不同土地利用方式下土壤團聚體組成特征及穩定性

石利軍 胡振華

摘要[目的]研究不同土地利用方式下土壤團聚體組成特征及穩定性。[方法]研究不同土地利用方式下土壤團聚體在（≥5.00、2.00～<5.00、1.00～<2.00、0.50～<1.00、0.25～<0.50、<0.25 mm）6種粒徑下的分布情況及穩定性；在對團粒結構了解的基礎上，又進一步分析了3種處理方式[慢速濕潤法（SW）、擾動濕潤法（WS）、快速濕潤法（FW）]下土壤團聚體粒徑分布特征。[結果]隨著振蕩次數的增加，≥1.00 mm的粒徑百分比逐漸減少，而<1.00 mm的粒徑百分比逐漸增加。3種處理方式（SW、WS、FW）下，土壤團聚體粒徑分布不同，≥5.00 mm粒徑百分比在SW處理方式下最大，在FW處理下≥5.00 mm粒徑百分比最小。[結論]SW處理方式對土壤團聚體破壞性最小，同種處理方式下隨著坡度的增加團聚體的穩定性也相應增加。

關鍵詞土地利用方式；土壤團聚體；粒徑；穩定性

中圖分類號S152文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）12-0092-04

Abstract[Objective]To study the composition characteristics and stability of soil aggregate under different land use ways. [Method] Distribution and stability of soil aggregate in six kinds of particle size （≥5.00， 2.00-<5.00， 1.00 - <2.00， 0.50-<1.00，0.25-<0.50， < 0.25 mm） under different land use ways were studied， on the basis of the understanding of granular structure， soil aggregate size distribution under three treatment methods were analyzed. [Result] With the increase of oscillation frequency， percentage content of ≥1.00 mm particle size aggregate reduced gradually， percentage content of < 1.00 mm particle size aggregate increased gradually. In three treatment methods （SW， WS， FW）， soil aggregate size distribution also had different changes， the content of ≥5.00 mm particle size under the SW treatment was biggest， under the FW treatment， the content of ≥5.00 mm particle size was least. [Conclusion] Damaging of SW treatment mode on soil aggregate was least， under the same treatment way aggregate stability also increased accordingly with the increase of slope.

Key wordsLand use ways；Soil aggregate；Size；Stability

土壤團聚體是土壤結構的重要組成部分，對土壤結構的穩定性具有重要作用。土壤顆粒膠結力強，則土壤結構相對穩定，對水流的沖刷及抵抗破壞的能力則強，對作物生長及保持水土具有積極作用[1]。 近幾十年來，國內外研究者對土壤團聚體的形成進行了大量研究，認為有機和無機復合是土壤中水穩性團聚體組成的重要物質基礎。劉夢云等[2]研究了5種不同土地利用方式下土壤團粒結構和微團聚體結構，結果表明，灌木林地及天然草地有利于團聚體結構的形成；張超等[3-4]研究了黃土丘陵區不同植被類型土壤微團聚體的結構特征，結果表明，丘陵區坡耕地種植植被后，土壤微團聚體變化明顯；也有學者研究了不同深度下團聚體的結構特征，結果表明，不同深度下土壤水穩性和非水穩性團聚體表現出較大差異，越深層次的團聚體>0.25 mm粒徑含量越少[5]；白秀梅等[6]對龐泉溝自然保護區典型森林土壤大團聚體特征進行研究，干篩分析結果表明，植被覆蓋有利于增加0.5～7.0 mm團聚體含量，濕篩分析結果表明，植被覆蓋有利于提高>0.50 mm水穩性大團聚體含量。筆者研究了不同土地利用方式下土壤團聚體組成特征及穩定性，以期為土壤結構改良提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地位于呂梁市離石區，離石區地處山西省西部，呂梁山脈中段西側，地理坐標110°55′～111°35′ E，37°21′～37°42′ N，屬于溫帶大陸性氣候區，四季分明，冬寒夏暑，年平均氣溫在8.9 ℃左右，局部最高氣溫可達 38.9 ℃，個別地區〖JP4〗最低氣溫在-25.5 ℃。年均降雨量為460.4 mm，無霜期170 d。王家溝在離石區的東北部，111°11′23″ E，37°32′06″ N，年平均溫度8.9 ℃，年均降水量 461.2 mm，無霜期164 d，

年極端最高溫度34.4 ℃，年極端最低溫度-16.2 ℃。

1.2土壤取樣

土壤樣品（測定肥力指標）取自呂梁市離石區王家溝試驗基地，按照土地利用方式的不同分為側柏和堿草混交、歐李、檸條、苜蓿、油松5種土地利用類型。取樣時每種土地利用方式在試驗區（2 m×5 m）從不同位置布設3個樣點，共15個樣品。取土時去掉表層雜質，然后取0～20 cm土樣，放入塑料袋中編號，帶回實驗室后取出樣品自然風干，以備過篩。

