不同土地利用方式下土壤团聚体组成特征及稳定性

石利军 胡振华

摘要[目的]研究不同土地利用方式下土壤团聚体组成特征及稳定性。[方法]研究不同土地利用方式下土壤团聚体在（≥5.00、2.00～<5.00、1.00～<2.00、0.50～<1.00、0.25～<0.50、<0.25 mm）6种粒径下的分布情況及稳定性；在对团粒结构了解的基础上，又进一步分析了3种处理方式[慢速湿润法（SW）、扰动湿润法（WS）、快速湿润法（FW）]下土壤团聚体粒径分布特征。[结果]随着振荡次数的增加，≥1.00 mm的粒径百分比逐渐减少，而<1.00 mm的粒径百分比逐渐增加。3种处理方式（SW、WS、FW）下，土壤团聚体粒径分布不同，≥5.00 mm粒径百分比在SW处理方式下最大，在FW处理下≥5.00 mm粒径百分比最小。[结论]SW处理方式对土壤团聚体破坏性最小，同种处理方式下随着坡度的增加团聚体的稳定性也相应增加。

关键词土地利用方式；土壤团聚体；粒径；稳定性

中图分类号S152文献标识码A文章编号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

土壤团聚体是土壤结构的重要组成部分，对土壤结构的稳定性具有重要作用。土壤颗粒胶结力强，则土壤结构相对稳定，对水流的冲刷及抵抗破坏的能力则强，对作物生长及保持水土具有积极作用[1]。 近几十年来，国内外研究者对土壤团聚体的形成进行了大量研究，认为有机和无机复合是土壤中水稳性团聚体组成的重要物质基础。刘梦云等[2]研究了5种不同土地利用方式下土壤团粒结构和微团聚体结构，结果表明，灌木林地及天然草地有利于团聚体结构的形成；张超等[3-4]研究了黄土丘陵区不同植被类型土壤微团聚体的结构特征，结果表明，丘陵区坡耕地种植植被后，土壤微团聚体变化明显；也有学者研究了不同深度下团聚体的结构特征，结果表明，不同深度下土壤水稳性和非水稳性团聚体表现出较大差异，越深层次的团聚体>0.25 mm粒径含量越少[5]；白秀梅等[6]对庞泉沟自然保护区典型森林土壤大团聚体特征进行研究，干筛分析结果表明，植被覆盖有利于增加0.5～7.0 mm团聚体含量，湿筛分析结果表明，植被覆盖有利于提高>0.50 mm水稳性大团聚体含量。笔者研究了不同土地利用方式下土壤团聚体组成特征及稳定性，以期为土壤结构改良提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验地位于吕梁市离石区，离石区地处山西省西部，吕梁山脉中段西侧，地理坐标110°55′～111°35′ E，37°21′～37°42′ N，属于温带大陆性气候区，四季分明，冬寒夏暑，年平均气温在8.9 ℃左右，局部最高气温可达 38.9 ℃，个别地区〖JP4〗最低气温在-25.5 ℃。年均降雨量为460.4 mm，无霜期170 d。王家沟在离石区的东北部，111°11′23″ E，37°32′06″ N，年平均温度8.9 ℃，年均降水量 461.2 mm，无霜期164 d，

年极端最高温度34.4 ℃，年极端最低温度-16.2 ℃。

1.2土壤取样

土壤样品（测定肥力指标）取自吕梁市离石区王家沟试验基地，按照土地利用方式的不同分为侧柏和碱草混交、欧李、柠条、苜蓿、油松5种土地利用类型。取样时每种土地利用方式在试验区（2 m×5 m）从不同位置布设3个样点，共15个样品。取土时去掉表层杂质，然后取0～20 cm土样，放入塑料袋中编号，带回实验室后取出样品自然风干，以备过筛。

1.3稳定性分析

通过干筛与湿筛测定团聚体的水稳性，干筛时将风干土壤均匀混合，取其中一部分通过孔径10.00、5.00、2.00、1.00、0.50、0.25 mm的筛子进行筛分（筛子附有底盘和盖子）。筛分后将筛子上及<0.25 mm的土样进行称重，计算干筛中各级团聚体占土样总量的百分比，然后将每种粒径的土样进行配比，质量为50 kg时供湿筛使用。

将配比好的土样放入团聚体分析仪上进行湿筛分析，湿润土样的方式分为快速湿润与缓慢浸泡，每次可将4个土样放入孔径5.00、2.00、1.00、0.50、0.25 mm筛子上进行试验，调整团聚体分析仪，控制不同频率、不同次数下的土样进行数据分析，将每次试验后筛子上的土样风干后进行称重，分析团聚体的稳定性。

