山地暗棕壤不同剖面深度的團聚體分布

胡國強 李 凱 王鐵成

（吉林農業科技學院生物與制藥工程學院，吉林 吉林 132101)

1 概述

暗棕壤分布廣，向北（向上）過渡為棕色針葉林土，向南（向下）過渡為棕壤，其分布范圍北起黑龍江東到烏蘇里江，西起大興安嶺中部，南到遼寧省的鐵嶺、清源一帶。具體分布與大興安嶺東坡海拔800m以下，小興安嶺海拔900m以下，完達山脈和長白山海拔1100m以下，是東北地區面積最大的森林土壤之一。隨著國家經濟的發展，暗棕壤地區已不能繼續進行單一的林業木材生產，隨著科學技術的進步，暗棕壤資源的綜合開發利用已成為可能。

在全球氣溫升高等環境壓力下，人們希望在不降低土壤肥力的前提下，土地利用變化通過改變土壤有機碳的輸入、改善土壤條件來改變土壤有機碳的分解速率，從而控制著陸地生態系統中碳的含量和轉變：緩解大氣中二氧化碳的濃度。團聚體對土壤保肥供肥性能、土壤疏松、水溫協調以及透水性等具有十分重要的作用，是土壤肥沃程度的標志之一，是有機質轉化的場所。采用物理濕篩法方法對暗棕壤團聚體進行分離，詳細研究暗棕壤團聚體數量量的變化特性。

2 材料與方法

2.1 土壤樣品

本實驗的土壤樣品暗棕壤，采自吉林省吉林市左家自然保護區，主要土壤類型為山地暗棕壤，原地帶性植被為針闊混交林，由于人類活動干擾，現在為次生落葉和人工落葉林。

2.2 土壤團聚體的分離

采用Cambardella和Elliot（1993）的濕篩法，利用自動震蕩篩（套篩直徑為2mm、0.25 mm、0.053 mm）對土壤團聚體進行分級，具體操作為：稱取風干土樣100g，置于2mm的篩子上，在室溫條件下用蒸餾水浸潤5分鐘，然后以30次/分速度在蒸餾水中振蕩2分鐘，上下振幅為3cm，將篩上的團聚體沖洗到燒杯中，<0.053 mm水穩性團聚體則需在筒內沉降48小時，棄去上清液后，將團聚體轉移至燒杯中。將盛有團聚體的燒杯，置于50℃條件下烘干，稱重。

2.3 土壤基本性質的測定

堿解氮采用擴散法；速效磷采用HClO4-H2SO4法（鉬銻抗比色）；有機碳采用重鉻酸鉀容量法；pH采用電位法。

3 結果與討論

3.1 山頂團聚體的分布

圖1給出山頂不同土層團聚體的分布情況，從圖中可知山頂0-20cm和20-40cm土層團聚體分布相同，2-0.25 mm粒級團聚體的數量最多40.9 %，49.8 %），0.25 -0.053 mm粒級團聚體的數量次之30.2 %，28.5 %），<0.053 mm粒級的數量較少16.7 %，14.0%），>2mm粒級的數量最少；40-60cm和60-80cm土層團聚體粒級分布相同，<0.053 mm粒級的最多40.3 %，46.6 %），2-025mm粒級的次之29.6 %，44.6 %），0.25 -0.053 mm粒級較少20.0 %，18.4 %），>2mm粒級的少11.6 %，5.5 %）；80-100cm土層團聚體分布表現為2-0.25 mm粒級的最多(44.6 %)，>2mm的其次，0.25 -0.053 mm粒級的較少，<0.053 mm粒級的最少(13.9 %)。

圖1 山頂不同土層團聚體的分布

隨著土壤層次的加深>2mm粒級變化趨勢不明顯，2-0.25 mm粒級團聚體的數量表現為現增加后減小在增加的趨勢，0.25 -0.053 mm粒級團聚體的數量表現為逐漸減小的趨勢，<0.053 mm粒級表現為先減小后增加再減小的趨勢，與2-0.25 mm粒級的變化趨勢恰好相反。

3.2 山腰團聚體的分布

山腰不同土層團聚體的分布如圖2，從圖中可以看到，土壤團聚體的分布與山頂相比發生了變化，其中40-60cm，60-80cm，80-100cm的團聚體分布與0-20cm土層團聚體的分布表現相同，從大到小的順序依然為2-0.25 cm，0.25 -0.053 mm，<0.053 mm，>2mm。而20-40cm的粒級分布則表現為<0.053 mm粒級的含量最高41.6 %），2-0.25 mm的次之35.3 %），>2mm粒級最少2.7 %），與山頂40-60cm和60-80cm土層的分布趨勢一致。

