东兰县林地土壤有机质含量与土壤容重的相关性分析

马麟英+梁月兰+韦国钧+梁运

摘要：以广西东兰县退耕还林地和荒山林地的7种立地类型土壤剖面的A、B层为研究对象，采用环刀法测定土壤容重，用重铬酸钾法-外加热法测定土壤有机质的含量，采用单因素方差分析方法分析A层和B层土壤有机质含量和土壤容重的差异性，结果表明，A层土壤有机质含量与土壤容重之间的关联紧密程度比B层的大，荒山林地的A层、B层分别比退耕林地的相应A层、B层的大。

关键词：土壤；有机质；土壤容重

中图分类号：S158 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）01-0059-04

Studies of Relations between Soil Organic Matter Content and Soil Bulk Density in Different Soil Level in Donglan County

MA Lin-ying1，LIANG Yue-lan1，WEI Guo-jun2，LIANG Yun2

（1.Guangxi Ecological Engineering Vocational and Technical College，Liuzhou 545004，Guangxi，China；

2.Donglan Returning Farmland to Forest Office，Donglan 547400，Guangxi，China）

Abstract： Using chestnuts in A and B level of the soil profiles in 7 kind of site types of the forest land returned from the cultivated land and wasteland woodland in Donglan County as studying objects， the blade ring method was used to survey soil bulk density， the potassium dichromate-outside the heating method was used to survey soil organic matter content， the analysis of variance with single factor was used to analyze the differences of A and B level of soil organic matter content and soil bulk density， the analysis of Least-squares was used to estimate the regression equation of soil organic matter content and soil bulk density. The relations of regression equation of quadratic parabola was obtained in A level between soil organic matter content and soil bulk density. The relations of regression equation of three parabolic was obtained in B level between soil organic matter content and soil bulk density. The extent of A level between soil organic matter content and soil bulk density was deeper than that of the B level. The extent of A level and B level between soil organic matter content and soil bulk density in the wasteland woodland was deeper than that of A and B level of the forest land returned from the cultivated land.

Key words： soil； organic matter；soil bulk density

收稿日期：2013-01-21

基金项目：广西区林业厅资助“广西退耕还林工程建设效益监测”项目（AB180102）

作者简介：马麟英（1968-），女，广西南宁人，副教授，硕士，研究方向为森林生态学，（电话）13978052057（电子信箱）mly-196827@163.com。

土壤有机质是土壤固体物质的一个重要组成部分，其组成元素是C、H、O、N，土壤有机质的来源主要是生长在土壤上的植物和居住在土壤中的动物、微生物，在其全部或部分死亡后，它们的残体就变成有机质，加入到土壤的上部或内部[1]。有机质对土壤的水、肥、气、热等各种肥力因素起着主要的调节作用，对土壤耕性结构也有重要影响，可以促进团粒结构的形成，改善物理性质，有机质含量多的土壤，土壤团聚体多，稳定性好，其在土壤中主要以胶膜形式包被在矿质土粒的外表，由于它是一种胶体，黏结力比砂粒强，所以施用于砂土后增加了砂土的黏性，可促进团粒结构的形成[2-6]。另一方面，由于它松软、絮性、多孔，而黏结力又不像黏粒那样强，所以黏粒被包被后易形成散碎的团粒，使土壤变得比较松软而不再结成硬块，这说明土壤有机质既可改变砂土的分散无结构状，又能改变黏土坚韧大块结构，从而使土壤的透水性、蓄水性以及通气性都有所改善。

