西藏色季拉山土壤物理性質(zhì)垂直地帶性

萬(wàn) 丹, 梁 博,聶曉剛,喻 武,張 博

1 西藏農(nóng)牧學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院,林芝 860000 2 西藏農(nóng)牧學(xué)院高寒水土保持研究中心,林芝 860000

土壤作為生態(tài)系統(tǒng)中重要的生態(tài)因子,在水平及垂直地帶性上受到外界不同環(huán)境的影響,物理性質(zhì)空間異質(zhì)性明顯。一般認(rèn)為,土壤物理性質(zhì)受到氣候、母巖、地形、植被、動(dòng)物以及區(qū)域差異的影響[1],這些影響因素使土壤形成各種類型,并且使其性質(zhì)存在明顯的差異[2- 4]。對(duì)于山地自然綜合體來(lái)說(shuō),土壤物理性質(zhì)在很大程度上受到各種因素的垂直性規(guī)律分布影響,導(dǎo)致山地土壤在海拔梯度上呈現(xiàn)明顯的垂直分布特征[5-7],進(jìn)而使不同海拔土壤蓄水保水能力及抗侵蝕能力存在差異。諸多的研究結(jié)果也表明,土壤物理性質(zhì)在垂直地帶性上存在明顯分異特征。湯萃文等[5]研究了迭部扎尕那地區(qū)山地土壤的垂直分帶性,認(rèn)為扎尕那地區(qū)土壤山地特征非常明顯,隨海拔升高呈現(xiàn)出規(guī)律性垂直分布特征；何方永等[8]研究了岷江冷杉原始林土壤物理性質(zhì)與海拔梯度的關(guān)系,認(rèn)為土壤物理性質(zhì)隨海拔梯度變化突出。陳雙林等[9]分析了海拔對(duì)毛竹林土壤物理性質(zhì)和水分特性的影響,也得出不同海拔梯度間土壤物理性質(zhì)存在一定差異性的結(jié)論。然而由于土壤物理性質(zhì)本身的異質(zhì)性,以至環(huán)境和人為因素對(duì)土壤物理性質(zhì)影響的規(guī)律或變化趨勢(shì)仍不明確[10]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,運(yùn)算能力增強(qiáng),模型的廣泛應(yīng)用,對(duì)土壤空間異質(zhì)性問(wèn)題的研究越來(lái)越重視。

西藏東南部的色季拉山,分布著廣袤的未經(jīng)開發(fā)的原始森林,是我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)的天然屏障,對(duì)整個(gè)青藏高原的大氣環(huán)流、水汽輸送、氣候變化和生態(tài)平衡起著巨大的調(diào)節(jié)作用,對(duì)形成藏東南森林氣候起主導(dǎo)作用[11]。區(qū)域內(nèi)高山峽谷交錯(cuò),山高坡陡,地貌錯(cuò)綜復(fù)雜,氣候多樣,雨量充足,導(dǎo)致土壤質(zhì)地狀況分布不均且穩(wěn)定性差,極易發(fā)生水土流失,嚴(yán)重影響到該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。近年來(lái),我國(guó)學(xué)者對(duì)色季拉山的生態(tài)、植被、水文等進(jìn)行了大量的研究[12-17],但對(duì)土壤物理性質(zhì)垂直地帶性規(guī)律的研究鮮有報(bào)道。因此,本文試圖對(duì)色季拉山不同海拔梯度和土層深度間的土壤物理性質(zhì)進(jìn)行分析,以期為藏東南高原山地的生態(tài)、植被、水文等方面的研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),特別是為建立高原山地土壤侵蝕預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型研究工作奠定基礎(chǔ),為該區(qū)開展水土保持工作提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

