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Effects of seasonal freeze-thaw cycle on soil aggregate characters in typical phaeozem region of Northeast China.

季节性冻融对典型黑土区土壤团聚体特征的影响


以东北典型黑土区耕地土壤为研究对象,通过对不同水分补充条件下、不同频度和程度的冻融交替处理后土壤干筛团聚体和水稳性团聚体组成、破坏率(PAD0.25PAD1.0)、平均质量直径(Dmm)、平均质量比表面积(SAmm)和分形维数(D)等特征指标的测定与分析,研究季节性冻融对典型黑土区表层土壤团聚体特征的影响.结果表明:无水无冻融及无水冻融显著增加了>5 mm干筛团聚体和>0.25 mm水稳性团聚体的含量,干筛和水稳性团聚体的Dmm分别较冻融前增加了7.98%~29.41%和36.11%~44.44%,SAmmD的变化规律也表现为促进大团聚体的团聚作用.少水冻融和季节冻融则显著增加了<2 mm干筛团聚体和0.25~1 mm水稳性团聚体的含量,DmmSAmmD均表现出加剧风干团聚体拆分的趋势,水稳性团聚体的SAmmD分别降低了10.88%~25.52%和1.02%~3.40%(P<0.05),团聚作用有所增强.季节性冻融后PAD0.25降低了33.45%(P<0.05),PAD1.0无明显变化,典型黑土区季节性冻融增强了土壤团聚体的水稳定性.

Taking the cropland soil in typical phaeozem region of Northeast China as test object, this paper analyzed its dry-sieved and water-stable aggregates composition, disruption rate (PAD0.25, PAD1.0), mean mass diameter (Dmm), mean mass soil surface area (SAmm), and fractal dimension (D) under different water supplement and different frequency and rate of freeze-thaw cycle, aimed to study the effects of seasonal freeze-thaw cycle on the top soil aggregate characters in the region. No water supplement plus no freeze-thaw cycle and no water supplement plus freeze-thaw cycle increased the amounts of >5 mm dry-sieved and >0.25  mm water-stable aggregates significantly, and the Dmm of the aggregates by 7.98%-29.41% and 36.11%-44.44%, respectively. The measurement of SAmm and D also indicated the promotion of the aggregation of macroaggregates. However, smaller water supplement plus freeze-thaw cycle and seasonal freeze-thaw cycle increased the amounts of <2 mm dry-sieved aggregates and 0.25-1 mm water-stable aggregates significantly, accelerated the disruption of air-dried aggregates, and decreased the SAmm and D of water-stable aggregates by 10.88%-25.52% and 1.02%-3.40%, respectively, indicating that aggregation was somewhat promoted. After seasonal freeze-thaw cycle, the PAD0.25 decreased by 33.45% (P<0.05) but PAD1.0 had less change, suggesting that the seasonal freeze-thaw cycle in typical phaeozem region did not weaken soil splash-resistibility, while strengthened the water-stability of soil aggregates.


全 文 :季节性冻融对典型黑土区土壤团聚体特征的影响*
王恩姮摇 赵雨森摇 陈祥伟**
(东北林业大学林学院, 哈尔滨 150040)
摘摇 要摇 以东北典型黑土区耕地土壤为研究对象,通过对不同水分补充条件下、不同频度和
程度的冻融交替处理后土壤干筛团聚体和水稳性团聚体组成、破坏率(PAD0郾 25、PAD1郾 0)、平均
质量直径(Dmm)、平均质量比表面积(SAmm)和分形维数(D)等特征指标的测定与分析,研究
季节性冻融对典型黑土区表层土壤团聚体特征的影响.结果表明:无水无冻融及无水冻融显
著增加了>5 mm干筛团聚体和>0. 25 mm 水稳性团聚体的含量,干筛和水稳性团聚体的 Dmm
分别较冻融前增加了 7郾 98% ~29郾 41%和 36郾 11% ~44郾 44% ,SAmm、D的变化规律也表现为促
进大团聚体的团聚作用. 少水冻融和季节冻融则显著增加了<2 mm 干筛团聚体和 0郾 25 ~ 1
mm水稳性团聚体的含量,Dmm、SAmm、D均表现出加剧风干团聚体拆分的趋势,水稳性团聚体
的 SAmm和 D 分别降低了 10郾 88% ~ 25郾 52%和 1郾 02% ~ 3郾 40% (P<0郾 05),团聚作用有所增
强.季节性冻融后 PAD0郾 25降低了 33郾 45% (P<0郾 05),PAD1郾 0无明显变化,典型黑土区季节性冻
融增强了土壤团聚体的水稳定性.
