山地暗棕壤不同剖面深度的团聚体分布

胡国强 李 凯 王铁成

（吉林农业科技学院生物与制药工程学院，吉林 吉林 132101)

1 概述

暗棕壤分布广，向北（向上）过渡为棕色针叶林土，向南（向下）过渡为棕壤，其分布范围北起黑龙江东到乌苏里江，西起大兴安岭中部，南到辽宁省的铁岭、清源一带。具体分布与大兴安岭东坡海拔800m以下，小兴安岭海拔900m以下，完达山脉和长白山海拔1100m以下，是东北地区面积最大的森林土壤之一。随着国家经济的发展，暗棕壤地区已不能继续进行单一的林业木材生产，随着科学技术的进步，暗棕壤资源的综合开发利用已成为可能。

在全球气温升高等环境压力下，人们希望在不降低土壤肥力的前提下，土地利用变化通过改变土壤有机碳的输入、改善土壤条件来改变土壤有机碳的分解速率，从而控制着陆地生态系统中碳的含量和转变：缓解大气中二氧化碳的浓度。团聚体对土壤保肥供肥性能、土壤疏松、水温协调以及透水性等具有十分重要的作用，是土壤肥沃程度的标志之一，是有机质转化的场所。采用物理湿筛法方法对暗棕壤团聚体进行分离，详细研究暗棕壤团聚体数量量的变化特性。

2 材料与方法

2.1 土壤样品

本实验的土壤样品暗棕壤，采自吉林省吉林市左家自然保护区，主要土壤类型为山地暗棕壤，原地带性植被为针阔混交林，由于人类活动干扰，现在为次生落叶和人工落叶林。

2.2 土壤团聚体的分离

采用Cambardella和Elliot（1993）的湿筛法，利用自动震荡筛（套筛直径为2mm、0.25 mm、0.053 mm）对土壤团聚体进行分级，具体操作为：称取风干土样100g，置于2mm的筛子上，在室温条件下用蒸馏水浸润5分钟，然后以30次/分速度在蒸馏水中振荡2分钟，上下振幅为3cm，将筛上的团聚体冲洗到烧杯中，<0.053 mm水稳性团聚体则需在筒内沉降48小时，弃去上清液后，将团聚体转移至烧杯中。将盛有团聚体的烧杯，置于50℃条件下烘干，称重。

2.3 土壤基本性质的测定

碱解氮采用扩散法；速效磷采用HClO4-H2SO4法（钼锑抗比色）；有机碳采用重铬酸钾容量法；pH采用电位法。

3 结果与讨论

3.1 山顶团聚体的分布

图1给出山顶不同土层团聚体的分布情况，从图中可知山顶0-20cm和20-40cm土层团聚体分布相同，2-0.25 mm粒级团聚体的数量最多40.9 %，49.8 %），0.25 -0.053 mm粒级团聚体的数量次之30.2 %，28.5 %），<0.053 mm粒级的数量较少16.7 %，14.0%），>2mm粒级的数量最少；40-60cm和60-80cm土层团聚体粒级分布相同，<0.053 mm粒级的最多40.3 %，46.6 %），2-025mm粒级的次之29.6 %，44.6 %），0.25 -0.053 mm粒级较少20.0 %，18.4 %），>2mm粒级的少11.6 %，5.5 %）；80-100cm土层团聚体分布表现为2-0.25 mm粒级的最多(44.6 %)，>2mm的其次，0.25 -0.053 mm粒级的较少，<0.053 mm粒级的最少(13.9 %)。

图1 山顶不同土层团聚体的分布

随着土壤层次的加深>2mm粒级变化趋势不明显，2-0.25 mm粒级团聚体的数量表现为现增加后减小在增加的趋势，0.25 -0.053 mm粒级团聚体的数量表现为逐渐减小的趋势，<0.053 mm粒级表现为先减小后增加再减小的趋势，与2-0.25 mm粒级的变化趋势恰好相反。

3.2 山腰团聚体的分布

山腰不同土层团聚体的分布如图2，从图中可以看到，土壤团聚体的分布与山顶相比发生了变化，其中40-60cm，60-80cm，80-100cm的团聚体分布与0-20cm土层团聚体的分布表现相同，从大到小的顺序依然为2-0.25 cm，0.25 -0.053 mm，<0.053 mm，>2mm。而20-40cm的粒级分布则表现为<0.053 mm粒级的含量最高41.6 %），2-0.25 mm的次之35.3 %），>2mm粒级最少2.7 %），与山顶40-60cm和60-80cm土层的分布趋势一致。