色季拉山位于藏東南林芝縣境內(nèi),雅魯藏布江大拐彎西北側(cè),屬念青唐古拉山余脈。地理坐標(biāo)為93°12′—95°35′E,29°10′—30°15′N,北高南低,海拔落差大,海拔分布為2200—5300m。該區(qū)受印度洋暖濕季風(fēng)氣候影響較大,屬亞高山溫帶半濕潤(rùn)氣候。冬溫夏涼,干濕季分明,年均相對(duì)濕度78.8%,年均降水量1134.1mm,蒸發(fā)量544.0mm,占年均降水量的48.0%,雨季(6—9月)降雨充沛,占全年降水的75.0%—82.0%,尤以8月降雨最多,平均294.2mm,占全年降水的30.0%。年平均氣溫-0.7℃,最高月平均氣溫9.2℃,最低月平均氣溫-14.0℃,極端最低氣溫-31.6℃,極端最高氣溫24.0℃,年均日照時(shí)數(shù)1150.6h,日照百分率26.1%；日照時(shí)數(shù)最高月為12月的151.7h,日照百分率為40.0%。色季拉山現(xiàn)有植被屬原始森林,覆蓋良好,種類比較豐富,主要建群樹種為急尖長(zhǎng)苞冷杉(Abiesgeorgeivar.smithii)、高山松(Pinusdensata)、林芝云杉(Picealikiangensisvar.linzhiensis)、方枝柏(Sabinasaltuaria)、西藏箭竹(Fargesiasetosa)等,林下灌木杜鵑(Rhododendronsimsii)、忍冬(Lonicerajaponica)繁茂,苔蘚層發(fā)達(dá)。土壤以酸性棕壤土為主,土層較厚。

圖1 采樣路線圖Fig.1 Sampling roadmap

2 研究方法

2.1 采樣方案

2015年9月,在色季拉山西坡沿海拔3200—4600m,以200m為一個(gè)梯度,共設(shè)置8個(gè)樣地,每個(gè)樣地選擇3個(gè)樣點(diǎn)重復(fù)。在每個(gè)樣點(diǎn)分0—10cm、>10—20cm、>20—30cm3個(gè)土層深度,每層取1個(gè)鋁盒土樣和4個(gè)環(huán)刀土樣,進(jìn)行編號(hào),分別用以測(cè)定持水量(田間持水率、飽和含水率、毛管含水率)、土壤容重、土壤孔隙度(總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度)以及土壤滲透性等各項(xiàng)物理指標(biāo)。

表1 樣地基本情況

2.2 測(cè)試方法與數(shù)據(jù)處理

土壤容重測(cè)定采用環(huán)刀法(環(huán)刀體積為100cm3)。土壤總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、飽和含水率、毛管含水率的測(cè)定采用環(huán)刀法和浸水法；田間持水率采用環(huán)刀法；土壤滲透性測(cè)定采用等水頭雙環(huán)刀法。各物理性質(zhì)測(cè)定與計(jì)算參照中華人民共和國(guó)林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林土壤分析方法》[18]。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理采用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)處理方法,計(jì)算土壤物理性質(zhì)的平均值、最大值、最小值和標(biāo)準(zhǔn)差。顯著性分析采用ANOVA完成,相關(guān)性分析通過(guò)雙變量Pearson相關(guān)分析完成,圖表制作采用Excel 2010和SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件完成。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤容重

土壤容重是土壤最基本的物理性質(zhì)之一,對(duì)土壤的通氣性、滲透性、持水性、植被生長(zhǎng)以及溶質(zhì)遷移特征和土壤侵蝕能力的影響非常重要[19-20]。由表2可見(jiàn),土壤容重隨土層加深有增大趨勢(shì),但在海拔3600m處,0—10cm土壤容重最大,>10—20cm層次最小,海拔4200m處與其相反。除人為干擾頻繁的3200、3600m和山頂4600m處,其余海拔不同土層深度土壤容重均有顯著差異(P<0.05)。同一層次不同海拔上,0—10cm土壤容重3200m與3600m差異不顯著(P>0.05),但均顯著大于(P<0.05)其他海拔,4000—4600m顯著大于(P<0.05)3800、3400、3800m在同一個(gè)水平(P>0.05),3800m土壤容重最小。>10—20cm層次,海拔3200、3600、4200、4400m處無(wú)顯著差異(P>0.05),但均顯著大于(P<0.05)其他海拔,其余各海拔間無(wú)顯著差異(P>0.05)。>20—30cm層次,海拔3200、3600、4400m顯著大于(P<0.05)其他海拔,3400、4000m海拔顯著大于(P<0.05)剩下的3個(gè)海拔,4200m和4600m海拔土壤容重顯著大于(P<0.05)3800m。

土壤容重總均值,不同海拔變化明顯,變化范圍在0.58—1.10g/cm3之間，其中3200m最大；3400—3800m整體較小(3600m除外),海拔3800m處最小；4000—4600m居中,且4個(gè)海拔間差異較小,土壤容重總均值由大到小分別為：3200、3600、4400、4000、4200、4600、3400、3800m。土壤容重總均值，受人為影響較強(qiáng)的3200、3600m和4400m處于同一水平(P>0.05),但均顯著大于(P<0.05)其他海拔,受人為干擾少的3400、3800m與4000—4600m具有顯著性差異(P<0.05)。