关键词摇 黑土摇 季节性冻融摇 土壤团聚体摇 平均质量比表面积
文章编号摇 1001-9332(2010)04-0889-06摇 中图分类号摇 S152. 4摇 文献标识码摇 A
Effects of seasonal freeze鄄thaw cycle on soil aggregate characters in typical phaeozem region
of Northeast China. WANG En鄄heng, ZHAO Yu鄄sen, CHEN Xiang鄄wei ( School of Forestry,
Northeast Forestry University, Harbin 150040, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2010,21(4): 889 -
894.
Abstract: Taking the cropland soil in typical phaeozem region of Northeast China as test object,
this paper analyzed its dry鄄sieved and water鄄stable aggregates composition, disruption rate
(PAD0郾 25, PAD1郾 0), mean mass diameter (Dmm), mean mass soil surface area (SAmm), and fractal
dimension (D) under different water supplement and different frequency and rate of freeze鄄thaw cy鄄
cle, aimed to study the effects of seasonal freeze鄄thaw cycle on the top soil aggregate characters in
the region. No water supplement plus no freeze鄄thaw cycle and no water supplement plus freeze鄄
thaw cycle increased the amounts of >5 mm dry鄄sieved and >0郾 25 mm water鄄stable aggregates sig鄄
nificantly, and the Dmm of the aggregates by 7郾 98% -29郾 41% and 36郾 11% -44郾 44% , respective鄄
ly. The measurement of SAmm and D also indicated the promotion of the aggregation of macroag鄄
gregates. However, smaller water supplement plus freeze鄄thaw cycle and seasonal freeze鄄thaw cycle
increased the amounts of <2 mm dry鄄sieved aggregates and 0郾 25-1 mm water鄄stable aggregates sig鄄
nificantly, accelerated the disruption of air鄄dried aggregates, and decreased the SAmm and D of
water鄄stable aggregates by 10郾 88% -25郾 52% and 1郾 02% -3郾 40% , respectively, indicating that
aggregation was somewhat promoted. After seasonal freeze鄄thaw cycle, the PAD0郾 25 decreased by
33郾 45% (P<0郾 05) but PAD1. 0 had less change, suggesting that the seasonal freeze鄄thaw cycle in
typical phaeozem region did not weaken soil splash鄄resistibility, while strengthened the water鄄stabil鄄
ity of soil aggregates.
Key words: phaeozem; seasonal freeze鄄thaw cycle; soil aggregate; mean mass soil surface area.
*国家自然科学基金项目(30872068)和黑龙江省重大科技攻关项目(GA06B302鄄3)资助.
**通讯作者. E鄄mail: chenxwnefu@ yahoo. com. cn
2009鄄06鄄22 收稿,2010鄄01鄄28 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 4 月摇 第 21 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2010,21(4): 889-894
摇 摇 冻土,包括多年冻土和季节冻土.其不仅是一种
对温度十分敏感且性质不稳定的土壤类型,而且是
我国宝贵的土地资源[1],其分布面积分别占我国国
土面积的 21郾 5%和 53郾 5% .东北黑土区是我国重要
的商品粮生产基地,主要分布在东北松嫩平原东部
及北部的山前台地,区内存在明显的季节性冻融.季
节性冻层的存在既是黑土成土过程的主要驱动因
子,也是黑土良好的土壤结构与肥力条件的重要基
础[2] .然而,季节性冻融也是该区土壤侵蚀、水土流
失的重要营力之一[3-4],土壤流失量的 50%以上发
生在冻土层解冻时期[5] . 因此,在该区开展冻土研
究不仅可以为深入理解和探明季节性冻融过程及其
对土壤环境的影响,还可以为黑土资源的保护和利
用提供科学依据.
