喀斯特生态脆弱区典型小生境土壤团聚体稳定性比较研究

韦 慧,邓羽松,2,*,林立文,黄 娟,王金悦,黄海梅,黄智刚

1. 广西大学林学院,南宁 530004

2. 中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站,环江 547100

3. 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京 100081

团聚体是土壤的重要组成部分,是形成土壤良好结构的物质基础,其粒径分布特征对土壤孔隙度大小、数量及分布情况均产生重大影响[1]。团聚体稳定性更是影响侵蚀过程中土壤颗粒间剥离、搬运、结皮现象以及水分入渗的重要因素[2],是衡量土壤抗蚀性和质量的重要指标。观测土壤团聚体稳定性已成为评价土壤可蚀性以及进行土壤侵蚀和水土保持研究的重要方法[3]。

喀斯特地区在岩溶作用强烈、基岩裸露程度不同和起伏不定、植被分布不均共同作用下形成许多破碎小生境,已有研究[4—10]将小生境分为：石缝、石沟、石槽、石土面以及土面等。因小生境间环境因子异质性,更增加了喀斯特地区土壤侵蚀的不确定性。近年来对喀斯特小生境土壤关注度提高,并获得一定的成果,相关学者研究发现不同小生境土壤pH、含水率、碳素、氮素变化等影响碳酸盐岩溶蚀成土速率及土壤微生物群落分布[4—5],而采伐迹地中土壤侵蚀深度受小生境类型影响[6]。小生境类型甚至影响其土壤的成土方式[7]及有机碳含量[8—10]。但已有研究鲜有涉及对小生境土壤结构与理化性质相关分析,对土壤失稳机理缺乏深入探讨,未能充分说明小生境异质性对土壤构成以及抗蚀能力的影响程度,尤其是小生境土壤团聚体特征研究。团聚体作为土壤的基本组成结构单元,其分布和稳定性可作为评价土壤质量和抗蚀性的重要指标[11],团聚体稳定性是指团聚体抵御外力作用或环境变化而保持自身原有形态的能力[12],并受多种因素影响。而在土壤资源稀缺的喀斯特地区,土壤附着于各类小生境中[13],且小生境在水热状况、土层厚度、面积大小等均存在差异,势必引起团聚体特征异质性,加上近年来因人口激增、作物结构改变和极端天气影响下,水土流失严重,而对小生境土壤团聚体的分布及其稳定性特征仍未清楚,其防治措施缺乏合理依据。因此,研究喀斯特生态脆弱区小生境土壤团聚体特征对当地的农林业生产以及土壤资源保护有重要意义。

我国西南地区为典型的喀斯特地貌,受成土机制限制,更是具有成土缓慢、土体不连续、土层浅薄的特点[14—15],因特殊地质构造形成复杂的地上地下二元结构,造成水土资源极易漏失、土壤环境脆弱、生态容量低、灾害承受阀值小的现状[16]。土壤环境脆弱性决定了其生态脆弱性[17],并且导致环境破坏后自然恢复过程十分缓慢的现状,明确造成小生境土壤团聚体失稳的主要机制更是迫在眉睫。因此,本文以广西环江毛南族自治县喀斯特地区次生林下石沟、石槽、石缝、石土面和土面5种典型小生境为研究对象,探讨小生境异质对土壤团聚体的影响,揭示小生境间土壤理化性质差异,旨在为喀斯特生态脆弱区石漠化综合治理、实现可持续发展和适用性管理措施提供科学支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于广西环江毛南族自治县喀斯特地区内(24°55′N,107°57′E),属典型喀斯特峰丛洼地,区内地势起伏大,海拔高度在376—816 m间。为南亚热带季风气候,年平均温度为16.5—20.5℃,年平均降雨量为1389.1 mm,年平均降雨天数为130—140 d,雨热同期,易产生季节性旱害、涝害。样地以钙质石灰土为主,土体连续性低,有大片裸露的基岩,部分区域基岩裸露率可达70%—80%以上,土层浅薄,坡度在10°—30°之间。样地内植被优势种有八角枫(Alangiumchinense)、灰毛浆果楝(Cipadessacinerascens)、牧荆(Vitexcofassus)、粉苹婆(Sterculiaeuosma)等,伴生种扁担藤(Tetrastigmaplanicaule)、藤黄檀(Dalbergiahancei)等藤本及麒麟尾(Epipremnumpinnatum)、芦竹(Arundodonax)、肾蕨(Nephrolepiscord@lia)、五节芒(MiscanthussinensisAnderss)等林下种。林下地表有草本覆盖,覆盖度达到65%,林分郁闭度为0.6。

