喀斯特生態脆弱區典型小生境土壤團聚體穩定性比較研究

韋 慧,鄧羽松,2,*,林立文,黃 娟,王金悅,黃海梅,黃智剛

1. 廣西大學林學院,南寧 530004

2. 中國科學院環江喀斯特生態系統觀測研究站,環江 547100

3. 中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所,北京 100081

團聚體是土壤的重要組成部分,是形成土壤良好結構的物質基礎,其粒徑分布特征對土壤孔隙度大小、數量及分布情況均產生重大影響[1]。團聚體穩定性更是影響侵蝕過程中土壤顆粒間剝離、搬運、結皮現象以及水分入滲的重要因素[2],是衡量土壤抗蝕性和質量的重要指標。觀測土壤團聚體穩定性已成為評價土壤可蝕性以及進行土壤侵蝕和水土保持研究的重要方法[3]。

喀斯特地區在巖溶作用強烈、基巖裸露程度不同和起伏不定、植被分布不均共同作用下形成許多破碎小生境,已有研究[4—10]將小生境分為：石縫、石溝、石槽、石土面以及土面等。因小生境間環境因子異質性,更增加了喀斯特地區土壤侵蝕的不確定性。近年來對喀斯特小生境土壤關注度提高,并獲得一定的成果,相關學者研究發現不同小生境土壤pH、含水率、碳素、氮素變化等影響碳酸鹽巖溶蝕成土速率及土壤微生物群落分布[4—5],而采伐跡地中土壤侵蝕深度受小生境類型影響[6]。小生境類型甚至影響其土壤的成土方式[7]及有機碳含量[8—10]。但已有研究鮮有涉及對小生境土壤結構與理化性質相關分析,對土壤失穩機理缺乏深入探討,未能充分說明小生境異質性對土壤構成以及抗蝕能力的影響程度,尤其是小生境土壤團聚體特征研究。團聚體作為土壤的基本組成結構單元,其分布和穩定性可作為評價土壤質量和抗蝕性的重要指標[11],團聚體穩定性是指團聚體抵御外力作用或環境變化而保持自身原有形態的能力[12],并受多種因素影響。而在土壤資源稀缺的喀斯特地區,土壤附著于各類小生境中[13],且小生境在水熱狀況、土層厚度、面積大小等均存在差異,勢必引起團聚體特征異質性,加上近年來因人口激增、作物結構改變和極端天氣影響下,水土流失嚴重,而對小生境土壤團聚體的分布及其穩定性特征仍未清楚,其防治措施缺乏合理依據。因此,研究喀斯特生態脆弱區小生境土壤團聚體特征對當地的農林業生產以及土壤資源保護有重要意義。

我國西南地區為典型的喀斯特地貌,受成土機制限制,更是具有成土緩慢、土體不連續、土層淺薄的特點[14—15],因特殊地質構造形成復雜的地上地下二元結構,造成水土資源極易漏失、土壤環境脆弱、生態容量低、災害承受閥值小的現狀[16]。土壤環境脆弱性決定了其生態脆弱性[17],并且導致環境破壞后自然恢復過程十分緩慢的現狀,明確造成小生境土壤團聚體失穩的主要機制更是迫在眉睫。因此,本文以廣西環江毛南族自治縣喀斯特地區次生林下石溝、石槽、石縫、石土面和土面5種典型小生境為研究對象,探討小生境異質對土壤團聚體的影響,揭示小生境間土壤理化性質差異,旨在為喀斯特生態脆弱區石漠化綜合治理、實現可持續發展和適用性管理措施提供科學支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于廣西環江毛南族自治縣喀斯特地區內(24°55′N,107°57′E),屬典型喀斯特峰叢洼地,區內地勢起伏大,海拔高度在376—816 m間。為南亞熱帶季風氣候,年平均溫度為16.5—20.5℃,年平均降雨量為1389.1 mm,年平均降雨天數為130—140 d,雨熱同期,易產生季節性旱害、澇害。樣地以鈣質石灰土為主,土體連續性低,有大片裸露的基巖,部分區域基巖裸露率可達70%—80%以上,土層淺薄,坡度在10°—30°之間。樣地內植被優勢種有八角楓(Alangiumchinense)、灰毛漿果楝(Cipadessacinerascens)、牧荊(Vitexcofassus)、粉蘋婆(Sterculiaeuosma)等,伴生種扁擔藤(Tetrastigmaplanicaule)、藤黃檀(Dalbergiahancei)等藤本及麒麟尾(Epipremnumpinnatum)、蘆竹(Arundodonax)、腎蕨(Nephrolepiscord@lia)、五節芒(MiscanthussinensisAnderss)等林下種。林下地表有草本覆蓋,覆蓋度達到65%,林分郁閉度為0.6。