冻融交替可较为强烈地影响土壤物理和化学性
质[6-7],进而影响土壤生物区系等特征[8-9] . 已有研
究表明,冻融交替作用对土壤结构和性质的影响主
要取决于土壤前期含水量、容重、孔隙状况、冻融温
度及循环次数等条件,同时还由于土壤质地、有机质
含量、化学组分及土壤中根系发育的差异而不
同[10-11] .土壤团聚体作为土壤结构的基本骨架,其
组成及稳定性是土壤结构稳定性及土壤可蚀性的重
要评价指标[12-14] .冻融交替对土壤团聚体组成及稳
定性的影响将直接或间接影响土壤物理结构、化学
环境及大型土壤动物、土壤微生物的生长、繁殖与活
动,进而影响土壤质量与功能[6,15] .本文以东北典型
黑土区耕作土壤为对象,研究了一季冻融过程中不
同频度和程度的冻融交替对土壤团聚体的影响规
律,以期为进一步探讨季节性冻融对黑土区土壤结
构与侵蚀环境的影响提供理论依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
试验地点位于黑龙江省西北部的克山县克山农
场(48毅12忆—48毅23忆 N,125毅8忆—125毅37忆 E),属克拜
漫川漫岗地带,海拔 240 ~ 340 m,平均坡度 3毅.区域
内土壤类型以黑土占绝对优势,只在部分低洼处镶
嵌分布少量的草甸土,属典型黑土区[16] . 温带大陆
性季风气候特征明显,年平均气温 0郾 9 益,逸10 益
有效积温 2296郾 2 益,年平均降水量 501郾 7 mm,平均
蒸发量 1329郾 4 mm,无霜期 115 d,土壤结冻期从 11
月初至翌年 6 月中旬,最大结冻深度可达 2郾 5 m.
1郾 2摇 试验设计与样品采集
2007 年 9 月下旬,在克山农场农业科技园区收
获整地后的小麦地表层 0 ~ 10 cm 范围内取混合土
样约 3 kg,用于季节冻融前土壤团聚体的分析
(CK);并用自制原状土取样装置取 40 cm伊30 cm伊
10 cm原状土 6 块,其中 3 块置于变温室内(室内气
温-15 益 ~20 益,随室外温度而变化,无水分补充,
有冻融交替现象,即无水冻融,以下简称 N鄄FT),另
外 3 块置于恒温室内(室内温度约 18 益 ~22 益,无
水分补充,无冻融交替现象,即无水无冻融,以下简
称 N鄄N);同时在取样点附近选 2 块 1 m伊2 m 的样
地,其中 1 块地用木板遮盖,木板距地表 10 cm(与
季节冻融相比,除土体内原含水量外有下层土壤水
分及少量雨雪水补充,有冻融现象,即少水冻融,以
下简称 L鄄FT);另外 1 块地无任何遮盖处理(除土体
内原含水量外有一季雨雪水分的自然补充,属自然
状态下季节冻融,以下简称 S鄄FT). 2008 年 5 月下
旬,分别对 N鄄FT、N鄄N、L鄄FT、S鄄FT 条件下的样品进
行混合取样(3 kg),用于季节冻融后土壤团聚体的
分析.其中,处理 S鄄FT、L鄄FT、N鄄FT 的冻融强度及频
度依次减弱,N鄄N无冻融现象.