土壤容重是指在自然状态下单位容积土体（包括土粒和孔隙）的质量或重量。土壤容重是重要的土壤物理性状，是衡量土壤好坏的重要指标之一，它直接影响着土壤水肥供应、通气状况及作物根系穿透阻力等因素。一般情况下，土壤容重小说明土壤孔隙数量多，比较疏松，结构性好，土壤的水分、空气、热量状况良好[7]。而土壤中有机质含量的多少决定着土壤的物理结构性，因此，土壤有机质含量与土壤容重有一定的关联性[8]。目前，有关土壤有机质与土壤物理性质的研究有很多，但专门就土壤有机质含量与土壤容重之间的关联的研究还比较少。因此，本研究通过对广西东兰县山区退耕林地及相应的荒山林地的7种立地类型A、B层的土壤有机质和土壤容重及其相关理化性质的测定，并通过图表分析，确定不同土层土壤有机质含量与土壤容重之间的关联性，为该县的林地的肥料管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

东兰县位于广西西北部，地处东经107°05′07″-107°43′47″，北纬24°13′02″-24°51′01″。属于南亚热带季风气候区，具有夏长冬短，热量丰富，雨量充沛，水热同期等特点，全年降雨量1 196.6～1 689.1 mm，冬春季雨量较少，相对湿度79%，属湿润气候。全县年均气温20.2 ℃， 年总积温6 710～7 747 ℃，年总辐射量429.79 kJ/cm2，年日照总时数1 526.7 h，属日照偏少地区，无霜期351 d；地势由北向南倾斜，地形复杂，岭谷相间，沟壑纵横，属红壤地带，耕地多分布在半山腰上，土层浅、坡度大，水土流失严重。林业用地及常年耕地海拔一般在223～1 000 m之间。是典型的喀斯特岩溶地貌。

1.2 调查方法和测定方法

1.2.1 土壤剖面设置 采用典型抽样的方法，每一种立地类型在3个乡（镇）各设置一个土壤剖面的位置，选在人为因素影响较少的地方设置剖面。

1.2.2 野外取样 对东兰县的7种典型退耕林地和荒山林地立地类型地带进行了野外调查取样，每一个土壤剖面挖深度约为1 m， 除去土壤表层植物体，分A、B两层采集记录，A、B层各取一个50 cm3的环刀土和各采0.5 kg的土壤样品，并相应进行土壤剖面形态特征的记载。每一种立地类型的退耕林地和荒山林地均在3个乡（镇）各设置一个土壤剖面取土样，则7种土地利用类型共取42个土样；土壤水分测定：测定42个土样的土壤鲜重，填写好标签，分别装入自封袋中，带回实验室处理。

1.2.3 样品处理 将用于测定土壤容重与水分的42个土样置于烘箱中，在110 ℃条件下烘8 h至恒重，测定土样干重，计算土壤含水量。用于测定土壤有机质含量的土样则先在室内风干，将风干后的土壤平铺在木板或硬塑料胶板上，用木棒碾碎，用1 mm孔径的土壤筛过筛，拣出石块杂物和石砾，再碾再筛，直至小于1 mm的土粒全部过筛为止。将通过1 mm筛孔的土样搅匀后铺成薄层，划成许多面积相等的小格，用角勺从每小格中取出少许的土样，在研钵中研磨，使之全部通过0.25 mm的筛孔，装入有磨口的广口瓶中，在避光、干燥的室内存放，供测定有机质含量用。

1.2.4 测定方法 土壤容重和孔度采用“环刀法”，土壤含水量的测定采用“烘干法”，土壤质地的鉴定采用手感法。用重铬酸钾法-外加热法测定土壤有机质的含量。

1.3 数据计算及分析方法

1.3.1 土壤的各个指标的计算方法

1）土壤比重=2.65 g/cm3。

2）土壤含水量W=■×100%，其中W1是指10 g土壤样品的湿土重，W2是指10 g土壤样品的干土重。

3）土壤容重D（g/cm3）=■×（100+W），其中M是指环刀内湿土和环刀的总重量，M1是指环刀的重量，V是指环刀的容积，为50 cm3，W是指土壤含水量。

4）土壤孔隙度=■×100%。

5）土壤有机质=■×100%，式中：V0为空白试验消耗的FeSO4体积数，单位为mL；V为土样消耗的FeSO4体积数，单位为mL；N为硫酸亚铁标准溶液浓度，单位为mol/L；0.003为1/4碳原子以g/mmol作单位的摩尔质量的数值；1.742为由土壤有机质换算成有机质的换算系数；1.1为校正系数；W为风干土重量，单位为g。