1.2 樣品采集

2020年7月進行土壤樣品采集,為控制地形因素的影響,在試驗地上、中、下坡位分別設置3個20 m×20 m樣地,并按照石縫、石溝、石槽、石土面以及土面5種小生境類型進行土樣采集。因土層淺薄幾乎無明顯分層,進行表層0—20 cm土樣的采集,各樣地中小生境均設置3—5個重復。采樣前移除表面枯枝落葉層,用鐵鍬鏟取2 kg原形塊狀土壤,移入塑料盒中編號,避免運輸對土壤團聚體的破壞,記錄樣地相關信息后帶回實驗室,去除土樣中石頭、動植物殘體,采用四分法對同類型生境進行混合后,研磨過篩,用于土壤理化性質測定。一部分原狀土自然風干至田間持水量的20%時,沿自然縫隙掰成直徑約為10 mm小土塊繼續風干,用于土壤團聚體性質測定。各類型小生境分類標準[4—10,18]和特征如表1。

表1 不同類型小生境特征狀況

1.3 土壤指標測定方法

(1)干篩法：將500 g風干土樣用干篩機,篩分為>2、2—1、1—0.5、0.5—0.25、<0.25 mm,5個粒徑,稱重,計算團聚體穩定性參數。

(2)Elliott濕篩法[19]：將干篩法測定各粒徑團聚體按比例配置50 g土樣,放入土壤團粒分析儀,設置好時間(30 min)和振幅(38 mm)進行濕篩,其篩組粒徑分布與干篩一致,再用純水將各粒徑團聚體轉移至鋁盒中放入40℃烘箱烘干稱重,測定團聚體水穩定性參數。

(3)Le Bissonnais法[20]：將干篩后的3—5 mm粒徑土壤團聚體放置于40℃烘箱中烘干至恒重,稱取土樣5 g,分別進行快速濕潤(FW)：將5 g團聚體迅速浸入純水中,待10 min后吸取多余水分；慢速濕潤(SW)：將5 g團聚體放置于濾紙上,沿邊緣緩慢滴加無水乙醇至團聚體完全浸濕后靜置30 min；預濕潤振蕩(WS)：將5 g團聚體用無水乙醇浸沒10 min,再吸取多余酒精并將團聚體轉移至呈有純水250 mL錐形瓶中并加水至200 mL,封口后上下勻速震蕩20次,并靜置30 min,再除去多余水分,3種處理后分別將土樣用無水乙醇轉移至鋁盒并放入烘箱40℃烘干至恒重,過2、1、0.5、0.25、0.1、0.05 mm套篩,萬分之一天平稱重,計算穩定性參數。

(4)土壤理化性質采用常規測定方法[21],有機質采用重鉻酸鉀-硫酸外加熱法；pH采用1∶2.5土水比浸提-pH計法；開氏法測定土壤全氮TN；全磷(TP)采用紫外分光光度法；全鉀(TK)采用火焰光度法吸管法測定土壤機械組成,土壤質地以美國劃分標準為依據,砂粒(2—0.05 mm)、粉粒(0.05—0.002 mm)、粘粒(<0.002 mm)。

