亚热带不同人工林土壤团聚体稳定性特征研究

陈永顺

摘 要：为了解不同营林方式对土壤结构的影响，该研究选取了3种不同类型的林分（包括杉木林、马尾松林和毛竹林），测定了3种林分土壤团聚体的组成和稳定性。结果表明，种植毛竹后的土壤大团聚体所占比例明显低于杉木和马尾松林；毛竹林土壤团聚体平均重量直径和几何平均直径均显著小于杉木林和马尾松林，其分形维数显著高于后两者，说明毛竹林土壤结构不稳定，受到人为破坏较大，不利于土壤的稳定固持。

关键词：营林方式；土壤结构；团聚体稳定性；毛竹林

中图分类号 S714 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）16-0030-02

Abstract：To determine the effect of different forest management methods on soil structure.We selected three different forests（including Cunninghamia lanceolata，Pinus massoniana and moso bamboo）as research object，and the component and stability of aggregates under three forests were measured. Our results indicated that the proportion of macro-aggregates in moso bamboo was lower than C.lanceolata and P.massoniana plantations. The mean weight diameter and geometric mean diameter of soil aggregates inmoso bamboo was higher than that in latter two plantations；however，the fractal dimension of aggregates in moso bamboo was higher than that in latter two plantations. These results suggested that moso bamboo with poor soil structure due to human disturbance thus it is not beneficial for soil conservation.

Key words：Forestmanagement；Soil structure；Aggregates stability；Moso bamboo

土地利用变化是全球环境变化研究的热点领域。过去几十年里，我国大面积天然林被人工转变成不同类型的森林。随着社会经济的发展对木材需求量的急剧增加，我国东南部亚热带山区大量的天然林皆伐后改造成植被类型单一化的速生人工林，迹地的重复利用造成土壤养分的流失、肥力衰退及生产力的下降[1]，也造成土壤结构质量的下降。森林土壤团聚体作为土壤有机碳稳定性的重要机制及土壤结构稳定性的重要表征，影响着森林土壤有机碳贮存的长期有效性及对环境变化和土地管理方式的敏感性，其研究受到愈来愈多的重视，已被作为生态系统特性和衡量生态系统的重要工具[2-3]。因此本研究选取了不同类型的人工林为研究对象，重点揭示不同林分类型对土壤团聚体组成和稳定性的影响。

1 材料与方法

1.1 研究区概况 研究区位于福建省永安市大湖镇林业站。永安市位于福建省中部偏西（N25°33′～26°12′，E116°56′～117°47′）。总面积2941.1km2。气候为亚热带季风气候，年均温度为20.1℃，年均降雨量为1 740mm，降雨主要集中在3—8月份。本研究选择了研究区内的3种人工经济林分，包括杉木林、马尾松林和毛竹林。3种林分类型的林下植被主要以草本和蕨类为主。

1.2 实验方法 于2015年7月份在研究区内的杉木林（Cunninghamia lanceolata）、马尾松林（Pinusmassoniana）和毛竹林（Phyllostachys pubescensmazel），分别设置3个10m×10m样方，对样地分别进行本底调查。取样时先移除地表凋落物，然后采集0～10cm深度5cm×5cm大小的原状土壤，装入事先准备好的饭盒，带回室内进行团聚体粒径分析。在室内将取回的原状土壤，剔除可见的石砾、根系及其他杂质，用手轻轻沿着土壤的自然裂隙掰开成1cm左右，置于室内自然风干。同时，将自封袋内的样品挑去根系、石砾、杂质后过2mm筛，风干。依据Six等[4]的方法并稍作修改：取已风干的团聚体样品50g置于套筛（2、0.25、0.053mm）顶层筛上，浸泡10min，然后用振荡式湿筛仪以上下振幅3cm，频率为30次/min，振动2min。分离出>2、0.25～2、0.053～0.25、<0.053mm土壤团聚体，60℃烘干，称重。

2 数据处理与统计

团聚体平均重量直径（MWD）的计算均采用公式[5]：MWD=∑（Ri×Wi）/∑Wi。式中：Ri=某粒级团聚体平均直径；Wi=湿筛后某粒级团聚体的重量。团聚体几何平均直径（GMD）的计算均采用公式[5]：GMD=exp（∑Wi×lnRi/∑Wi）。式中：Ri=某粒级团聚体平均直径；Wi=湿筛后某粒级团聚体的重量。土壤团聚体分形维数（D）的计算采用公式[6]：M（x所有数据处理采用Excel7.0软件

3 结果与分析

3.1 土壤团聚体组成特征差异 湿筛法测得的土壤水稳定性团聚体，特别是>0.25mm水稳定性大团聚体的数量，是反映土壤抗蚀能力的重要指标，含量越多，表明土壤结构稳定性越高，抗蚀能力越强。如表1所示，团聚体组成以>2mm和0.25～2mm粒径为主，两粒径无显著差异，二者之和约占69.71%～82.41%，显著高于其他粒径，分布趋势大致随粒径的减小而减少。不同林分类型土壤中，>2mm与0.25～2mm团聚体大小关系为杉木林>马尾松林>毛竹林，与杉木林相比，毛竹林>2mm大团聚体减小了19%。

3.2 土壤团聚体稳定性差异 团聚体对土壤养分的保持、供应、孔隙组成、水分和生物运动等的作用因粒径大小而差异，因此，在团聚体总量的基础上，团聚体的大小分布状况与土壤质量的关系显得尤为密切[3，5]。平均重量直径和几何平均直径是反映团聚体大小分布状况的常用指标，其值越大，表示团聚体平均粒径团聚性越高，稳定性越强。从表2可以看出，不同林分类型土壤团聚体平均直径存在显著差异，毛竹林最小；毛竹林土壤团聚体几何平均直径显著低于杉木林和马尾松林，杉木林最大。分形维数表征土壤结构组成及其均匀程度，其值越小，土壤越具有良好的结构和稳定性[6]。由表2可知，毛竹林土壤团聚体分形维数最大，说明毛竹林土壤结构不稳定，由于长期频繁受到人为破坏较大。

4 结论

（1）不同林分类型土壤>0.25mm水稳定性大团聚体比重呈现杉木林>马尾松林>毛竹林。说明种植毛竹对土壤大团聚体破坏最大。

（2）毛竹林土壤团聚体平均重量直径和几何平均直径均显著小于杉木林和马尾松林，其分形维数显著高于后两者，说明毛竹林土壤结构不稳定，受到人为破坏较大，不利于土壤的稳定固持。

参考文献

[1]杨玉盛.杉木林可持续经营的研究[M].中国林业出版社，1998.

[2]Six J，Paustian K.Aggregate-associated soil organicmatter as an ecosystem property and ameasurement tool[J].Soil Biology and Biochemistry，2014，68：A4-A9.

[3]谭秋锦，宋同清，彭晚霞，等.峡谷型喀斯特不同生态系统土壤团聚体稳定性及有机碳特征[J].应用生态学报，2014，25（3）：671-678.

[4]Six J，Elliott E T，Paustian K，et al.Aggregation and soil organicmatter accumulation in cultivated and native grassland soils[J].Soil Science Society of America Journal，1998，62（5）：1367-1377.

[5]郑子成，李廷轩，张锡洲，等.不同土地利用方式下土壤团聚体的组成及稳定性研究[J].水土保持学报，2009（5）：228-231.

[6]刘艳，查同刚，王伊琨.北京地区栓皮栎和油松人工林土壤团聚体稳定性及有机碳特征[J].应用生态学报，2013，24（3）：607-613.

（责编：张长青）