赣江源土壤团聚体崩解机制

罗美

摘 要：为更好地保护赣江，采用一种新的土壤团聚体稳定性测定方法Le Bissonnais（ LB） 法，对赣江源保护区土壤类型进行土壤团聚体崩解研究，研究结果表明土壤中的团聚体>5 mm、5～2 mm、2～0.5 mm、0.5～0.25 mm大小颗粒，在慢速湿润、快速湿润、预湿润后振荡3种处理下，颗粒均保持了较强的稳定性，有超过75%以上的颗粒仍然保持原来的大小，破碎颗粒较少，颗粒稳定性较强，而初始团聚体越大，MWD值越大，区域土壤类型的团聚体主要崩解机制为闭塞空气压力的破坏，也就是自然界中干燥的土壤突然遭遇暴雨的情况下产生的破坏，因此植被保护是更好的保护赣江源土壤的最有效措施。

关键词：赣江源;森林土壤;团聚体;崩解机制

中图分类号：S152.4+82

文献标识码：A

文章编号：1008-0457（2018）06-0026-05 国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2018.06.005

赣江源是长江重要的一级支流、江西境内最大的河流、是江西人的“母亲河”——赣江的发源地[1-2]，也是赣江源头汇水区，每年可为赣江提供1×107 m3的国家I类水资源[1]。自然保护区共有种子植物794种，森林覆盖率为94.0% [3]，有国家一、二级保护动植物南方红豆杉、伯乐树、自颈长尾雉、黄腹角雉、云豹等近15种[4]，在生态环境、水资源保护等方面具有重要作用[3，5-6]，但由于山高坡陡、海拔高差大、土层较薄[6]，加上天然降水分布不均、水旱灾害频繁发生，水土流失相当严重[3，7];土壤侵蚀的发生带来了多方面的严重后果，赣江源水源地生态功能退化，源区水质变差、水量减少，直接威胁整个赣江流域的用水安全和经济社会的可持续发展[3]。而专门针对赣江源土壤侵蚀的相关研究较少[5]，土壤团聚体指示了土壤抗侵蚀能力的强弱[8]，本文采用一种新的土壤团聚体稳定性测定方法Le Bissonnais（ LB） 法[9]，针对赣江源森林植被条件下不同土壤团聚体崩解机制进行研究，试图探明赣江源土壤类型条件下团聚体崩解差异，为赣江源自然保护区的水土流失防控提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

保护区位于赣州市东部，属武夷山脉西南坡，地跨石城、瑞金两县（市），E116°03′～116°29′，N25°52′～26°11′，最低海拔354.0 m，最高海拔1389.9 m。具有典型的亚热带湿润季风气候特点，年平均温度17.3℃，七月最高气温38.5℃，1月最低气温-4℃，全年无霜期为246 d。年均日照数1942 h，年均降雨量2100 mm。该区域内成土母岩主要为花岗岩、石英岩和紫色页岩，土壤肥力中等，呈中性微酸性。

1.2 样地设置

土样采集点设置于江西省赣江源自然保护区内不同海拔高度的木鱼形（海拔344 m、紫色土）、隘岭下（海拔346 m、红壤）、仙人湖（海拔910 m、山地黄红壤）、洋地七岭（海拔920 m、黄红壤）、棋盘石下（海拔1020 m、黄壤）、鸡公崠（海拔1382 m、山地矮林土），每个土壤类型设置三个重复样地。

1.3 样品制备及研究方法

在选择好的样地挖出土壤剖面，去除表层枯枝落叶后，采集原状土样用硬质铝盒带回实验室。首先沿自然结构面掰开成直径约10 mm大小的样块平铺于干净纸上进行风干。风干的土样用手去除石块和植物残体，然后用5 mm、2 mm、1 mm、0.5 mm、0.25 mm的筛组对其进行干筛，得出各级风干土壤团聚体的含量（萨维诺夫法）。将干筛获得的>5 mm，5～2 mm，2～1 mm，1～0.5 mm，0.5～0.25 mm，<0.25 mm五级团聚体放入40℃烘箱中烘24 h，使样品统一初始含水量。然后进行以下三种处理：

A.快速湿润（fast wetting，FW ）：各级团聚体各取5 g轻轻浸没在盛有50 mL去离子水的250 mL烧杯中，静置10 min后用移液管把水吸掉;

B.缓慢湿润（slow wetting，SW）：各级团聚体各取5 g轻轻置于滤纸上，往一托盘内铺满沙子，加入充足的水至水面恰好低于沙平面，毛管吸力约0.3 Kpa，将滤纸移入托盘内，饱和30 min;

C.预湿润后振荡（wet stirring，WS）：各级团聚体各取5 g轻轻浸没在盛有50 mL乙醇的250 mL三角瓶中，10 min后用移液管把乙醇吸掉，然后加水至200 ml，用橡皮塞把三角瓶塞紧，用手上下颠倒20次，静置30 min后，用吸管吸去多余的水。