1.4 數據分析與處理

土壤團聚體穩定性參數,平均重量直徑MWD、>0.25 mm土壤團聚體百分比R>0.25、團聚體結構破壞率PAD、相對消散指數RSI和相對機械破碎指數RMI計算公式如下[11,22]。

(1)平均重量直徑(Mean weight diameter,MWD,mm)計算公式為：

式中：xi為各粒徑土壤團聚體的平均直徑(mm)；wi為各粒徑土壤團聚體的質量百分比(%)。

(2)土壤穩定性大團聚體含量R>0.25、土壤團聚體破壞率(Percentage of aggregate destruction,PAD,%)計算公式為：

式中：CW干篩或濕篩>0.25 mm土壤團聚體重量(g)；CT為土壤團聚體總重量(g)；DR>0.25為干篩后>0.25 mm大團聚體質量分數(%)即機械穩定性團聚體；WR>0.25為濕篩后>0.25 mm的大團聚體質量分數(%)即水穩性團聚體。

(3)相對消散指數(Relative dissipation index,RSI)、相對機械破碎指數(Relative mechanical crushing index,RMI)計算公式為：

式中：MWDFW,MWDWS,MWDSW分別為快速濕潤(FW)、預濕潤振蕩(WS)和慢速濕潤(SW)3種不同處理獲得的MWD值。

原始數據采用Excel 2010整理,SPSS 21.0軟件的Pearson相關系數法進行相關性分析,One-way ANOVN和Duncan法對數據進行差異性分析,顯著性水平α=0.05,表格數據表現形式為：均值±標準差,采用Origin 21軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同類型小生境土壤理化指標

從表2可知,不同生境土壤機械組成不同,土壤砂粒、粉粒和粘粒含量從均值來看,粉粒39.28%>砂粒31.91%>粘粒28.81%。其中石土面砂粒含量高,與石槽、石溝呈顯著差異,與石縫、土面差異不顯著(P<0.05)；石槽、石溝粉粒含量高于土面、石土面呈顯著差異,石槽與石縫差異不明顯(P<0.05)；石槽、土面粘粒顯著高于石溝、石土面,與石縫無顯著差異(P<0.05)。不同小生境土壤pH值也存在差異,除石土面、石縫土壤呈堿性與石槽、土面呈顯著差異外(P<0.05),石溝、石槽、土面均為中性偏弱酸性土壤；小生境土壤有機質SOM含量在45.54—65.55 g/kg之間,其中石槽、石溝SOM含量顯著高于石土面、土面,與石縫無顯著差異(P<0.05)。石溝、石槽、石土面生境全氮TN含量顯著高于石縫、土面,石縫TN含量顯著高于土面(P<0.05)。土面全磷TP含量顯著低于其他生境,石縫、石槽全鉀TK顯著高于石溝、石土面、土面,土面顯著低于石溝、石土面(P<0.05)。

表2 不同小生境類型土壤理化指標

2.2 不同小生境土壤團聚體分布特征

由圖1可知,團聚體在>2 、2—1、1—0.5、0.5—0.25、<0.25 mm,5個粒徑間分布存在差異性。干篩后小生境各風干團聚體以>2、2—1 mm粒徑為主,均值分別為80.36%和10.84%,以<0.25 mm粒徑分布最少,均值為1.72%,團聚體粒徑分布變化趨勢為隨粒徑減小而降低。石土面、石縫在>2、2—1 mm粒徑中團聚體含量分別為65.83%、78.55%及18.53%、12.68%顯著低于石溝、石槽和土面(P<0.05)。而石土面1—0.5、0.5—0.25 mm團聚體分別為18.53%、9.63%,顯著高于所有生境(P<0.05)。

圖1 不同小生境土壤團聚體分布特征

濕篩過后,團聚體粒徑分布以>2、2—1及<0.25 mm粒徑為主,變化范圍分別在34.84%—76.56%、4.91%—40.28%、10.76%—18.74%之間,其他的粒徑分布較少。團聚體分布隨粒徑減小先降低后上升的趨勢。石土面和石縫團聚體在>2、2—1 mm粒徑分布中顯著低于石槽、石溝、土面,3者間差異不明顯,而在1—0.5 mm、0.5—0.25 mm粒徑中石土面分布顯著高于其他生境,土面團聚體在<0.25 mm粒徑中顯著高于所有生境(P<0.05)。

