東蘭縣林地土壤有機質含量與土壤容重的相關性分析

馬麟英+梁月蘭+韋國鈞+梁運

摘要：以廣西東蘭縣退耕還林地和荒山林地的7種立地類型土壤剖面的A、B層為研究對象，采用環刀法測定土壤容重，用重鉻酸鉀法-外加熱法測定土壤有機質的含量，采用單因素方差分析方法分析A層和B層土壤有機質含量和土壤容重的差異性，結果表明，A層土壤有機質含量與土壤容重之間的關聯緊密程度比B層的大，荒山林地的A層、B層分別比退耕林地的相應A層、B層的大。

關鍵詞：土壤；有機質；土壤容重

中圖分類號：S158 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）01-0059-04

Studies of Relations between Soil Organic Matter Content and Soil Bulk Density in Different Soil Level in Donglan County

MA Lin-ying1，LIANG Yue-lan1，WEI Guo-jun2，LIANG Yun2

（1.Guangxi Ecological Engineering Vocational and Technical College，Liuzhou 545004，Guangxi，China；

2.Donglan Returning Farmland to Forest Office，Donglan 547400，Guangxi，China）

Abstract： Using chestnuts in A and B level of the soil profiles in 7 kind of site types of the forest land returned from the cultivated land and wasteland woodland in Donglan County as studying objects， the blade ring method was used to survey soil bulk density， the potassium dichromate-outside the heating method was used to survey soil organic matter content， the analysis of variance with single factor was used to analyze the differences of A and B level of soil organic matter content and soil bulk density， the analysis of Least-squares was used to estimate the regression equation of soil organic matter content and soil bulk density. The relations of regression equation of quadratic parabola was obtained in A level between soil organic matter content and soil bulk density. The relations of regression equation of three parabolic was obtained in B level between soil organic matter content and soil bulk density. The extent of A level between soil organic matter content and soil bulk density was deeper than that of the B level. The extent of A level and B level between soil organic matter content and soil bulk density in the wasteland woodland was deeper than that of A and B level of the forest land returned from the cultivated land.

Key words： soil； organic matter；soil bulk density

收稿日期：2013-01-21

基金項目：廣西區林業廳資助“廣西退耕還林工程建設效益監測”項目（AB180102）

作者簡介：馬麟英（1968-），女，廣西南寧人，副教授，碩士，研究方向為森林生態學，（電話）13978052057（電子信箱）mly-196827@163.com。

土壤有機質是土壤固體物質的一個重要組成部分，其組成元素是C、H、O、N，土壤有機質的來源主要是生長在土壤上的植物和居住在土壤中的動物、微生物，在其全部或部分死亡后，它們的殘體就變成有機質，加入到土壤的上部或內部[1]。有機質對土壤的水、肥、氣、熱等各種肥力因素起著主要的調節作用，對土壤耕性結構也有重要影響，可以促進團粒結構的形成，改善物理性質，有機質含量多的土壤，土壤團聚體多，穩定性好，其在土壤中主要以膠膜形式包被在礦質土粒的外表，由于它是一種膠體，黏結力比砂粒強，所以施用于砂土后增加了砂土的黏性，可促進團粒結構的形成[2-6]。另一方面，由于它松軟、絮性、多孔，而黏結力又不像黏粒那樣強，所以黏粒被包被后易形成散碎的團粒，使土壤變得比較松軟而不再結成硬塊，這說明土壤有機質既可改變砂土的分散無結構狀，又能改變黏土堅韌大塊結構，從而使土壤的透水性、蓄水性以及通氣性都有所改善。

土壤容重是指在自然狀態下單位容積土體（包括土粒和孔隙）的質量或重量。土壤容重是重要的土壤物理性狀，是衡量土壤好壞的重要指標之一，它直接影響著土壤水肥供應、通氣狀況及作物根系穿透阻力等因素。一般情況下，土壤容重小說明土壤孔隙數量多，比較疏松，結構性好，土壤的水分、空氣、熱量狀況良好[7]。而土壤中有機質含量的多少決定著土壤的物理結構性，因此，土壤有機質含量與土壤容重有一定的關聯性[8]。目前，有關土壤有機質與土壤物理性質的研究有很多，但專門就土壤有機質含量與土壤容重之間的關聯的研究還比較少。因此，本研究通過對廣西東蘭縣山區退耕林地及相應的荒山林地的7種立地類型A、B層的土壤有機質和土壤容重及其相關理化性質的測定，并通過圖表分析，確定不同土層土壤有機質含量與土壤容重之間的關聯性，為該縣的林地的肥料管理提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

