松嫩平原北部未开垦黑土土壤物理性状垂直变化特征

张 琛, 赫有有, 薛婷婷, 陈祥伟, 付 玉

(东北林业大学 林学院, 哈尔滨 150040)

土壤作为一种有限的资源,是以人类健康为中心的整体健康系统中的一个重要组成部分,同时也是农业生产的基石[1],因此拥有良好的土壤质量是人类社会发展的关键[2]。土壤质量被定义为土壤在生态系统中维持环境质量、促进动植物生产和健康、保持或提高水和空气质量的能力[3-4],通常包括土壤物理质量、化学质量及生物质量[5]。土壤物理性状是土壤质量的重要基础,同时影响着化学质量和生物质量[6],其不仅可以作为土壤结构以及水分特征等物理性状的定量化表征,而且是影响土壤侵蚀和土壤管理的重要因素[5,7]。

松嫩平原位于世界三大黑土区之一的中国东北地区,农业土壤资源特色鲜明,土壤有机质含量高,结构良好,具有独特的自然属性[8],一直以来都是国内外学者关注和研究的热点。但由于严重的土壤侵蚀导致黑土层厚度逐渐下降[9],不合理的开垦以及长期强烈的机械化耕作导致黑土区土壤有效储水量减少,同时引起土壤容重增大、孔隙度降低以及团聚体稳定性下降等物理性状的恶化[10]。研究指出,开垦初期到现在,黑土土壤容重增加59.49%,总孔隙度下降22.68%,水稳性团聚体降低38.28%[11],土壤物理性状退化严重。因此为遏制黑土退化以及保证黑土区农业的可持续发展,围绕黑土区如何改善土壤物理性状展开了大量研究。有学者以农田为对照,对比分析了人工落叶松林地、自然恢复草地和裸地对剖面土壤容重、孔隙度、持水量、土壤颗粒组成、>0.25 mm团聚体含量等物理指标的改善作用[12];研究发现免耕与翻耕对不同坡位土壤水稳性团聚体粒径分布、团聚体稳定性、土壤容重、土壤孔隙度和土壤贯入阻力存在不同的改善效果[13];也有研究指出保护性耕作是改良典型黑土区旱作平地的土壤容重、孔隙度、水分状况以及水稳性团聚体含量的重要措施[14];此外,邱琛[15]发现不同有机物料还田措施对土壤容重、饱和导水率、田间持水量以及土壤孔隙度存在不同的改善效果。由此可知,目前研究主要集中在探讨不同土地利用方式、耕作措施以及施肥管理对土壤物理性质的影响,很少涉及未开垦黑土土壤物理性状的表现特征,并且多以自然恢复地或受不同程度干扰的休闲地作为对照[12,16],不能客观准确地反映原始黑土的土壤物理特征,因此无法准确量化土壤质量改良可达到的水平和程度。

综上所述,本研究选取松嫩平原北部未开垦黑土(天然次生林、五花草塘)为研究对象,通过测定0—140 cm土层范围土壤物理性状(土壤容重、孔隙度、持水量、土壤机械组成、水稳性团聚体含量及其稳定性),明确未开垦黑土土壤物理性状的垂直变化特征,以期为黑土区退化土地恢复效果评价及土壤质量研究提供本底值的参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区域位于松嫩平原北部,小兴安岭西麓,北安市西部(47°54′—48°12′N,126°26′—127°6′E),属典型黑土区,该区现存面积较大的未开垦黑土[17-18],土壤类型以黏化湿润均腐土(Luvic Phaeozems)为主,松嫩平原过渡波状平原区,地势是西南高,东北低,海拔240～330 m,地处中高纬度,属寒温季风气候,年平均气温一般0.5℃,无霜期120 d左右,年降雨量570 mm,年平均日照2 700 h以上;本研究在松嫩平原北部选取未破坏的天然次生林与保持黑土原始自然景观的草原化草甸(五花草塘)[18]为研究对象,经实地考察后采样点远离城镇、农田、工厂等人类活动影响强烈的地区。其中天然次生林主要树种为山杨(Populusdavidiana),林下植被主要为毛榛子(Corylusmandshurica)、山丁子(Malusbaccata)、蚊子草(Filipendulapalmata)、毛蕊老鹳草(GeraniumplatyanthumDuthie)、突节老鹳草(Geraniumkrameri)、三棱草(Bolboschoenusmaritimus)、凤毛菊(Saussureajaponica)等,黑土层厚度为40～50 cm;五花草塘为杂类草草甸,种类多而无明显优势种,主要包括小叶樟(Deyeuxialangsdorffii)、落豆秧(Viciacracca)、地榆(Sanguisorbaofficinalis)等,黑土层厚度为50～60 cm。