2.3 不同小生境土壤團聚體穩定性特征

由表3可知,5種小生境干篩法測定的MWD均高于濕篩法,即小生境土壤團聚體以機械穩定性團聚體為主。干篩后MWD在2.77—3.21 mm間變化,由大到小依次為石槽>石溝>土面>石縫>石土面。其中,石土面MWD顯著低于所有生境,石槽MWD顯著高于石縫、石土面,而石縫、石溝、土面無顯著差異(P<0.05)。濕篩MWD變化趨勢與干篩一致,分布范圍在1.94—2.85 mm之間。濕篩后石槽、石溝MWD值顯著高于石縫、土面、石土面,石縫、土面差異不顯著,但顯著高于石土面,即石土面團聚體水穩定性較低(P<0.05)。

由表3還可見,各小生境機械穩定性團聚體(DR>0.25)介于97.48%—98.63%間,水穩定性團聚體含量(WR>0.25)分布在81.26%—89.24%之間,即小生境大團聚體含量較高,機械穩定性好。其中土面WR>0.25含量最低與其他生境差異顯著(P<0.05)。PAD可反應濕篩后團聚體破碎程度,其值越大,團聚體受破壞程度越高,水穩性越差。本文研究顯示,各生境PAD值在9.32%—17.39%之間變化,由大到小依次為土面、石溝、石土面、石縫、石槽。土面PAD值顯著高于石縫、石溝、石槽、石土面,除土面外其他生境間無顯著差異(P<0.05)。

表3 不同生境土壤團聚體穩定性特征

2.4 基于LB法處理下小生境土壤團聚體分布特征

LB法處理后小生境團聚體分布情況見圖2,經3種處理后團聚體分布都主要以>2 mm粒徑為主,FW處理后>2 mm粒徑團聚體均值達84.04%,其他粒徑占比較小,均值分別為2—1 mm(4.23%)、1—0.5 mm(3.50%)、0.5—0.2 mm(2.30%)、0.2—0.1 mm(0.89%)、0.1—0.05 mm(0.68%)、<0.05 mm(4.38%),團聚體分布呈現隨粒徑的減小先降低再升高的趨勢。SW處理下,團聚體基本穩定,>2 mm粒徑均值為94.68%,其次是<0.05 mm粒徑最多,均值為3.56%,其他粒徑均值分布范圍僅在0.10%—0.88%之間。WS處理后,團聚體分布以>2 mm和<0.05 mm粒徑為主,均值分別為89.50%和4.46%,其他粒徑分布極少,僅為0.27%—5.02%之間。

圖2 基于LB法處理下小生境土壤團聚體分布特征

2.5 基于LB法處理下小生境土壤團聚體穩定性特征

LB法處理后5種小生境MWD值如表4所示。FW處理下,MWDFW值分布在1.83—3.23 mm之間,團聚體穩定性變異系數為4.07%,由大到小依次為石槽、石溝、石土面、石縫、土面,石槽、石溝MWD值顯著高于石縫、石土面和土面,石縫和石土面顯著高于土面(P<0.05)；SW處理時,MWDSW值分布在2.40—3.42 mm之間,穩定性變異系數為1.89%；WS處理下MWDWS值分布在2.12—3.29 mm間,穩定性變異系數為2.98%,介于FW、SW處理之間。SW與WS處理后顯示土面MWD值顯著低于其他生境(P<0.05)。

從表4中可以看到,小生境團聚體在3種處理下MWD值及變異系數的變化趨勢,表現為SW>WS>FW。各小生境RSI、RMI值均為土面最大,且RSI整體遠大于RMI,甚至呈現倍數關系,即小生境土壤團聚體對消散作用更為敏感,土面團聚體受影響程度最大。

