全 文 ：长江上游不同植物篱系统的土壤物理性质*
黎建强摇 张洪江**摇 程金花摇 王摇 幸摇 吕文星
(北京林业大学水土保持学院, 北京 100083)
摘摇 要摇 在长江上游现有植物篱调查的基础上,对 3 种不同植物篱(乔木类、灌木类和草本
类)不同位置的土壤物理性质进行了分析.结果表明:与植物篱带间相比,研究区 3 种不同类
型植物篱带内土壤物理性质均得到了显著改善和提高;乔木类、草本类和灌木类植物篱带内
土壤孔隙度、含水量、饱和导水率、水稳性团聚体含量、抗蚀指数、抗冲指数和土壤粘粒含量平
均值分别提高了 18郾 8% 、30郾 1% 、12郾 9% 、139郾 3% 、108郾 3% 、95郾 9%和 25郾 5% ,土壤容重和土
壤沙粒含量分别平均减小 17郾 3%和 9郾 6% ;3 种不同植物篱带内的土壤物理性质存在差异性,
乔木类植物篱带内土壤抗冲性指数最大,灌木类植物篱带内土壤孔隙度、含水量、饱和导水
率、抗蚀指数、水稳性团聚体含量、土壤粘粒含量高于乔木类和草本类,其土壤容重则低于乔
木类和草本类;植物篱对植物篱鄄坡耕地系统内不同位置土壤物理性质影响程度的差异导致
了土壤物理性质各指标在植物篱带内、带上、带下和带间坡耕地也存在一定的变异性,乔木类
植物篱土壤水分含量、抗蚀指数、饱和导水率和土壤粘粒含量的变异系数大于灌木类和草本
类植物篱,灌木类植物篱土壤容重、孔隙度、水稳性团聚体含量和抗冲指数的变异系数高于乔
木类和草本类植物篱.
关键词摇 土壤物理性质摇 植物篱摇 水平变异摇 长江上游
*国家“十一五冶科技支撑计划重点项目(2008BAD98B01鄄03,2006BAD03A1304)资助.
**通讯作者. E鄄mail: zhanghj@ bjfu. edu. cn
2010鄄04鄄15 收稿,2010鄄11鄄01 接受.
文章编号摇 1001-9332(2011)02-0418-07摇 中图分类号摇 S151, S157摇 文献标识码摇 A
Soil physical properties of different hedgerow systems in upper reaches of Yangtze River. LI
Jian鄄qiang, ZHANG Hong鄄jiang, CHENG Jin鄄hua, WANG Xing, L譈 Wen鄄xing (College of Soil
and Water Conservation, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,
2011,22(2): 418-424.
Abstract: Based on the investigation of present hedgerows in the upper reaches of Yangtze River,
this paper analyzed the soil physical properties at different positions of three kinds of hedgerows (ar鄄
bor, shrub, and grass). Comparing with those between the hedgerows, the soil physical properties
within the hedgerows improved significantly. The average values of soil porosity, moisture content,
saturated conductivity, water stable aggregates content, anti鄄erodibility index, anti鄄scouribility in鄄
dex, and clay content within the arbor, grass, and shrub hedgerows increased by 18郾 8% , 30郾 1% ,
12郾 9% , 139郾 3% , 108郾 3% , 95郾 9% , and 25郾 5% , and the soil bulk density and sand content av鄄
eragely decreased by 17郾 3% and 9郾 6% , respectively. The soil properties within the three hedger鄄
ows differed significantly. The soil anti鄄scouribility index within arbor hedgerow was the highest;
the soil porosity, moisture content, saturated conductivity, anti鄄scouribility index, water鄄stable ag鄄
gregates content, and clay content within the shrub hedgerow were higher than those within the tree
and grass hedgerows; while the soil bulk density within the shrub hedgerows was lower than that
within the tree and grass hedgerows. Because of the differences in the affecting degree of hedgerow
on the soil physical properties at different positions of the three hedgerow systems, the related pa鄄
rameters presented definite horizontal variation at steep lands within, before, and behind the hedg鄄
erows, and between the hedgerows. The coefficient of variation (CV) of soil moisture content, anti鄄
erodibility index, saturated conductivity, and clay content of arbor hedgerows was bigger than that
of shrub and grass hedgerows, while the CV of soil bulk density, porosity, water鄄stable aggregates
content, and anti鄄scouribility index of shrub hedgerow was bigger than that of arbor and grass hedg鄄
erows.
