-稳定”作用机制。