表4 LB法不同處理方式下各小生境土壤團聚體穩定性特征

2.6 不同小生境土壤表面形態分布特征

如圖3所示,將各小生境土壤團聚體在電鏡下放大至1000倍時觀測到的SEM圖像可見不同小生境土壤微形態特征存在顯著差異；相對于其他生境,石溝和石槽生境土壤顆粒表面為形態表現為更為粗糙、骨骼顆粒細小且排列緊密具有定向性；小生境間形狀顆粒中有較多微孔隙分布。

圖3 小生境土壤電子顯微鏡(SEM)圖像不同放大倍數

將圖放大至10000倍時可以看出土面、石土面生境土壤微結構顆粒較小排列緊密且磨圓度較高,石縫次之,而石溝、石槽生境土壤結構體呈現絮片狀,邊緣形狀多樣,結構疏松而不松散。

2.7 濕篩法、LB法處理下團聚體穩定性指標與土壤理化指標相關性分析

據圖4相關性分析可知,小生境土壤中砂粒含量和濕篩MWDW呈現負相關關系,但不顯著(P<0.05)；SOM與LB法測定MWDFW值呈顯著正相關,與濕篩法WR>0.25呈正相關但不顯著,與PAD呈負相關但不顯著(P<0.05)；全量養分TN、TP、TK均與WR>0.25、MWDSW、呈顯著正相關,與PAD呈顯著負相關(P<0.05),TN與MWDFW和MWDWS呈極顯著正相關,TP呈顯著正相關；WR>0.25與MWDFW呈顯著正相關(P<0.05),與MWDSW、MWDWS呈極顯著正相關(P<0.01)；PAD與MWDFW呈顯著負相關關系,與MWDSW、MWDWS呈極顯著負相關(P<0.01)。

圖4 小生境土壤理化性質相關性分析

3 討論

喀斯特地區存在多類型小生境,小生境在水、肥、氣、熱等環境因子異質性使得土壤性質發生變化[23]。本文研究顯示石槽、石溝、石縫養分相對較高,是因其土壤分布于負地表且較為開放,受地面風及流水搬運作用使凋落物更易于堆積[23],加上溫度適宜土壤微生物對凋落物進行降解,因此有機質等養分含量較高。石土面土層極為淺薄,以耐旱性植被為主(表1),凋落物少,全天溫度變化劇烈,土壤水分稀缺,不利于微生物活動[7,23—24],而養分含量較低。因研究區裸巖對降雨及養分有重新分配作用[25],巖面產流攜同養分多匯集到石縫、石溝、石槽中,且土面生境大型植被較多,可能造成土壤蓄積養分與植物生長供需失衡,造成土面養分含量下降。研究區土壤pH在6.55—7.45之間,與于楊等[26]研究結果相似,原因為該區水熱豐富可引起土壤中鈣、鎂元素流失,加上土壤微生物呼吸釋放CO2及有機質組分中的胡敏酸可綜合土壤堿性物質,使pH呈中性或偏酸性[4,27]。造成生境土壤機械組成差異,主要因成土方式不同,如以巖石風化為主時,則砂粒含量較高。

穩定的團聚體分布特征對形成土壤良好結構及物質循環有積極作用,而不穩定團聚體更易破碎成為可移動顆粒,加劇土壤侵蝕和養分流失[28—29]。石縫、石土面干篩后團聚體分布最為分散,機械穩定性較差；而土面團聚體雖機械穩定性較好,但經濕篩后大團聚體更易破碎為非水穩性團聚體(即<0.25 mm粒徑),造成團聚體結構破壞嚴重。原因在于有機質含量不同,團聚體自身形成過程也十分復雜,由礦物顆粒經作用力、根系分泌物及微生物活動產生的膠結物質等作用下形成的多孔結構體,其穩定性受到諸多因素影響,有機質為最大影響因素之一[11]。已有研究發現,增加有機質含量可提高大團聚體的占比,其作為有機膠結物質可增加土壤整體的粘聚力和斥水性來提高團聚體的穩定性[30—31]。因此有機質含量相對較低的石縫、石土面及土面生境經干篩和濕篩處理后團聚體團粒結構破壞最為顯著。