1.2 样品采集

2020年7月进行土壤样品采集,为控制地形因素的影响,在试验地上、中、下坡位分别设置3个20 m×20 m样地,并按照石缝、石沟、石槽、石土面以及土面5种小生境类型进行土样采集。因土层浅薄几乎无明显分层,进行表层0—20 cm土样的采集,各样地中小生境均设置3—5个重复。采样前移除表面枯枝落叶层,用铁锹铲取2 kg原形块状土壤,移入塑料盒中编号,避免运输对土壤团聚体的破坏,记录样地相关信息后带回实验室,去除土样中石头、动植物残体,采用四分法对同类型生境进行混合后,研磨过筛,用于土壤理化性质测定。一部分原状土自然风干至田间持水量的20%时,沿自然缝隙掰成直径约为10 mm小土块继续风干,用于土壤团聚体性质测定。各类型小生境分类标准[4—10,18]和特征如表1。

表1 不同类型小生境特征状况

1.3 土壤指标测定方法

(1)干筛法：将500 g风干土样用干筛机,筛分为>2、2—1、1—0.5、0.5—0.25、<0.25 mm,5个粒径,称重,计算团聚体稳定性参数。

(2)Elliott湿筛法[19]：将干筛法测定各粒径团聚体按比例配置50 g土样,放入土壤团粒分析仪,设置好时间(30 min)和振幅(38 mm)进行湿筛,其筛组粒径分布与干筛一致,再用纯水将各粒径团聚体转移至铝盒中放入40℃烘箱烘干称重,测定团聚体水稳定性参数。

(3)Le Bissonnais法[20]：将干筛后的3—5 mm粒径土壤团聚体放置于40℃烘箱中烘干至恒重,称取土样5 g,分别进行快速湿润(FW)：将5 g团聚体迅速浸入纯水中,待10 min后吸取多余水分；慢速湿润(SW)：将5 g团聚体放置于滤纸上,沿边缘缓慢滴加无水乙醇至团聚体完全浸湿后静置30 min；预湿润振荡(WS)：将5 g团聚体用无水乙醇浸没10 min,再吸取多余酒精并将团聚体转移至呈有纯水250 mL锥形瓶中并加水至200 mL,封口后上下匀速震荡20次,并静置30 min,再除去多余水分,3种处理后分别将土样用无水乙醇转移至铝盒并放入烘箱40℃烘干至恒重,过2、1、0.5、0.25、0.1、0.05 mm套筛,万分之一天平称重,计算稳定性参数。

(4)土壤理化性质采用常规测定方法[21],有机质采用重铬酸钾-硫酸外加热法；pH采用1∶2.5土水比浸提-pH计法；开氏法测定土壤全氮TN；全磷(TP)采用紫外分光光度法；全钾(TK)采用火焰光度法吸管法测定土壤机械组成,土壤质地以美国划分标准为依据,砂粒(2—0.05 mm)、粉粒(0.05—0.002 mm)、粘粒(<0.002 mm)。

1.4 数据分析与处理

土壤团聚体稳定性参数,平均重量直径MWD、>0.25 mm土壤团聚体百分比R>0.25、团聚体结构破坏率PAD、相对消散指数RSI和相对机械破碎指数RMI计算公式如下[11,22]。