3.2 土壤孔隙度

土壤孔隙直接影響土壤通氣、水分保持與運(yùn)移、根系穿插等因素,反映土壤潛在蓄水和調(diào)節(jié)降水的能力[21-22]。由表2可知,隨土層加深,總孔隙度、毛管孔隙度均有減小趨勢(shì),與容重呈相反規(guī)律。非毛管孔隙度除3600m外,0—10cm土層均大于>10—20cm和>20—30cm層次,深層次土壤(>10—30cm)中非毛管孔隙度隨土層深度增加而加大?？偪紫抖群兔芸紫抖?4000m和4400m處均隨土層加深顯著減小(P<0.05)。非毛管孔隙度除3200、3600、4400m,其余各海拔土層間變化顯著(P<0.05)?？偪紫抖群兔芸紫抖仍?—10cm土層中,除3200m和3600m處均顯著小于(P<0.05)其他海拔外,其余各海拔差異不顯著(P>0.05),總孔隙度變幅為66.56%—76.61%,毛管孔隙度變幅為63.30%—70.39%。>10—20cm層次中,土壤總孔隙度、毛管孔隙度隨海拔變化規(guī)律相似,即3400m和3800m最大,顯著大于(P<0.05)3200、3600m,且3200m和3600m最小,其余各海拔間基本處于同一水平,差異不顯著(P>0.05)。>20—30cm層次中,土壤總孔隙度3400、3800、4200m最大,顯著大于(P<0.05)3200m和4400m,且4400m最小,其余各海拔間差異不顯著(P>0.05)。非毛管孔隙度,0—10cm土層,海拔3800m顯著(P<0.05)大于其余7個(gè)海拔,4600m海拔顯著大于(P<0.05)其余6個(gè)海拔,3400、4000、4400m顯著大于(P<0.05)3600m和4200m,3200m顯著大于(P<0.05)3600m,3600m最小。>10—20cm土層,4600m顯著大于(P<0.05)其他各海拔,4000、4200m顯著小于(P<0.05)其他海拔,其余各海拔處于同一水平(P>0.05)。>20—30cm層次,4000、4200m最大,顯著大于(P<0.05)其他海拔,3400m和4600m顯著小于(P<0.05)其他6個(gè)海拔,其余各海拔間差異不明顯(P>0.05)。>10—30cm深層次土壤中,除4600m外,非毛管孔隙度隨深度加深呈增加趨勢(shì)。從總均值來(lái)看,總孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度三者變化范圍分別為：57.00%—72.47%、53.33%—67.59%和3.20%—4.87%。總孔隙度和毛管孔隙度值由大到小均為：3800、3400、4200、4600、4000、4400、3600、3200m；非毛管孔隙度由大到小依次為3800、4400、4600、3400、3200、4200、4000、3600m?？偪紫抖取⒚芸紫抖?3200、3600m均顯著小于(P<0.05)其余海拔梯度,3400、3800m顯著大于(P<0.05)4000—4600m。非毛管孔隙度3800、4400、4600m顯著大于(P<0.05)除4000m外的其他4個(gè)海拔,3200、3400m和4200m顯著大于(P<0.05)3600m,但與4000m無(wú)顯著差異(P>0.05)。對(duì)不同海拔梯度土壤容重與總孔隙度、毛管孔隙度進(jìn)行逐步回歸分析,得出Y1(總孔隙度)=0.874-0.265X1(容重)(R2=0.774,P<0.01)；Y2(毛管含水率)=0.822-0.250X1(R2=0.724,P<0.01)。分析說(shuō)明：總孔隙度、毛管孔隙度均與容重呈負(fù)相關(guān)。

3.3 土壤水分

土壤對(duì)各種水分的調(diào)節(jié)與控制性能(飽和含水率、毛管含水率、田間持水率)能較好地反映林地土壤的保水、供水能力,也能直接影響土壤抗水蝕能力。

