亞熱帶不同人工林土壤團聚體穩(wěn)定性特征研究

陳永順

摘 要：為了解不同營林方式對土壤結構的影響，該研究選取了3種不同類型的林分（包括杉木林、馬尾松林和毛竹林），測定了3種林分土壤團聚體的組成和穩(wěn)定性。結果表明，種植毛竹后的土壤大團聚體所占比例明顯低于杉木和馬尾松林；毛竹林土壤團聚體平均重量直徑和幾何平均直徑均顯著小于杉木林和馬尾松林，其分形維數(shù)顯著高于后兩者，說明毛竹林土壤結構不穩(wěn)定，受到人為破壞較大，不利于土壤的穩(wěn)定固持。

關鍵詞：營林方式；土壤結構；團聚體穩(wěn)定性；毛竹林

中圖分類號 S714 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）16-0030-02

Abstract：To determine the effect of different forest management methods on soil structure.We selected three different forests（including Cunninghamia lanceolata，Pinus massoniana and moso bamboo）as research object，and the component and stability of aggregates under three forests were measured. Our results indicated that the proportion of macro-aggregates in moso bamboo was lower than C.lanceolata and P.massoniana plantations. The mean weight diameter and geometric mean diameter of soil aggregates inmoso bamboo was higher than that in latter two plantations；however，the fractal dimension of aggregates in moso bamboo was higher than that in latter two plantations. These results suggested that moso bamboo with poor soil structure due to human disturbance thus it is not beneficial for soil conservation.

Key words：Forestmanagement；Soil structure；Aggregates stability；Moso bamboo

土地利用變化是全球環(huán)境變化研究的熱點領域。過去幾十年里，我國大面積天然林被人工轉(zhuǎn)變成不同類型的森林。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展對木材需求量的急劇增加，我國東南部亞熱帶山區(qū)大量的天然林皆伐后改造成植被類型單一化的速生人工林，跡地的重復利用造成土壤養(yǎng)分的流失、肥力衰退及生產(chǎn)力的下降[1]，也造成土壤結構質(zhì)量的下降。森林土壤團聚體作為土壤有機碳穩(wěn)定性的重要機制及土壤結構穩(wěn)定性的重要表征，影響著森林土壤有機碳貯存的長期有效性及對環(huán)境變化和土地管理方式的敏感性，其研究受到愈來愈多的重視，已被作為生態(tài)系統(tǒng)特性和衡量生態(tài)系統(tǒng)的重要工具[2-3]。因此本研究選取了不同類型的人工林為研究對象，重點揭示不同林分類型對土壤團聚體組成和穩(wěn)定性的影響。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 研究區(qū)位于福建省永安市大湖鎮(zhèn)林業(yè)站。永安市位于福建省中部偏西（N25°33′～26°12′，E116°56′～117°47′）。總面積2941.1km2。氣候為亞熱帶季風氣候，年均溫度為20.1℃，年均降雨量為1 740mm，降雨主要集中在3—8月份。本研究選擇了研究區(qū)內(nèi)的3種人工經(jīng)濟林分，包括杉木林、馬尾松林和毛竹林。3種林分類型的林下植被主要以草本和蕨類為主。

1.2 實驗方法 于2015年7月份在研究區(qū)內(nèi)的杉木林（Cunninghamia lanceolata）、馬尾松林（Pinusmassoniana）和毛竹林（Phyllostachys pubescensmazel），分別設置3個10m×10m樣方，對樣地分別進行本底調(diào)查。取樣時先移除地表凋落物，然后采集0～10cm深度5cm×5cm大小的原狀土壤，裝入事先準備好的飯盒，帶回室內(nèi)進行團聚體粒徑分析。在室內(nèi)將取回的原狀土壤，剔除可見的石礫、根系及其他雜質(zhì)，用手輕輕沿著土壤的自然裂隙掰開成1cm左右，置于室內(nèi)自然風干。同時，將自封袋內(nèi)的樣品挑去根系、石礫、雜質(zhì)后過2mm篩，風干。依據(jù)Six等[4]的方法并稍作修改：取已風干的團聚體樣品50g置于套篩（2、0.25、0.053mm）頂層篩上，浸泡10min，然后用振蕩式濕篩儀以上下振幅3cm，頻率為30次/min，振動2min。分離出>2、0.25～2、0.053～0.25、<0.053mm土壤團聚體，60℃烘干，稱重。