1.3.2 数据显著差异分析方法 采用单因素方差分析方法，以95﹪的可靠性分别判断各个立地类型的A层和B层之间、各个立地类型的A层之间、各个立地类型的B层之间有机质含量和土壤容重显著差异性，计算公式如表1所示。如果只是A层和B层数值之间的对比，方差分析结果表明是差异显著，则可以断言2层数值之间呈显著性差异；如果是7种立地类型之间的A层数值或B层数值比较，方差分析结果表明是差异显著，并不能就断言各水平两两之间都有差异显著，则还需要进行多重比较分析。多重比较采用q检验方法进行，并设定危险率两种，а=0.05和а=0.01，计算公式如下：D=qa（a，f）■。首先从Q表查出q0.05和q0.01的值并计算D0.05和D0.01的值，若两个水平间的差异大于D0.01的，则说明两者之间差异非常显著；若两个水平间的差异大于D0.05的值，则说明两者之间差异显著。

2 结果与分析

2.1 退耕林地及其相应的荒山林地立地类型

所调查的东兰县退耕还林地及其相应的荒山林地有7种立地类型（表2），分别是立地类型5-中山下坡砂页岩中土层黄壤、立地类型7-低山砂页岩薄土层红壤、立地类型8-低山砂页岩中土层红壤、立地类型9-低山砂页岩厚土层红壤、立地类型10-丘陵砂页岩薄土层红壤、立地类型11-丘陵砂页岩中土层红壤、类立地类型13-（棕色）石灰岩。

2.2 A、B层土壤有机质含量及土壤容重的测定结果及分析

各立地类型退耕林地和荒山林地土壤剖面的物理性状及有机质含量的平均值如表2。由表2可知，7种退耕还林立地类型的A层土壤有机质含量变化范围在1.56%～2.96%之间，土壤容重变化范围在0.92～1.36 g/cm3之间，B层土壤有机质含量变化范围在0.57%～1.80%之间，土壤容重变化范围在0.87～1.40 g/cm3之间；七种荒山林地立地类型的A层土壤有机质含量变化范围在1.65%～3.06%之间，土壤容重变化范围在0.90～1.38 g/cm3之间，B层土壤有机质含量变化范围在0.56%～1.95%之间，土壤容重变化范围在0.84～1.37 g/cm3之间；两种林地类型的各立地类型A层土壤有机质含量均比B层的高，荒山林地立地类型的A层土壤有机质含量比退耕还林立地类型的A层的高。经过方差分析和多重比较，7种退耕还林和荒山林地立地类型的A、B层土壤有机质含量及土壤容重值之间均存在极显著的差异，两种林地的各立地类型之间的A层对比及B层对比也存在极显著的差异，其P<0.01。随立地类型的土壤有机质含量的增加，其容重值下降，孔隙度增加，土壤有机质含量与土壤容重值大致呈负相关的趋势，即有机质含量增加，容重值下降，土壤疏松多孔，但有机质增加的量与容重下降的量不是相对应，即不是呈反比例的直线关系。两种林地A、B层土壤有机质含量与土壤容重值之间的关系如图1、2、3、4所示。

3 小结与讨论

研究结果表明，2种林地类型的A层土壤有机质含量和土壤容重之间的关联紧密程度比B层的大。对于大多数土壤来讲，土壤的耕作层土壤容重适宜在1.1～1.3 g/cm3之间，在此范围内有利于植物根系的生长，对于质地相同的土壤来讲，容重值过小则表明土壤处于疏松状态，容重值过大则表明土壤处于紧实状态[9-12]；对于植物生长发育来说，土壤过松过紧都不适宜，过松则通气透水性强，过紧则通气透水性差，妨碍植物根系的延伸[13]。

对于植物的前期生长，则重点考虑A层土壤的容重值，对于植物的中后期生长或深根性的植物则既要考虑A层土壤容重，又要考虑B层土壤容重。

参考文献：

[1] 乔照华.土壤有机质含量与土壤物理性能参数的相关性分析[J]. 中国农村水利水电，2008（2）：3-4.