其次，将已处理的土壤移到预先浸没在乙醇中的套筛内（孔径大小依次为5，2，1，0.5，0.2，0.1和0.05 mm），然后双手抓紧套筛（机械筛分易导致进一步崩解），均匀用力在乙醇中（以减小额外的团聚体崩解）上下振荡5次，再将留在各筛上的团聚体用乙醇洗入已编号称重的铝盒中，在40℃下烘干，称重。

同时，团聚体稳定性采用平均重量直径（mean weight diameter，MWD）采用正式进行计算：

2 结果与讨论

2.1 团聚体在不同作用力下的崩解结果

初始粒级为5～2 mm、2～1 mm、l～0.5 mm、0.5～0.25 mm的团聚体经过不同湿润速度处理后的粒径，不同濕润速度处理的破坏大小为：快速湿润>预湿润后振荡>慢速湿润;而紫色土的2～1 mm及l～0.5 mm团聚体、红壤及黄红壤的5～2 mm团聚体、山地矮林土的5～2 mm及2～1 mm团聚体表现出不一致的破坏程度，破坏大小为：快速湿润>慢速湿润>预湿润后振荡。

同时，不同湿润速度对不同土壤类型的破坏程度不一样。快速湿润处理破坏最大的是红壤，其次是紫色土，破坏最小的是山地黄红壤和黄壤;慢速湿润处理对土壤产生的破坏因初始粒级的不同而有较大差别，对于5～2 mm及2～1 mm的团聚体产生破坏最大的是山地矮林土，破坏最小的是山地黄红壤，对于小粒级的l～0.5 mm及0.5～0.25 mm团聚体产生的破坏最大的是紫色土，破坏最小的仍是山地黄红壤;预湿润后振荡对土壤产生的破坏同慢速湿润处理的结果基本一致。

湿润处理后的颗粒分布随处理的不同以及初始团聚体的大小不同而不同。但是不同的处理对团聚体的破坏均不大，主要都集中在相应的初始粒级一级，破坏后的粒级分布基本上均分在初始粒级的下面各级，初始粒级越小，处理后破碎的团聚体分布越均匀。

2.2 崩解后土壤的MWD值分布特征

不同湿润处理后的MWD值因不同初始粒级团聚体而存在差异，山地矮林土和黄红壤5～2 mm粒级的团聚体预湿润后振荡处理MWD值最大，其余四种土壤类型的MWD 值均以5～2 mm粒级团聚体慢速湿润处理最大。从表1可知，快速湿润与慢速湿润及预湿润后振荡之间存在显著差异，而慢速湿润与预湿润后振荡之间不存在显著差异。土壤中的团聚体组成差异较大，基于本实验团聚体样品处理的方式，可以将土壤中的团聚体分成>5 mm、5～2 mm、2～0.5 mm、0.5～0.25 mm颗粒大小，在慢速湿润、快速湿润、预湿润后振荡3种处理下，颗粒均保持了较强的稳定性，有超过75%以上的颗粒仍然保持原来的大小，破碎颗粒较少，表明颗粒稳定性较强，而初始团聚体越大，MWD值越大（见表1），团聚体不同初始大小5～2 mm、2～l mm、1～0.5 mm和0.5～0.25 mm四个级别之间也存在显著差异性，MWD大小为预湿润后振荡>慢速湿润>快速湿润（表1）。结果同郑晓萍等[10]和Chenu.等[11]的研究结论一致，而与Zhang Bin&R.Horn[12]和Amézketa等[13]的研究结果不同（快速湿润<预湿润后振荡<慢速湿润），可能因为预湿润后振荡处理是先将团聚体浸入乙醇中，除去或减小了粘粒的膨胀，只有强度不太大的机械作用，而慢速湿润是在蒸馏水中慢慢充分饱和，使粘粒的膨胀达到最大并且这种膨胀作用力大于WS所受的机械力。表明快速湿润破坏性最大，预湿润后振荡的破坏性最小。因此，区域土壤类型的团聚体主要崩解机制为闭塞空气压力的破坏，也就是自然界中干燥的土壤突然遭遇暴雨的情况下产生的破坏。

3 结论与讨论

赣江源土壤团聚体的崩解机制排序为消散>微裂隙>机械崩解，团聚体的崩解机制主要是土壤快速湿润时，挤压团聚体孔隙中的闭塞空气而产生的压力，且土壤团聚体初始粒级越小，团聚体的破坏也越小，即土壤团聚体粒级越大越容易遭到雨水等外力因素的破坏。团聚体稳定性表现为：山地黄红壤>红壤>黄红壤>黄壤>紫色土>山地矮林土。因此植被保护是更好的保护赣江源土壤的最有效措施。

参 考 文 献：

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[2] 程宗锦.赣江探源[J].江西社会科学，2003（4）：231-233.

[3] 何建阳.水土保持重点建设工程与赣江源区水源地保护[J].中国水土保持，2005（11）：30-31.

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