坡面植被类型对土壤团聚体的影响

摘要 [目的]了解不同植被状况下土壤团聚体粒径分布、团聚体特征和差异以及团聚体破碎状况。[方法]采用研究区确定、取样、室内干筛-湿筛、统计分析和归纳总结方法研究坡面植被类型对土壤团聚体的影响。[结果]植被类型对>1.00～2.00 mm粒级没有影响，对其余5个粒级均有影响。50 g土壤中各粒级均值为3.03～20.65 g，各粒级质量分数大小顺序依次为≤0.25、>2.00～5.00、>5.00、>0.50～1.00、>0.25～0.50、>1.00～2.00 mm。每50 g土壤中，水稳性团聚体各粒级质量分数均值为1.94～36.09 g，其中>2.00～5.00 mm粒级最少，约占总量的30%，≤0.25 mm粒级最大，超过总量的70%。团聚体破碎率为20.34%～70.17%，均值为49.55%，5种植被类型中大小顺序依次为柠条、欧李、侧柏、苜蓿、油松。[结论]受植物种类影响，土壤中团聚体各粒径分布存在差异，而且植被类型对大部分团聚体粒径分布存在影响。

关键词 植被类型;粒径;团聚体;水稳性团聚体;破碎率

Abstract [Objective]To understand the particle size distribution characteristics， distribution differences and broken state of the aggregates under different vegetation conditions.[Method]Effect of vegetation types on soil aggregate was studied by determination of the study area， sampling， dry screeningwet screening experiment， statistical analysis， summary and conclusion.[Result]Vegetation types had no significant effects on the >1.00-2.00 mm particle size， and had significant effects on the other 5 particle sizes.The average of particle size was from 3.03 to 20.65 g， and the order of mass fraction of each particle size was ≤0.25，>2.00-5.00，>5.00，>0.50-1.00，>0.25-0.50，>1.00～2.00 mm.In every 50 g soil， the average mass fraction of waterstable aggregates of each particle was from 1.94 to 36.09 g.The mass fraction of 2.00-5.00 mm was the smallest， accounting for about 30% of the total， ≤0.25 mm was the largest， exceeding the 70% of the amount.The breaking rate of soil aggregate was 20.34%-70.17%， and the mean was 49.55%， and the order was Caragana korshinskii > Prunus humilis>Platycladus orientalis>Alfalfa >Pinus tabulaeformis. [Conclusion]Affected by vegetation types， there are differences among different particle size distribution of aggregates.The vegetation type has an significant effect on most of the particle size distribution.

Key words Vegetation type;Particle size;Aggregate;Waterstable aggregates;Breaking rate

土地是人类赖以生存的基本條件，是人类生存发展的基础。同时人类活动对土地以及土壤性质等均存在着显著的影响。土壤性质是人与自然不断相互作用的综合过程，不同的土地利用方式对土壤基本性质有不同程度的影响，进而影响其他理化性质[1]。国内外许多学者对不同土地利用方式与土壤性质做了大量研究，结果表明土地利用方式与土壤理化性质密切相关[2-3]。笔者通过比较分析在侧柏、披碱草混交地，欧李，柠条，苜蓿，油松5种不同土地利用方式下土壤颗粒的分布状况和特点，找到在不同土地利用方式下土壤粒级的差异性，有利于今后能更好地改良土壤，保土保肥，促进农林业发展。

1 研究区概况

1.1 研究区概况 项目在山西吕梁离石王家沟村山西省水土保持科学研究所试验场（37°21′～37°42′N，110°55′～111°35′N）进行。试验场位于王家沟村官道梁，地处山西省西部，吕梁山脉中段西侧，是典型的黄土丘陵沟壑地形地貌，是全国最严重的土壤侵蚀地区之一。研究区属温带大陆性气候区，四季分明，年平均气温为8.9 ℃左右，年平均降雨量为460.4 mm。