Key words: soil physical property; hedgerow; horizontal variance; upper reaches of Yangtze River.
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 2 月摇 第 22 卷摇 第 2 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 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Feb. 2011,22(2): 418-424
摇 摇 由于人口增加和经济发展的压力,19 世纪 80
年代我国西部地区越来越多的坡地被开垦为农
地[1] .坡耕地水土流失是世界许多国家所面临的环
境问题之一,坡耕地土壤退化严重制约了土地的生
产力,土地的退化过程与坡耕地严重的土壤侵蚀密
切相关[2] .坡耕地严重的水土流失不仅破坏耕地资
源,更威胁到国家生态与粮食安全.坡耕地水土流失
导致土地生产力下降的同时,也加剧了江、河、湖、库
的淤积和污染,对防洪安全形成威胁,影响水资源的
有效利用.坡耕地的合理开发、利用以及采取相应的
保护模式是防治坡耕地水土流失、实现山区农业可
持续发展的关键[3] . 20 世纪 90 年代初期,植物篱间
作(hedgerow intercropping)模式作为防治坡耕地水
土流失的农林复合措施被引进我国[1],在三峡地
区、长江上游和干热河谷地区坡耕土壤侵蚀防治方
面展开了试验和应用研究[4-5] .
尽管目前对于地下植物篱根系和农作物对水、
肥的竞争仍存在争议[6-7],但植物篱间作仍是控制
土壤侵蚀、增加土壤养分和改善土壤物理性质比较
有效的重要农林复合措施之一[8-11] .植物篱间作模
式的水土保持效果显著[12],可以影响土壤物理性质
和坡耕地农业系统的水分状况[9,13],从而改善和提
高坡耕地生态系统的土地生产力. 植物篱通过对土
壤颗粒、地表径流的拦截以及对土壤物理性质的改
善,能有效保持水土[14];植物篱通过其死亡根系腐
殖质化、刈割枝叶的还田,可显著增加土壤有机
质[15-16],进而改善土壤团粒结构、土壤养分状况和
土壤生物活性,从而影响土壤物理性质和土壤水分
参数(如土壤含水量和导水率等) [17],并且土壤物理
性质随距植物篱距离的不同而变化;植物篱通过提
高土壤饱和导水率、吸渗率和稳定入渗率,提高低吸
力段土壤比水容量和土壤饱和含水量,从而有效改
善坡地退化土壤的水分入渗性能和水分状况[16] .
土壤侵蚀导致土壤退化,集中表现为土壤的一
系列理化性状变差,特别是土壤物理性质的明显恶
化;同时,土壤物理性质的好坏在某种程度上又能反
映土壤侵蚀的强弱[18],土壤物理性质的改善与水土
保持功能密切相关.目前,对于植物篱间作模式的研
究主要集中在改善土壤物理性质和保持土壤功能方
面,对于植物篱物种选择和植物篱建设模式的研究较
少.为此,本文在调查长江上游现有坡耕地不同植物
篱的基础上,分析了不同配置植物篱鄄坡耕地系统的
土壤物理性质,以期为长江上游坡耕地地埂植物篱植
物种的选择和植物篱建设技术提供参考依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
本研究调查样地位于重庆市江津区.重庆市江
津区(28毅28忆—29毅28忆 N,105毅49忆—106毅38忆 E)位于
长江中上游、三峡库区尾端,地形南高北低,以丘陵
兼低山地貌为主,分平阶地、丘陵地和山地. 江津区
属北半球亚热带季风气候,年均气温 18郾 4 益,冬季
平均气温 7郾 7 益,夏季平均气温 28郾 5 益 .年日照时
数 1273郾 6 h,年均降雨量 1030郾 7 mm,无霜期 341 d,
年均湿度 81% ,太阳总幅射量 302 kJ·cm-2 .土壤主
要为沙溪庙组沙页岩发育形成的紫色土和水稻
土[19] .
