2023, Vol. 60
以CO2为主的温室气体排放增加导致的全球变暖，是人类目前面临的重要生态环境问题之一[1]。土壤作为陆地生态系统中最大的碳库，是调节碳排放的重要场所[2]。研究表明，释放1 t土壤有机碳（SOC），相当于向大气中排放3.67 t CO2[3]。因此，减排增汇是减缓全球变暖的重要措施。植被输入是土壤有机碳的重要来源之一，植被覆盖的改变，将影响土壤碳循环的过程。草地灌丛化是指草地生态系统中木本或灌木植物的密度、盖度和生物量增加，草本植物减少的现象，是草地生态系统中重要的生态现象；它通过改变生境异质性、物种组成、地上生物量和地下有机碳分配，从而影响草地土壤碳循环[4]。我国的青藏高原高寒草地土壤储存着大量有机碳，然而，近年来，在气候变化和人类活动的影响下，青藏高原灌丛化现象日益严重[5]。
土壤团聚体是土壤结构的基本单元，也是土壤有机碳固存的重要场所，其稳定性直接影响有机碳在土壤中的驻留时间。土壤中的胶结物质是土壤团聚体形成和稳定的基础，可分为有机胶结物质、无机胶结物质和有机无机复合体[6]。作为有机胶结物质，有机碳在团聚体内的相对分布，不仅影响团聚体固定和储存有机碳的能力，还影响团聚体的稳定性[7]。铁铝氧化物是团聚体重要的无机胶结物质，其表面活性强，能与有机碳和黏粒结合，形成有机无机复合体，促进团聚体的稳定[8]。团聚体的形成实质是有机无机复合的过程，是黏粒通过与钙离子、铁铝离子等多价金属阳离子连接、吸附有机分子的过程[8]。钙键和铁铝键与有机质复合是有机无机复合体形成的重要机制，其对团聚体形成和稳定起着重要作用[9]。
目前，已有一些关于植被覆盖变化对团聚体胶结物质或团聚体稳定性影响的研究，但主要集中在黄土高原、红壤丘陵区和西南岩溶地区，对高寒草地的研究较少。罗晓虹等[7]的研究表明，植被覆盖度变化会影响团聚体有机碳的含量，进而影响团聚体稳定性。贾龙[10]的研究发现，不同植被影响了铁铝氧化物、钙键和铁铝键结合态有机碳的含量。但关于不同植被覆盖下有机无机复合体或3种胶结物质与团聚体稳定性关系的研究较少。同时，前人对灌丛化与团聚体稳定性关系的研究，尚存在争议。有研究发现草地土壤团聚体稳定性高于灌丛[11]，也有研究表明灌丛斑块中团聚体稳定性高于草地[12]。导致研究结果存在差异的原因除了土壤性质、团聚体稳定性评价方法等外，可能还与团聚体胶结物质的差异有关。不同植被根系分泌物组成和性质的差异，不仅会影响有机胶结物质的含量，还会影响微生物活动，改变土壤微环境，影响铁铝氧化物含量和形态，进而影响有机无机复合体的形成[13-14]，导致团聚体稳定性改变。但是，高寒草地灌丛化后，土壤团聚体胶结物质将如何变化，进而影响团聚体的稳定性尚不清楚。基于此，本研究以青藏高原东缘4种典型灌丛草地为研究对象，分析灌丛化对团聚体及其胶结物质含量和团聚体稳定性的影响，探讨各胶结物质对团聚体稳定性的作用，拟为青藏高原高寒草地土壤团聚体稳定性理论及有机碳库的动态管理提供基础。
1 材料与方法 1.1 样地概况研究样地位于四川省阿坝州红原县（31°51′N~33°33′N，101°51′E~103°22′E），平均海拔3485 m，该区域地处青藏高原东缘，川西北山地向高原过渡地带，地貌类型主要由浅丘山地和丘间低地构成。该区域气候为大陆性高原气候，年均气温1.4˚C，年均降水量为791 mm，集中在5-10月，年均蒸发量为648.2 mm。采样区已灌丛化生长30年，本研究样地由灌木和草本植物构成，复合群落的总盖度在70%左右。无灌丛生长的草地主要物种为禾本科。灌丛样地中优势种分别为高山绣线菊（Spiraea alpina）、窄叶鲜卑花（Sibiraea angustata）、小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）、金露梅（Potentilla fruticosa）。草地植物种类主要包括莎草科的四川嵩草（Kobresia setchwanensis）和高山嵩草（Kobresia pygmaea），禾本科的四川剪股颖（Agrostis szechuanica）、垂穗披碱草（Elymus nutans）、早熟禾（Poa annua）、发草（Deschampsia caespitosa）等。小叶锦鸡儿样地土壤为砂质土，其他样地为高山灌丛草甸土，成土母质以坡积物为主。