1.2 样品采集

试验于2021年6月进行野外采样,在选定的天然次生林和五花草塘内各设置3块临时样地(长20 m×宽20 m),每块标准地内分别按照“S”型 5点取样法采集0—10,10—20,20—40,40—60,60—80,80—100,100—120,120—140 cm分为8个土层,每个土层用环刀(体积100 cm3)分别采集原状土样品,用于测定土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、饱和持水量以及毛管持水量;用自制取样器(长10 cm×宽10 cm×高10 cm),分层取原状土用于土壤水稳性团聚体含量测定;另取散土1 kg,将3个采样点同一土层的土样进行混合,带回室内用于土壤有机质含量的测试。

1.3 指标测定及方法

采用环刀法测定土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、饱和持水量与毛管持水量;采用吸管法测定土壤机械组成,参照美国制标准,按照粒径(d)将土壤颗粒分成3类:砂粒(0.05 mm≤d<2 mm)、粉粒(0.002 mm≤d<0.05 mm)和黏粒(d<0.002 mm);采用浓硫酸重铬酸钾氧化外加热法测定土壤有机质。

粒径>0.25 mm团聚体含量为水稳性团聚体含量(WSA>0.25),计算公式如下:

式中:WSA>0.25为>0.25 mm水稳性团聚体含量(%);Mi为i粒级水稳性团聚体质量(g);M0.25为>0.25 mm水稳性团聚体总质量(g)。

平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)用来表征土壤团聚体稳定性,计算公式如下:

式中:Wi为第i粒级团聚体质量百分数(%);Xi表示相邻两级团聚体的平均粒径(mm);lnXi为土壤粒级平均直径的自然对数。

土壤团聚体分形维数(D)用杨培岭等[19]提出的土壤分形模型计算:

1.4 数据处理

用SPSS 25.0软件对数据进行单因素方差分析(One-way ANOVA)和最小显著差异法(LSD)进行显著性分析(p<0.05)。运用主成分分析对土壤物理性状进行得分排序,采用聚类分析法对不同土层土壤物理性状综合特征进行聚类,并用Origin 2022b进行绘图。

2 结果与分析

2.1 土壤容重和孔隙度的垂直变化特征

未开垦黑土土壤容重垂直变化特征见图1A。整体上,天然次生林与五花草塘的土壤容重均随土层深度的加深逐渐增大。天然次生林土壤容重变化范围为0.51～1.56 g/cm3; 0—80 cm土层范围内,土壤容重随土层深度的增加显著增大188.23%(p<0.05);而80—140 cm土层范围内,土壤容重随土层深度的增加差异不显著(p>0.05)。五花草塘土壤容重变化范围为1.12～1.52 g/cm3,其中土壤容重在0—40 cm土层范围内随土层深度的增加显著增大16.07%(p<0.05),而40—80 cm土层范围内土壤容重没有显著差异(p>0.05),但土壤容重在80—140 cm土层范围内显著增大17.83%(p<0.05)。

注:小写字母不同表示不同土层间差异显著(p<0.05),下同。图1 土壤容重与孔隙度垂直变化特征Fig. 1 Vertical variation characteristics of soil bulk density and porosity

未开垦黑土土壤总孔隙度垂直变化特征见图1B。天然次生林与五花草塘土壤总孔隙度随土层深度的增加逐渐减小。天然次生林土壤总孔隙度变化范围为39.87%～72.86%;0—80 cm土层范围内,土壤总孔隙度随土层深度的增加显著降低(p<0.05),降低幅度高达42.36%;而80 cm土层以下总孔隙度没有显著变化(p>0.05)。五花草塘土壤的总孔隙度变化范围为39.65%～52.12%,其中总孔隙度在0—80 cm土层范围内随土层深度的增加显著降低15.29%(p<0.05);而100 cm土层以下总孔隙度差异不显著(p>0.05)。

