川东北丘陵地区不同土地利用方式的土壤紧实度特征

张军

摘要[目的] 研究川东北丘陵地区不同土地利用方式的土壤紧实度特征 。[方法]以西华师范大学华凤校区不同土地利用类型为研究对象，选取25个测样点，分析丘陵地区土壤紧实度的变化特征。[结果]土壤紧实度随土层深度的增加而增加，随坡度的增加而降低。但植被条件不同，也可能导致其土壤紧实度有所差异；植被覆盖率越高，其土壤紧实度越大；植被垂直结构越好，其土壤紧实度越高；枯枝落叶降低了土壤表层的紧实度。[结论]该研究对川东北丘陵地区的土地利用与水土保持研究，以及城市绿化的模拟与分析提供基础数据。

关键词土地利用； 土壤紧实度；植被覆盖；人为扰动；坡度

中图分类号S152文献标识码A文章编号0517-6611（2017）11-0102-05

Abstract[Objective] To study the characteristics of soil compaction under different land use methods in the hilly area of Northeast Sichuan.[Method] The research object was the land use types of the China West Normal University Campus（Huafeng District） in Nanchong City.There were 25 sampling sites in total.The change of soil compaction in the hilly area was analyzed.[Result] The soil compaction index increased with increasing soil depth and decreased with increasing slope in general.While different plant methods might bring about various soil compaction value；The soil compaction value increased with higher vegetation coverage and better vertical structure of vegetation， and the land surface dry leaves would decrease the soil compaction.[Conclusion] The study of the soil compaction will provide basic data for land use， soil and water conservation research and the simulation and analysis of city greening.

Key wordsLand use；Soil compaction；Plant covering；Anthropogenic disturbances；Slope

土壤紧实度是土壤性质的一个方面，指示着土壤抵抗外力的压实和破碎能力。研究表明，土壤紧实度受作物生长及植物根系[1-3]、土壤养分[4]、植被覆盖[5]、人为耕作及耕种方式[6-9]、植物丰富度[10]、不同地类[11]、土地整理施工[12]和节肢动物物种丰富度[13]等因素的影响。同时，土壤紧实度的变化也影响土壤的结构和抵抗侵蚀能力[14]及土壤渗透率[15-16]等土壤性质。

关于川东北丘陵区土壤紧实度的研究很少，缺少对该地区土壤的认识和土壤的侵蚀退化与防治的基础数据。特别是校园内土地利用类型复杂，人为活动强烈，对土壤紧实度的相关研究显得尤为重要。笔者以川东北丘陵地区西华师范大学华凤校区为例，探讨不同土地利用方式下丘陵地区土壤紧实度的变化特征及规律，以期为该地区土壤侵蚀研究与生态保护提供理论依据。

1研究区概况

研究区位于西华师范大学华凤校区，地理位置和测样点分布见图1。该区属于中亚热带湿润季风气候区，气候特征：四季分明，雨热同季，春早、夏长、秋短、霜雪少、冬暖；光热水主要分布于农作物生长区；海拔275～325 m；灾害性天气（如秋绵雨、干旱、洪涝、大风等）频率较高，持续时间较长，全年以西北风为主。校内地形起伏和缓，有鼓楼山和其他2座小山。岩石类型主要为侏罗系上统遂宁组泥岩。学校为四川省园林式单位，植被覆盖率较好。土地利用类型主要为草地、灌草地、林地、少量耕地、退耕地等。人为条件下，植被垂直结构较为明显。

2数据来源与研究方法

2.1数据来源采用TJSD-750-IV土壤紧实度仪测定校园不同地类条件下的土壤紧实度，这主要是对不同植被条件下的土地进行测定（注：高低覆盖的区别在于能否看见土壤），共25个测样点（表1），编号分别为1～25，并测定25个测样点的坡度。