试验区位于试验场西北角，是一个坡度为12°左右的坡面。1992—1995年为了进行坡面水土保持植物措施方面的研究，在坡面上按照矩形条状种植了侧柏、欧李、柠条、苜蓿和油松5种植物，并一直保留到现在。侧柏、欧李、柠条和油松采用小鱼鳞坑方式种植，苜蓿采用条播方式种植。5种植物地块均为长方形一字排列种植，每种植物面积约120 m2，地块间留有宽为60 cm的通行道路，使得5个地块相互独立，互不影响。

2016年5月对试验地进行了调查，调查表明通过多年生长，侧柏、欧李、柠条和油松保留完整，生长状况良好;柠条经过多次平茬，长势良好。苜蓿有部分死亡，存活率为60%左右。侧柏、欧李、柠条和油松地里生长有铁杆蒿、披碱草、芨芨草、狗尾巴草、鬼针草等草本植物。苜蓿地里生长有黄花蒿、披碱草、狗尾巴草、马齿苋等。

1.2 研究方法

1.2.1 土壤取样。

2016年春天，在试验地侧柏、柠条和苜蓿地划定采样区（2 m×5 m），按照矩形取样法在每块样地选取5个土壤样品，剔除石块、树根等杂物，编号后放入塑料自封袋，置于保温箱带回实验室。将同一样地的5个样品各稱取500 g混匀，作为试验用土样。

1.2.2 测试分析方法。

土壤团聚体采用干筛法进行。将取样的风干土壤均匀混合，取其中一部分通过孔径为10.00、5.00、2.00、1.00、0.50、0.25 mm的筛子进行筛分。筛分完成后将<0.25 mm的土样进行称重，计算干筛中各级团聚体占土样总量的百分比含量，然后按每种粒径的土样进行配比，配比总质量50 g，供湿筛时使用。

水稳性团聚体采用干筛-湿筛法进行[4]。将干筛后配比好的土样放入团聚体分析仪上进行湿筛分析。湿筛分析仪套筛孔径从大到小依次为5.00、2.00、1.00、0.50、0.25 mm。分析前将各粒级土壤样品置于1 000 mL量筒，并用洗瓶沿量筒壁慢慢将土壤湿润，等土壤全部湿润后缓慢加入水并迅速将量筒倒置于与土壤粒级相对应的套筛上，并用洗瓶将量筒清洗干净。依次将全部粒级土壤样品湿润并倾倒入对应的筛子后调整团聚体分析仪上下振幅为3 cm，频率为30次/min，振荡时间为0.5 min。振荡完毕后将各级筛上的团聚体洗入已知质量的烧杯中，烘干称重得出各粒级水稳性团聚体的质量。

采用Microsoft Excel进行图表及数据处理，通过 SPSS13.0软件对不同土地利用方式下土壤有机质及养分含量的差异性进行单因素方差分析（ANOVA）。

2 结果与分析

2.1 土壤团聚体粒级分布 土壤团聚体是土壤的重要组成部分，影响了土壤的许多物理化学性质。对土壤质地、土壤可蚀性等具有重要的指示意义[5-6]。对研究区5种地面植被状况影响下的土壤团聚体各粒级质量分数进行分析，结果见图1。

由图1可知，受到不同植被的影响，研究区土壤各粒级间差异较大。>5.00 mm的土壤颗粒为4.82～10.26 g，均值为8.63 g;>2.00～5.00 mm粒级为7.88～10.27 g，均值为8.65 g;>1.00～2.00 mm粒级为2.56～3.95 g，均值为3.03 g;>0.50～1.00 mm 粒级3.41～6.87 g，均值为5.47 g;>0.25～0.50 mm粒级为2.45～4.22 g，均值为3.65 g;≤0.25 mm粒级为11.65～24.03 g，均值为20.65 g。从均值来看，各粒级质量分数大小依次为≤0.25、>2.00～5.00、>5.00、>0.50～1.00、>0.25～0.50、>1.00～2.00 mm。