3.3.1 飽和含水率與毛管含水率

由表3可知,總體上,各海拔土壤飽和含水率和毛管含水率均隨土層深度增加而減小,除3200m和3600m外,其余各海拔均顯著減小(P<0.05)。0—10cm、>10—20cm土層飽和含水率、毛管含水率最小值分別在海拔3600m和3200m,>20—30cm土層兩者最小值出現(xiàn)在海拔4400m處。表層土(0—10cm)中飽和含水率變化范圍為50.77%—205.08%,毛管含水率變化范圍為48.21%—187.70%；>10—30cm深層次土壤中飽和含水率變化范圍為45.81%—110.75%,毛管含水率變化范圍為41.47%—103.31%?？梢?jiàn)表層土壤(0—10cm)在持水性能力上優(yōu)于深層次土壤(>10—30cm)。受土壤容重和孔隙度的影響,0—10cm、>10—20cm兩個(gè)層次土壤飽和含水率、毛管含水率均為3400、3800m顯著大于(P<0.05)其他6個(gè)海拔,3200m和3600m顯著小于(P<0.05)其余6個(gè)海拔。>20—30cm層次土壤飽和含水率、毛管含水率,均為3800m顯著大于(P<0.05)除4200m以外的所有海拔,3200、3600m除與4000、4400m無(wú)顯著差異(P>0.05)外,均顯著小于(P<0.05)其他4個(gè)海拔。從總均值來(lái)看,飽和含水率、毛管含水率具有相同規(guī)律,即3400m和3800m間不顯著(P>0.05),但顯著大于(P<0.05)其余6個(gè)海拔,3200m與3600m差異不顯著(P>0.05),但顯著小于(P<0.05)其余6個(gè)海拔,其余各海拔間差異不明顯(P>0.05)。由此看出,在不同海拔梯度上,飽和含水率與毛管含水率均呈明顯垂直分異規(guī)律,兩者總均值均為3800m處最大,3200m處最小,4000—4600m值居中。飽和含水率和毛管含水率總均值從大到小均依次為：3800、3400、4000、4600、4200、4400、3600、3200m。

經(jīng)過(guò)對(duì)不同海拔梯度飽和含水率、毛管含水率進(jìn)行逐步回歸分析,得到回歸方程Y3(飽和含水率)=3.340-1.996X1(容重)-1.279X2(毛管孔隙度)(R2=0.895,P<0.01)；Y4(毛管含水率)=2.142-1.567X1(R2=0.890,P<0.01),表明飽和含水率、毛管含水率受到容重影響最大,其次為土壤孔隙度。

3.3.2 田間持水率

田間持水率大小與土壤的結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量以及土地利用狀況有關(guān)[23]。表3顯示,田間持水率除海拔4600m外,均隨土層加深顯著減小(P<0.05),土層深度0—10cm至>10—20cm田間持水率的減小程度比>10—20cm至>20—30cm減小程度更為明顯。土層深度0—10cm和>10—20cm,田間持水率均為海拔3800m處最大；>20—30cm層次,田間持水率在海拔4000m處最大。表層土壤(0—10cm)田間持水率變化范圍在42.15%—136.72%,深層次土壤(>10—30cm)變化范圍在29.21%—75.37%。表層土壤變化范圍遠(yuǎn)大于深層次土壤變化范圍,這是因?yàn)楸韺油寥栏滤俣瓤?受地表植物的影響,土壤結(jié)構(gòu)良好,容重偏低,孔隙比率高,導(dǎo)致土壤通透性和持水能力強(qiáng)。從同一土層不同海拔來(lái)說(shuō),0—10cm層次,除海拔4400m外,田間持水率海拔3200、4600m處均顯著小于(P<0.05)其余5個(gè)海拔,其余各海拔間處于同一水平(P>0.05)。>10—20cm層次,田間持水率僅3200m處顯著小于(P<0.05)3800m,其余各海拔無(wú)明顯差異(P>0.05)。>20—30cm層次,田間持水率3200m處顯著小于(P<0.05)3400、3800、4000、4600m,其余各海拔間無(wú)明顯差異(P>0.05)。從總均值來(lái)看,田間持水率3800m處顯著大于(P<0.05)3200、4600m,其余各海拔無(wú)顯著差異(P>0.05),各海拔間,3800m最大,3200m最小。田間持水率隨海拔梯度變化呈M型波動(dòng)性趨勢(shì),在海拔3200m至海拔3800m階段,呈增大趨勢(shì),且增加幅度較大,到海拔4000m處又急劇減小,隨后上升,再下降。田間持水率由大到小依次為：3800、3600、3400、4200、4000、4400、4600、3200m。

3.4 土壤滲透性

土壤滲透性是土壤重要的水分物理性質(zhì)之一,也是對(duì)土壤的保水蓄水以及抗水蝕能力反映的重要指標(biāo)。土壤滲透性的好壞,與地表產(chǎn)生徑流的大小有著直接的關(guān)系,滲透性越好,地表徑流越少,土壤侵蝕量也會(huì)相應(yīng)減少[24-26]。