未开垦黑土土壤毛管孔隙度垂直变化特征见图1C。天然次生林与五花草塘土壤毛管孔隙度随土层深度的增加逐渐减小。天然次生林土壤毛管孔隙度变化范围为37.80%～65.49%;其中土壤毛管孔隙度在0—80 cm土层范围内随土层深度的增加显著降低39.53%(p<0.05);而80 cm土层以下的天然次生林土壤毛管孔隙度差异不显著(p>0.05)。五花草塘土壤毛管孔隙度变化范围为38.72%～50.14%,其中0—20 cm土层范围内土壤毛管孔隙度差异不显著(p>0.05);而20—80 cm土层范围内土壤毛管孔隙度随土层深度的增加显著降低16.89%(p<0.05);80 cm土层以下土壤毛管孔隙度变化不显著(p>0.05)。

整体上看,与五花草塘相比,天然次生林在0—60 cm土层范围内土壤容重较小,土壤总孔隙度和毛管孔隙度较高;而60 cm土层以下,天然次生林与五花草塘的土壤容重、土壤总孔隙度和毛管孔隙度不存在明显差异。

2.2 土壤持水量的垂直变化特征

通过研究饱和持水量和毛管持水量,分析未开垦黑土土壤水分贮量及有效性的垂直变化特征。未开垦黑土土壤持水量垂直变化特征见图2。研究发现天然次生林与五花草塘土壤饱和持水量与毛管持水量随土层深度的增加呈幂函数关系下降。其中天然次生林饱和持水量垂直变化范围为25.91%～139.90%,在0—60 cm土层范围内随土层深度的增加显著降低72.57%(p<0.05);而60—140 cm土层范围内差异不显著(p>0.05)。五花草塘土壤饱和持水量变化范围为26.01%～47.45%,且在0—40 cm土层范围内随土层深度的增加显著降低23.79%(p<0.05);而40—80 cm土层范围内无显著变化,但饱和持水量在80—100 cm土层范围内显著下降15.78%(p<0.05),100 cm土层以下无显著变化(p>0.05)。

图2 土壤持水量垂直变化特征Fig. 2 Vertical variation characteristics of soil water holding capacity

天然次生林土壤的毛管持水量变化范围为24.58%～124.55%,其中在0—80 cm土层范围内随土层深度的增加显著下降78.51%(p<0.05),80—140 cm土层范围内毛管持水量差异不显著(p>0.05)。五花草塘土壤的毛管持水量变化范围为25.40%～43.92%,其中毛管持水量在0—60 cm土层范围内随土层深度的增加显著下降27.25%(p<0.05);而60—80 cm土层的毛管持水量相对于40—60 cm土层无显著差异,但比80—100 cm土层显著高出11.60%(p<0.05);毛管持水量在100 cm土层以下无显著差异(p>0.05)。

2.3 土壤机械组成垂直变化特征

未开垦黑土土壤机械组成垂直变化特征见图3。天然次生林砂粒含量范围为3.86%～42.22%,整体表现为随土层深度的增加先增加后降低的趋势,其中40—60 cm土层的砂粒含量是0—10 cm土层的2.34倍;但60—140 cm土层范围内砂粒含量明显下降,降低幅度高达87.56%。粉粒含量范围为26.37%～70.66%,整体上随土层深度的增加先降低后增加,粉粒含量在0—40 cm土层范围内下降53.16%,但40—140 cm土层范围内粉粒含量明显增加,其中120—140 cm土层的粉粒含量是40—60 cm土层的2.47倍。黏粒含量变化范围为25.47%～39.92%。

图3 土壤机械组成垂直变化特征Fig. 3 Vertical variation of soil mechanical composition

五花草塘的砂粒含量范围为6.59%～24.12%,整体表现为随土层深度的增加先增加后降低的趋势,其中100—140 cm土层范围内砂粒含量均小于10%;粉粒含量范围为35.70%～52.68%,在20—140 cm土层范围内随土层深度的增加逐渐增大,增加幅度为46.86%;黏粒含量变化范围为35.12%～43.00%,整体变化不明显。

2.4 土壤结构及稳定性垂直变化特征

土壤中水稳性团聚体含量(WSA>0.25)、团聚体平均重量直径(MWD)和平均几何直径(GMD)是表征土壤结构的常用指标。WSA>0.25含量越高,土壤稳定性越好,土壤结构和质量越佳。未开垦黑土土壤WSA>0.25垂直变化特征见图4A,天然次生林与五花草塘的WSA>0.25随土层深度的增加均表现为先降低后增加的趋势,其中天然次生林0—60 cm土层范围内WSA>0.25随土层深度的增加显著降低86.86%(p<0.05),在60 cm以下WSA>0.25随土层深度加深逐渐增大。五花草塘的WSA>0.25在0—40 cm土层范围内随土层深度的增加显著降低91.13%(p<0.05),但40—80 cm土层范围内WSA>0.25并没有显著变化(p>0.05),而80—140 cm土层范围内WSA0.25随土层深度的增加显著增加218.41%(p<0.05)。