1.3穩定性分析

通過干篩與濕篩測定團聚體的水穩性，干篩時將風干土壤均勻混合，取其中一部分通過孔徑10.00、5.00、2.00、1.00、0.50、0.25 mm的篩子進行篩分（篩子附有底盤和蓋子）。篩分后將篩子上及<0.25 mm的土樣進行稱重，計算干篩中各級團聚體占土樣總量的百分比，然后將每種粒徑的土樣進行配比，質量為50 kg時供濕篩使用。

將配比好的土樣放入團聚體分析儀上進行濕篩分析，濕潤土樣的方式分為快速濕潤與緩慢浸泡，每次可將4個土樣放入孔徑5.00、2.00、1.00、0.50、0.25 mm篩子上進行試驗，調整團聚體分析儀，控制不同頻率、不同次數下的土樣進行數據分析，將每次試驗后篩子上的土樣風干后進行稱重，分析團聚體的穩定性。

1.4粒徑分布分析

采用3種處理方法，主要包括快速濕潤法（FW）、慢速濕潤法（SW）和擾動濕潤法（WS）對土壤水穩性團聚體進行穩定性分析。具體測定步驟：取3～5 mm干篩團聚體于40 ℃烘箱內烘干24 h，使土壤含水量一致后運用以下3種方法進行篩分：①快速濕潤（FW）。取5 g團聚體快速浸沒在去離子水中10 min后用移液管吸掉水分。②慢速濕潤（SW）：取5 g團聚體置于張力為-0.3 kPa濾紙上，靜置30～40 min使團聚體完全濕潤。③振蕩濕潤（WS）：取5 g團聚體浸沒在乙醇中以排出空氣，浸泡10 min后用移液管吸掉乙醇，將土壤轉入盛有50 mL去離子水的500 mL三角瓶中，加水至200 mL，加塞后吸去多余水分，上下振蕩20次，靜置30 min后進行試驗，模擬預濕后土壤的人為擾動過程。

將上述經濕潤處理的土壤轉至浸沒在95%乙醇中0.05 mm孔徑篩子上，上下振蕩20次（振幅2 cm）；然后在40 ℃烘箱中蒸干乙醇，轉入燒杯中，40 ℃烘干48 h，稱重[7-8]。

1.5數據分析

試驗數據采用Excel 2003進行處理，并采用SPSS 20.0進行方差及相關性分析。

2結果與分析

2.1不同土地利用方式下土壤團聚體穩定性

在油松、苜蓿、側柏和堿草混交、歐李、檸條5種土地利用方式下，按干篩測得的不同粒徑配比進行土壤濕篩團聚體穩定性分析；在一定頻率下測定其在不同振蕩次數下土壤水穩性團聚體的穩定性，結果見表1～3。由表1～3可知，不同土地利用方式下的土壤顆粒在不同振蕩次數下呈不同變化趨勢。

由表1可知，5種不同土地利用方式下的土壤經過團粒結構分析儀后，粒徑≥5.00 mm所占比例由高到低依次為檸條、歐李、苜蓿、側柏和堿草混交、油松，檸條≥5.00 mm的粒徑占6.10%，而油松≥5.00 mm的粒徑僅占3.50%，說明≥5.00 mm 粒徑在檸條作用下的土壤穩定性大于其他土地利用方式下的土壤穩定性；土壤粒徑在2.00～<5.00 mm所占比例由高到低依次為苜蓿、歐李、檸條、側柏和堿草混交、油松，苜蓿粒徑在2.00～<5.00 mm占9.06%，而油松作用下的土壤粒徑在2.00～<5.00 mm占1.10%，相差較大；土壤粒徑在1.00～<2.00 mm所占比例由高到低依次為苜蓿、歐李、檸條、側柏和堿草混交、油松，苜蓿粒徑在1.00～<2.00 mm占9.04%，而油松作用下的土壤粒徑在1.00～<2.00 mm占2.70%，僅為苜蓿同粒徑下的29.87%；土壤粒徑在0.50～<1.00 mm所占比例由高到低依次為檸條、歐李、苜蓿、油松、側柏和堿草混交，檸條粒徑在0.50～<1.00 mm占9.06%，而側柏和堿草混交作用下的土壤粒徑在0.50～<1.00 mm占7.74%；土壤粒徑在0.25～<0.50 mm所占比例由高到低依次為檸條、油松、歐李、苜蓿、側柏和堿草混交，檸條和油松粒徑在0.25～<0.50 mm占10.12%，而側柏和堿草混交作用下的土壤粒徑在0.25～<0.50 mm占8.10%；土壤粒徑<0.25 mm所占比例由高到低依次為油松、側柏和堿草混交、檸條、歐李、苜蓿，油松粒徑<0.25 mm占74.54%，而苜蓿作用下的土壤粒徑<0.25 mm占58.4%。結合不同土地利用方式下不同粒徑的分布范圍可知，<0.25 mm的粒徑占主要比例，其次為粒徑在0.25～<0.50 mm的土粒，所占比例最小的為≥5.00 mm的土粒，2.00～<5.00、1.00～<2.00、0.50～<1.00 mm的粒徑分布相差較小。