東蘭縣位于廣西西北部，地處東經107°05′07″-107°43′47″，北緯24°13′02″-24°51′01″。屬于南亞熱帶季風氣候區，具有夏長冬短，熱量豐富，雨量充沛，水熱同期等特點，全年降雨量1 196.6～1 689.1 mm，冬春季雨量較少，相對濕度79%，屬濕潤氣候。全縣年均氣溫20.2 ℃， 年總積溫6 710～7 747 ℃，年總輻射量429.79 kJ/cm2，年日照總時數1 526.7 h，屬日照偏少地區，無霜期351 d；地勢由北向南傾斜，地形復雜，嶺谷相間，溝壑縱橫，屬紅壤地帶，耕地多分布在半山腰上，土層淺、坡度大，水土流失嚴重。林業用地及常年耕地海拔一般在223～1 000 m之間。是典型的喀斯特巖溶地貌。

1.2 調查方法和測定方法

1.2.1 土壤剖面設置 采用典型抽樣的方法，每一種立地類型在3個鄉（鎮）各設置一個土壤剖面的位置，選在人為因素影響較少的地方設置剖面。

1.2.2 野外取樣 對東蘭縣的7種典型退耕林地和荒山林地立地類型地帶進行了野外調查取樣，每一個土壤剖面挖深度約為1 m， 除去土壤表層植物體，分A、B兩層采集記錄，A、B層各取一個50 cm3的環刀土和各采0.5 kg的土壤樣品，并相應進行土壤剖面形態特征的記載。每一種立地類型的退耕林地和荒山林地均在3個鄉（鎮）各設置一個土壤剖面取土樣，則7種土地利用類型共取42個土樣；土壤水分測定：測定42個土樣的土壤鮮重，填寫好標簽，分別裝入自封袋中，帶回實驗室處理。

1.2.3 樣品處理 將用于測定土壤容重與水分的42個土樣置于烘箱中，在110 ℃條件下烘8 h至恒重，測定土樣干重，計算土壤含水量。用于測定土壤有機質含量的土樣則先在室內風干，將風干后的土壤平鋪在木板或硬塑料膠板上，用木棒碾碎，用1 mm孔徑的土壤篩過篩，揀出石塊雜物和石礫，再碾再篩，直至小于1 mm的土粒全部過篩為止。將通過1 mm篩孔的土樣攪勻后鋪成薄層，劃成許多面積相等的小格，用角勺從每小格中取出少許的土樣，在研缽中研磨，使之全部通過0.25 mm的篩孔，裝入有磨口的廣口瓶中，在避光、干燥的室內存放，供測定有機質含量用。

1.2.4 測定方法 土壤容重和孔度采用“環刀法”，土壤含水量的測定采用“烘干法”，土壤質地的鑒定采用手感法。用重鉻酸鉀法-外加熱法測定土壤有機質的含量。

1.3 數據計算及分析方法

1.3.1 土壤的各個指標的計算方法

1）土壤比重=2.65 g/cm3。

2）土壤含水量W=■×100%，其中W1是指10 g土壤樣品的濕土重，W2是指10 g土壤樣品的干土重。

3）土壤容重D（g/cm3）=■×（100+W），其中M是指環刀內濕土和環刀的總重量，M1是指環刀的重量，V是指環刀的容積，為50 cm3，W是指土壤含水量。

4）土壤孔隙度=■×100%。

5）土壤有機質=■×100%，式中：V0為空白試驗消耗的FeSO4體積數，單位為mL；V為土樣消耗的FeSO4體積數，單位為mL；N為硫酸亞鐵標準溶液濃度，單位為mol/L；0.003為1/4碳原子以g/mmol作單位的摩爾質量的數值；1.742為由土壤有機質換算成有機質的換算系數；1.1為校正系數；W為風干土重量，單位為g。

1.3.2 數據顯著差異分析方法 采用單因素方差分析方法，以95﹪的可靠性分別判斷各個立地類型的A層和B層之間、各個立地類型的A層之間、各個立地類型的B層之間有機質含量和土壤容重顯著差異性，計算公式如表1所示。如果只是A層和B層數值之間的對比，方差分析結果表明是差異顯著，則可以斷言2層數值之間呈顯著性差異；如果是7種立地類型之間的A層數值或B層數值比較，方差分析結果表明是差異顯著，并不能就斷言各水平兩兩之間都有差異顯著，則還需要進行多重比較分析。多重比較采用q檢驗方法進行，并設定危險率兩種，а=0.05和а=0.01，計算公式如下：D=qa（a，f）■。首先從Q表查出q0.05和q0.01的值并計算D0.05和D0.01的值，若兩個水平間的差異大于D0.01的，則說明兩者之間差異非常顯著；若兩個水平間的差異大于D0.05的值，則說明兩者之間差異顯著。

2 結果與分析

2.1 退耕林地及其相應的荒山林地立地類型

所調查的東蘭縣退耕還林地及其相應的荒山林地有7種立地類型（表2），分別是立地類型5-中山下坡砂頁巖中土層黃壤、立地類型7-低山砂頁巖薄土層紅壤、立地類型8-低山砂頁巖中土層紅壤、立地類型9-低山砂頁巖厚土層紅壤、立地類型10-丘陵砂頁巖薄土層紅壤、立地類型11-丘陵砂頁巖中土層紅壤、類立地類型13-（棕色）石灰巖。