1郾 2摇 调查样地和土壤采样点的布设
按不同的植物篱类型(表 1),确定调查样地,进
行土壤物理性质相关指标的测定. 调查区内植物篱
种植年限为 5 ~ 7 a,盖度均>90% ,带间耕地平均宽
度在 4 ~ 6 m,农作物以玉米(Zea mays)和红薯( Ipo鄄
moea batatas)为主,调查样地均布设于坡面中部.本
研究在调查区内随机布设调查样地 49 个,其中乔木
类植物篱 18 个、灌木类植物篱 16 个、草本类植物篱
15 个.在每个调查样地内,分别于植物篱带上(冠层
投影带上依20 cm 范围内)、植物篱带内(冠层投影
中点处)、植物篱带下(冠层投影带下依20 cm 范围
内)和植物篱带间坡耕地(两植物篱带间距的中点
处)各布设 1 个土壤采样点(图 1),在每个土壤采样
点的土壤耕层(0 ~ 20 cm)采集土样,每个采样点重
复 3 次,对土壤物理性质的相关指标进行测定.
1郾 3摇 测定项目与方法
1郾 3郾 1 土壤抗蚀性摇 通过测定土壤团聚体在静水中
表 1摇 不同类型植物篱种类的描述
Table 1摇 Description of different hedgerow intercroppings
植物篱
种类
Hedgerow
type
带宽
Inter鄄
hedgerow
width
(m)
高度
Height
(m)
物种
Species
乔木类
Tree
2郾 0 ~ 3郾 0 2郾 0 ~ 5郾 0 桑树 Morus alba,柑橘 Cit鄄
rus reticulata,花椒 Zanthox鄄
ylum bungeanum, 梨 树
Pyrus sorotina,李子 Prunus
cerasifera
灌木类
Shrub
1郾 0 ~ 1郾 5 1郾 0 ~ 1郾 5 黄荆 Vitex negundo,臭椿
Ailanthus altissima,八角枫
Alangium chinense
草本类
Grass
0郾 5 ~ 1郾 0 <0郾 5 紫背天葵 Gynura bicolo,旱
菜 Herba rorippae,空心莲子
草 Alternanthera philoxe鄄
roides
9142 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 黎建强等: 长江上游不同植物篱系统的土壤物理性质摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 1摇 土壤采样点布设示意图
Fig. 1摇 Sketch map of the placement for the soil sampling sites.
的分散程度来比较土壤的抗蚀性能,并用水稳性指
数(K)表示.土壤水稳性指标的测定方法是将风干
土进行筛分,选取粒径 5 ~ 7 mm 的土粒 25 颗,均匀
放在孔径 2 mm 的金属网格上,然后置于静水中进
行观测,以 1 min 为间隔,分别记录分散土粒的数
量,连续观测 10 min,其总和即为 10 min 内完成分
散的土粒总数(包括半分散数) [20-23] .每个土样 4 次
重复.按下式计算水稳性指数:
K = 移P iK i + P jA (1)
式中:K 为水稳性指数;i 为持续时间;P j 为 10 min
内没有分散的土粒数;P i 为第 i分钟的分散土粒数;
K i 为第 i分钟的校正系数;A为总土粒数.
1郾 3郾 2 土壤抗冲性摇 采用原状土冲刷水槽法测定土
壤抗冲性[24-26] . 用自制取土器 (20 cm 伊10 cm 伊5
cm)取原状土为冲刷样本,并在冲刷前浸泡 12 h,使
其达到水分饱和状态.冲刷选取坡度为 15毅,以当地
常见暴雨雨强在标准小区(5 m伊20 m)内产生的最
大流量计算单宽流量,作为冲刷流量 (2郾 1 L·
min-1).试验测定时长为 10 min,冲刷的泥沙用积样
器收集,过滤后烘干称量,按下式计算抗冲指数:
C=Qt / m (2)
式中:C 为土壤抗冲性系数(L·min·g-1);Q 为冲
刷所需水量(L);t为冲刷历时(min);m为冲走的干
土质量(g).
将土体内的根系洗出,烘干称量,计算根系密
度:
Rd=m / v (3)
式中:Rd为土壤根系密度(g·cm-3);m为根系干质
量(g);v为对应的单位土体体积(cm3).