(1)平均重量直径(Mean weight diameter,MWD,mm)计算公式为：

式中：xi为各粒径土壤团聚体的平均直径(mm)；wi为各粒径土壤团聚体的质量百分比(%)。

(2)土壤稳定性大团聚体含量R>0.25、土壤团聚体破坏率(Percentage of aggregate destruction,PAD,%)计算公式为：

式中：CW干筛或湿筛>0.25 mm土壤团聚体重量(g)；CT为土壤团聚体总重量(g)；DR>0.25为干筛后>0.25 mm大团聚体质量分数(%)即机械稳定性团聚体；WR>0.25为湿筛后>0.25 mm的大团聚体质量分数(%)即水稳性团聚体。

(3)相对消散指数(Relative dissipation index,RSI)、相对机械破碎指数(Relative mechanical crushing index,RMI)计算公式为：

式中：MWDFW,MWDWS,MWDSW分别为快速湿润(FW)、预湿润振荡(WS)和慢速湿润(SW)3种不同处理获得的MWD值。

原始数据采用Excel 2010整理,SPSS 21.0软件的Pearson相关系数法进行相关性分析,One-way ANOVN和Duncan法对数据进行差异性分析,显著性水平α=0.05,表格数据表现形式为：均值±标准差,采用Origin 21软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同类型小生境土壤理化指标

从表2可知,不同生境土壤机械组成不同,土壤砂粒、粉粒和粘粒含量从均值来看,粉粒39.28%>砂粒31.91%>粘粒28.81%。其中石土面砂粒含量高,与石槽、石沟呈显著差异,与石缝、土面差异不显著(P<0.05)；石槽、石沟粉粒含量高于土面、石土面呈显著差异,石槽与石缝差异不明显(P<0.05)；石槽、土面粘粒显著高于石沟、石土面,与石缝无显著差异(P<0.05)。不同小生境土壤pH值也存在差异,除石土面、石缝土壤呈碱性与石槽、土面呈显著差异外(P<0.05),石沟、石槽、土面均为中性偏弱酸性土壤；小生境土壤有机质SOM含量在45.54—65.55 g/kg之间,其中石槽、石沟SOM含量显著高于石土面、土面,与石缝无显著差异(P<0.05)。石沟、石槽、石土面生境全氮TN含量显著高于石缝、土面,石缝TN含量显著高于土面(P<0.05)。土面全磷TP含量显著低于其他生境,石缝、石槽全钾TK显著高于石沟、石土面、土面,土面显著低于石沟、石土面(P<0.05)。

表2 不同小生境类型土壤理化指标

2.2 不同小生境土壤团聚体分布特征

由图1可知,团聚体在>2 、2—1、1—0.5、0.5—0.25、<0.25 mm,5个粒径间分布存在差异性。干筛后小生境各风干团聚体以>2、2—1 mm粒径为主,均值分别为80.36%和10.84%,以<0.25 mm粒径分布最少,均值为1.72%,团聚体粒径分布变化趋势为随粒径减小而降低。石土面、石缝在>2、2—1 mm粒径中团聚体含量分别为65.83%、78.55%及18.53%、12.68%显著低于石沟、石槽和土面(P<0.05)。而石土面1—0.5、0.5—0.25 mm团聚体分别为18.53%、9.63%,显著高于所有生境(P<0.05)。

图1 不同小生境土壤团聚体分布特征

湿筛过后,团聚体粒径分布以>2、2—1及<0.25 mm粒径为主,变化范围分别在34.84%—76.56%、4.91%—40.28%、10.76%—18.74%之间,其他的粒径分布较少。团聚体分布随粒径减小先降低后上升的趋势。石土面和石缝团聚体在>2、2—1 mm粒径分布中显著低于石槽、石沟、土面,3者间差异不明显,而在1—0.5 mm、0.5—0.25 mm粒径中石土面分布显著高于其他生境,土面团聚体在<0.25 mm粒径中显著高于所有生境(P<0.05)。