1.2 样品采集与处理野外采样于2019年8月进行，为比较灌丛化和未灌丛化草地团聚体稳定性及其胶结物质的含量变化，选取当地4种优势灌丛高山绣线菊、窄叶鲜卑花、小叶锦鸡儿、金露梅生长的草地作为灌丛化样地，各样地灌丛长势相当，盖度相近，每种灌丛分别设置6个重复；另选一块无灌丛生长的草地，草地盖度与各灌丛样地接近，作为对照样地，同样设置6个重复。每块样地内按对角线法设置6个50 cm×50 cm的小样方，进行植物群落调查，用剪刀收集所有地上生物量。群落调查后，用土壤铲挖取0~10 cm的原状土，削去边缘受挤压的土壤后，采集2 kg团聚体土样，装于硬质塑料盒，另采集一份测量理化性质的土样；同时用环刀采集土样以测量土壤容重。土样经自然风干，期间将大块土沿纹理轻轻地掰成10~12 mm小土块，剔除植物残体和砾石，过筛后，用于团聚体分离提取和土壤理化性质分析。
1.3 土壤团聚体分级及其稳定性计算本文中的团聚体均指水稳性团聚体，采用Cambardella和Elliott的湿筛法和沉降虹吸法将团聚体分为大于2 mm、2~0.25 mm、0.25~0.053 mm、0.053 mm和小于0.053 mm五个粒径[15]。团聚体稳定性的计算方法如下：
大于0.25 mm团聚体（R0.25）比例采用以下公式[16]计算：
| $ {R_{0.25/\% }} = \frac{{{W_r} > 0.25}}{{{W_T}}} \times 100 $ | (1) |
式中，WT代表各粒径团聚体的质量总和，g；Wr > 0.25为大于0.25 mm团聚体的质量之和，g。
团聚体平均重量直径（MWD）采用以下公式计算[15]：
| $ {\text{MWD}} = \sum\nolimits_i^n {\bar d} \times {m_i} $ | (2) |
式中，MWD为团聚体平均重量直径，mm；i为第i级团聚体；n为团聚体总级数，n=5；
分形维数（D）采用杨培岭和罗远培[17]的公式计算：
| $ \lg \left[ {\frac{{M(r < \overline {{x_i}} )}}{{W_T^{}}}} \right] = (3 - D)\lg \frac{{{x_i}}}{{{{\bar x}_{\max }}}} $ | (3) |
式中，
土壤pH用酸度计测定，水土比为2.5：1，全土有机碳（SOC）采用总有机碳（TOC）分析仪（Elementar Vario TOC，德国）测定，土壤全氮（TN）采用凯氏定氮法测定，土壤容重采用环刀法测定。土壤机械组成采用激光粒度仪（Mastersizer 2000，Malvern Corp，英国）分析。
1.5 团聚体胶结物质的测量方法团聚体土样经研磨后，过0.125 mm筛子，用TOC分析仪测定团聚体有机胶结物质。团聚体无机胶结物质采用鲁如坤[18]的方法，提取、稀释后，用分光光度计（Agilent Cary 60，德国）测定。有机无机复合体采用徐建民和侯惠珍[19]的方法，提取、稀释后，用TOC分析仪测定结合态有机碳的含量。
1.6 数据处理数据分析采用SPSS 22.0软件，显著性分析采用最小显著差异法（LSD），增强回归树（boosted regression tree，BRT）分析采用R3.5.0软件，作图采用origin 8.0软件。
增强回归树是一种以分类回归树算法为基础的自学习方法，通过产生多重回归树，提高模型稳定性和预测精度，得出自变量与因变量的相互关系及贡献率[20]。运用BRT模型分析不同胶结物质对土壤团聚体稳定性（MWD）的影响。采用树复杂性（tree complexity）=5，学习速率（learning rate）=0.005，袋分数（bag fraction）=0.5，进行生态建模[21]。
2 结果 2.1 灌丛化草地土壤理化性质各样地土壤理化性质如表 1所示。灌丛化后，各样地pH和机械组成变化显著（P < 0.05），土壤有机碳（soil organic carbon，SOC）、全氮（total nitrogen，TN）和容重（bulk density，BD）均无显著变化（P > 0.05）。除金露梅样地外，其他灌丛样地pH均较草地显著增加（P < 0.05）。各样地机械组成均以砂粒、粉粒为主，而小叶锦鸡儿样地砂粒的含量较草地显著增加，粉粒和黏粒的含量显著降低（P < 0.05）；高山绣线菊和窄叶鲜卑花样地黏粒的含量较草地显著增加（P < 0.05）。