1郾 3摇 测定项目与方法
土壤团聚体选取 5、2、1、0郾 5 和 0郾 25 mm 组成
的套筛,分别采用干筛和湿筛法进行测定[17-18] . 在
此基础上,计算>0郾 25 mm 团聚体比例(PA0郾 25)、>1
mm团聚体比例(PA1郾 0)、平均质量直径(Dmm)、团聚
体破坏率(PAD0郾 25、PAD1郾 0) [19-21]和分形维数(D) [22]
等团聚体特征指标. 按下列公式计算团聚体平均质
量比表面积(SAmm):
SAmm =移
n
i = 1
6w i
籽i軈di
式中:假设土壤团聚体大致形状为球体,忽略各个粒
级间土壤密度的差异,即 籽i……籽n = 2郾 65 g·cm -3;軈di
为两筛分粒级 di 和 di +1 的平均值;w i 为与軈d相对应
的筛分粒级的质量百分比.
1郾 4摇 数据处理
采用 Excel 2003 和 SPSS 13郾 0 软件对数据进行
处理,并分别对不同处理与对照进行 t检验.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同处理土壤团聚体组成特征的变化
2郾 1郾 1 风干团聚体组成特征 摇 季节性冻融前,土壤
中 2 ~ 5 mm的风干团聚体比例最高,其次是>5 mm
和 0郾 25 ~ 1 mm的团聚体,1 ~ 2 mm及<0郾 25 mm中
小粒级团聚体的比例相对较低,不足 10% . 经过不
同条件冻融处理后,干筛团聚体的组成特征发生了
098 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
表 1摇 不同处理下土壤粒级团聚体组成特征
Tab. 1摇 Aggregate鄄size distribution and aggregate stability measured by the dry鄄sieve and wet鄄sieve method under different
treatments (mean依SD, %)
处 理
Treatment
土壤粒级团聚体组成
Aggregate鄄size distribution and aggregate stability
>5 mm 2 ~ 5 mm 1 ~ 2 mm 0郾 5 ~ 1 mm 0郾 25 ~ 0郾 5 mm <0郾 25 mm PA0郾 25 PA1郾 0
风干团聚体 CK 18郾 72依2郾 72 31郾 51依3郾 51 8郾 49依1郾 51 17郾 79依3郾 21 13郾 82依1郾 18 9郾 67依0郾 33 90郾 33依0郾 33 58郾 72依4郾 72
Air鄄dry N鄄N 24郾 32依3郾 32* 29郾 64依4郾 64 7郾 87依2郾 13 16郾 44依2郾 47 13郾 10依1郾 9 8郾 62依1郾 41 91郾 38依1郾 40 61郾 83依5郾 83
aggregate N鄄FT 31郾 25依3郾 25* 36郾 53依4郾 53 7郾 21依1郾 29 11郾 75依1郾 2* 7郾 73依3郾 2* 5郾 53依1郾 97* 94郾 47依1郾 97* 74郾 99依6郾 49*
L鄄FT 6郾 66依0郾 66* 21郾 65依2郾 1* 12郾 06依1郾 81* 32郾 29依5郾 7* 19郾 03依0郾 9* 8郾 31依5郾 66 91郾 69依5郾 66 40郾 37依1郾 02*
S鄄FT 9郾 05依0郾 9* 24郾 92依2郾 49* 11郾 68依1郾 75* 24郾 72依3郾 71* 18郾 60依2郾 79* 11郾 03依4郾 85 88郾 97依4郾 85 45郾 65依1郾 65*
水稳性团聚体 CK 0郾 00依0郾 00 1郾 18依0郾 18 1郾 80依0郾 20 6郾 10依1郾 22 12郾 20依2郾 44 78郾 72依3郾 68 21郾 28依3郾 68 2郾 98依0郾 02
Water鄄stable N鄄N 0郾 05依0郾 01* 2郾 30依0郾 46* 4郾 21依0郾 79* 15郾 38依2郾 62* 27郾 75依5郾 55* 50郾 30依8郾 48* 49郾 70依8郾 49* 6郾 56依0郾 32*
aggregate N鄄FT 0郾 10依0郾 02* 3郾 84依0郾 16* 3郾 38依0郾 72* 15郾 23依2郾 77* 21郾 05依4郾 21* 56郾 38依7郾 82* 43郾 62依7郾 84* 7郾 32依0郾 86*
L鄄FT 0郾 00依0郾 00 0郾 39依0郾 08* 0郾 92依0郾 18* 6郾 99依1郾 31 27郾 15依5郾 43* 64郾 54依6郾 84* 35郾 46依6郾 85* 1郾 31依0郾 11*
S鄄FT 0郾 00依0郾 00 0郾 98依0郾 20 1郾 51依0郾 30 16郾 83依3郾 37* 24郾 39依4郾 88* 56郾 29依8郾 35* 43郾 71依8郾 35* 2郾 49依0郾 11*
* P<0郾 05; PA0郾 25:小于 0郾 25 mm 团聚体百分比含量 Percentage of aggregate smaller than 0郾 25 mm; PA1郾 0:小于 1郾 00 mm团聚体百分比含量 Per鄄
centage of aggregate smaller than 1郾 00 mm.