图2 山腰不同土层团聚体的分布

随着土层的加深，>2mm粒级变化趋势不明显，2-0.25 mm粒级表现为先减小后增加再减小的趋势，0.25 -0.053 mm粒级团聚体表现为先减小后增加再减小再增加的趋势，<0.053 mm粒级表现为先增加后减小再增加的趋势，与2-0.25 mm粒级的变化趋势也相反。

3.3 山脚团聚体的分布

如图3所示，山脚0-20cm土层和60-80cm土层团聚体的分布与山顶，山腰0-20cm土层的分布规律相同。20-40cm和40-60cm土层表现为<0.053 mm粒级团聚体的含量最高，0.25 -0.053 mm粒级的次之，2-0.25 mm粒级的数量较少，>2mm粒级的数量最少，80-100cm土层团聚体的分布为<0.053 mm粒级的含量最高42.4 %），2-0.25 mm的次之29.2 %），>2mm粒级最少6.3%），与山顶40-60cm和60-80cm土层和山腰20-40cm土层的分布特点一致。

图3 山脚不同土层团聚体的分布

山脚土层逐渐加深后，>2mm粒级变化趋势不明显，2-0.25 mm粒级团聚体的数量呈先减小后增加再减小的趋势，0.25 -0.053 mm粒级表现为先增加后减小的趋势，<0.053 mm粒级表现为先增加后减小再增加的趋势，与2-0.25 mm粒级的变化趋势仍相反。

3.4 山体团聚体的分布

对山顶、山腰和山脚，0-100cm土层各粒级总质量与土壤总质量求比值，可得图4，山体暗棕壤的各粒级中2-0.25 mm粒级的数量最多，>2mm粒级的数量最少，而0.25 -0.053 mm和<0.053mm粒级的居中。不同海拔地理位置的>2mm粒级的数量为山顶最高，2-0.25 mm粒级数量相比，山腰>山顶>山脚，<0.053mm粒级的数量为山脚>山顶>山腰。

图4 山体不同高度位置土壤团聚体的分布

4 讨论

山顶、山腰和山脚0-20cm表层土壤团聚体的分布相同，2-0.25 mm粒级团聚体的数量最多，2-0.25 mm粒级团聚体的数量次之，<0.053 mm粒级的数量较少，>2mm粒级的数量最少。符合表层土壤团聚体的总体分布特征，与李凯等对黑土团聚体的分布研究结果相同。山体团聚体总量上以2-0.25 mm粒级团聚体的数量最多，范围在34.2 -60%，说明2-0.25 mm粒级团聚体更有利于稳定山地暗棕壤的结构。土壤被滑塌下来的物质埋藏起来，携带来部分原先土壤剖面所埋藏的形态特征，山腰与山脚0-20cm，20-40cm,40-60cm,和60-80cm的团聚体百分含量分布格局与山顶20-40cm,40-60cm,60-80cm，和80-100cm相似。说明暗棕壤的周期性更新疏松物质 森林落叶等），在重力作用下会产生结构组成相似的剖面。山顶，山腰和山脚土壤团聚体的数量随着土层深度的变化呈现一定的规律性，综合来说2-0.25 mm和<0.053 mm粒级增长变化趋势截然相反，二者互为消长。体现了团聚体的形成转化特点，不同来源的有机化合物作为团聚体间的胶结物质Elliot,1986;Golchin et al.,1994）大团聚体被认为是微团聚体结合的，稳定态微团聚体（<0.25 mm）紧密结合形成了稳定态的大团聚体>0.25 mm）。当外界的作用力较小时，土壤团聚体表现为水稳性，进一步增加外力会导致团聚体破碎成<0.02 mm的颗粒。山体为台地升高形成的，属于纬度地带性的成土过程，具有一定的坡度，土壤风化程度随着海拔高度的增加而降低，>2mm的团聚体主要为砂砾，山顶的比例最高。山顶为陡坡，外界作用力较强，山腰为缓坡，外界作用力较弱，山脚为山顶和山腰物质滑落，崩塌并堆积而形成的，特别是随着地表径流迁移来的细土物质较多。因此，各粒级总量上，不同海拔地理位置的2-0.25 mm粒级数量相比，山腰>山顶>山脚，<0.053 mm粒级的数量为山脚>山顶>山腰。