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表 1 各样地土壤理化性质 Table 1 Physical and chemical properties of different sample sites |
灌丛化后，小叶锦鸡儿样地团聚体含量显著改变，其他灌丛样地团聚体含量均无显著变化；相比草地，小叶锦鸡儿样地2~0.25 mm和小于0.002 mm团聚体含量显著降低（P < 0.05），分别降低了49.42%和48.05%（表 2）；0.25~0.053 mm团聚体含量显著增加（P < 0.05），增加了174.2%；大于2 mm和0.053~0.002 mm团聚体含量变化不显著（P > 0.05）。
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表 2 各样地水稳性土壤团聚体含量分布 Table 2 The percentage of soil water-stable aggregates content in different sample sites |
本研究中土壤团聚体稳定性通过大于0.25 mm粒径团聚体含量（R0.25）、平均重量直径（MWD）和分形维数（D）进行评估。各样地中大于0.25 mm团聚体含量以小叶锦鸡儿样地中最低，窄叶鲜卑花样地中最高（图 1a）。与草地相比，仅有小叶锦鸡儿样地中大于0.25 mm团聚体含量显著降低40.55%（P < 0.05）。
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注：不同大写字母代表不同样地团聚体稳定性的差异显著（P < 0.05）。 Note: Different capital letters represent significant differences among different sample sites of aggregates stability(P < 0.05). 图 1 各样地土壤团聚体稳定性 Fig. 1 Stability of soil aggregates in different sample sites |
各样地MWD在0.55~0.84 mm之间，以小叶锦鸡儿样地中最低，窄叶鲜卑花样地中最高（图 1b）。小叶锦鸡儿样地MWD显著低于草地（P < 0.05），其他灌丛样地与草地差异不显著（P > 0.05）。各样地土壤团聚体分形维数D在2.54~2.66之间，总体上表现为草地中最高，小叶锦鸡儿样地中最低的趋势，但草地与各灌丛样地D值并无显著差异（P > 0.05）（图 1c）。
2.4 灌丛化草地土壤团聚体胶结物质含量分布团聚体有机胶结物质——团聚体有机碳（SASOC）的含量在灌丛化草地土壤中的分异如图 2a所示。各样地中SASOC的含量在46.15~149.7 g·kg–1之间。与草地相比，窄叶鲜卑花样地0.053~0.002 mm和小于0.002 mm粒径中SASOC的含量显著降低（P < 0.05），分别降低了34.03%和27.48%（图 2b）；小叶锦鸡儿样地0.053~0.002 mm和小于0.002 mm粒径中SASOC的含量显著增加（P < 0.05），分别增加了61.10%和131.7%（图 2b），其他灌丛与草地相比无显著差异（P > 0.05）。
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注：不同小写字母代表同一样地不同粒径间的差异显著（P < 0.05），不同大写字母代表同一粒径不同样地间的差异显著（P < 0.05）。下同。 Note: Different lowercase letters represent the significances of the difference among different particle sizes in the same site, different capital letters represent the significances of the difference between the same particle size among different sample sites. The same below. 图 2 各样地土壤团聚体有机碳的含量分布（a. 不同粒径中的分布，b. 不同样地中的分布） Fig. 2 Distribution of organic carbon content in soil aggregates among different sample sites(a. Distribution of organic carbon in different particle sizes, b. Distribution of organic carbon in different sample sites) |
