赤峰市主要林分类型土壤机械组成分析

2015-12-23姚云峰郭月峰

科技视界 2015年34期

祁伟姚云峰郭月峰

（1.内蒙古水利水电勘测设计院，内蒙古呼和浩特 010020；2.内蒙古农业大学，内蒙古呼和浩特 010018）

自然界中的土壤都是由多种不同大小的土粒，按照不同的比例组合而成的。土壤机械组成，是指土壤中各土粒粒径的组合比率关系，一般以各粒级所占的百分比来表示，是一项重要的土壤物理性质[1-3]。左小安等对科尔沁沙质草地群落物种多样性、生产力与土壤特性的研究表明:对草地土壤机械组成的研究在改良土壤结构，防治土壤沙化，提高草地生产力，维持草地生态系统的稳定都具有重要的意义。针对我国北方部分地区进行的黄土蓄水过程影响机制模拟试验研究表明：土壤机械组成对土壤蓄水能力有较大影响，土壤蓄水能力随粘粒含量增加而递增。隋跃宇等以海伦农田黑土为对象，研究土壤机械组成与土壤全量养分的相关性，结果表明：土壤机械组成中，土壤粘粒含量高是有利于土壤有机质积累的主要因素之一，土壤机械组成对土壤养分含量有着重要的影响。日本学者宇野良野等认为土壤容重影响植株根系的生长与发育，孔隙度影响植物的发育和质量。这些国内外研究表明土壤机械组成对于土壤的结构、性质、肥力以及植物的生长都有着重要的影响。因此，本研究以赤峰市敖汉旗为研究对象，分析不同土壤类型下土壤机械组成的差异，旨在为当地科学合理利用土地资源和生态建设提供基础数据和理论参考。

1 研究区概况与数据处理

1.1 研究区概况

研究区位于内蒙古自治区赤峰市东南部，地理坐标为41°42′N～43°02′N，119°30′E～120°53′E。敖汉旗总的地势为南高北低，从南向北由低山丘陵、黄土丘陵过渡到黄土漫岗，以至风沙坨沼地貌。敖汉旗处于中温带，属于大陆性季风气候。年均降雨量在310-390mm 之间，年均蒸发量在2300-2600mm 之间。10℃以上有效积温为2700-3300℃，无霜期为130-150d。年均风速为4-6m·s-1。植被主要有天然草地、灌丛林、乔灌混交林、针阔混交林和阔叶纯林等森林植被类型，主要以人工植被为主。由于岩石构成的多样性，敖汉旗的土壤具有多样性，土壤共分为8 个土类、19 个亚类、66 个土属、189 个土种。8 个土类分别为棕壤、褐土、栗褐土、栗钙土、潮土、风沙土、沼泽土、粗骨土，主要为风沙土。

1.2 研究内容及方法

1.2.1 研究内容

通过对赤峰市敖汉旗风沙土区4 种主要林分类型（小叶杨，沙棘，山杏，油松）0～100cm 土层的土壤机械组成作分析，从而剖析不同林分类型土壤机械组成的特征。

1.2.2 研究方法

（1）样地选取：结合敖汉旗1：5 万地形图、主要树种分布类型图，于2014 年7 月采用人为选择典型样地法对研究区进行采样，兼顾代表性和均匀性原则，充分考虑研究区内的不同地貌特征等因素，尽量全面反映研究区的自然特征，共计选取有代表性的170 个样点。

（2）样品采集：确定样区中的样地后，使用手持GPS 记录样地坐标信息，在具有代表性的样点上采样，确定土壤剖面位置。去除土壤表层的植被与枯落物，挖掘深1m，长1.5m，宽1.5m 的土壤剖面，按照0～20、20～40、40～60、60～80 和80～100cm 划分5 层，由下至上分层取样，每层取3 个重复，以降低采样中系统误差及异常样点的干扰。将每个土壤剖面同一层次的土样混合均匀，按四分法去除多余土样装入无菌袋带回实验室经晾晒、去除植物根系等杂质，测定其机械组成。取样结束，回填土壤剖面。记录样区内的树种。