1郾 3郾 3 土壤容重摇 采用环刀法测定土壤容重[27] . 土
壤水分含量采用 TDR 100 测定.土壤总孔隙度利用
下式计算:
f=1-(籽b / 籽s) (4)
式中:f为土壤总孔隙度;籽b 为土壤容重;籽s 为土粒
密度.
1郾 3郾 4 土壤饱和导水率摇 土壤饱和导水率采用定水
头法[28]测定. 土壤水稳性团聚体含量采用 Yoder
法[27]测定. 土壤颗粒组成采用激光颗粒分析仪
(Fritsch Particle Sizer Analysette 22)测定[29] .
1郾 4摇 数据处理
采用 Microsoft Excel 2007 和 SPSS 11郾 5 软件进
行数据处理. 采用单因素方差分析 ( one鄄way
ANOVA)进行差异显著性检验,利用 Pearson 相关系
数评价土壤有机质及土壤物理性质各指标之间的相
关性.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 长江上游不同植物篱的土壤物理性质
研究区不同类型植物篱系统中,植物篱带内土
壤比带间坡耕地土壤的物理性质有显著改善和提高
(表 2).乔木类、草本类和灌木类植物篱带内土壤比
带间坡耕地土壤容重分别减小 16郾 2% 、14郾 2% 和
21郾 6% ;带内土壤孔隙度比带间坡耕地土壤分别增
加 16郾 8% 、16郾 8%和 22郾 7% ;带内土壤含水量比带
间坡耕地分别增加 39郾 0% 、17郾 6%和 33郾 7% ;带内
土壤饱和导水率分别为 45郾 8、40郾 9 和65郾 2 mm·
h-1,比带间坡耕地土壤分别提高 113郾 8% 、99郾 6%和
204郾 5% ;灌木类植物篱带内土壤水稳性团聚体含量
最大,为 51郾 7% ,其次为乔木类和草本类植物篱,且
灌木类和乔木类植物篱带内土壤水稳性团聚体含量
均显著高于带间坡耕地;乔木类、草本类和灌木类植
物篱带内土壤抗蚀性指数分别比带间坡耕地高
15郾 2% 、11郾 0%和 24郾 5% ;3 种植物篱带间坡耕地土
壤抗冲指数在 32郾 9 ~ 40郾 9 L·min·g-1,乔木类、草
本类和灌木类植物篱带内土壤抗冲指数分别为
82郾 9、60郾 2 和 78郾 0 L·min·g-1,3 种不同植物篱带
内与带间坡耕地土壤抗冲指数间均存在显著差异,
说明植物篱能显著改善带内土壤的抗冲性能.
研究区 3 种植物篱带内土壤的沙粒含量均显著
小于带间坡耕地,粘粒含量显著增加(表 3). 乔木
类、草本类和灌木类植物篱带内土壤沙粒含量分别
为 45郾 4% 、46郾 3%和 46郾 3% ,比带间坡耕地土壤分
别减小 10郾 3% 、9郾 9%和 8郾 5% ;带内土壤粘粒含量
分别比带间坡耕地增加 25郾 4% 、29郾 5%和 21郾 6% .