濕篩法還可通過測定WR>0.25、PAD、MWD等指標來評價團聚體水穩定性[11]。WR>0.25通常也稱為團粒結構體,其數量越多,土壤質量越好,結構越穩定；PAD反應濕篩后團聚體破碎程度,值越小,土壤結構越穩定；MWD為反應團聚體結構穩定性的另一重要指標,值越大則團聚體越穩定。本研究顯示各小生境團聚體在濕篩后,土面WR>0.25最低為81.26%,PAD以土面最大,同樣與土面有機質含量有關。小生境可影響土壤凋落物的進出而對土壤養分產生影響,使有機質輸入及團粒膠結物質的含量減少,降低團聚體穩定性,因此濕篩后,有機質含量較低的土面團聚體破碎最為嚴重；濕篩后石土面MWD值顯著低于所有生境,除受有機質影響外,還因其成土方式為巖石風化,砂粒較多(表1),土體結構松散,機械穩定性較低,造成>2、2—1 mm粒徑顯著低于其他生境(圖1),再經濕篩處理后,團聚體更為破碎,因此MWD值最小。而土面、石縫成土方式除巖石風化外還有部分腐殖化成土,土壤顆粒組成及機械穩定性較好,MWD值較高。石槽和石溝土壤有機質含量高,土壤顆粒膠結能力強,成土方式以腐殖化為主,團聚體結構最為穩定,抗蝕能力強。但土面雖MWD值高于石土面、石縫,而濕篩后PAD最高,WR>0.25最小,受破壞程度最大,穩定性較差。綜合3項指標來看,濕篩后小生境團聚體穩定性表現為石槽>石溝>石縫>石土面>土面。

應用LB法測定小生境土壤團聚體穩定性,結果表明,不同處理對團聚體破壞程度為FW>WS>SW,與Li等[32]人的研究結果相似,說明FW處理引起的消散作用為小生境土壤團聚體破碎的主要破壞機制。因為FW是模擬大雨或暴雨條件下團聚體被迅速浸沒水中時,團聚體孔隙中蓄積的空氣受擠壓,超過自身承受極限時發生“氣爆”引起團聚體崩解[33],同時水分滲透作用使土體顆粒間的膠結作用減弱[34],因此對團聚體結構破壞性最大；WS是模擬雨滴擊打和徑流剪切力對團聚體的破壞作用；SW是模擬小雨對團聚體的破壞,因酒精濕潤可消除團聚體內部的空氣,使粘粒的不均勻膨脹作用效果達到最大,但仍遠小于土壤毛管張力,因此對團聚體的破壞性最小。本研究中FW對團聚體的破壞作用較大,以相對消散指數RSI和相對機械破碎指數RMI來衡量團聚體對不同破壞機制的敏感程度,結果顯示各小生境土壤RSI遠大于RMI,甚至呈現倍數關系,說明小生境土壤團聚體的最大破壞機制為大雨或暴雨條件下引起的消散破壞作用,并對消散作用最為敏感。

LB處理后,小生境團聚體穩定性表現為石槽>石溝>石縫>石土面>土面,土面團粒結構體即大于0.25 mm粒徑團聚體含量、MWD值均最低,團聚體破碎程度最嚴重,除了受有機質影響外,相對于其他小生境其基巖裸露率較低(表1),在出現強降雨天氣時,土面凋落物攔蓄作用弱,地表徑流剪切以及雨滴對團聚體的直接擊濺作用較強,降低了土面團聚體穩定性。就小生境土壤團聚體表面不同倍數SEM圖像(圖4)顯示石槽、石溝表面結構更為粗糙,排列具有定向性,石縫次之,更有助于土體膠結物質附著,而石土面和土面土體顆粒磨圓度較高則與之相反,同樣對團聚體穩定性造成影響。