[2] 冯志欣.土壤有机质在土壤肥力上的作用[J].黑龙江农业，2003（11）：41.

[3] 张 娇，耿永娟，朱世富，等. 有机质对土壤吸附性能的影响研究[J].青岛理工大学学报，2007（6）：78-81.

[4] 李雪转，樊贵盛. 土壤有机质含量对土壤入渗能力影响的试验研究[J].太原理工大学学报，2006（1）：59-62.

[5] 徐 宁，吴兆录，李正玲. 滇西北亚高山不同土地利用类型土壤容重与根系生物量的比较研究[J]. 安徽农业科学，2008，36（5）：1961-1963.

[6] 王 辉，王全九，邵明安.表层土壤容重对黄土坡面养分随径流迁移的影响[J].水土保持学报，2007（3）：10-13，18.

[7] 曲贵伟.生物有机肥料对土壤物理性质及玉米产量影响的试验初报[J].丹东纺专学报，2004（2）：45-47.

[8] 孙 燕，高焕梅，和林涛.土壤有机质及有机肥对烟草品质的影响[J].安徽农业科学，2007，35（20）：6160-6161.

[9] 程少敏，林桂凤，张漫龄，等.土壤有机质对土壤肥力的影响与调节[J].辽宁农业科学，2006（1）：13-15.

[10] 关 松，窦 森.土壤有机质分解与转化的驱动因素[J].安徽农业科学，2006，34（10）：2203-2206.

[11] 宋志伟.土壤肥料[M].北京：高等教育出版社， 2005.

[12] 李潮海，梅沛沛，王 群，等.下层土壤容重对玉米植株养分吸收和分配的影响[J].中国农业科学，2007，40（7）：1371-1378

[13] 尚庆文，徐 坤，孔祥波，等. 土壤容重对生姜生长及产量和品质的影响[J].中国蔬菜，2006（11）：18-20.

（责任编辑 张 毅）

3 小结与讨论

研究结果表明，2种林地类型的A层土壤有机质含量和土壤容重之间的关联紧密程度比B层的大。对于大多数土壤来讲，土壤的耕作层土壤容重适宜在1.1～1.3 g/cm3之间，在此范围内有利于植物根系的生长，对于质地相同的土壤来讲，容重值过小则表明土壤处于疏松状态，容重值过大则表明土壤处于紧实状态[9-12]；对于植物生长发育来说，土壤过松过紧都不适宜，过松则通气透水性强，过紧则通气透水性差，妨碍植物根系的延伸[13]。

对于植物的前期生长，则重点考虑A层土壤的容重值，对于植物的中后期生长或深根性的植物则既要考虑A层土壤容重，又要考虑B层土壤容重。

参考文献：

[1] 乔照华.土壤有机质含量与土壤物理性能参数的相关性分析[J]. 中国农村水利水电，2008（2）：3-4.

[2] 冯志欣.土壤有机质在土壤肥力上的作用[J].黑龙江农业，2003（11）：41.

[3] 张 娇，耿永娟，朱世富，等. 有机质对土壤吸附性能的影响研究[J].青岛理工大学学报，2007（6）：78-81.

[4] 李雪转，樊贵盛. 土壤有机质含量对土壤入渗能力影响的试验研究[J].太原理工大学学报，2006（1）：59-62.

[5] 徐 宁，吴兆录，李正玲. 滇西北亚高山不同土地利用类型土壤容重与根系生物量的比较研究[J]. 安徽农业科学，2008，36（5）：1961-1963.

[6] 王 辉，王全九，邵明安.表层土壤容重对黄土坡面养分随径流迁移的影响[J].水土保持学报，2007（3）：10-13，18.