2郾 2摇 长江上游不同植物篱土壤物理性质的水平变
异
研究区不同类型植物篱坡耕地系统中,土壤物
024 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 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 22 卷
表 2摇 研究区不同类型植物篱土壤物理性质及其水平变异
Table 2摇 Soil physical properties and their horizontal variance of hedgerow intercropping involving different species in the
study area (mean依SD)
植物篱类型
Hedgerow type
土壤容重
Bulk density
(g·cm-3)
孔隙度
Porosity
(% )
土壤含水量
Soil water
content (% )
饱和导水率
Saturated
conductivity
(mm·h-1)
水稳性
团聚体含量
Water stable
aggregate
content (% )
抗蚀指数
Anti鄄
erodibility
(% )
抗冲指数
Anti鄄
scouribility
(L·min·
g-1)
乔木类 Tree Inter鄄H 1郾 36依0郾 12a 48郾 7依4郾 7c 29郾 2依6郾 0c 21郾 4依9郾 5b 42郾 7依6郾 3b 16郾 7依8郾 9b 40郾 9依12郾 2b
(n=18) BH 1郾 24依0郾 12b 53郾 0依4郾 5b 34郾 4依4郾 8bc - 47郾 0依6郾 0a 29郾 0依12郾 3a -
Intra鄄H 1郾 14依0郾 12c 56郾 8依4郾 5a 40郾 5依6郾 0a 45郾 8依17郾 6a 48郾 9依8郾 0ab 31郾 9依12郾 1a 82郾 9依19郾 1a
AH 1郾 35依0郾 08a 49郾 0依3郾 2c 31郾 5依5郾 6b - 45郾 2依6郾 6ab 20郾 3依9郾 3b -
CV(% ) 11郾 1 10郾 3 20郾 5 55郾 4 15郾 2 49郾 8 42郾 9
草本类 Grass Inter鄄H 1郾 42依0郾 06a 46郾 6依2郾 1c 30郾 1依4郾 1b 20郾 5依6郾 1b 39郾 2依6郾 7a 18郾 1依6郾 3b 32郾 9依8郾 0b
(n=15) BH 1郾 32依0郾 05b 50郾 2依2郾 0b 33郾 3依6郾 2ab - 42郾 3依4郾 5a 25郾 5依7郾 2a -
Intra鄄H 1郾 21依0郾 09c 54郾 4依3郾 5a 35郾 4依5郾 8a 40郾 9依12郾 2a 44郾 8依5郾 6a 29郾 1依9郾 0a 60郾 2依15郾 7a
AH 1郾 36依0郾 04ab 48郾 8依1郾 5bc 32郾 0依3郾 5ab - 39郾 8依8郾 3a 23郾 0依6郾 1ab -
CV(% ) 7郾 4 7郾 6 15郾 3 45郾 8 13郾 0 33郾 6 40郾 0
灌木类 Shrub Inter鄄H 1郾 34依0郾 17a 49郾 4依6郾 4c 31郾 5依6郾 8c 21郾 4依11郾 3b 47郾 0依8郾 5b 14郾 1依4郾 1c 38郾 6依17郾 2b
(n=16) BH 1郾 07依0郾 08c 59郾 7依3郾 1a 39郾 5依4郾 3ab - 51郾 2依7郾 5a 26郾 8依9郾 9b -
Intra鄄H 1郾 05依0郾 09c 60郾 6依3郾 2a 42郾 1依4郾 4a 65郾 2依10郾 0a 51郾 7依6郾 8a 38郾 6依6郾 8a 78郾 0依18郾 4a
AH 1郾 20依0郾 15b 54郾 7依5郾 7b 34郾 2依3郾 7bc - 48郾 2依7郾 0 b 26郾 4依7郾 5b -
CV(% ) 14郾 7 11郾 5 17郾 8 52郾 3 20郾 7 34郾 7 51郾 9
相同植物篱类型中同列不同字母表示差异显著(P<0郾 05) Different letters within the same column in the same hedgerow intercropping indicated sig鄄
nificant difference at 0郾 05 level. Inter鄄H: 带间坡耕地 Steep land between hedgerows; BH:植物篱带上 Before the hedgerows; Intra鄄H:植物篱带内
Within the hedgerows; AH:植物篱带下 Behind the hedgerows. 下同 The same below.