1.4粒径分布分析

采用3种处理方法，主要包括快速湿润法（FW）、慢速湿润法（SW）和扰动湿润法（WS）对土壤水稳性团聚体进行稳定性分析。具体测定步骤：取3～5 mm干筛团聚体于40 ℃烘箱内烘干24 h，使土壤含水量一致后运用以下3种方法进行筛分：①快速湿润（FW）。取5 g团聚体快速浸没在去离子水中10 min后用移液管吸掉水分。②慢速湿润（SW）：取5 g团聚体置于张力为-0.3 kPa濾纸上，静置30～40 min使团聚体完全湿润。③振荡湿润（WS）：取5 g团聚体浸没在乙醇中以排出空气，浸泡10 min后用移液管吸掉乙醇，将土壤转入盛有50 mL去离子水的500 mL三角瓶中，加水至200 mL，加塞后吸去多余水分，上下振荡20次，静置30 min后进行试验，模拟预湿后土壤的人为扰动过程。

将上述经湿润处理的土壤转至浸没在95%乙醇中0.05 mm孔径筛子上，上下振荡20次（振幅2 cm）；然后在40 ℃烘箱中蒸干乙醇，转入烧杯中，40 ℃烘干48 h，称重[7-8]。

1.5数据分析

试验数据采用Excel 2003进行处理，并采用SPSS 20.0进行方差及相关性分析。

2结果与分析

2.1不同土地利用方式下土壤团聚体稳定性

在油松、苜蓿、侧柏和碱草混交、欧李、柠条5种土地利用方式下，按干筛测得的不同粒径配比进行土壤湿筛团聚体稳定性分析；在一定频率下测定其在不同振荡次数下土壤水稳性团聚体的稳定性，结果见表1～3。由表1～3可知，不同土地利用方式下的土壤颗粒在不同振荡次数下呈不同变化趋势。

由表1可知，5种不同土地利用方式下的土壤经过团粒结构分析仪后，粒径≥5.00 mm所占比例由高到低依次为柠条、欧李、苜蓿、侧柏和碱草混交、油松，柠条≥5.00 mm的粒径占6.10%，而油松≥5.00 mm的粒径仅占3.50%，说明≥5.00 mm 粒径在柠条作用下的土壤稳定性大于其他土地利用方式下的土壤稳定性；土壤粒径在2.00～<5.00 mm所占比例由高到低依次为苜蓿、欧李、柠条、侧柏和碱草混交、油松，苜蓿粒径在2.00～<5.00 mm占9.06%，而油松作用下的土壤粒径在2.00～<5.00 mm占1.10%，相差较大；土壤粒径在1.00～<2.00 mm所占比例由高到低依次为苜蓿、欧李、柠条、侧柏和碱草混交、油松，苜蓿粒径在1.00～<2.00 mm占9.04%，而油松作用下的土壤粒径在1.00～<2.00 mm占2.70%，仅为苜蓿同粒径下的29.87%；土壤粒径在0.50～<1.00 mm所占比例由高到低依次为柠条、欧李、苜蓿、油松、侧柏和碱草混交，柠条粒径在0.50～<1.00 mm占9.06%，而侧柏和碱草混交作用下的土壤粒径在0.50～<1.00 mm占7.74%；土壤粒径在0.25～<0.50 mm所占比例由高到低依次为柠条、油松、欧李、苜蓿、侧柏和碱草混交，柠条和油松粒径在0.25～<0.50 mm占10.12%，而侧柏和碱草混交作用下的土壤粒径在0.25～<0.50 mm占8.10%；土壤粒径<0.25 mm所占比例由高到低依次为油松、侧柏和碱草混交、柠条、欧李、苜蓿，油松粒径<0.25 mm占74.54%，而苜蓿作用下的土壤粒径<0.25 mm占58.4%。结合不同土地利用方式下不同粒径的分布范围可知，<0.25 mm的粒径占主要比例，其次为粒径在0.25～<0.50 mm的土粒，所占比例最小的为≥5.00 mm的土粒，2.00～<5.00、1.00～<2.00、0.50～<1.00 mm的粒径分布相差较小。

2.2不同土地利用方式下土壤团聚体粒径分布

由图1～3可知，坡度10°～15°≥2.00 mm土壤粒径所占比例大于坡度0°～5°，土壤中大粒径颗粒所占比例越高，则土壤结构的稳定性相对越好。由此可知，≥2.00 mm粒径随着坡度的增大其含量增加，而<1.00 mm的土壤粒径随着坡度的增加其含量逐渐降低。因此，坡度对土壤团聚体的稳定性有一定程度的影响。

比较SW、WS、FW 3种处理方式下土壤粒径可知，≥5.00 mm土壤粒径在3种处理方式下呈不同的变化趋势，不论在何种坡度下，≥5.00 mm的粒径百分含量由高到低依次为SW、WS、FW。由此可知，SW处理对土壤原有结构的破坏性最小，团粒结构相对稳定，大团聚体百分含量相对较高。

SW处理方式在坡度为0°～5°时，≥5.00 mm的粒径在5种土地利用方式下的百分含量由高到低依次为侧柏和碱草混交、油松、欧李、柠条、苜蓿；2.00～<5.00 mm的土壤粒径在5种土地利用方式下的百分含量由高到低依次为欧李、油松、侧柏和碱草混交、柠条、苜蓿；<0.25 mm土壤粒径在5种土地利用方式下的百分含量由高到低依次为柠条、苜蓿、欧李、油松、侧柏和碱草混交；