明显的变化.从表 1 可以看出,受冻融过程中有无水
分补充的制约,不同处理土壤团聚体组成特征的变
化规律表现出一定差异性,其中,无水冻融与无冻融
处理后,总体趋势为:<2 mm 的中小粒级团聚体比
例表现出不同程度的降低,>2 mm 的大团聚体比例
有所增加,并且>5 mm 大团聚体比例的增加达到了
显著水平(P<0郾 05),表现出促进团聚作用的趋势,
其中以无水冻融后团聚体组成的变化幅度较大. 在
有水分补充的季节性冻融和少水冻融条件下,团聚
体组成的变化趋势为:>2 mm 的大团聚体比例降
低,<2 mm的小团聚体比例增加,表现出一定的团
聚体拆分作用,除<0郾 25 mm 外,各粒级团聚体含量
的差异均达显著水平(P<0郾 05),且少水冻融后团聚
体比例的变化幅度均大于田间实际季节性冻融. 此
外,通过对不同处理 PA0郾 25和 PA1郾 0的分析,进一步证
明了无水冻融(N鄄FT)与无水无冻融(N鄄N)对土壤
团聚体的影响以促进大团聚体团聚作用为主,尤其
以无水冻融的变化最明显,其 PA0郾 25和 PA1郾 0分别增
加了 4郾 58%和 27郾 71% (P<0郾 05);而有水冻融(S鄄
FT和 L鄄FT)则以对大团聚体的拆分作用为主,其中
PA1郾 0降低了 22郾 26% ~31郾 25% (P<0郾 05).
2郾 1郾 2 水稳性团聚体组成特征 摇 与干团聚体不同,
水稳性团聚体均表现出随着粒级的减小组成比例逐
渐增加的趋势.从不同冻融处理后土壤水稳性团聚
体组成测定结果来看,同样以是否有水分补充为限
制条件,无水冻融和无水无冻融处理大幅降低了
<0郾 25 mm粒级团聚体的比例,不同程度地提高了大
团聚体(>0郾 25 mm)的比例,尤其促进了>5 mm 团
聚体的生成,各粒级团聚体含量的差异均达显著水
平(P<0郾 05);而季节性冻融和少水冻融处理则降低
了>1 mm 和<0郾 25 mm 粒级团聚体的比例,仅增加
了 0郾 25 ~ 1 mm中等粒级团聚体的比例(表 1).与对
照相比,各处理的 PA0郾 25均有所增加,增加幅度为
66郾 64% ~133郾 55% (P<0郾 05);但 PA1郾 0的变化趋势
却与团聚体组成特征相似,即无水分补充的冻融过
程和无水无冻融处理大幅提高了 PA1郾 0,提高幅度为
120郾 13% ~145郾 64% (P<0郾 05),而有水分补充的季
节性冻融和少水冻融则降低了 PA1郾 0,降低幅度为
16郾 44% ~56郾 04% (P<0郾 05).