团聚体无机胶结物质——游离态铁铝（Fed、Ald）、无定形态铁铝（Feo、Alo）、络合态铁铝（Fep、Alp）在灌丛化草地土壤中的分异如图 3所示。各样地中Fed的含量在9.63~20.95 g·kg–1之间（图 3a），Ald的含量在1.03~3.74 g·kg–1之间（图 3b），总体上呈现出草地中各粒径中Fed的含量高于各灌丛样地的趋势。与草地相比，小叶锦鸡儿样地大于2 mm、0.25~0.053 mm、0.053~0.002 mm粒径中Fed的含量显著降低（P < 0.05），分别降低33.28%、54.01%和25.90%；各灌丛化样地0.25~0.053mm粒径中Ald含量显著降低（P < 0.05），以小叶锦鸡儿样地中降低最多，降低了62.36%；窄叶鲜卑花样地各粒径（除0.053~0.002 mm粒径外）中Ald的含量显著降低48.08%~54.28%（P < 0.05）；小叶锦鸡儿样地小于0.002mm粒径Ald显著增加65.72%（P < 0.05）。
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图 3 各样地不同粒级团聚体中铁铝氧化物的含量分布（a. 游离氧化铁的含量，b. 游离氧化铝的含量，c. 无定形态氧化铁的含量，d. 无定形态氧化铝的含量，e. 络合态氧化铁的含量，f. 络合态氧化铝的含量） Fig. 3 The distribution of Fe-Al oxides in aggregates of different particle sizes(a. The content of free iron oxides, b. The content of free alumina oxides, c. The content of amorphous iron oxides, d. The content of amorphous alumina oxides, e. The content of complexed iron oxides, f. The content of complexed alumina oxides) |
各样地中Feo的含量在0.9~4.0 g·kg–1之间（图 3c），Alo的含量在0.52~1.39 g·kg–1之间（图 3d）。与草地相比，窄叶鲜卑花、小叶锦鸡儿样地、高山绣线菊样地（大于2 mm粒径除外）各粒径中以及金露梅样地0.25~0.053 mm粒径中Feo的含量显著降低（P < 0.05）；小叶锦鸡儿样地中大于2 mm、2~0.25 mm和0.25~0.053 mm粒径中Alo的含量显著降低（P < 0.05）。
各样地中Fep的含量为0.42~1.99 g·kg–1（图 3e），Alp的含量为0.39~2.09 g·kg–1（图 3f）。就Fep而言，灌丛化后各样地各粒径中Fep的含量整体表现为增加的趋势。与草地相比，高山绣线菊、金露梅、窄叶鲜卑花样地（2~0.25 mm和0.053~0.002 mm粒径除外）各粒径中Fep的含量均显著增加（P < 0.05），各样地中分别增加了119.2%~341.1%、156.7%~278.6%和83.76%~163.7%；小叶锦鸡儿样地小于0.002 mm粒径中Fep的含量显著增加110.9%（P < 0.05）。灌丛化后各样地各粒径中Alp的含量表现为降低的趋势，与草地相比，各灌丛样地所有粒径（小叶锦鸡儿和金露梅样地0.053~0.002 mm粒径除外）中Alp的含量显著降低（P < 0.05）。
综上，各样地不同粒径团聚体中3种形态铁铝氧化物含量由高到低总体上表现为：Fed > Ald > Feo > Alo > Fep > Alp（图 3）。灌丛化增加了各样地中Fep和小叶锦鸡儿样地小于0.053 mm粒径中Ald、Alo的含量，降低了各样地不同粒径中其余形态铁铝氧化物的含量，对小叶锦鸡儿样地中0.25~0.053 mm粒径中各铁铝氧化物的含量降低比例均最高。