图4 土壤结构与稳定性垂直变化特征Fig. 4 Vertical variation of soil structure and stability

MWD与GMD值越大,说明团聚度越高,土壤团聚体稳定性越强。天然次生林与五花草塘MWD随土层深度的增加均呈先降低后增加的趋势(图4B)。天然次生林MWD在0—60 cm土层范围内显著降低,并在40—60 cm土层达到最小值;60—140 cm土层范围内随土层深度的增加显著升高90.48%(p<0.05)。五花草塘MWD在0—40 cm土层范围内随土层深度的增加显著降低91.63%(p<0.05),但在40—80 cm土层范围内不存在显著差异,而80—140 cm土层范围内随土层深度的增加显著增加58.82%(p<0.05)。天然次生林与五花草塘GMD随土层深度的增加均表现为先降低后增加的趋势(图4C)。天然次生林与五花草塘GMD分别在0—60,0—40 cm土层范围内随土层深度的增加显著降低71.05%和86.88%(p<0.05)。但天然次生林与五花草塘GMD分别在60—140,40—140 cm土层范围内随土层深度的增加显著增大28.60%和39.57%(p>0.05)。

分形维数(D)表征土粒直径的大小和质地组成的均匀程度,其中D值越小,代表土壤具有越良好的结构。未开垦黑土D值随土层深度的增加呈先增大后降低趋势(图4D)。天然次生林D值在0—20 cm土层范围内差异不显著(p>0.05),D值在20—40 cm土层显著增大4.96%(p<0.05),而40—140 cm土层范围内D值差异不显著(p>0.05)。五花草塘D值在0—40 cm土层范围内随土层深度的增加显著增大23.14%(p<0.05),而40—80 cm土层范围内D值差异不显著,但80—100 cm土层的D值较60—80 cm土层显著降低1.61%(p<0.05),100 cm土层以下D值差异不显著(p>0.05)。

2.5 未开垦黑土土壤物理性状综合评价

通过方差分析及显著性检验的土壤物理性状指标进行主成分分析,并计算出相应的综合得分。依据特征值≥1的原则提取出2个主成分,通过KMO(>0.6)和Bartlett球形检验(<0.05),并对逆指标进行正向化处理。由表1主成分分析结果可知,第1主成分对总方差贡献率为74.842%,以土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、饱和持水量以及毛管持水量贡献最大;第2主成分对总方差贡献率为20.482%,以大于0.25 mm水稳性团聚体含量、平均重量直径、几何平均直径以及团聚体分形维数贡献最大;前2个主成分累计贡献率为95.324%,说明提取的2个主成分可代表所有土壤物理特性95.324%的信息。天然次生林与五花草塘土壤物理性状综合得分排序在土层上的区分很明显(表2)。天然次生林中,表层(0—10 cm)综合得分最高,说明天然次生林内表层土壤物理性状明显优于下层;而综合得分在10—60 cm土层范围内逐渐降低,40—60 cm土层达到最小值-0.03,说明在垂直方向上40—60 cm土层土壤物理性状表现最差;但综合得分在60—140 cm土层范围内逐渐增高。五花草塘中,土壤物理性状综合得分最大值同样出现在表层,且在垂直方向上,0—120 cm土层内综合得分整体随土层深度的增加逐渐降低,即随土层深度越深土壤物理性状表现越差;而120—140 cm土层与100—120 cm土层得分相近,说明这2个土层土壤物理性状差异不明显。

表1 主成分分析的特征根及其贡献率Table 1 Characteristic root of principal component analysis and its contribution rate

表2 未开垦黑土不同土层土壤物理性状综合得分Table 2 Comprehensive scores of soil physical properties in different layers of unreclaimed black soil