本研究中,對小生境土壤團聚體采用3種研究方法,結果顯示干篩、濕篩法測定MWD值變化趨勢一致,但均小于干篩法,與魏亞飛[35]研究結果相同,雖干篩法是團聚體分析方法之一,但因各類型土壤的團聚能力差異大,目前沒有相關研究對不同土質的干篩的強度和時間等重要變量進行細分。因此,濕篩法更能直觀反應小生境異質性對土壤團聚結構的影響。濕篩法為衡量團聚體水穩定性最常用的方法,考慮了風干團聚體浸入水中瞬間引起的消散作用及濕篩過程的機械破壞作用對團聚體的影響,LB法在濕篩法基礎上更為細化,將土壤侵蝕過程中的對團聚體不同破碎機制(消散作用、機械破壞作用、黏土礦物不均勻膨脹作用)根據不同處理加以區分。本文研究顯示濕篩法和LB法測定小生境土壤團聚體穩定性存在一定差異,濕篩法MWD值為石土面最小,LB法為土面最小。原因可能在于LB法和濕篩法研究的團聚體粒徑范圍不同(LB為3—5 mm,濕篩為干篩后按比例配土),已有研究顯示,不同粒徑團聚體土壤有機碳含量差異顯著[23,36],說明不同粒徑團聚體蓄積有機質能力不同,可能會引起礦物顆粒間的膠結能力差異,對兩種方法研究結果造成一定影響,但相關性分析顯示濕篩法WR0.25及PAD與LB 法3種處理的MWD值有顯著相關性,說明LB法對測定喀斯特小生境土壤團聚體穩定性是可行的,綜合兩種方法的測定結果,小生境土壤團聚體中穩定性最好,抗蝕性最高的為石槽生境,而抗蝕性和穩定性最差的為石土面和土面生境。

研究區擁有豐富的水熱條件,地表徑流對土壤進行剪切、破碎和搬運,造成土壤出現破碎、剝離和移動,可移動土壤顆粒再經復雜地下結構漏失,引起土壤侵蝕[37]。本研究顯示,喀斯特土壤在遇到大雨、暴雨條件下引起的消散作用對團聚體破碎程度最嚴重,極易造成水土流失并引起土地生產力下降。因此,在喀斯特地區應注重在雨季的有效防護,尤其是針對分布面積最廣的土面和以巖石風化為主要成土方式的石土面生境,在喀斯特生態脆弱區應選擇在短期內提高土壤有機質、增加植被覆蓋度和土壤大團聚體含量的水土保持樹種為增強土壤抗蝕性的有效方法。

4 結論

(1)濕篩法測定5種小生境土壤團聚體分布均以>0.25 mm粒徑為主,其中土面生境含量最低為81.26%,PAD介于8.93%—17.39%之間,以土面最大,MWD值在1.94—2.85 mm間以石土面為最小,均小于干篩法測定的MWD。團聚體穩定性表現為石槽最大,土面最差,石土面次之。主要受小生境土壤有機質含量與成土方式影響。

(2)LB法3種處理后,各小生境土壤團聚體MWD值變化趨勢均為SW>WS>FW,RSI遠大于RMI,即喀斯特各類小生境土壤團聚體最主要的破壞機制和敏感程度最高的為大雨或暴雨時造成的消散作用。其中表現為石槽團聚體穩定性最好,土面最差,石土面次之。

(3)LB法3種處理的MWD均與濕篩法團聚體穩定性指標WR>0.25呈顯著正相關、與PAD呈顯著負相關,即兩種測定方法具有良好的相關性,LB法用于測定喀斯特小生境土壤團聚體穩定性是可行的,SW和WS處理MWD 值與有機質、TN、TP、TK呈顯著正相關,即有機質作為有機膠結物質對團聚體穩定性有重要影響,團粒結構越穩定土壤蓄積養分能力越好。

(4)綜合不同測定方法團聚體穩定性參數顯示,土面、石土面土壤抗蝕性最差,團聚體穩定性最低。在喀斯特生態脆弱區應加強雨季對土面和石土面生境土壤的防護。