团聚体有机无机复合体——钙结合态有机碳（Ca-SOC）和铁铝结合态有机碳（Fe/Al-SOC）在灌丛化草地团聚体中的分异如图 4所示。各样地中Ca-SOC的含量在1.08~1.43 g·kg–1（图 4a），Fe/Al-SOC的含量在12.73~24.92 g·kg–1（图 4b）。与草地相比，高山绣线菊样地0.25~0.053 mm粒径中Ca-SOC的含量显著增加33.34%（P < 0.01）；小叶锦鸡儿样地0.25~0.053 mm粒径中Ca-SOC的含量显著降低67.37%（P < 0.01）；窄叶鲜卑花样地各粒径Fe/Al-SOC的含量显著降低36.75%~51.06%（P < 0.01）；小叶锦鸡儿样地2~0.25 mm、0.25~0.053 mm和金露梅样地0.053~0.002 mm、小于0.002 mm粒径中Fe/Al-SOC的含量显著降低（P < 0.01），小叶锦鸡儿样地中小于0.002 mm粒径中Fe/Al-SOC的含量显著增加26.56%（P < 0.01）。
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图 4 各样地土壤团聚体中结合态有机碳的含量分布（a.钙结合态有机碳的含量，b.铁铝结合态有机碳的含量） Fig. 4 Distribution of bounded organic carbon in soil aggregates in different sample sites(a. The content of Calcium bound organic carbon, b. The content of Fe/Al bound organic carbon) |
通过BRT分析各胶结物质对团聚体稳定性的作用，由此得出高山绣线菊样地中，对团聚体稳定性指标（MWD）的贡献最主要的3种胶结物质分别为：Fep、Feo和Alo，前两者贡献率分别为22.4%和21%（图 5）。草地和其他灌丛样地中对团聚体稳定性起主要作用是SAOC、Fed，贡献率分别在12.4%~20.8%和12.8%~25.4%之间（图 5）。在高山绣线菊样地中以Fed贡献率最低；窄叶鲜卑花和小叶锦鸡儿样地中，以Ca-SOC贡献率最低；金露梅样地中，以Fep贡献率最低；草地中以Fe/Al-SOC贡献率最低。
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注：Fed：游离态氧化铁；Ald：游离态氧化铝；Feo：无定形态氧化铁；Alo：无定形态氧化铝；Fep：络合态氧化铁；Alp：络合态氧化铝；SAOC：团聚体有机碳；Ca-SOC：钙结合态有机碳；Fe/Al-SOC：铁铝结合态有机碳。 Note: Fed: Free iron oxides; Ald: Free alumina oxides; Feo: Amorphous iron oxides; Alo: Amorphous alumina oxides; Fep: Complexed iron oxides; Alp: Complexed alumina oxides; SAOC: Soil aggregate organic carbon; Ca-SOC: Calcium bound organic carbon; Fe/Al-SOC: Fe-Al bound organic carbon. 图 5 各样地团聚体各胶结物质对团聚体平均重量直径（MWD）的贡献率（a. 高山绣线菊样地，b. 窄叶鲜卑花，c. 小叶锦鸡儿样地，d. 金露梅样地，e. 草地） Fig. 5 The contribution rate of each cementing material in different sample sites to the mean weight diameter of aggregates(a. Spiraea alpine plot, b. Sibiraea angustata plot, c. Caragana microphylla plot, d. Potentilla fruticose plot, e. Grassland) |