为使评价结果更加清晰,对原始数据进行标准化后,采用组平均距离方法,以欧氏距离作为衡量土壤物理性状相似程度进行系统聚类,得到系统聚类法的谱系图,可以看出各处理土壤物理性状的大致分类,同一类的土层内土壤物理性状具有相似的特征(图5)。为展现不同类间的特征差异,将距离阈值定为2,此时类间距较大,将未开垦黑土0—140 cm土层范围内各土层土壤物理性状分为5类,5类中第1类、第2类与第3类距离较小,其余类间距较大,说明不同土层间土壤物理性状有明显不同。聚类分析结果表明:天然次生林0—10 cm土层为第1类,在各土层中综合得分最高;五花草塘0—10 cm土层为第2类,土壤物理性状综合得分较高;天然次生林10—20 cm土层为第3类;天然次生林20—40 cm土层和五花草塘10—20 cm土层为第4类;其余土层为第5类,说明这些土层拥有较为相似的他土壤物理性状,且综合得分相对较低。

注:1为天然次生林,2为五花草塘。图5 不同土层土壤物理性状聚类图Fig. 5 Cluster map of soil physical properties in different soil layers

3 讨 论

土壤容重与孔隙度是表征土壤透气性、强度、存储和传输土壤水能力的基本指标[6],一般来说土壤有机质含量越高、土壤容重越小、孔隙度越大[20]。本研究结果表明,未开垦黑土土壤容重整体上随土层深度的增加逐渐增大,土壤孔隙度随土层深度的增加逐渐降低,与以往的研究结果一致[21]。从土壤容重与孔隙度的垂直变化特征来看,未开垦黑土0—20 cm土层土壤的容重显著低于下层土壤,孔隙度明显高于下层土壤。这可能是由于以下两个原因,其一,未开垦黑土植被覆盖度较大,表层土壤中植物根系分布密集,土壤的水气状况良好,有机质含量较高(表3),利于土壤团粒结构的形成;其二,表层土壤中穴居动物的存在,会形成较多的动物孔洞,同时受植物根系活动的影响,孔隙之间连通性增加[22],从而使土壤保持了容重小、孔隙度大的良好物理性状。此外,本研究中,0—60 cm土层范围内天然次生林土壤容重低于五花草塘,孔隙度明显高于五花草塘,且天然次生林内土壤容重与孔隙度变化幅度更剧烈。这是由于表层内草地的枯落物分解较慢,土壤改善较为缓慢,因此五花草塘相对于天然次生林有较大的土壤容重以及较低的孔隙度[23]。但随土层深度的增加,表层以下土壤有机质含量逐渐减少,土壤团聚性降低,提高了土壤的紧实度,而且不同植被地下根系的生长发育状况也存在差异,因此土壤容重与孔隙度受土壤发育状况的影响,导致天然次生林与五花草塘不同土层的土壤容重与孔隙度产生明显差异。

表3 未开垦黑土土壤有机质含量垂直变化特征Table 3 Characteristics of soil organic matter content in the study area

土壤持水能力主要受土壤容重、孔隙度、有机质等因素的影响[24]。本研究发现,未开垦黑土土壤饱和持水量与毛管持水量整体随土层深度的增加逐渐降低,其中天然次生林在0—60 cm土层范围内土壤饱和持水量与毛管持水量要高于五花草塘,尤其在0—20 cm土层,天然次生林土壤饱和持水量和毛管持水量分别是五花草塘的2.49,2.40倍。一方面是因为天然林表层土壤容重较小,孔隙度和有机质含量较高;另一方面可能是由于天然次生林林下植被丰富,表层土壤中含有大量腐殖质,形成了较多的有机水胶体,能够吸持大量水分[25]。天然次生林20—60 cm土层内相比五花草塘具有较高的土壤持水量,这是由于不同植被类型的入渗能力存在一定的差异[26],且典型黑土区天然次生林的水分入渗能力要高于五花草塘[27]。但60—140 cm土层范围内五花草塘土壤饱和持水量与毛管持水量均高于天然次生林,这可能是乔木植物比草本植物需要消耗更多的土壤水分,且乔木植物的根系更密集,需要水分更多,导致中下部土壤水分补充缓慢[28]。