2.2研究方法将所測得的数据进行整理和作图，分析丘陵地区不同条件下的土壤深度—紧实度曲线变化规律；再取3种类型样地5、10、15、20 cm土壤紧实度平均值进行分析；最后在其他条件相同的情况下，探讨坡度、植被覆盖情况、枯枝落叶、植被的物理特征及结构对土壤紧实度的影响。

3结果与分析

3.1不同土层深度的土壤紧实度特征由图2可知，除乔木下低覆盖草地在0～20 cm，随土层深度的增加土壤紧实度随之增加外，其他测样点其土壤紧实度均不同程度的下降。具体表现：稀疏枯草地在土层深度7 cm处迅速下降，其原因可能是人为践踏致使表层土壤紧实度较高；竹林地在土层深度9 cm处下降，可能是植物根系导致曲线异常；枯草皮在土层深度22 cm处先升高后急剧下降，可能是因为土壤中含砾石，导致土壤紧实度升高后又迅速下降。其他测样点，虽在一定土层深度有所下降，但最终趋于和缓。整体呈随土层深度的增加土壤紧实度也随之增加的趋势。

不同植被下的土壤紧实度不同，不同土层深度的变化也不同。研究表明，在流动沙丘区土壤表面紧实度越大，植物种数和个体数量越多[10]。说明人为扰动下的土壤与流动沙丘土壤表面紧实度有明显差异，植物生长与其变化规律不明图1地理位置（a）和测样点分布（b）

由图2可知，9号样地（半裸地）的土壤紧实度较其他样地大。可以推测，在该区域内半裸地条件下，土壤受到自然或人类活动影响发生板结，导致其紧实度增加。

由图3可知，在5、10 cm处3种类型样地的紧实度差异较大，而在15、20 cm处3种类型样地的紧实度较为接近。这可能是植物根系、人类活动和生物作用等在深土层的影响较低。由此推断，土壤紧实度随着土层深度的增加随之增加。不同土地利用类型其表面差异较大，深层趋于一致。

3.2不同覆盖条件的土壤紧实度特征图3中裸地的平均土壤紧实度最大，林地次之，草坪最小。裸地条件下，经风力和阳光照射等作用，土壤干燥度大，紧实度较高。林地可以降低土壤的紧实度，而草坪下的土壤紧实度较低，可能是人为翻挖降低了紧实度。

由图4可知，在土层深度<5 cm和>20 cm，乔木下低覆盖草地的土壤紧实度大于高覆盖草地。李宁等[5]对内蒙古中西部地区土壤紧实度的研究表明，植被覆盖度越高，土壤紧实度越大。低覆盖草地条件下表层土壤紧实度较高，其原因是覆盖率低、水分蒸发和阳光照射，增加了土壤紧实度。

3.3不同植被类型的土壤紧实度特征由图5可知，无叶乔木下的土壤紧实度比有叶乔木下的土壤紧实度大。落叶乔木受到季节变化其物理特征有所改变，无叶乔木下土壤裸露、阳光照射和水分蒸发，增加其土壤干燥度，导致其土壤紧实度偏大。在土壤治理中土壤板结是严重问题，而适宜的种植草木，可以降低土壤紧实度，防治土壤板结。研究表明，紧实区的根系分布和非紧实区完全不同，前者根系浅层分布多，后者根系深层分布多[17]。对于不同紧实度土壤的治理需要考虑植物的生长特征，合理规划治理。

不同植被对土壤紧实度影响显著[18]。紧实度降低会导致土体结构松散、土体抗冲刷能力降低；而紧实度增加会导致土体板结，不利于植物生长。植物垂直结构越复杂，其土壤紧实度越大。在今后校园的土壤治理中，要对植物垂直结构作出合理规划，才能有效地防治土壤侵蚀、退化及板结。因此，在改善校园生态过程中，应考虑土壤特性及植物特性，合理规划，因地制宜，做到有效防范和保护。