[7] 曲贵伟.生物有机肥料对土壤物理性质及玉米产量影响的试验初报[J].丹东纺专学报，2004（2）：45-47.

[8] 孙 燕，高焕梅，和林涛.土壤有机质及有机肥对烟草品质的影响[J].安徽农业科学，2007，35（20）：6160-6161.

[9] 程少敏，林桂凤，张漫龄，等.土壤有机质对土壤肥力的影响与调节[J].辽宁农业科学，2006（1）：13-15.

[10] 关 松，窦 森.土壤有机质分解与转化的驱动因素[J].安徽农业科学，2006，34（10）：2203-2206.

[11] 宋志伟.土壤肥料[M].北京：高等教育出版社， 2005.

[12] 李潮海，梅沛沛，王 群，等.下层土壤容重对玉米植株养分吸收和分配的影响[J].中国农业科学，2007，40（7）：1371-1378

[13] 尚庆文，徐 坤，孔祥波，等. 土壤容重对生姜生长及产量和品质的影响[J].中国蔬菜，2006（11）：18-20.

（责任编辑 张 毅）

3 小结与讨论

研究结果表明，2种林地类型的A层土壤有机质含量和土壤容重之间的关联紧密程度比B层的大。对于大多数土壤来讲，土壤的耕作层土壤容重适宜在1.1～1.3 g/cm3之间，在此范围内有利于植物根系的生长，对于质地相同的土壤来讲，容重值过小则表明土壤处于疏松状态，容重值过大则表明土壤处于紧实状态[9-12]；对于植物生长发育来说，土壤过松过紧都不适宜，过松则通气透水性强，过紧则通气透水性差，妨碍植物根系的延伸[13]。

对于植物的前期生长，则重点考虑A层土壤的容重值，对于植物的中后期生长或深根性的植物则既要考虑A层土壤容重，又要考虑B层土壤容重。

参考文献：

[1] 乔照华.土壤有机质含量与土壤物理性能参数的相关性分析[J]. 中国农村水利水电，2008（2）：3-4.

[2] 冯志欣.土壤有机质在土壤肥力上的作用[J].黑龙江农业，2003（11）：41.

[3] 张 娇，耿永娟，朱世富，等. 有机质对土壤吸附性能的影响研究[J].青岛理工大学学报，2007（6）：78-81.

[4] 李雪转，樊贵盛. 土壤有机质含量对土壤入渗能力影响的试验研究[J].太原理工大学学报，2006（1）：59-62.

[5] 徐 宁，吴兆录，李正玲. 滇西北亚高山不同土地利用类型土壤容重与根系生物量的比较研究[J]. 安徽农业科学，2008，36（5）：1961-1963.

[6] 王 辉，王全九，邵明安.表层土壤容重对黄土坡面养分随径流迁移的影响[J].水土保持学报，2007（3）：10-13，18.

[7] 曲贵伟.生物有机肥料对土壤物理性质及玉米产量影响的试验初报[J].丹东纺专学报，2004（2）：45-47.

[8] 孙 燕，高焕梅，和林涛.土壤有机质及有机肥对烟草品质的影响[J].安徽农业科学，2007，35（20）：6160-6161.

[9] 程少敏，林桂凤，张漫龄，等.土壤有机质对土壤肥力的影响与调节[J].辽宁农业科学，2006（1）：13-15.

[10] 关 松，窦 森.土壤有机质分解与转化的驱动因素[J].安徽农业科学，2006，34（10）：2203-2206.

[11] 宋志伟.土壤肥料[M].北京：高等教育出版社， 2005.

[12] 李潮海，梅沛沛，王 群，等.下层土壤容重对玉米植株养分吸收和分配的影响[J].中国农业科学，2007，40（7）：1371-1378

[13] 尚庆文，徐 坤，孔祥波，等. 土壤容重对生姜生长及产量和品质的影响[J].中国蔬菜，2006（11）：18-20.

（责任编辑 张 毅）