2.3 不同小生境土壤团聚体稳定性特征

由表3可知,5种小生境干筛法测定的MWD均高于湿筛法,即小生境土壤团聚体以机械稳定性团聚体为主。干筛后MWD在2.77—3.21 mm间变化,由大到小依次为石槽>石沟>土面>石缝>石土面。其中,石土面MWD显著低于所有生境,石槽MWD显著高于石缝、石土面,而石缝、石沟、土面无显著差异(P<0.05)。湿筛MWD变化趋势与干筛一致,分布范围在1.94—2.85 mm之间。湿筛后石槽、石沟MWD值显著高于石缝、土面、石土面,石缝、土面差异不显著,但显著高于石土面,即石土面团聚体水稳定性较低(P<0.05)。

由表3还可见,各小生境机械稳定性团聚体(DR>0.25)介于97.48%—98.63%间,水稳定性团聚体含量(WR>0.25)分布在81.26%—89.24%之间,即小生境大团聚体含量较高,机械稳定性好。其中土面WR>0.25含量最低与其他生境差异显著(P<0.05)。PAD可反应湿筛后团聚体破碎程度,其值越大,团聚体受破坏程度越高,水稳性越差。本文研究显示,各生境PAD值在9.32%—17.39%之间变化,由大到小依次为土面、石沟、石土面、石缝、石槽。土面PAD值显著高于石缝、石沟、石槽、石土面,除土面外其他生境间无显著差异(P<0.05)。

表3 不同生境土壤团聚体稳定性特征

2.4 基于LB法处理下小生境土壤团聚体分布特征

LB法处理后小生境团聚体分布情况见图2,经3种处理后团聚体分布都主要以>2 mm粒径为主,FW处理后>2 mm粒径团聚体均值达84.04%,其他粒径占比较小,均值分别为2—1 mm(4.23%)、1—0.5 mm(3.50%)、0.5—0.2 mm(2.30%)、0.2—0.1 mm(0.89%)、0.1—0.05 mm(0.68%)、<0.05 mm(4.38%),团聚体分布呈现随粒径的减小先降低再升高的趋势。SW处理下,团聚体基本稳定,>2 mm粒径均值为94.68%,其次是<0.05 mm粒径最多,均值为3.56%,其他粒径均值分布范围仅在0.10%—0.88%之间。WS处理后,团聚体分布以>2 mm和<0.05 mm粒径为主,均值分别为89.50%和4.46%,其他粒径分布极少,仅为0.27%—5.02%之间。

图2 基于LB法处理下小生境土壤团聚体分布特征

2.5 基于LB法处理下小生境土壤团聚体稳定性特征

LB法处理后5种小生境MWD值如表4所示。FW处理下,MWDFW值分布在1.83—3.23 mm之间,团聚体稳定性变异系数为4.07%,由大到小依次为石槽、石沟、石土面、石缝、土面,石槽、石沟MWD值显著高于石缝、石土面和土面,石缝和石土面显著高于土面(P<0.05)；SW处理时,MWDSW值分布在2.40—3.42 mm之间,稳定性变异系数为1.89%；WS处理下MWDWS值分布在2.12—3.29 mm间,稳定性变异系数为2.98%,介于FW、SW处理之间。SW与WS处理后显示土面MWD值显著低于其他生境(P<0.05)。

从表4中可以看到,小生境团聚体在3种处理下MWD值及变异系数的变化趋势,表现为SW>WS>FW。各小生境RSI、RMI值均为土面最大,且RSI整体远大于RMI,甚至呈现倍数关系,即小生境土壤团聚体对消散作用更为敏感,土面团聚体受影响程度最大。