2 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

團聚體平均重量直徑（MWD）的計算均采用公式[5]：MWD=∑（Ri×Wi）/∑Wi。式中：Ri=某粒級團聚體平均直徑；Wi=濕篩后某粒級團聚體的重量。團聚體幾何平均直徑（GMD）的計算均采用公式[5]：GMD=exp（∑Wi×lnRi/∑Wi）。式中：Ri=某粒級團聚體平均直徑；Wi=濕篩后某粒級團聚體的重量。土壤團聚體分形維數(shù)（D）的計算采用公式[6]：M（x所有數(shù)據(jù)處理采用Excel7.0軟件

3 結果與分析

3.1 土壤團聚體組成特征差異 濕篩法測得的土壤水穩(wěn)定性團聚體，特別是>0.25mm水穩(wěn)定性大團聚體的數(shù)量，是反映土壤抗蝕能力的重要指標，含量越多，表明土壤結構穩(wěn)定性越高，抗蝕能力越強。如表1所示，團聚體組成以>2mm和0.25～2mm粒徑為主，兩粒徑無顯著差異，二者之和約占69.71%～82.41%，顯著高于其他粒徑，分布趨勢大致隨粒徑的減小而減少。不同林分類型土壤中，>2mm與0.25～2mm團聚體大小關系為杉木林>馬尾松林>毛竹林，與杉木林相比，毛竹林>2mm大團聚體減小了19%。

3.2 土壤團聚體穩(wěn)定性差異 團聚體對土壤養(yǎng)分的保持、供應、孔隙組成、水分和生物運動等的作用因粒徑大小而差異，因此，在團聚體總量的基礎上，團聚體的大小分布狀況與土壤質(zhì)量的關系顯得尤為密切[3，5]。平均重量直徑和幾何平均直徑是反映團聚體大小分布狀況的常用指標，其值越大，表示團聚體平均粒徑團聚性越高，穩(wěn)定性越強。從表2可以看出，不同林分類型土壤團聚體平均直徑存在顯著差異，毛竹林最小；毛竹林土壤團聚體幾何平均直徑顯著低于杉木林和馬尾松林，杉木林最大。分形維數(shù)表征土壤結構組成及其均勻程度，其值越小，土壤越具有良好的結構和穩(wěn)定性[6]。由表2可知，毛竹林土壤團聚體分形維數(shù)最大，說明毛竹林土壤結構不穩(wěn)定，由于長期頻繁受到人為破壞較大。

4 結論

（1）不同林分類型土壤>0.25mm水穩(wěn)定性大團聚體比重呈現(xiàn)杉木林>馬尾松林>毛竹林。說明種植毛竹對土壤大團聚體破壞最大。

（2）毛竹林土壤團聚體平均重量直徑和幾何平均直徑均顯著小于杉木林和馬尾松林，其分形維數(shù)顯著高于后兩者，說明毛竹林土壤結構不穩(wěn)定，受到人為破壞較大，不利于土壤的穩(wěn)定固持。

參考文獻

[1]楊玉盛.杉木林可持續(xù)經(jīng)營的研究[M].中國林業(yè)出版社，1998.

[2]Six J，Paustian K.Aggregate-associated soil organicmatter as an ecosystem property and ameasurement tool[J].Soil Biology and Biochemistry，2014，68：A4-A9.

[3]譚秋錦，宋同清，彭晚霞，等.峽谷型喀斯特不同生態(tài)系統(tǒng)土壤團聚體穩(wěn)定性及有機碳特征[J].應用生態(tài)學報，2014，25（3）：671-678.

[4]Six J，Elliott E T，Paustian K，et al.Aggregation and soil organicmatter accumulation in cultivated and native grassland soils[J].Soil Science Society of America Journal，1998，62（5）：1367-1377.

[5]鄭子成，李廷軒，張錫洲，等.不同土地利用方式下土壤團聚體的組成及穩(wěn)定性研究[J].水土保持學報，2009（5）：228-231.

[6]劉艷，查同剛，王伊琨.北京地區(qū)栓皮櫟和油松人工林土壤團聚體穩(wěn)定性及有機碳特征[J].應用生態(tài)學報，2013，24（3）：607-613.

（責編：張長青）