圖2 0—30cm土層土壤滲透性能隨海拔變化特征 Fig.2 Characteristics of soil permeability(0—30cm)at different altitudes

土壤滲透性是土壤垂直方向上物理結(jié)構(gòu)最直接的描述指標(biāo)之一,更注重整體性的比較。因此通過(guò)對(duì)0—30cm不同土層土壤滲透性指標(biāo)值進(jìn)行均化處理,得出土壤平均滲透性結(jié)果值,如圖2。初始滲透率、穩(wěn)定滲透率、平均滲透率均隨海拔呈明顯垂直地帶性規(guī)律,除3600m海拔較為特殊外,三個(gè)指標(biāo)值均為3400—3800m>4000—4600m>3200m。其中3200—3800m變化幅度較大,在4000—4600m變化幅度最小,三者最大值均出現(xiàn)在3800m,最小值出現(xiàn)在3200m,最大值分別高出最小值95.91%、93.45%、94.34%。初始滲透率,海拔3800m顯著大于(P<0.05)3200、4000、4200、4400、4600m；穩(wěn)定滲透率,3200m顯著小于(P<0.05)3400m和3800m,其他海拔間無(wú)顯著差異(P>0.05)；平均滲透率,3800m海拔顯著大于(P<0.05)3200、3600、4200、4400、4600m，而3200、3600、4200、4400、4600m之間無(wú)顯著差異(P>0.05)。3400—3800m滲透速率總體上高于4000—4600m,這就使得在高海拔處未能及時(shí)入滲的水量在地表形成徑流后在山腰處能夠得到有效的攔截,減少水土的流失。

3.5 各土壤物理性質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)性

為研究色季拉山土壤各項(xiàng)物理指標(biāo)隨海拔梯度變化的垂直分異特征及各項(xiàng)指標(biāo)相互影響程度,對(duì)土壤的各項(xiàng)物理性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)性分析。表4給出了各項(xiàng)指標(biāo)間的相關(guān)性指數(shù)以及顯著程度。結(jié)果表明：66對(duì)相關(guān)關(guān)系中有35對(duì)達(dá)到了顯著或極顯著相關(guān)水平,53%的較高頻率與張曉存評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)集的相互關(guān)聯(lián)程度一致[27],表明所研究土壤物理性質(zhì)指標(biāo)間具有一定的相關(guān)性,可為進(jìn)一步選取土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)提供依據(jù)。由表4可知,總孔隙度、毛管孔隙度與土壤容重呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),非毛管孔隙度與土壤容重呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05),這與以往大多數(shù)研究結(jié)果[28-29]相同。容重與海拔呈不顯著(P>0.05)負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)僅為0.156。土壤總孔隙度和毛管孔隙度與海拔呈顯著(P<0.05)正相關(guān)。飽和含水率以及毛管含水率與容重呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01),說(shuō)明土壤含水率受到土壤容重影響較大,容重越小,證明土壤質(zhì)地越疏松,越能夠存儲(chǔ)大量的水分。

飽和含水率、毛管含水率、田間持水率與海拔有一定的正相關(guān)關(guān)系,與土層之間呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01),這證明此3要素在垂直海拔梯度上有一定的分異規(guī)律,淺層次土壤比深層次土壤的保水蓄水能力更強(qiáng)。初始滲透率、穩(wěn)定滲透率均與容重呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),與海拔呈非顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P>0.05)。平均滲透率與土壤容重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,但不顯著(P>0.05)。初始滲透率、穩(wěn)定滲透率和平均滲透率均與總孔隙度、毛管孔隙度呈正相關(guān)關(guān)系,而初始滲透率與非毛管孔隙度呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05),說(shuō)明滲透性能受非毛管孔隙度影響較大。由此看出,在海拔梯度上,土壤總孔隙度、毛管孔隙度垂直分異規(guī)律最強(qiáng),在土層深度上,除非毛管孔隙度、滲透性能外,其余各項(xiàng)指標(biāo)均呈現(xiàn)出較強(qiáng)的分異特征。