本研究中灌丛化后降低了小叶锦鸡儿样地大团聚体的含量，增加了其微团聚体的含量（表 2）。这可能是土壤和植被共同作用的结果，小叶锦鸡儿样地为砂质土，导致其团聚体含量主要分布在砂粒范围。其次，砂质土有利于小叶锦鸡儿灌丛根系的生长和扩张，促进根系对大团聚体的破坏，从而增加微团聚体的含量[22]。此外，根系分泌的有机酸成分可解聚团聚体无机胶结物（如铁铝氧化物），而且根系吸收水分会加剧土壤的干湿交替，导致团聚体破碎，也是微团聚体含量增加的重要因素[23]。
R0.25、MWD、D是评价团聚体稳定性的重要指标。大于0.25 mm团聚体比例越高、团聚体平均重量直径越大，表明团聚体稳定性越强[24]。分形维数D值高，表明土壤结构越紧实；D值低，表明土壤较为疏松，通透性更好[17]。本研究中，小叶锦鸡儿样地团聚体稳定性显著低于草地（图 1）。各样地中团聚体分形维数D表现为小叶锦鸡儿样地低于草地的趋势，这可能是因为小叶锦鸡儿样地土壤砂粒含量较高，导致其分形维数较低[17]。结合小叶锦鸡儿样地中的R0.25、MWD、D，可以确定灌丛化降低了小叶锦鸡儿样地土壤团聚体的稳定性。除了土壤结构和根系干扰，小叶锦鸡儿样地中铁铝氧化物的含量总体上低于草地（图 3），黏粒含量也比较低（表 1），不利于土壤颗粒和有机质结合，这可能是导致其稳定性降低的重要原因。
灌丛化仅显著影响了小叶锦鸡儿样地土壤团聚体稳定性（图 1）和团聚体含量（表 2），这可能是相比其他样地，小叶锦鸡儿灌丛拦截了大量的砂粒，砂粒中养分含量较低，不利于团聚体的形成和稳定[25]。虽然小叶锦鸡儿是豆科灌木，具有固氮的作用，一定程度上降低了碳/氮（C/N）比，有利于有机碳的固存，但在表层土壤中，其有机碳的输入通常以颗粒态有机碳或轻组有机碳为主，容易被微生物分解，从而不利于其对有机碳的固存[25]。
3.2 灌丛化对团聚体胶结物质的影响植被类型变化通过改变有机质的输入，影响团聚体内有机胶结物质（SAOC）的含量。本研究发现，灌丛化主要影响了小叶锦鸡儿样地SAOC的分布，显著增加了 < 0.053 mm微团聚体中SOC的含量（图 2），这可能与有机碳输入的数量和质量以及土壤质地有关。小叶锦鸡儿灌丛斑块内凋落物输入较草地丰富，而且小叶锦鸡儿属于豆科灌木，其根系具有固氮功能，可促进有机碳含量增加[26]，再加上其根系对团聚体的破坏作用，促进有机碳向微团聚体中富集[22]。
植被类型的变化还会引起凋落物、根系及分泌物的改变，进而影响团聚体无机胶结物质（铁铝氧化物）的含量和形态。植物根系会分泌不同的有机酸类物质，影响土壤pH，从而改变铁铝氧化物的含量和形态。本研究中灌丛化增加了各样地中Fep的含量，降低了Alp的含量（图 3e，图 3f），这可能与根系分泌物的性质和pH有关。有机酸对铁铝氧化物的吸附强度与土壤pH呈负相关，当pH升高时，有机酸对铁铝氧化物的吸附会受到抑制，通过形成有机物与铁铝氧化物的络合物保存于土壤中[14]，从而导致络合态铁铝的含量增加。而除小叶锦鸡儿外所有灌丛pH较草地均升高（表 1），因此灌丛化草地土壤中Fep得以保留，含量增加。灌丛化降低了各样地中Alp的含量，可能是由于草地中有机酸对Fep的吸附作用强于Alp。灌丛化后，小叶锦鸡儿样地除Fep以外的铁铝氧化物含量呈降低趋势（图 3），这可能与小叶锦鸡儿灌丛的有机质质量和土壤质地等因素有关。有研究表明，豆科的小叶锦鸡儿灌木有机碳的输入主要以叶片为主，而草地中以根系和叶片的混合物为主；灌丛化后，低质量凋落物输入增加，有机质化学成分较低，不利于铁铝氧化物的生成和转化[27]。此外，较少的黏粒含量（表 1）也限制了铁铝氧化物的吸附能力[28]。
植被类型通过影响有机、无机胶结物质的含量和形态，进一步影响有机无机复合体的含量和分布。本研究中灌丛化显著降低了小叶锦鸡儿样地0.25~0.053 mm粒径中Ca-SOC和Fe/Al-SOC含量（图 4），这可能因为该粒径中有机碳含量和铁铝氧化物含量较低。由图 2可知，该样地0.25~0.053 mm中团聚体有机碳含量远低于草地中，而该粒径中各铁铝氧化物含量均显著低于草地中（图 3）。灌丛化降低了窄叶鲜卑花样地各粒径团聚体内Fe/Al-SOC含量（图 4b），这可能与该样地团聚体有机碳含量较低且所有粒径中Feo以及各形态铝氧化物的含量均显著降低有关（图 2，图 3）。灌丛和草地之间Ca-SOC的含量无显著差异（图 4a），可能是由于研究区是酸性土壤，碳酸盐含量较低，且pH < 7时，碳酸盐含量变化也不明显[29]，土壤中缺乏主要的胶结物质，不利于钙结合态有机碳的生成。