土壤机械组成是土壤基本物理性质之一,对土壤水力特性、肥力和抗侵蚀性有重要作用[29],同时也是土壤质地划分的重要依据。本研究中,未开垦土壤砂粒含量在0—140 cm土层范围内呈先增加后降低的趋势,而粉粒含量则表现相反,黏粒含量整体变化相对不明显。研究结果表明,0—20 cm土层范围内,土壤粉粒与黏粒总含量占比平均在85%以上,这可能是由于黑土表层胡敏酸类腐殖质含量较多,有机质能够促进土壤颗粒黏化,且植物根系发达,使土壤形成了良好的团粒状结构[30]。但随着土层深度的增加,土壤砂粒含量在20—60 cm土层明显增加,这是由于随着土层深度的增加,土壤有机质含量显著降低,导致土壤黏化作用减弱[31];而在60—140 cm土层范围内,土壤砂粒含量迅速降低,这主要由于土壤孔隙度随土层深度加深逐渐减小,且砂粒粒径较大,向下层土层运移的能力降低,而粉粒与黏粒粒径较小,可以较容易地向下层土层运移,导致60 cm以下土层粉粒与黏粒总量逐渐增加,土壤质地黏重,这也与黑土表层至100 cm范围内存在黏化层的描述大致相同[32]。

土壤结构是大小形状各异的矿物颗粒、团聚体和有机质堆叠排列形成的有序空间,而良好的土壤结构主要是团粒结构,并在一定程度上可以体现土壤的肥力水平[33-34]。本研究中,未开垦黑土天然次生林与五花草塘0—140 cm土层范围内土壤WSA>0.25,MWD和GMD随土层深度的增加均呈先降低后增加的变化趋势,而D值则表现相反,这可能是由于重力因素导致下层土壤受到上层土壤的挤压,土层越深所受压力越大;另一方面是因为植物凋落物和根系大量存在于浅层土壤中,更有利于土壤团粒结构的形成,导致土壤水稳性团聚体随着土层深度增加而降低[35-36]。而下层较为紧实的土壤是导致土壤水稳性团聚体含量及稳定性提高的主要原因,且土壤有机质随土层深度的增加显著降低,导致土壤团聚度降低,土壤团聚体稳定性逐渐下降[33]。天然次生林与五花草塘的土壤结构在不同土层也存在一定的差异。0—10 cm土层五花草塘的土壤WSA>0.25,MWD和GMD分别高出天然次生林37.14%,87.96%和109.80%,D值低于天然次生林8.27%。这是由于五花草塘植被根系主要分布在表层土壤中,加之盘根现象的存在,根系密度较大,有助于连接土壤颗粒,使得土壤团聚体稳定性强[37],且植物根系分泌的高分子黏质可以胶结土壤颗粒,从而促进土壤水稳性团聚体含量的增加,从而形成良好的土壤结构[38]。而10—60 cm土层范围内天然次生林土壤WSA>0.25,MWD和GMD高于五花草塘,D值小于五花草塘,因为天然次生林相对于五花草塘下层土壤中的根系密度和面积较大,同时林地枯枝落叶的腐殖化作用也明显改善了土壤结构[29],导致天然次生林10—60 cm土层范围内具有更良好的土壤结构。

4 结 论

本研究以未开垦黑土(天然次生林、五花草塘)为研究对象,通过测定0—140 cm土层范围土壤物理质量基本指标,探究未开垦黑土土壤物理质量垂直变化特征。主要结论如下:

(1) 未开垦黑土土壤容重随土层深度的加深而逐渐增大,土壤孔隙度与持水量则表现相反。且0—60 cm土层范围内五花草塘比天然次生林具有更小的土壤容重,以及更高的孔隙度与持水量。

(2) 未开垦黑土土壤机械组成均以粉粒与黏粒为主,天然次生林砂粒含量高于五花草塘,且在40—60 cm土层砂粒含量明显增加。0—100 cm土层范围内,天然次生林和五花草塘土壤质地类型表现为黏壤土;而100—140 cm土层内粉粒与黏粒总量均在90%以上,土壤质地类型表现为粉质黏壤土。

(3) 未开垦黑土水稳性团聚体含量(WAS>0.25)、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均随土层深度增加先降低后增加,团聚体分形维数(D)呈相反趋势。五花草塘0—10 cm土层土壤结构优于天然次生林,表现为水稳性大团聚体含量较多,且MWD与GMD较大,但D差异不明显;而在10—80 cm土层范围内天然次生林土壤结构表现较好。

(4) 天然次生林土壤物理性状在0—10 cm土层表现最优,在40—60 cm土层表现最差;五花草塘土壤物理性状整体上随土层的加深,表现越差;天然次生林0—40 cm土层土壤物理性状要优于五花草塘,说明天然次生林对0—40 cm土层土壤物理性状有更好的改善效果,但在40—80 cm土层五花草塘表现更优。