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

因高原山地海拔垂直變化較大,導(dǎo)致綜合生態(tài)環(huán)境差異,使坡面土壤各基本物理指標(biāo)垂直分布特征明顯。研究結(jié)果表明：表層(0—10cm)土壤物理基本指標(biāo)優(yōu)于深層次(>10—30cm)土壤,這是因?yàn)楸韺油寥乐脖桓蛋l(fā)達(dá),微生物活動(dòng)量大,枯枝落葉分解較多,腐殖層厚,使表層土壤比深層土壤更為疏松,孔隙度較高,蓄水保水能力較強(qiáng),這與以往大多數(shù)研究結(jié)果一致[30- 32]。但在海拔3600m處,由于高強(qiáng)度且頻繁的人類活動(dòng)干擾,表層土壤被反復(fù)踩踏,使土壤變得緊密,從而使其容重偏大,孔隙度、飽和含水率、毛管含水率偏小。

山頂?shù)貛?植被稀疏,林分向單一林種過(guò)度,植被多以灌草結(jié)合為主,腐殖層較薄,且隨海拔的增高,地表接受的太陽(yáng)輻射增強(qiáng),晝夜溫差較大,物理風(fēng)化盛行,土壤表面覆蓋大量的礫石,土壤微生物活動(dòng)趨弱,土壤趨于原始發(fā)育階段變化,從而使山頂?shù)貛Ц黜?xiàng)物理指標(biāo)均弱于山體中部地帶。山體中部除3600m海拔處外,人為干擾強(qiáng)度極低,分布有大量郁閉度極高的云冷杉林,林內(nèi)潮濕,大量枯落物在微生物作用下,分解成腐殖質(zhì),土壤疏松,更新較快。同時(shí),山頂坡面徑流攜帶大量土壤顆粒及有機(jī)質(zhì)運(yùn)移至山腰地帶,使區(qū)域內(nèi)土壤黏粒增加,這些都有效地改善了土壤結(jié)構(gòu),很好地?cái)r截和儲(chǔ)蓄了水土,起到保持水土的作用。3200m和3600m位置,很明顯受高強(qiáng)度的人為活動(dòng)影響,土壤緊實(shí),通透性差,土壤各項(xiàng)物理指標(biāo)值較差。研究結(jié)果較為真實(shí)地反映了人與自然環(huán)境對(duì)土壤結(jié)構(gòu)、性狀的影響。植被和氣候環(huán)境等自然因素是土壤保持良好結(jié)構(gòu)的重要原因,人類活動(dòng)也是影響土壤物理性質(zhì)的重要因素之一。以色季拉山為代表的藏東南森林地帶,土壤結(jié)構(gòu)極為脆弱,易破壞,難恢復(fù)。因此在旅游開發(fā)、森林生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中,應(yīng)特別注意保護(hù)好地表覆蓋物,減小擾動(dòng)強(qiáng)度。

4.2 結(jié)論

(1)隨土層加深,土壤容重有增加趨勢(shì),總孔隙度、毛管孔隙度均有減小趨勢(shì)。非毛管孔隙度,除3200、3600、4400m外,其余各海拔土層間有顯著差異(P<0.05)。從海拔上來(lái)說(shuō),容重總均值、總孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度變化范圍分別為0.58—1.10g/cm3、57.00%—72.47%、53.33%—67.59%、3.20%—4.87%。不同海拔土壤容重由大到小依次為：3200、3600、4400、4000、4200、4600、3400、3800m；總孔隙度和毛管孔隙度值由大到小依次為：3800、3400、4200、4600、4000、4400、3600、3200m；非毛管孔隙度由大到小依次為3800、4400、4600、3400、3200、4200、4000、3600m。

(2)飽和含水率和毛管含水率各海拔均隨土層深度增加而減小,除3200m和3600m外,其余各海拔隨土層深度增加均顯著減小(P<0.05)。表層土壤(0—10cm)在持水性能力上優(yōu)于深層次土壤(>10—30cm)。田間持水率除海拔4600m外,均隨土層加深顯著減小(P<0.05),土層深度0—10cm至>10—20cm田間持水率的減小程度比>10—20cm至>20—30cm減小程度更為明顯。從總均值來(lái)看,飽和含水率、毛管含水率具有相同規(guī)律,即3800、3400m處最大,3200m和3600m處最小,4000—4600m居中,田間持水率隨海拔梯度變化呈M型波動(dòng)性趨勢(shì)。初始滲透率、穩(wěn)定滲透率、平均滲透率均隨海拔呈明顯垂直地帶性規(guī)律,除3600m海拔值較為特殊外,3個(gè)指標(biāo)值均為3400、3800m處>4000、4200、4400、4600m>3200m。