WS处理方式在坡度为0°～5°时，≥5.00 mm的粒径在5种土地利用方式下的百分含量由高到低依次为侧柏和碱草混交、油松、欧李、柠条、苜蓿；2.00～<5.00 mm的土壤粒径在5种土地利用方式下的百分含量由高到低依次为油松、侧柏和碱草混交、欧李、柠条、苜蓿；<0.25 mm的土壤粒径在5种土地利用方式下的百分含量由高到低依次为欧李、柠条、油松、苜蓿、侧柏和碱草混交。

FW處理方式在坡度为0°～5°时，≥5.00 mm的土壤粒径在5种土地利用方式下的百分含量由高到低依次为油松、侧柏和碱草混交、柠条、欧李、苜蓿；2.00～<5.00 mm的土壤粒径在5种土地利用方式下的百分含量由高到低依次为苜蓿、油松、柠条、侧柏和碱草混交、欧李；<0.25 mm土壤粒径在5种土地利用方式下的百分含量由高到低依次为欧李、苜蓿、柠条、侧柏和碱草混交、油松。由此可知，油松、侧柏和碱草混交作用下的土壤大团聚体含量较高。

SW处理方式在坡度为0°～5°和10°～15°时，土壤团聚体粒径分布在5种土地利用方式下呈不同的变化，≥5.00 mm及<0.25 mm的粒径含量随着坡度的增加而增加，而2.00～<5.00、1.00～<2.00、0.50～<1.00、0.25～<0.50 mm粒径含量随着坡度的增加而减少；WS处理方式下，2个不同坡度下团聚体变化不同，≥5.00、1.00～<2.00及<0.25 mm的粒径含量随坡度的增加而增加，其他粒径含量的团聚体随着坡度的增加而减少；FW处理方式下，2个不同坡度下的土壤团聚体粒径分布不同，≥5.00、2.00～<5.00、1.00～<2.00、0.50～<1.00 mm粒径含量均随着坡度的增加而增加，0.25～<0.50、<0.25 mm的粒径含量随着坡度的增加而减少。在3种处理方式（SW、WS、FW）下，土壤团聚体粒径分布也有不同变化，≥5.00 mm粒径含量在SW处理方式下最大，FW处理下≥5.00 mm粒径含量最小，由此可知，SW处理方式对土壤团聚体破坏最小，FW处理方式对土壤团聚体破坏最大（图4）。

3结论与讨论

该试验对5种不同土地利用方式下土壤团聚体的稳定性及粒径分布进行研究，得到5种（油松、苜蓿、侧柏和碱草、欧李、柠条）土地利用方式下土壤团聚体在（≥5.00、2.00～<5.00、1.00～<2.00、0.50～<1.00、0.25～<0.50、<0.25 mm）6种粒径下的分布情况及稳定性。在对团粒结构了解的基础上，进一步分析了相同粒径在不同振荡次数下其百分比变化情况，结果表明，≥1.00 mm的粒径百分比随振荡次数的增加逐渐减少，而<1.00 mm的粒径百分比随振荡次数的增加逐渐增加。在3种处理方式（SW、WS、FW）下，土壤团聚体粒径分布也有不同变化，≥5.00 mm 粒径的百分比在SW处理方式下最大，在FW处理下≥5.00 mm粒径百分比最小，由此可知，SW处理方式对土壤团聚体破坏最小，FW处理方式对土壤团聚体破坏最大。同种处理方式下坡度大的土壤团聚体结构相对稳定。在今后研究时，应分季节进行取土试验，1次试验数据尚不足以表明整年土壤团聚体的结构，需要在今后试验中对土壤团聚结构进行更深层次的研究。

参考文献

[1] 卢金伟，李占斌.土壤团聚体研究进展[J].水土保持研究，2002，9（1）：81-85.

[2] 刘梦云，常庆瑞，安韶山，等.土地利用方式对土壤团聚体及微团聚体的影响[J].中国农学通报，2002，21（11）：247-250.

[3] 张超，刘国彬，薛萐，等.黄土丘陵区不同植被类型根际土壤微团聚体及颗粒分形特征[J].中国农业科学，2011，44（3）：507-515.

[4] 张超，刘国彬，薛萐，等.黄土丘陵区不同植被类型根际微生物群落功能多样性研究[J].草地学报，2015，23（4）：710-717.

[5] 张寅寅，孙仲秀，顾欣燕，等.不同深度土壤团聚体含量变化[J].黑龙江科技信息，2013（18）：130.

[6] 白秀梅，韩有志，郭汉清.庞泉沟自然保护区典型森林土壤大团聚体特征[J].生态学报，2014，34（7）：1654-1662.

[7] LE BISSONNAIS Y，ARROUAYS D.Aggregate stability and assessment of soil crustability and erodibility：II.Application to humic loamy soils with various organic carbon contents[J] .European journal of soil science，1997，48（1）：39-48.

[8] LE BISSONNAIS Y.Aggregate stability and assessment of soil crustability and erodibility：I.Theory and methodology[J] .European journal of soil science，1996，67（1）：11-21.