2.2不同土地利用方式下土壤團聚體粒徑分布

由圖1～3可知，坡度10°～15°≥2.00 mm土壤粒徑所占比例大于坡度0°～5°，土壤中大粒徑顆粒所占比例越高，則土壤結構的穩定性相對越好。由此可知，≥2.00 mm粒徑隨著坡度的增大其含量增加，而<1.00 mm的土壤粒徑隨著坡度的增加其含量逐漸降低。因此，坡度對土壤團聚體的穩定性有一定程度的影響。

比較SW、WS、FW 3種處理方式下土壤粒徑可知，≥5.00 mm土壤粒徑在3種處理方式下呈不同的變化趨勢，不論在何種坡度下，≥5.00 mm的粒徑百分含量由高到低依次為SW、WS、FW。由此可知，SW處理對土壤原有結構的破壞性最小，團粒結構相對穩定，大團聚體百分含量相對較高。

SW處理方式在坡度為0°～5°時，≥5.00 mm的粒徑在5種土地利用方式下的百分含量由高到低依次為側柏和堿草混交、油松、歐李、檸條、苜蓿；2.00～<5.00 mm的土壤粒徑在5種土地利用方式下的百分含量由高到低依次為歐李、油松、側柏和堿草混交、檸條、苜蓿；<0.25 mm土壤粒徑在5種土地利用方式下的百分含量由高到低依次為檸條、苜蓿、歐李、油松、側柏和堿草混交；

WS處理方式在坡度為0°～5°時，≥5.00 mm的粒徑在5種土地利用方式下的百分含量由高到低依次為側柏和堿草混交、油松、歐李、檸條、苜蓿；2.00～<5.00 mm的土壤粒徑在5種土地利用方式下的百分含量由高到低依次為油松、側柏和堿草混交、歐李、檸條、苜蓿；<0.25 mm的土壤粒徑在5種土地利用方式下的百分含量由高到低依次為歐李、檸條、油松、苜蓿、側柏和堿草混交。

FW處理方式在坡度為0°～5°時，≥5.00 mm的土壤粒徑在5種土地利用方式下的百分含量由高到低依次為油松、側柏和堿草混交、檸條、歐李、苜蓿；2.00～<5.00 mm的土壤粒徑在5種土地利用方式下的百分含量由高到低依次為苜蓿、油松、檸條、側柏和堿草混交、歐李；<0.25 mm土壤粒徑在5種土地利用方式下的百分含量由高到低依次為歐李、苜蓿、檸條、側柏和堿草混交、油松。由此可知，油松、側柏和堿草混交作用下的土壤大團聚體含量較高。

SW處理方式在坡度為0°～5°和10°～15°時，土壤團聚體粒徑分布在5種土地利用方式下呈不同的變化，≥5.00 mm及<0.25 mm的粒徑含量隨著坡度的增加而增加，而2.00～<5.00、1.00～<2.00、0.50～<1.00、0.25～<0.50 mm粒徑含量隨著坡度的增加而減少；WS處理方式下，2個不同坡度下團聚體變化不同，≥5.00、1.00～<2.00及<0.25 mm的粒徑含量隨坡度的增加而增加，其他粒徑含量的團聚體隨著坡度的增加而減少；FW處理方式下，2個不同坡度下的土壤團聚體粒徑分布不同，≥5.00、2.00～<5.00、1.00～<2.00、0.50～<1.00 mm粒徑含量均隨著坡度的增加而增加，0.25～<0.50、<0.25 mm的粒徑含量隨著坡度的增加而減少。在3種處理方式（SW、WS、FW）下，土壤團聚體粒徑分布也有不同變化，≥5.00 mm粒徑含量在SW處理方式下最大，FW處理下≥5.00 mm粒徑含量最小，由此可知，SW處理方式對土壤團聚體破壞最小，FW處理方式對土壤團聚體破壞最大（圖4）。

3結論與討論

該試驗對5種不同土地利用方式下土壤團聚體的穩定性及粒徑分布進行研究，得到5種（油松、苜蓿、側柏和堿草、歐李、檸條）土地利用方式下土壤團聚體在（≥5.00、2.00～<5.00、1.00～<2.00、0.50～<1.00、0.25～<0.50、<0.25 mm）6種粒徑下的分布情況及穩定性。在對團粒結構了解的基礎上，進一步分析了相同粒徑在不同振蕩次數下其百分比變化情況，結果表明，≥1.00 mm的粒徑百分比隨振蕩次數的增加逐漸減少，而<1.00 mm的粒徑百分比隨振蕩次數的增加逐漸增加。在3種處理方式（SW、WS、FW）下，土壤團聚體粒徑分布也有不同變化，≥5.00 mm 粒徑的百分比在SW處理方式下最大，在FW處理下≥5.00 mm粒徑百分比最小，由此可知，SW處理方式對土壤團聚體破壞最小，FW處理方式對土壤團聚體破壞最大。同種處理方式下坡度大的土壤團聚體結構相對穩定。在今后研究時，應分季節進行取土試驗，1次試驗數據尚不足以表明整年土壤團聚體的結構，需要在今后試驗中對土壤團聚結構進行更深層次的研究。

參考文獻

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