(3)色季拉山在海拔和土層上,土壤物理性質(zhì)具有較強(qiáng)的空間異質(zhì)性。顯著性檢驗(yàn)和相關(guān)性分析結(jié)果表明：土壤各項(xiàng)物理指標(biāo)表層(0—10cm)異質(zhì)性要大于深層次土壤(>10—30cm)。在海拔梯度上,山體中部異質(zhì)性大于山體上部,人為干擾也明顯導(dǎo)致了土壤物理性質(zhì)空間異質(zhì)性,比如：3200m和3600m是干擾強(qiáng)度極高的地帶,土壤物理性質(zhì)出現(xiàn)了極顯著的變異特征。此外,土壤物理性質(zhì)各指標(biāo)間有明顯的空間自相關(guān)現(xiàn)象。

(4)綜合各海拔土壤物理性質(zhì)分析結(jié)果,各海拔處土壤物理結(jié)構(gòu)性狀表現(xiàn)出較強(qiáng)的規(guī)律性,即3400、3800m優(yōu)于4000—4600m,3200m和3600m處結(jié)構(gòu)最差。茂密的植被覆蓋是維持良好土壤結(jié)構(gòu)的重要原因,自然環(huán)境自我維護(hù)機(jī)制得以充分證明,即使在高寒的山頂,氣候惡劣,在無(wú)人或輕微人為干擾下,自然環(huán)境的修養(yǎng)生息也能使土壤保持較好的結(jié)構(gòu),防止更多水土流失的發(fā)生；而頻繁、高強(qiáng)度的人為干擾是導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)退化的重要原因,也容易打破脆弱生態(tài)系統(tǒng)平衡。

[1] 張曉霞, 楊宗儒, 查同剛, 張志強(qiáng), 王高敏, 朱聿申, 呂志遠(yuǎn). 晉西黃土區(qū)退耕還林22年后林地土壤物理性質(zhì)的變化. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2017, 37(2): 416- 424.

[2] 王政權(quán), 王慶成. 森林土壤物理性質(zhì)的空間異質(zhì)性研究. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2000, 20(6): 945- 950.

[3] 高強(qiáng)偉, 代斌, 羅承德, 劉麗, 馬丹, 張翠翠. 蜀南竹海毛竹林土壤物理性質(zhì)空間異質(zhì)性. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2016, 36(8): 2255- 2263.

[4] 牛赟, 劉賢德, 敬文茂, 雷軍, 苗毓新. 祁連山北坡土壤特性與植被垂直分布的關(guān)系. 山地學(xué)報(bào), 2013, 31(5): 527- 533.

[5] 湯萃文, 蘇研科, 王國(guó)亞, 沈永平. 甘肅迭部扎尕那地區(qū)山地土壤過(guò)程的垂直分帶性研究. 冰川凍土, 2013, 35(1): 84- 92.

[6] 孫海燕, 萬(wàn)書波, 李林, 劉登望. 賀蘭山西坡不同海拔梯度土壤活性有機(jī)碳分布特征及影響因子. 水土保持學(xué)報(bào), 2014, 28(4): 194- 199, 205- 205.

[7] 楊帆, 黃來(lái)明, 李德成, 楊飛, 楊仁敏, 趙玉國(guó), 楊金玲, 劉峰, 張甘霖. 高寒山區(qū)地形序列土壤有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳垂直分布特征及其影響因素. 土壤學(xué)報(bào), 2015, 52(6): 1226- 1236.

[8] 何方永, 何飛, 吳宗達(dá), 劉世榮, 劉興良, 彭培好. 岷江冷杉原始林土壤物理性質(zhì)的海拔梯度變化. 西北師范大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2015, 51(5): 92- 98.

[9] 陳雙林, 楊清平, 郭子武, 鄒躍國(guó). 海拔對(duì)毛竹林土壤物理性質(zhì)和水分特性的影響. 林業(yè)科技開發(fā), 2010, 24(1): 60- 64.

[10] 竇森, 李凱, 崔俊濤, 關(guān)松, 張晉京. 土壤腐殖物質(zhì)形成轉(zhuǎn)化與結(jié)構(gòu)特征研究進(jìn)展. 土壤學(xué)報(bào), 2008, 45(6): 1148- 1158.

[11] 何吉成, 羅天祥, 徐雨晴. 藏東南色季拉山急尖長(zhǎng)苞冷杉(Abiesgeorgeivar.smithii)林線的生態(tài)氣候特征. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 29(1): 37- 46.

[12] 劉合滿, 曹麗花, 曾加芹. 藏東南色季拉山溝壑區(qū)土壤氮素空間分布特征. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2016, 36(1): 127- 133.