2郾 1郾 3 团聚体的破坏率 摇 >0郾 25 mm 团聚体的破坏
率(PAD0郾 25)常作为土壤团聚体水稳定性的重要评
价指标[21],而周一杨等[23]在研究黑土区土壤溅蚀
过程中发现 1 mm粒径是土壤颗粒损耗与富集特征
的分界限,为此本文同时采用 PAD0郾 25和大于 1 mm
团聚体破坏率(PAD1郾 0)分析土壤团聚体的水稳定性
及其抵抗击溅侵蚀的能力.由图 1 可知,冻融可显著
降低 PAD0郾 25(P<0郾 05),并以季节性冻融降低的幅
度最大,达 33郾 45% ,可见,季节性冻融可以提高典
型黑土区土壤的水稳定性,但仍不如无水无冻融处
理的水稳性强. 与 PAD0郾 25的变化规律不同,无水冻
融和无水无冻融处理的 PAD1郾 0有所降低,且差异显
著(P<0郾 05),表明土壤抵抗击溅侵蚀的能力有所增
强;而少水冻融后 PAD1郾 0与对照相比却有小幅增加
(增加了 2郾 0%,P<0郾 05),表明土壤抵抗击溅侵蚀的
能力减弱;值得注意的是,田间自然季节性冻融后的
PAD1郾 0并没有发生变化,表明季节性冻融交替综合作
用后土壤抗溅蚀能力既没有增强也没有削弱.
1984 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王恩姮等: 季节性冻融对典型黑土区土壤团聚体特征的影响摇 摇 摇 摇 摇
图 1摇 不同处理团聚体破坏率
Fig. 1 摇 Percentage of soil aggregate disruption (PAD) under
different treatments.
2郾 2摇 不同处理土壤团聚体分布与分形特征的差异
平均质量直径是表征土壤团聚体大小的综合指
标,能够直观地反映团聚体的平均分布特征.由图 2
所示,在无水分补充的条件下,无论发生冻融与否,
干筛团聚体的平均质量直径都较对照有所增加,增
加幅度分别为 7郾 98%和 29郾 41% ,其中无水冻融达
显著水平(P<0郾 05);而少水冻融和自然季节性冻融
交替后干筛团聚体平均质量直径均表现为显著降低
的趋势(P<0郾 05),并以少水冻融后相对降低幅度最
大,从冻融前的 2郾 38 mm减少到 1郾 61 mm.水稳性团
聚体平均质量直径的变化在少水冻融后与对照相比
降低了 5郾 56% ,其他处理均显著增加,增加幅度为
16郾 67% ~44郾 44% (P<0郾 05),并以无水分补充时增
加幅度较大,而季节性冻融后的变化幅度相对较小.
团聚体平均质量比表面积是基于土壤界面过程
的思想和平均直径的方法构建的,能够作为分析和
研究土壤团聚体特征的另一有效指标[24] .由图 2 可
知,无水分补充时,干筛团聚体的平均质量比表面积
表现出降低趋势,且无水冻融时降低幅度最大,达
35郾 55% (P<0郾 05);而在有水分补充条件下,随着冻
融交替的频度和强度的增加,平均质量比表面积逐
渐增大,表现出土壤团聚体外界面增加、大团聚体被
破坏成小团聚体的趋势,并以季节性冻融时最为明
显,与对照相比,其平均质量比表面积提高了
20郾 54% ,但差异未达显著水平.不同冻融处理后,水
稳性团聚体的平均质量比表面积均显著小于对照,
降低幅度为 10郾 88% ~ 20郾 99% (P<0郾 05),表现出
促进水稳性团聚体团聚的作用,但这种促进作用均
不如无水无冻融处理明显.
摇 摇 干筛团聚体分形维数更接近于田间土壤的实际
情况,主要反映非饱和特定含水量下土壤的分形特
图 2摇 不同处理团聚体平均质量直径、平均质量比表面积和
分形维数
Fig. 2摇 Mean mass diameter mean mass, soil surface area and
fractal dimension of soil aggregate under different treatments.
玉: 干筛 Dry鄄sieve;域: 湿筛 Wet鄄sieve.
