西双版纳大渡岗茶园土壤磁化率垂直分布特征

丁迈，李海侠，李世玉，罗鑫

(1．昆明理工大学国土资源与工程学院，云南昆明650093;2．云南大学生态学与环境学院，云南昆明650093)

西双版纳大渡岗茶园土壤磁化率垂直分布特征

丁迈1，李海侠1，李世玉2，罗鑫1

(1．昆明理工大学国土资源与工程学院，云南昆明650093;2．云南大学生态学与环境学院，云南昆明650093)

磁性测量具有灵敏度高、成本低、简便、对样品无破坏等特点，已经成为研究土壤的主要手段之一。目前有关土壤磁性的研究多集中在城市土壤、森林、农田等领域，而对于茶园土壤磁性的系统研究尚未见报道。以普洱茶生产基地云南西双版纳大渡岗茶园土壤为研究对象，选择不同植茶年龄的样地5块，每块样地采集3条土壤剖面，剖面深度为120 cm，采样间隔20 cm。分析结果显示，5块样地茶园土壤低频磁化率平均值的分布范围是(32×10－8～332×10－8)m3/kg。研究结果表明:在研究区耕作管理活动和植被类型是影响土壤磁性的重要因素。

土壤;磁化率;垂直分布特征

土壤磁性研究对于认识土壤形成过程、土壤特征、土壤分类、土壤调查等都有重要意义［1］。利用环境磁学方法研究土壤环境问题已成为国内外研究的热点。土壤磁测结果是以一系列磁性参数表示的，现有文献中常用的有磁化率、饱和等温剩磁和剩余矫顽力等。磁化率是最常用的土壤磁性参数，它是土壤在外磁场中受感应产生的磁化强度与外加磁场强度的比值，土壤磁化率值反映土壤中铁磁性矿物含量［2］。茶园在我国南方种植非常广泛，作为一种重要的土地利用类型，目前有关茶园土壤磁化率的研究尚未见报道。本文选择普洱茶主要产区西双版纳大渡岗茶园土壤，研究磁化率的垂直分布特征，并与周边森林土壤对比。已有研究表明，引起磁化率变化的原因比较复杂，如土壤母质、类型、气候、地形、植被等［3］，茶园作为一种特有的植被类型研究其土壤磁性特征对了解土壤中磁性的形成与转化具有重要意义。

1 材料和方法

1．1样地描述

样地位于云南西双版纳大渡岗茶园，海拔900 m，年均气温18℃，年均降雨量1 200～1 700 mm，全年气候温和湿润、雨热同季，适宜茶树生长。该区土壤为酸性红壤，种植的茶树品种为云南大叶种，乔木型茶树，种植茶树之前生长的阔叶林。大渡岗茶场的万亩茶园被誉为“绿海茗珠”，周围是数万公顷原始森林自然保护区，近百公里范围内无工业污染源，可以减少人为污染引起的磁性矿物输入的影响。

1．2样品采集与处理

选择5年、10年、22年、33年和56年不同植茶年龄的样地各一块，同时选择10年茶园周边森林(种植茶园之前的原有土地利用类型为森林)作为其对照样地，每个样地均采集3个剖面，编号规则为a年龄－1、a年龄－2和a年龄－3，如a5－1代表5年茶园的第一个样品;森林土壤剖面的编号为a0－1，a0－2和a0－3，分别与a10－1、a10－2和a10－3对应。共计18条剖面，所有取样均在晴天进行。

对选定的每个样地，详细调查土地利用历史、茶园栽培管理中的施肥、修剪和采茶等基础情况。在选取的样点上挖一个土壤剖面，沿着垂直方向每20 cm一层，在每层的中间取土样，取样深度为120 cm，共6层，为0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm和100～120 cm，分别记作a层、b层、c层、d层、e层和f层。将样品放入样品袋，贴好标签，同一样品的标签写2份，袋子内外各一。

1．3测定方法

在室内将样品自然风干、过筛，放在玛瑙钵中研磨(不损伤自然颗粒)，然后将土样装入无磁性的样品盒待测。先称取样品的质量，再利用MFK1-FA磁化率仪测量样品低频磁化率(频率为976 Hz)，测量结果为体积磁化率κlf，质量磁化率χlf=κlf/ρ，ρ为样品的密度。

2 结果分析与讨论

各年份茶园样地土壤剖面的磁化率变化曲线见图1。

图1各年份茶园土壤磁化率垂直分布

对各样地土壤磁化率的垂直分布特征进行分析。从图中可以看出每块茶园样地的3条剖面具有较好的一致性，不同样地之间存在差异。我们利用3条剖面的平均值来分析每块样地磁化率的垂直变化特征。

5年茶园、33年茶园的土壤磁化率垂直分布特征大致相同，都是随着土层深度的增加而减小，减小的速率都是先慢后快再慢，它们都在土壤剖面的a层(0～20 cm)取得磁化率极大值，分别为210 m3/108kg和332 m3/108kg;在土壤剖面的f层(100～120 cm)取得磁化率极小值，分别为48 m3/ 108kg和49 m3/108kg。10年茶园与22年茶园、56年茶园土壤磁化率垂直分布特征大致相同，都是随着土壤深度增加磁化率先增大再减小，10年和56年茶园在土壤剖面的第3层(40～60 cm)取得极大值，分别为263 m3/108kg和262 m3/108kg;22年茶园在第2层取得极大值82 m3/108kg;均在土壤剖面最后一层(100～120 cm)取得极小值，分别为110 m3/108kg、32 m3/108kg和46 m3/108kg。对比5块茶园样地的磁化率值，各层均是22年茶园的最小，a～c层土壤磁化率约为其它4个茶园同层的1/2～1/3。