3.4不同土层坡度的土壤紧实度特征由图6a可知，3个样地在土层深度<5 cm时土壤紧实度随坡度的增大而增大；土层深度5～19 cm土壤紧实度变化无明显规律；在土层深处，坡度越小土壤紧实度越大。理论上表层坡度越大越易移动，其土壤紧实度越低，但在这3个样点恰相反。可能是表层根系分布较多所致。

由图6b可知，植被相同条件下，坡度越大，土壤紧实度越小，其土体越易滑落，越易发生土壤侵蚀。坡度越大越易发生滑坡等自然灾害，且坡脚等坡积物的紧实度与周边土体的紧实度也会千差万别，因此在自然灾害的防治中土壤紧实度及特性都是必要考虑条件。

由图6c可知，植被相同其紧实度也可能存在差异。竹林下的草本主要为麦兜，土层深度<6 cm其坡度增大土壤紧实度减小，土层深度>6 cm其坡度增大土壤紧实度也增大。其变化的原因可能是4号土壤中含砾石。

一般情况下，随着坡度的增加，其土壤紧实度有所下降。但由于植被条件等不同，也可能导致其土壤紧实度有所差异。由图6d可知，坡度相同情况下，不同植被条件下的样点其紧实度存在明显差异。

3.5枯枝落叶条件下的土壤紧实度由图7a可知，半裸地的土壤紧实度大于有枯枝落叶的裸地。由于0～10 cm土层土壤含有枯枝落叶，形成腐殖质，致使该层土壤紧实度较其他土层小[19]，可以推测枯枝落叶降低土壤的紧实度。土壤紧实度随着践踏强度和践踏次数的增加呈上升趋势[20]，根据观察，半裸地的紧实度异常偏高最可能是人为践踏严重所致。

由图7b可知，在土层深度<11 cm时，高覆盖枯草皮的土壤紧实度大于有落叶的高覆盖枯草皮土壤紧实度；在土层深度>11 cm时，有落叶高覆盖枯草皮的土壤紧实度大于高覆盖枯草皮土壤紧实度，说明在高覆盖枯草皮条件下，有落叶的枯草皮降低了土壤表层的紧实度，相当于疏松的枯枝落叶层。由此可知，枯枝落叶可以降低土壤表层的紧实度。

4结论与讨论

川东北丘陵地区不同土地利用方式对土壤紧实度的影响显著。一般情况下，土壤的紧实度随深度的增加而增加，随着坡度的增加，其土壤紧实度有所下降。不同植被条件也可能导致其土壤紧实度有所差异：植被覆盖率越高，其土壤紧实度越大；植被垂直结构越好，其土壤紧实度越高；枯枝落叶会降低土壤表层的紧实度。

校园中主要是践踏造成土壤压实，也有机械压实和人为翻挖改变土壤的紧实度。自然作用也可改变土壤的紧实度，图7枯枝落叶下土壤紧实度变化

Fig.7The change of soil compaction under dry branches and fallen leaves如土壤的自重、雨水的淋溶等。該研究表明，深草覆盖草地的土壤深度—紧实度曲线与坡度较小的乔木下高覆盖草地一致。说明在今后的土壤治理中，以自然恢复为主，才能保持适宜的紧实度。人为活动既可以防治土壤板结和侵蚀的发生，使土壤朝着适宜的方向发展；也可以破坏土壤性质，使得土壤侵蚀、退化现象严重。今后需要更准确地分析其土壤紧实度变化的原因，考虑土壤水分、物质组成等条件。

松紧过度的土壤对植物生长不利，但以往人们在研究土壤紧实度对植物的影响时，仅注重高紧实度对土壤理化性质及植物的不利影响[21-24]，而忽视了低紧实度对植物带来的危害[3]。不同植物适应不同紧实度的土壤，做好这些理论准备，可以有效地保护土壤质量，防治土壤侵蚀或板结。土壤紧实度对于校园或者其他条件下的土地利用都是必不可少的考虑条件，是在自然灾害与恢复中的一个重要指标。

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