征,其值越大,说明小粒级干筛团聚体比例越大. 水
稳性团聚体分形维数主要用来描述与干筛团聚体同
等干扰条件下土壤团聚体结构的水稳定性[25] .由图
2 可知,无论是干筛团聚体还是水稳性团聚体,分形
维数(D)与平均质量比表面积的变化规律基本一
致,即无水分补充的各处理 D 值均有所降低,降低
幅度为 1郾 22% ~ 6郾 14% ,促进了干筛团聚体的团
聚,其中无水冻融时差异达显著水平(P<0郾 05),有
水分补充的冻融交替处理 D值增加了 1郾 22% ,加剧
了干筛团聚体的分散;而无论有没有水分补充,有没
有冻融发生,都将显著促进水稳性团聚体的团聚,D
值降幅为 1郾 02% ~3郾 40% (P<0郾 05).
2郾 3摇 不同处理土壤团聚体特征指标的相关性
对土壤团聚体不同特征指标进行相关性分析,
结果表明,所分析的 5 个土壤团聚体特征指标
PA0郾 25、PA1郾 0、平均质量直径、平均质量比表面积、D
之间存在极显著的线性关系(P<0郾 001).可见,PA1郾 0
298 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
表 2摇 不同处理土壤团聚体特征指标线性拟合结果
Tab. 2摇 R2 of linear fitting of soil water鄄stable aggregate in鄄
dices under different treatments
PA0郾 25 PA1郾 0 Dmm SAmm D
PA0郾 25 1
PA1郾 0 0郾 933** 1
Dmm 0郾 915** 0郾 997** 1
SAmm -0郾 996** -0郾 960** -0郾 945** 1
D -0郾 979** -0郾 973** -0郾 960** 0郾 990** 1
** P<0郾 01.
不仅可以反映土壤抵抗击溅侵蚀的能力,而且能够
与 PA0郾 25、平均质量直径、平均质量比表面积和 D 一
起作为分析、研究典型黑土区土壤团聚体特征的有
效指标.
3摇 结摇 摇 论
典型黑土区耕地土壤 0 ~ 10 cm团聚体组成:干
筛团聚体以>2 mm粒级的团聚体为主,而水稳性团
聚体则随着粒级的减小,比例逐渐增加;冻融交替频
度、程度及水分条件的差异对典型黑土的团聚体组
成、分布及分形特征产生不同的影响:无水分补充
时,显著增加了>5 mm 干筛团聚体和>0郾 25 mm 水
稳性团聚体的含量;有水分补充时则加剧了团聚体
的拆分作用,显著增加了<2 mm干筛团聚体和 0郾 25
~1 mm水稳性团聚体的含量. 平均质量直径、平均
质量比表面积和 D 的变化趋势相似,团聚体分布、
分形特征明显.无水分补充时,干筛和水稳性团聚体
的平均质量直径与对照相比均有所增加,增加幅度
分别为 7郾 98% ~ 29郾 41%和 36郾 11% ~ 44郾 44% ;有
水分补充时则表现为降低趋势. 平均质量比表面积
与 D的变化规律基本一致,干筛团聚体在无水分补
充时降低,有水分补充时增加;无论有无水分补充,
有无冻融发生,都将促进水稳性团聚体的团聚.冻融
交替能够显著降低 PAD0郾 25,并以季节性冻融降低的
幅度最大,达 33郾 45% (P<0郾 05);同时发现季节冻
融后的 PAD1郾 0并没有发生变化,而有遮盖处理的少
水冻融 PAD1郾 0与对照相比有小幅增加(P<0郾 05).可
见,在典型黑土区广泛存在的季节性冻融交替现象
并没有削弱土壤的抗溅蚀能力,反而还可以提高土
壤团聚体的水稳定性. PA0郾 25、PA1郾 0、平均质量直径、
平均质量比表面积、D之间存在极显著的线性关系,
PA1郾 0不仅可以反映土壤抵抗击溅侵蚀的能力,而且
能够与 PA0郾 25、平均质量直径、平均质量比表面积和
D一起作为分析、研究典型黑土区土壤团聚体的有
效指标.
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作者简介摇 王恩姮,女,1982 年生,博士研究生.主要从事土
壤侵蚀和水土保持研究. E鄄mail: erxin222@ 163. com
责任编辑摇 张凤丽
498 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