受不同植被影响，土壤团聚体各粒级间质量分数不同，而且分布差异较大，因此对各粒级质量分数进行方差分析。

>5.00 mm粒级方差分析中F为2 347.71，P为0.00，小于0.01，可见受到不同植被种类的影响土壤团聚体>5.00 mm粒级间差异极显著;>2.00～5.00 mm粒级方差分析中F为443.54，P为0.00，小于0.01，因此受到不同植被种类的影响，土壤团聚体在>2.00～5.00 mm粒级间差异极显著;>1.00～2.00 mm 粒级方差分析中F为2.73，P为0.09，大于0.05，即植被种类对土壤团聚体>1.00～2.00 mm粒级间不存在显著差异;>0.50～1.00 mm粒级方差分析中F为316.57，P为0.00，小于0.01，即受到不同植被种类的影响，在>0.50～1.00 mm 粒级土壤团聚体间存在极显著差异;>0.25～0.50 mm 粒级方差分析中F为86.45，P为0.00，小于0.01，这表明受到植被种类的影响，土壤团聚体在此粒级范围内存在极显著差异;≤0.25 mm粒级方差分析中F为38.47，P为0.00，小于0.01，这表明受到植被种类的影响，<0.25 mm粒级团聚体之间存在极显著差异。

由以上分析可知，植被种类对土壤团聚体粒级具有重要影响，而且对各粒级间的影响程度不同。在>5.00、>2.00～5.00、>1.00～2.00、>0.50～1.00、>0.25～0.50和≤0.25 mm 6个粒级范围内，除>1.00～2.00 mm粒级外，植被种类对其余5个粒级均有影响，而且差异显著。

2.2 土壤水稳性团聚体分布

土壤结构是土壤功能表现的基础，土壤团聚体的稳定性直接影响土壤表层的水-土界面行为， 特别是与降雨入渗和土壤侵蚀关系密切， 因此土壤水稳性团聚体的数量和特征反映了土壤结构的稳定性和抗侵蚀能力[7-10]。

土壤团聚体和水稳性团聚体的状况是影响土壤肥力、结构和功能的重要因素[11-13]， 用湿筛法测定土壤水稳定性团聚体含量的结果见表1。

由表1可知，侧柏、欧李、柠条、苜蓿和油松5种植被下，每50 g土壤中，>5.00 mm粒径质量为1.14～2.67 g，均值为2.11 g，共10.57 g;>2.00～5.00 mm粒级质量为0.61～2.71 g，均值为1.94 g，共9.70 g;>1.00～2.00 mm粒级质量为0.88～4.66 g，均值为2.72 g，共13.62 g;>0.50～1.00 mm粒级质量为2.75～4.22 g，均值为3.78 g，共18.89 g;>0.25～0.50 mm粒级质量为0.43～4.59 g，均值为3.35 g，共16.75 g;≤0.25 mm 粒级质量为31.68～42.20 g，均值为36.09 g，共180.47 g。从均值大小来看，≤0.25 mm最大，其次为>0.50～1.00 mm粒级，第三为>0.25～0.50 mm，第四为>1.00～2.00 mm，第五为>5.00 mm 粒级，>2.00～5.00 mm粒级最小。

对5种植被状况下土壤水稳性团聚体各粒级质量百分比进行了计算，结果见表2。

从表2可知，>5.00 mm粒径质量所占比例为2.28%～5.34%，均值为4.41%，其中侧柏地土壤所占比例最大为5.34%，苜蓿地最小为2.28%;>2.00～5.00 mm粒级质量所占比例为3.74%～5.42%，均值为4.41%，其中苜蓿地最小为3.74%，欧李地最大为5.42%;>1.00～2.00 mm粒级质量所占比例为4.16%～9.32%，均值为6.19%，其中苜蓿地最小为4.16%，柠条地最大为9.32%;>0.50～1.00 mm粒級质量所占比例为5.50%～8.36%，均值为7.38%，其中苜蓿地最小为5.50%，欧李地和柠条地最大均为8.36%;>0.25～0.50 mm粒级质量所占比例为6.52%～9.18%，均值为7.87%，其中苜蓿地最小为6.52%，欧李地最大为9.18%;≤0.25 mm 粒级质量所占比例为63.36%～77.80%，均值为69.75%，其中柠条地最小为63.36%，苜蓿地最大为77.80%。