综上分析可得，该区茶园土壤磁化率的垂直分布特征表现为两种形式，5年茶园和33年茶园的土壤磁化随着土层深度的增加而减小;10年茶园、22年茶园和56年茶园土壤磁化率随着土壤深度增加磁化率先增大再减小。但是所有茶园土壤垂直分布特征也存在共同点，表现为0～60 cm层磁化率值相对较大，磁化率的极大值均出现在该深度范围内，该土层深度各条土壤剖面磁化率值变化范围也较大;60～120 cm层土壤磁化率从浅至深递减，各条剖面逐渐趋于一致，至100～120 cm层达最小值。

根据之前的分析结果，茶园土壤磁化率在100～120 cm层均为最小值，分别为48 m3/108kg、65 m3/108kg、32 m3/108kg、48 m3/108kg、46 m3/108kg。可见研究区土壤磁化率在100～120 cm层差异很小，尤其是5年、33年和56年基本上是相同。另外据野外调查结果，该区出露的基岩均为长石石英砂岩，成分上差异不大;5年茶园剖面的最底层出现不规则状紫红色砂岩风化的碎石，可见该深度已经接近母质层。成土母质决定了土壤磁性的“本底”和形成上壤中次生铁磁性矿物的材料［4］。本文5块研究样地磁化率的本底值基本一致，但是各样地土磁化率剖面存在明显差异，0～60 cm层磁化率与底层相比明显增大，最大磁化率值为底层的2～6倍。分析引起以上变化及差异的可能原因有3点:一方面是种植茶树的影响，有研究表明植物生长的局部环境有利于弱磁性或无磁性含铁矿物向强磁性矿物转化;也可在根系周围形成富含铁氧化物的外套;还能为微生物的生长提供养分，使微生物聚集;另外，植株的分解也能产生超细磁铁矿。另一方面是种植方式的影响。5年、33年茶园土壤磁化率垂直变化特征相似，呈现从表层递减趋势，该两块样地为平地种植;10年、22年和56年茶园土壤磁化率垂直变化规律相似，呈现先增大后减小趋势。这3块样地为梯田种植，相比平地种植，梯田种植的茶园土壤受人类活动和外界的影响大，梯田的通风透光条件较好，空气易进入土层，会改变土壤中的氧化还原等条件［5-6］。此外，5年和33年茶园相比其它茶园离村庄较近，人为活动引起的外源磁性矿物输入也可能引起表层磁化率的升高。

3 结论

通过对不同植茶年龄的5块茶园样地及周边森林0～120 cm的土壤磁化率进行分层测试和分析，得出以下主要认识。

1)该区茶园土壤磁化率的垂直分布特征表现为两种形式，平地种植的5年茶园和33年茶园的土壤磁化随着土层深度的增加而减小;梯田种植的10年、22年和56年茶园土壤磁化率随着土壤深度增加磁化率先增大再减小。

2)所有茶园土壤垂直分布特征表现为0～60 cm层磁化率值相对较大，各条土壤剖面磁化率值变化范围也较大;60～120 cm层土壤磁化率值随深度递减，各条剖面逐渐趋于一致。

有关茶园土壤磁化率分布特征的研究目前尚无报道，本文为了解茶园土壤磁化率特征提供了一个案例。但是仅分析了茶园土壤磁化率的垂直变化特征，有待进行综合土壤磁性参数分析，确定不同深度土层中的磁性矿物类型、磁畴状态等，进一步研究茶园土壤中磁性矿物形成与转化机制。

［1］杨萍果，毛任钊，翟正丽．土壤磁性的应用研究进展［J］．土壤，2008(2):153－158．

［2］卢升高，白世强．杭州城区土壤的磁性与磁性矿物学及其环境意义［J］．地球物理学报，2008，51(3):762－769．

［3］陈满荣，俞立中，张卫国，等．山西耕作土壤样品磁性空间分异及其环境意义［J］．生物磁学，2006(1):1－6．

［4］张卫国，俞立中，许羽．环境磁学研究的简介［J］．地球物理学进展，1995(3):95－105．

［5］周文娟，杨小强，周永章．环境磁学磁性参数简介［J］．中山大学研究生学刊:自然科学(医学版)，2006(1):82－89．

［6］卢升高，俞劲炎．土壤磁学及其应用研究进展［J］．土壤学进展，1991(5):1－8．

Vertical Distribution of Magnetic Susceptibility in Tea Plantation Soil of Dadugang，Xishuangbanna

DING Mai1，LI Haixia1，LI Shiyu2，LUO Xin1
(1．Faculty of Land and Resources Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming，Yunnan 650093，China; 2．Institute of Ecology and Environment，Yunnan University，Kunming，Yunnan 650093，China)

Magneticmeasurementishighlysensible，lowcost，convenient．ItsnondestructiveMagnetic measurement has become one major method to make a study of soil．Currently，soil magnetic study is mostly concentrated on urban regions，forest and agricultural soil，while the comprehensive researches on soil magnetic in tea plantation are not involved．Soil magnetic susceptibility of Pu’er Tea production base in Dadugang Xishuangbanna will be investigated in this paper．We chose five areas which grows tea trees of different ages to take three soil profile in each testing area．The depth of each profile is 120 cm and sampling interval is 20 cm．The results indicate that the average value of LF magnetic susceptibility ranges from 32×10－8m3/kg to 332×10－8m3/ kg．All the results above show that farming administration activity and the vegetation are the main factors that influence the soil magnetic susceptibility．

Soil;Magnetic susceptibility;Vertical distribution characteristics

X53

A

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．004

2016－12－26

丁迈(1990－)，男，河南南阳人，在读硕士研究生，研究方向:磁法勘探，手机:17787015164，E-mail:64750505@qq．com．