表4 LB法不同处理方式下各小生境土壤团聚体稳定性特征

2.6 不同小生境土壤表面形态分布特征

如图3所示,将各小生境土壤团聚体在电镜下放大至1000倍时观测到的SEM图像可见不同小生境土壤微形态特征存在显著差异；相对于其他生境,石沟和石槽生境土壤颗粒表面为形态表现为更为粗糙、骨骼颗粒细小且排列紧密具有定向性；小生境间形状颗粒中有较多微孔隙分布。

图3 小生境土壤电子显微镜(SEM)图像不同放大倍数

将图放大至10000倍时可以看出土面、石土面生境土壤微结构颗粒较小排列紧密且磨圆度较高,石缝次之,而石沟、石槽生境土壤结构体呈现絮片状,边缘形状多样,结构疏松而不松散。

2.7 湿筛法、LB法处理下团聚体稳定性指标与土壤理化指标相关性分析

据图4相关性分析可知,小生境土壤中砂粒含量和湿筛MWDW呈现负相关关系,但不显著(P<0.05)；SOM与LB法测定MWDFW值呈显著正相关,与湿筛法WR>0.25呈正相关但不显著,与PAD呈负相关但不显著(P<0.05)；全量养分TN、TP、TK均与WR>0.25、MWDSW、呈显著正相关,与PAD呈显著负相关(P<0.05),TN与MWDFW和MWDWS呈极显著正相关,TP呈显著正相关；WR>0.25与MWDFW呈显著正相关(P<0.05),与MWDSW、MWDWS呈极显著正相关(P<0.01)；PAD与MWDFW呈显著负相关关系,与MWDSW、MWDWS呈极显著负相关(P<0.01)。

图4 小生境土壤理化性质相关性分析

3 讨论

喀斯特地区存在多类型小生境,小生境在水、肥、气、热等环境因子异质性使得土壤性质发生变化[23]。本文研究显示石槽、石沟、石缝养分相对较高,是因其土壤分布于负地表且较为开放,受地面风及流水搬运作用使凋落物更易于堆积[23],加上温度适宜土壤微生物对凋落物进行降解,因此有机质等养分含量较高。石土面土层极为浅薄,以耐旱性植被为主(表1),凋落物少,全天温度变化剧烈,土壤水分稀缺,不利于微生物活动[7,23—24],而养分含量较低。因研究区裸岩对降雨及养分有重新分配作用[25],岩面产流携同养分多汇集到石缝、石沟、石槽中,且土面生境大型植被较多,可能造成土壤蓄积养分与植物生长供需失衡,造成土面养分含量下降。研究区土壤pH在6.55—7.45之间,与于杨等[26]研究结果相似,原因为该区水热丰富可引起土壤中钙、镁元素流失,加上土壤微生物呼吸释放CO2及有机质组分中的胡敏酸可综合土壤碱性物质,使pH呈中性或偏酸性[4,27]。造成生境土壤机械组成差异,主要因成土方式不同,如以岩石风化为主时,则砂粒含量较高。

稳定的团聚体分布特征对形成土壤良好结构及物质循环有积极作用,而不稳定团聚体更易破碎成为可移动颗粒,加剧土壤侵蚀和养分流失[28—29]。石缝、石土面干筛后团聚体分布最为分散,机械稳定性较差；而土面团聚体虽机械稳定性较好,但经湿筛后大团聚体更易破碎为非水稳性团聚体(即<0.25 mm粒径),造成团聚体结构破坏严重。原因在于有机质含量不同,团聚体自身形成过程也十分复杂,由矿物颗粒经作用力、根系分泌物及微生物活动产生的胶结物质等作用下形成的多孔结构体,其稳定性受到诸多因素影响,有机质为最大影响因素之一[11]。已有研究发现,增加有机质含量可提高大团聚体的占比,其作为有机胶结物质可增加土壤整体的粘聚力和斥水性来提高团聚体的稳定性[30—31]。因此有机质含量相对较低的石缝、石土面及土面生境经干筛和湿筛处理后团聚体团粒结构破坏最为显著。