2.2 A、B層土壤有機質含量及土壤容重的測定結果及分析

各立地類型退耕林地和荒山林地土壤剖面的物理性狀及有機質含量的平均值如表2。由表2可知，7種退耕還林立地類型的A層土壤有機質含量變化范圍在1.56%～2.96%之間，土壤容重變化范圍在0.92～1.36 g/cm3之間，B層土壤有機質含量變化范圍在0.57%～1.80%之間，土壤容重變化范圍在0.87～1.40 g/cm3之間；七種荒山林地立地類型的A層土壤有機質含量變化范圍在1.65%～3.06%之間，土壤容重變化范圍在0.90～1.38 g/cm3之間，B層土壤有機質含量變化范圍在0.56%～1.95%之間，土壤容重變化范圍在0.84～1.37 g/cm3之間；兩種林地類型的各立地類型A層土壤有機質含量均比B層的高，荒山林地立地類型的A層土壤有機質含量比退耕還林立地類型的A層的高。經過方差分析和多重比較，7種退耕還林和荒山林地立地類型的A、B層土壤有機質含量及土壤容重值之間均存在極顯著的差異，兩種林地的各立地類型之間的A層對比及B層對比也存在極顯著的差異，其P<0.01。隨立地類型的土壤有機質含量的增加，其容重值下降，孔隙度增加，土壤有機質含量與土壤容重值大致呈負相關的趨勢，即有機質含量增加，容重值下降，土壤疏松多孔，但有機質增加的量與容重下降的量不是相對應，即不是呈反比例的直線關系。兩種林地A、B層土壤有機質含量與土壤容重值之間的關系如圖1、2、3、4所示。

3 小結與討論

研究結果表明，2種林地類型的A層土壤有機質含量和土壤容重之間的關聯緊密程度比B層的大。對于大多數土壤來講，土壤的耕作層土壤容重適宜在1.1～1.3 g/cm3之間，在此范圍內有利于植物根系的生長，對于質地相同的土壤來講，容重值過小則表明土壤處于疏松狀態，容重值過大則表明土壤處于緊實狀態[9-12]；對于植物生長發育來說，土壤過松過緊都不適宜，過松則通氣透水性強，過緊則通氣透水性差，妨礙植物根系的延伸[13]。

對于植物的前期生長，則重點考慮A層土壤的容重值，對于植物的中后期生長或深根性的植物則既要考慮A層土壤容重，又要考慮B層土壤容重。

參考文獻：

[1] 喬照華.土壤有機質含量與土壤物理性能參數的相關性分析[J]. 中國農村水利水電，2008（2）：3-4.

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[12] 李潮海，梅沛沛，王 群，等.下層土壤容重對玉米植株養分吸收和分配的影響[J].中國農業科學，2007，40（7）：1371-1378

[13] 尚慶文，徐 坤，孔祥波，等. 土壤容重對生姜生長及產量和品質的影響[J].中國蔬菜，2006（11）：18-20.

（責任編輯 張 毅）

3 小結與討論

研究結果表明，2種林地類型的A層土壤有機質含量和土壤容重之間的關聯緊密程度比B層的大。對于大多數土壤來講，土壤的耕作層土壤容重適宜在1.1～1.3 g/cm3之間，在此范圍內有利于植物根系的生長，對于質地相同的土壤來講，容重值過小則表明土壤處于疏松狀態，容重值過大則表明土壤處于緊實狀態[9-12]；對于植物生長發育來說，土壤過松過緊都不適宜，過松則通氣透水性強，過緊則通氣透水性差，妨礙植物根系的延伸[13]。

對于植物的前期生長，則重點考慮A層土壤的容重值，對于植物的中后期生長或深根性的植物則既要考慮A層土壤容重，又要考慮B層土壤容重。

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（責任編輯 張 毅）

3 小結與討論

研究結果表明，2種林地類型的A層土壤有機質含量和土壤容重之間的關聯緊密程度比B層的大。對于大多數土壤來講，土壤的耕作層土壤容重適宜在1.1～1.3 g/cm3之間，在此范圍內有利于植物根系的生長，對于質地相同的土壤來講，容重值過小則表明土壤處于疏松狀態，容重值過大則表明土壤處于緊實狀態[9-12]；對于植物生長發育來說，土壤過松過緊都不適宜，過松則通氣透水性強，過緊則通氣透水性差，妨礙植物根系的延伸[13]。

對于植物的前期生長，則重點考慮A層土壤的容重值，對于植物的中后期生長或深根性的植物則既要考慮A層土壤容重，又要考慮B層土壤容重。

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（責任編輯 張 毅）