圖2 山腰不同土層團聚體的分布

隨著土層的加深，>2mm粒級變化趨勢不明顯，2-0.25 mm粒級表現為先減小后增加再減小的趨勢，0.25 -0.053 mm粒級團聚體表現為先減小后增加再減小再增加的趨勢，<0.053 mm粒級表現為先增加后減小再增加的趨勢，與2-0.25 mm粒級的變化趨勢也相反。

3.3 山腳團聚體的分布

如圖3所示，山腳0-20cm土層和60-80cm土層團聚體的分布與山頂，山腰0-20cm土層的分布規律相同。20-40cm和40-60cm土層表現為<0.053 mm粒級團聚體的含量最高，0.25 -0.053 mm粒級的次之，2-0.25 mm粒級的數量較少，>2mm粒級的數量最少，80-100cm土層團聚體的分布為<0.053 mm粒級的含量最高42.4 %），2-0.25 mm的次之29.2 %），>2mm粒級最少6.3%），與山頂40-60cm和60-80cm土層和山腰20-40cm土層的分布特點一致。

圖3 山腳不同土層團聚體的分布

山腳土層逐漸加深后，>2mm粒級變化趨勢不明顯，2-0.25 mm粒級團聚體的數量呈先減小后增加再減小的趨勢，0.25 -0.053 mm粒級表現為先增加后減小的趨勢，<0.053 mm粒級表現為先增加后減小再增加的趨勢，與2-0.25 mm粒級的變化趨勢仍相反。

3.4 山體團聚體的分布

對山頂、山腰和山腳，0-100cm土層各粒級總質量與土壤總質量求比值，可得圖4，山體暗棕壤的各粒級中2-0.25 mm粒級的數量最多，>2mm粒級的數量最少，而0.25 -0.053 mm和<0.053mm粒級的居中。不同海拔地理位置的>2mm粒級的數量為山頂最高，2-0.25 mm粒級數量相比，山腰>山頂>山腳，<0.053mm粒級的數量為山腳>山頂>山腰。

圖4 山體不同高度位置土壤團聚體的分布

4 討論

山頂、山腰和山腳0-20cm表層土壤團聚體的分布相同，2-0.25 mm粒級團聚體的數量最多，2-0.25 mm粒級團聚體的數量次之，<0.053 mm粒級的數量較少，>2mm粒級的數量最少。符合表層土壤團聚體的總體分布特征，與李凱等對黑土團聚體的分布研究結果相同。山體團聚體總量上以2-0.25 mm粒級團聚體的數量最多，范圍在34.2 -60%，說明2-0.25 mm粒級團聚體更有利于穩定山地暗棕壤的結構。土壤被滑塌下來的物質埋藏起來，攜帶來部分原先土壤剖面所埋藏的形態特征，山腰與山腳0-20cm，20-40cm,40-60cm,和60-80cm的團聚體百分含量分布格局與山頂20-40cm,40-60cm,60-80cm，和80-100cm相似。說明暗棕壤的周期性更新疏松物質 森林落葉等），在重力作用下會產生結構組成相似的剖面。山頂，山腰和山腳土壤團聚體的數量隨著土層深度的變化呈現一定的規律性，綜合來說2-0.25 mm和<0.053 mm粒級增長變化趨勢截然相反，二者互為消長。體現了團聚體的形成轉化特點，不同來源的有機化合物作為團聚體間的膠結物質Elliot,1986;Golchin et al.,1994）大團聚體被認為是微團聚體結合的，穩定態微團聚體（<0.25 mm）緊密結合形成了穩定態的大團聚體>0.25 mm）。當外界的作用力較小時，土壤團聚體表現為水穩性，進一步增加外力會導致團聚體破碎成<0.02 mm的顆粒。山體為臺地升高形成的，屬于緯度地帶性的成土過程，具有一定的坡度，土壤風化程度隨著海拔高度的增加而降低，>2mm的團聚體主要為砂礫，山頂的比例最高。山頂為陡坡，外界作用力較強，山腰為緩坡，外界作用力較弱，山腳為山頂和山腰物質滑落，崩塌并堆積而形成的，特別是隨著地表徑流遷移來的細土物質較多。因此，各粒級總量上，不同海拔地理位置的2-0.25 mm粒級數量相比，山腰>山頂>山腳，<0.053 mm粒級的數量為山腳>山頂>山腰。