[13] 馬和平, 郭其強(qiáng), 李江榮, 周晨霓. 色季拉山4種林型土壤呼吸及其影響因子. 土壤學(xué)報(bào), 2016, 53(1): 253- 260.

[14] 沈志強(qiáng), 盧杰, 華敏, 方江平. 西藏色季拉山高山松種群點(diǎn)格局分析. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2016, 44(5): 73- 81.

[15] 羅大慶, 張曉娟, 任德智. 藏東南色季拉山冷杉林林隙與非林隙小氣候比較. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 36(6): 48- 53.

[16] 周晨霓, 馬和平. 西藏色季拉山典型植被類型土壤活性有機(jī)碳分布特征. 土壤學(xué)報(bào), 2013, 50(6): 1246- 1251.

[17] 馬和平, 郭其強(qiáng), 劉合滿, 錢登鋒. 西藏色季拉山土壤微生物量碳和易氧化態(tài)碳沿海拔梯度的變化. 水土保持學(xué)報(bào), 2012, 26(4): 163- 166, 171- 171.

[18] 國(guó)家林業(yè)局. 森林土壤分析方法. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 1999: 1- 108.

[19] 柴華, 何念鵬. 中國(guó)土壤容重特征及其對(duì)區(qū)域碳貯量估算的意義. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2016, 36(13): 3903- 3910.

[20] 張淑娟, 王道杰, 梅永麗, 常士秋, 王海帆. 泥石流多發(fā)區(qū)小流域土地利用方式對(duì)土壤性質(zhì)的影響. 水土保持學(xué)報(bào), 2015, 29(1): 257- 262.

[21] 李宗超, 胡霞. 小葉錦雞兒灌叢化對(duì)退化沙質(zhì)草地土壤孔隙特征的影響. 土壤學(xué)報(bào), 2015, 52(1): 242- 248.

[22] 張磊, 王嘉學(xué), 劉保強(qiáng), 肖夢(mèng)景, 程艷芳, 許路艷. 喀斯特山原紅壤退化過(guò)程中土壤表層團(tuán)聚體變化規(guī)律. 山地學(xué)報(bào), 2015, 33(1): 8- 15.

[23] 賈芳, 樊貴盛. 土壤質(zhì)地與田間持水率關(guān)系的研究. 山西水土保持科技, 2007, (3): 17- 19.

[24] 閆建梅, 何丙輝, 田太強(qiáng), 李天陽(yáng), 梅雪梅. 川中丘陵區(qū)不同土地利用方式土壤入滲與貯水特征. 水土保持學(xué)報(bào), 2014, 28(1): 53- 57, 62- 62.

[25] 李建興, 何丙輝, 梅雪梅, 梁艷玲, 熊建. 紫色土區(qū)坡耕地不同種植模式對(duì)土壤滲透性的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2013, 24(3): 725- 731.

[26] 劉潔, 李賢偉, 紀(jì)中華, 張健, 張良輝, 周義貴. 元謀干熱河谷三種植被恢復(fù)模式土壤貯水及入滲特性. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2011, 31(8): 2331- 2340.

[27] 張孝存. 東北典型黑土區(qū)流域侵蝕—沉積對(duì)土壤質(zhì)量的影響[D]. 西安: 陜西師范大學(xué), 2013.

[28] 李民義, 張建軍, 王春香, 王丹丹. 晉西黃土區(qū)不同土地利用方式對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響. 水土保持學(xué)報(bào), 2013, 27(3): 125- 130, 137- 137.

[29] 張希彪, 上官周平. 人為干擾對(duì)黃土高原子午嶺油松人工林土壤物理性質(zhì)的影響. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2006, 26(11): 3685- 3695.

[30] 孫浩, 楊民益, 熊偉, 王彥輝, 程積民, 曹恭祥, 劉千, 王亞蕊, 于澎濤. 人為改造措施對(duì)六盤山兩種典型林分土壤物理性質(zhì)及其水文功能的影響. 水土保持學(xué)報(bào), 2013, 27(6): 103- 107, 157- 157.

[31] 時(shí)雷雷, 駱土壽, 許涵, 林明獻(xiàn), 楊懷, 陳德祥, 李意德. 尖峰嶺熱帶山地雨林土壤物理性質(zhì)小尺度空間異質(zhì)性研究. 林業(yè)科學(xué)研究, 2012, 25(3): 285- 293.

[32] 李會(huì)科, 張廣軍, 趙政陽(yáng), 李凱榮. 渭北黃土高原旱地果園生草對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008, 41(7): 2070- 2076.