（3）土壤机械组成的测定：采用mastersizer 3000 激光粒度分析仪测定土壤机械组成。根据美国制土壤颗粒分级标准，将土壤划分为砂砾（2～0.05mm），粉粒（0.05～0.002mm），粘粒（＜0.002mm）。

1.2.3 数据分析

数据采用EXCEL 软件进行统计分析处理。

2 结果与分析

由图1 可知，在0～20cm 土层中，四个林分下的土壤中粘粒所占比例从小到大依次为：杨树（0.85%）＜沙棘（1.28%）＜山杏（1.56%）＜油松（1.68%）。在沙棘，山杏，油松4 个林分土壤中粘粒所占比例基本相同，但是所占比例都很少，不超过2.00%。四个林分土壤中粉粒所占比例从小到大依次为：杨树（21.36%）＜油松（31.12%）＜沙棘（31.68%）=山杏（31.68%）。除了杨树林分土壤中粉粒所占比例比其他三个树种下土壤中粉粒所占比例小很多外，其他三个林分土壤中粉粒所占比例相差是很小的。四个林分土壤中砂砾所占比例最大的为杨树，砂砾所占比例为77.79%，而其他三个林分土壤中砂砾所占比例都在67.00%左右。因此杨树林分土壤中砂砾所占比例比其他三个林分土壤中砂砾所占比例高约10.00%。

图1 0～20cm 土层中各粒径土壤所占比例

图2 20～40cm 土层中各粒径土壤所占比例

由图2 可知，在20～40cm 土层中，四个林分土壤中粘粒所占比例从小到大依次为：杨树（0.84%）＜山杏（0.99%）＜沙棘（1.27%）＜油松（1.42%）。山杏和杨树林分土壤中粘粒所占比例基本相同，沙棘和油松林分土壤中粘粒所占比例也基本相同。四个林分土壤中粉粒所占比例从小到大依次为：杨树（21.60%）＜山杏（27.59%）＜油松（31.90%）＜沙棘（31.99%）。所占比例相差很大，达到了10.39%。因为杨树林分土壤中粘粒和粉粒所占比例都是最小的，因此，杨树林分土壤中砂砾所占比例是最大的，为77.54%，其次是山杏林分土壤中砂砾所占的比例，为71.41%，沙棘为66.73%，而砂砾所占比例最小的是油松，为66.67%。

由图3 可知，在40～60cm 土层中，四个林分土壤中粘粒所占比例从小到大依次为：杨树（0.89%）＜山杏（1.19%）＜沙棘（1.43%）＜油松（1.58%）。四个林分土壤中粉粒所占比例从小到大依次为：杨树（22.79%）＜山杏（30.85%）＜沙棘（34.15%）＜油松（34.58%）。可以看出，在40～60cm 土层中，沙棘和油松中粉粒所占比例基本相同，而杨树林分中粉粒所占比例远远小于油松林分中粉粒所占的比例。四个林分土壤中砂砾所占比例从小到大依次为：油松（63.85%）＜沙棘（64.43%）＜山杏（67.95%）＜杨树（76.83%）。杨树林分土壤中砂砾所占比例比油松林分土壤中砂砾所占比例高了12.98%。

图3 40～60cm 土层中各粒径土壤所占比例

图4 60～80cm 土层中各粒径土壤所占比例

由图4 可知，在60～80cm 土层中，四个林分土壤中粘粒所占比例从小到大依次为：杨树（1.32%）＜山杏（1.35%）＜沙棘（1.85%）＜油松（4.95%）。油松林分土壤中粘粒所占比例比杨树林分土壤中粘粒所占比例高了很多，达到了3.63%。四个林分土壤中粉粒所占比例从小到大依次为：杨树（25.46%）＜山杏（33.08%）＜沙棘（40.47%）＜油松（40.80%）。可以看出，在40～60cm 土层中，沙棘和油松中粉粒所占比例大致相同，而杨树中粉粒所占比例远远小于油松中粉粒所占的比例。四个林分土壤中砂砾所占比例从小到大依次为：油松（54.25%）＜沙棘（57.68%）＜山杏（65.60%）＜杨树（73.19%）。杨树林分土壤中砂砾所占比例比油松林分土壤中砂砾所占比例高了18.94%。