湿筛法还可通过测定WR>0.25、PAD、MWD等指标来评价团聚体水稳定性[11]。WR>0.25通常也称为团粒结构体,其数量越多,土壤质量越好,结构越稳定；PAD反应湿筛后团聚体破碎程度,值越小,土壤结构越稳定；MWD为反应团聚体结构稳定性的另一重要指标,值越大则团聚体越稳定。本研究显示各小生境团聚体在湿筛后,土面WR>0.25最低为81.26%,PAD以土面最大,同样与土面有机质含量有关。小生境可影响土壤凋落物的进出而对土壤养分产生影响,使有机质输入及团粒胶结物质的含量减少,降低团聚体稳定性,因此湿筛后,有机质含量较低的土面团聚体破碎最为严重；湿筛后石土面MWD值显著低于所有生境,除受有机质影响外,还因其成土方式为岩石风化,砂粒较多(表1),土体结构松散,机械稳定性较低,造成>2、2—1 mm粒径显著低于其他生境(图1),再经湿筛处理后,团聚体更为破碎,因此MWD值最小。而土面、石缝成土方式除岩石风化外还有部分腐殖化成土,土壤颗粒组成及机械稳定性较好,MWD值较高。石槽和石沟土壤有机质含量高,土壤颗粒胶结能力强,成土方式以腐殖化为主,团聚体结构最为稳定,抗蚀能力强。但土面虽MWD值高于石土面、石缝,而湿筛后PAD最高,WR>0.25最小,受破坏程度最大,稳定性较差。综合3项指标来看,湿筛后小生境团聚体稳定性表现为石槽>石沟>石缝>石土面>土面。

应用LB法测定小生境土壤团聚体稳定性,结果表明,不同处理对团聚体破坏程度为FW>WS>SW,与Li等[32]人的研究结果相似,说明FW处理引起的消散作用为小生境土壤团聚体破碎的主要破坏机制。因为FW是模拟大雨或暴雨条件下团聚体被迅速浸没水中时,团聚体孔隙中蓄积的空气受挤压,超过自身承受极限时发生“气爆”引起团聚体崩解[33],同时水分渗透作用使土体颗粒间的胶结作用减弱[34],因此对团聚体结构破坏性最大；WS是模拟雨滴击打和径流剪切力对团聚体的破坏作用；SW是模拟小雨对团聚体的破坏,因酒精湿润可消除团聚体内部的空气,使粘粒的不均匀膨胀作用效果达到最大,但仍远小于土壤毛管张力,因此对团聚体的破坏性最小。本研究中FW对团聚体的破坏作用较大,以相对消散指数RSI和相对机械破碎指数RMI来衡量团聚体对不同破坏机制的敏感程度,结果显示各小生境土壤RSI远大于RMI,甚至呈现倍数关系,说明小生境土壤团聚体的最大破坏机制为大雨或暴雨条件下引起的消散破坏作用,并对消散作用最为敏感。

LB处理后,小生境团聚体稳定性表现为石槽>石沟>石缝>石土面>土面,土面团粒结构体即大于0.25 mm粒径团聚体含量、MWD值均最低,团聚体破碎程度最严重,除了受有机质影响外,相对于其他小生境其基岩裸露率较低(表1),在出现强降雨天气时,土面凋落物拦蓄作用弱,地表径流剪切以及雨滴对团聚体的直接击溅作用较强,降低了土面团聚体稳定性。就小生境土壤团聚体表面不同倍数SEM图像(图4)显示石槽、石沟表面结构更为粗糙,排列具有定向性,石缝次之,更有助于土体胶结物质附着,而石土面和土面土体颗粒磨圆度较高则与之相反,同样对团聚体稳定性造成影响。