3.3 团聚体胶结物质与团聚体稳定性的关系团聚体中有机碳的分布[7]、铁铝氧化物的含量和形态[30]以及有机无机复合体[31]均是形成团聚体的基础，对团聚体的稳定性起着重要作用。本研究中不同样地团聚体胶结物质对团聚体稳定性的BRT分析结果显示：高山绣线菊样地对团聚体稳定性起主要作用的3种胶结物质分别是Fep、Feo和Alo（图 5a）。有研究表明[32]，无定形态铁铝和络合态铁铝与团聚体稳定性的相关性更好，本研究中高山绣线菊样地的BRT分析结果与之相似，可能是由于不同的根系分泌物改变了土壤pH，从而改变了土壤中铁铝氧化物的含量和形态[14]，也进一步影响了团聚体稳定性。本研究草地和其他3种灌丛样地中，对团聚体稳定性起主要作用的3种主要胶结物质中均包括SAOC和Fed（图 5），表明团聚体的有机胶结物质和无机胶结物质共同促进团聚体的稳定。这与Zhao等[33]的研究结果较为一致，其研究发现，土壤有机碳和游离态铁铝对团聚体稳定性起着主要作用。本研究还发现，除金露梅样地中Fe/Al-SOC作为团聚体稳定性主要的贡献因子外，其他样地中，Ca-SOC和Fe/Al-SOC均不是最主要的贡献因子（图 5），表明有机无机复合体对团聚体稳定性的贡献可能小于团聚体有机碳和某些铁铝氧化物。一般认为，Fe/Al-SOC和Ca-SOC矿化分解较慢，抗氧化能力较强，Fe/Al-SOC氧化稳定性强于Ca-SOC。本研究发现，Fe/Al-SOC并不是促进团聚体稳定的主要因素之一（图 5），这可能是由于Fe/Al-SOC具有一定的活性，当未向更稳定的有机质形态转化时，也会存在明显的矿化；其次是Fe/Al-SOC通常与土壤中非晶型态铁铝氧化物关系密切，当此类铁铝氧化物含量有限，生成较慢时，也会影响Fe/Al-SOC的形成；此外，一些紧密结合态有机质与黏土矿物的结合，稳定性明显强于其他组分，从而影响了Fe/Al-SOC的累积[34]。
植被对团聚体稳定性的作用主要通过凋落物、根系及其分泌物等有机质输入的不同，改变根系环境和微生物活动，引起胶结物质变化而发生改变[11，35]。胶结物质的含量和性质的改变，通常引起团聚体稳定性的变化。本研究结果显示，草地中团聚体稳定性显著高于小叶锦鸡儿样地（图 1），这可能与草地中团聚体稳定性的主要贡献因子，即各粒径团聚体中Feo的含量和大于2 mm、0.25~0.053 mm和0.053~0.002 mm粒径中Fed的含量均显著高于小叶锦鸡儿样地中（图 3）有关。草地斑块团聚体中Feo和Fed含量均高于各灌丛斑块（图 3），而它们又对草地团聚体稳定性起主要作用，这可能是由于Feo比表面积较大，是活性羟基的主要贡献者，对团聚体胶结作用较强，因此，它对团聚体稳定性有重要的促进作用[30]。而Fed也被认为与黏粒结合非常牢固，不易被分散，有利于形成稳定的团聚体[36]。本研究发现，个别微团聚体粒径中团聚体有机碳和铁铝氧化物含量降低，而团聚体稳定性并未显著降低，这可能是由于微团聚体中有机碳与黏粒和铁铝氧化物密切结合，从而有机碳和铁铝氧化物呈现出降低的趋势，但形成了稳定的有机无机复合体，促进了团聚体稳定性的增加[32]。此外，根系及微生物分泌的有机酸及适宜的pH，会促进铁铝氧化物的吸附，引起铁铝氧化物的含量降低，但实际上是形成有机无机复合体[14，37]，增加了团聚体的稳定性。
4 结论灌丛化降低了小叶锦鸡儿样地中大团聚体和黏粒的含量及团聚体稳定性，对其他3种灌丛草地团聚体含量和稳定性影响不显著。灌丛化主要改变了小叶锦鸡儿样地和窄叶鲜卑花样地胶结物质的含量。不同样地中，对团聚体稳定性起主要作用的胶结物质存在差异，高山绣线菊样地中，起主要作用的胶结物质为络合态铁（Fep）、无定形态铁（Feo）和无定形态铝（Alo）；草地和其他灌丛样地中主要胶结物质为团聚体有机碳（SAOC）和游离态铁（Fed），表明铁铝氧化物和有机碳对团聚体稳定性的作用可能较有机无机复合体更强。灌丛化虽增加了小叶锦鸡儿样地小于0.053 mm粒径SAOC的含量，但降低了大团聚体、黏粒以及主要胶结物质Fed的含量，从而降低了团聚体稳定性，这可能不利于其有机碳的固存。灌丛化对团聚体稳定性和胶结物质的影响可能与灌木性质、土壤质地等因素有关。
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