由以上分析可知，土壤水稳性团聚体中超过70%的是≤0.25 mm的微团聚体，而大于0.25 mm的水稳性团聚体约占30%。大于0.25 mm的水稳性团聚体中>0.50～1.00 mm粒级所占比例最大，其次为>0.25～0.50 mm粒级，第三为>1.00～2.00 mm 粒级，第四为>5.00 mm粒级，而>2.00～5.00 mm 粒级所占比例最少。

植被对土壤中水稳性团聚体粒级分布具有一定的影响，而且不同粒级间存在差异，但均表现为≤0.25 mm粒级微团聚体约占总量的70%，其余粒级则存在差异。如除去≤0.25 mm 粒级外，侧柏地、欧李和苜蓿3种植被状况下均为>0.25～0.50 mm粒级所占比例最高，其次为>0.50～1.00 mm粒级，而柠条则在>1.00～2.00 mm粒级最大，其次为>0.25～0.50 mm粒级，第三为>0.50～1.00 mm粒级。油松地则在>0.50～1.00 mm粒级所占比例最大，其次为>5.00 mm粒级，第三为>1.00～2.00 mm 粒级。尽管不同植被状况下，水稳定团聚体各粒级分布不相同，但主要集中在>0.25～0.50、>0.50～1.00 mm这2个粒级。

2.3 土壤团聚体破碎率

土壤结构的破坏主要是土壤团聚体结构的破坏。国内外专家学者对此作了大量研究。结果表明：具有良好的水稳性土壤团聚体结构性能的土壤具有良好的抗侵蚀性[8，14-16]。土壤团聚体结构的破坏受多方面因素的影响，如与土壤有机质含量、土壤养分含量、土壤团聚体结构中黏粒矿物的组成、降雨强度、预湿效果等有关[17-21]。采用干筛-湿筛前后团聚体粒级含量对照法计算项目区5种植被状况下土壤团聚体的破碎率。

结构体破碎率=[>0.25 mm团粒（干筛-湿筛）/>0.25 mm 团粒（干筛）]×100%，计算结果见图2。

由图2可知，5种植被类型下，团聚体破碎率为20.34%～70.17%，均值为49.55%。其中，侧柏地土壤团聚体破碎率为55.63%，欧李地为58.90%，柠条地为70.17%，苜蓿地为42.74%，油松地为20.34%。土壤团聚体破碎率按照大小顺序依次为柠条、欧李、侧柏、苜蓿、油松。

3 结论

（1）受到不同植被的影响，各粒级间差异较大。每50 g土壤中各粒级均值为 3.03～20.65 g，其中≤0.25 mm粒级最大，>1.00～2.00 mm粒级最小。各粒级质量分数大小关系依次为≤0.25、>2.00～5.00、>5.00、>0.50～1.00、>0.25～0.50、>1.00～2.00 mm。 6个粒级范围内，植被类型对>1.00～2.00 mm 粒级没有影响，对其余5个粒级均有影响。

（2）5种植被下，每50 g土壤中，水稳性团聚体各粒级质量分数平均为1.94～36.09 g，其中>2.00～5.00 mm粒级最小，≤0.25 mm 粒级最大。水稳性团聚体中超过70%的是<0.25 mm 的微团聚体，而>0.25 mm的水稳性团聚体约占30%。

（3）5种植被类型下，团聚体破碎率为20.34%～70.17%，均值为49.55%，土壤团聚体破碎率大小顺序为柠条、欧李、侧柏、苜蓿、油松。

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