本研究中,对小生境土壤团聚体采用3种研究方法,结果显示干筛、湿筛法测定MWD值变化趋势一致,但均小于干筛法,与魏亚飞[35]研究结果相同,虽干筛法是团聚体分析方法之一,但因各类型土壤的团聚能力差异大,目前没有相关研究对不同土质的干筛的强度和时间等重要变量进行细分。因此,湿筛法更能直观反应小生境异质性对土壤团聚结构的影响。湿筛法为衡量团聚体水稳定性最常用的方法,考虑了风干团聚体浸入水中瞬间引起的消散作用及湿筛过程的机械破坏作用对团聚体的影响,LB法在湿筛法基础上更为细化,将土壤侵蚀过程中的对团聚体不同破碎机制(消散作用、机械破坏作用、黏土矿物不均匀膨胀作用)根据不同处理加以区分。本文研究显示湿筛法和LB法测定小生境土壤团聚体稳定性存在一定差异,湿筛法MWD值为石土面最小,LB法为土面最小。原因可能在于LB法和湿筛法研究的团聚体粒径范围不同(LB为3—5 mm,湿筛为干筛后按比例配土),已有研究显示,不同粒径团聚体土壤有机碳含量差异显著[23,36],说明不同粒径团聚体蓄积有机质能力不同,可能会引起矿物颗粒间的胶结能力差异,对两种方法研究结果造成一定影响,但相关性分析显示湿筛法WR0.25及PAD与LB 法3种处理的MWD值有显著相关性,说明LB法对测定喀斯特小生境土壤团聚体稳定性是可行的,综合两种方法的测定结果,小生境土壤团聚体中稳定性最好,抗蚀性最高的为石槽生境,而抗蚀性和稳定性最差的为石土面和土面生境。

研究区拥有丰富的水热条件,地表径流对土壤进行剪切、破碎和搬运,造成土壤出现破碎、剥离和移动,可移动土壤颗粒再经复杂地下结构漏失,引起土壤侵蚀[37]。本研究显示,喀斯特土壤在遇到大雨、暴雨条件下引起的消散作用对团聚体破碎程度最严重,极易造成水土流失并引起土地生产力下降。因此,在喀斯特地区应注重在雨季的有效防护,尤其是针对分布面积最广的土面和以岩石风化为主要成土方式的石土面生境,在喀斯特生态脆弱区应选择在短期内提高土壤有机质、增加植被覆盖度和土壤大团聚体含量的水土保持树种为增强土壤抗蚀性的有效方法。

4 结论

(1)湿筛法测定5种小生境土壤团聚体分布均以>0.25 mm粒径为主,其中土面生境含量最低为81.26%,PAD介于8.93%—17.39%之间,以土面最大,MWD值在1.94—2.85 mm间以石土面为最小,均小于干筛法测定的MWD。团聚体稳定性表现为石槽最大,土面最差,石土面次之。主要受小生境土壤有机质含量与成土方式影响。

(2)LB法3种处理后,各小生境土壤团聚体MWD值变化趋势均为SW>WS>FW,RSI远大于RMI,即喀斯特各类小生境土壤团聚体最主要的破坏机制和敏感程度最高的为大雨或暴雨时造成的消散作用。其中表现为石槽团聚体稳定性最好,土面最差,石土面次之。

(3)LB法3种处理的MWD均与湿筛法团聚体稳定性指标WR>0.25呈显著正相关、与PAD呈显著负相关,即两种测定方法具有良好的相关性,LB法用于测定喀斯特小生境土壤团聚体稳定性是可行的,SW和WS处理MWD 值与有机质、TN、TP、TK呈显著正相关,即有机质作为有机胶结物质对团聚体稳定性有重要影响,团粒结构越稳定土壤蓄积养分能力越好。

(4)综合不同测定方法团聚体稳定性参数显示,土面、石土面土壤抗蚀性最差,团聚体稳定性最低。在喀斯特生态脆弱区应加强雨季对土面和石土面生境土壤的防护。