表 3摇 研究区不同类型植物篱土壤颗粒组成及其水平变异
Table 3摇 Particle fraction and horizontal variance of hedgerow intercropping involving different species in the study area
植物篱类型
Hedgerow type
土壤颗粒组成 Particle fraction (% )
>0郾 02 mm 0郾 002 ~ 0郾 02 mm <0郾 002 mm
乔木类 Tree Inter鄄H 50郾 6依4郾 0a 42郾 6依4郾 5a 6郾 7依1郾 4c
(n=18) BH 46郾 2依3郾 5b 46郾 0依4郾 4a 7郾 8依1郾 1ab
Intra鄄H 45郾 4依3郾 7b 46郾 2依4郾 5a 8郾 4依1郾 4a
AH 49郾 3依7郾 5ab 43郾 3依8郾 2a 7郾 4依1郾 1bc
CV(% ) 11郾 0 12郾 8 17郾 9
草本类 Grass Inter鄄H 50郾 6依4郾 4a 43郾 3依4郾 8a 6郾 1依1郾 9b
(n=15) BH 45郾 7依3郾 2b 46郾 4依4郾 0a 7郾 9依1郾 3a
Intra鄄H 46郾 3依4郾 3b 45郾 7依5郾 2a 7郾 9依1郾 2a
AH 47郾 5依4郾 8ab 45郾 8依5郾 5a 6郾 7依1郾 5ab
CV(% ) 9郾 4 10郾 8 23郾 3
灌木类 Shrub Inter鄄H 51郾 4依2郾 5a 41郾 2依2郾 8b 7郾 4依0郾 3d
(n=16) BH 44郾 6依0郾 2c 45郾 7依0郾 1a 9郾 7依0郾 4a
Intra鄄H 46郾 3依1郾 1d 44郾 7依1郾 1a 9郾 0依0郾 1b
AH 49郾 2依1郾 5b 42郾 6依1郾 5b 8郾 2依0郾 1c
CV(% ) 6郾 3 5郾 5 10郾 4
理性质在带间坡耕地、植物篱带上、带内和带下均表
现出一定的变异性(表 2). 3 种植物篱类型中,灌木
类植物篱土壤容重和孔隙度的变异系数均最大,分
别为 14郾 7%和 11郾 5% ,草本类植物篱土壤容重和孔
隙度的变异系数均最小,分别为 7郾 4%和 7郾 6% ;3
种植物篱类型土壤含水量的变异系数在 15郾 3% ~
20郾 5% ;草木类植物篱水稳性团聚体含量的变异系
数最小,为 13郾 0% ,灌木类植物篱最大,为 20郾 7% ;3
种植物篱类型饱和导水率、抗蚀性指数和抗冲性指
数的变异系数均高于其他土壤物理性质的变异系
数.沙粒和粘粒含量在不同植物篱鄄坡耕地系统中也
存在一定差异(表 3),乔木类、草本类和灌木类土壤
沙粒含量的变异系数分别为 11郾 0%、9郾 4%和 6郾 3%,
粘粒含量的变异系数分别为 17郾 9% 、 23郾 3% 和
10郾 4% .在植物篱鄄坡耕地系统内,植物篱带内和带
上土壤的容重、孔隙度、含水量、饱和导水率、抗冲指
1242 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 黎建强等: 长江上游不同植物篱系统的土壤物理性质摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 4摇 研究区土壤有机质与土壤物理性质各指标之间的相关系数
Table 4摇 Correlation coefficients between soil organic matter and soil properties in the study area
OM BD SP WC SC AS AE WSA SAND SILT CLAY
OM 1
BD -0郾 450** 1
SP 0郾 449** -0郾 998** 1
WC 0郾 575** -0郾 671** 0郾 671** 1
SC 0郾 635** -0郾 460** 0郾 460** 0郾 504** 1
AS 0郾 549** -0郾 394** 0郾 393** 0郾 537** 0郾 703** 1
AE 0郾 288** -0郾 307** 0郾 307** -0郾 026 0郾 502** 0郾 308* 1
WSA 0郾 420** -0郾 233* 0郾 233* 0郾 598** 0郾 681** 0郾 561** -0郾 037 1
SAND -0郾 086 0郾 323** -0郾 323** -0郾 01 -0郾 218 -0郾 299 -0郾 451** 0郾 301** 1
SILT -0郾 025 -0郾 221* 0郾 221* -0郾 139 -0郾 037 0郾 094 0郾 401** -0郾 522** -0郾 960** 1
CLAY 0郾 376** -0郾 288** 0郾 287** 0郾 528** 0郾 709** 0郾 559** 0郾 069 0郾 858** 0郾 096 -0郾 370** 1
* P<0郾 05;** P<0郾 01. OM: 土壤有机质 Soil organic matter; BD: 土壤容重 Soil bulk density; SP: 土壤孔隙度 Soil porosity; WC: 土壤含水量
Soil water content; SC: 土壤饱和导水率 Soil saturated water conductivity; AS: 土壤抗冲指数 Anti鄄scouribility; AE: 土壤抗蚀指数 Anti鄄erodibility;
WSA: 土壤水稳性团聚体含量 Water stable aggregate content; SAND: 土壤沙粒含量 Soil sand content; SILT: 土壤粉粒含量 Soil silt content;
CLAY: 土壤粘粒含量 Soil clay content.
数、沙粒和粘粒含量均与植物篱带间坡耕地土壤存
在显著差异(P<0郾 05),此外,植物篱带内和带上土
壤物理性质各指标与植物篱带下土壤也存在一定程
度的差异性,说明距植物篱位置不同,土壤物理性质
各指标存在一定的差异.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 不同植物篱对土壤物理性质的影响
土壤抗冲性(anti鄄scouribility,AS)指土壤抵抗径
流机械破坏和推移的能力. 本文采用土壤抗冲系数
(C) [30]来评价土壤抗冲性能. 土壤抗蚀性 ( anti鄄
erodibility)指土壤抵抗水的分散和悬浮的能力[24],
是评定土壤抵抗侵蚀能力的重要参数之一[31] .水稳
性团聚体(water stable aggregate,WSA)指由性质稳
定的胶体胶结团聚而形成的具有抵抗水破坏的能
力,在水中浸泡、冲洗而不易崩解的>0郾 25 mm 的土
壤团粒[28] .水稳性团聚体具有较高的稳定性,能抵
抗雨滴的冲击,可增强土壤渗透性,其含量是评价土
壤抗蚀性的重要指标,其含量越高,土壤抗侵蚀能力
越强[32] .土壤抗冲性、抗蚀性和水稳性团聚体含量
共同反映了土壤的水土保持特性. 土壤容重、含水
量、孔隙度、导水率和土壤颗粒组成是衡量土壤物理
性质的重要指标,共同反映了土壤水、气、结构和渗
透状况等综合物理性状,直接影响植物根系生长和
水分循环,对坡耕地生态系统的土壤侵蚀过程具有
重要意义.
研究区植物篱带内土壤物理性质得到了显著改
善,植物篱带内各土壤物理性质指标均优于带间坡
耕地(表 2),其主要原因为:坡耕地营造植物篱后,
植物篱带输入大量植物篱的刈割枝叶和凋落物,土
壤中植物篱根系和植物残体的腐殖质化增加了植物
篱带土壤的有机质含量,有利于土壤团聚结构的形
成,使土壤中粘粒和石英颗粒粘聚而形成团粒结
构[33-34],土壤良好结构的形成使土壤物理性质得以
改善,增强了土壤抵抗径流的破坏、推移以及水的分
散、悬浮的能力,从而增强了土壤的抗冲性和抗蚀
性;土壤有机质含量与土壤物理性质各指标(除沙
粒和粉粒含量外)具有显著的相关性[35](表 4). 植
物篱植物根系在改善土壤物理性质方面也具有显著
作用:植物篱带内土壤根系密度比带间坡耕地土壤
平均增加了 2郾 5 倍,植物根系的穿插生长及其在生
长过程中促进微生物的活动有利于增加土壤孔隙
度,使土壤容重减小、饱和导水率增加,从而利于土
壤水分的入渗;根系对土壤抗冲性具有增强效应,因
此根系密度的增加有利于土壤抗冲性的增强;植被
覆盖度的提高可减轻土壤侵蚀的发生,在一定程度
上改善了植物篱带内的土壤物理性质,使土壤形成
良好的结构.植物篱拦截径流中泥沙的作用是造成
土壤粘粒和沙粒含量在植物篱系统中变化的主要原
因,由于植物篱可增加地表糙率、减缓地表径流流
速,使径流中携带的土壤细颗粒在植物篱带内和植
物篱带前发生沉积[36],从而导致植物篱带内土壤粘
粒含量增加、沙粒含量减小.植物篱带内土壤粘粒的
增加有利于形成土壤胶体、增加土壤对水分的吸
力[37],进而改善植物篱带内的土壤物理性质.
本文中 3 种不同植物篱带内土壤的物理性质存
在差异.除乔木类植物篱带内土壤抗冲指数高于灌
木类和草本类植物篱外,灌木类植物篱带内土壤容
224 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 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 22 卷
重、孔隙度、含水量、饱和导水率、抗蚀指数、水稳性
团聚体含量和土壤粘粒含量均优于乔木类和草本类
植物篱带内土壤.引起不同植物篱带内土壤物理性
质差异的原因可能在于,乔木类植物篱主要以经济
树种为主,如柑橘、花椒、李子、梨树和桑树等,其主
要生物量以果实的形式输出,修剪的枝叶作为薪柴
也被输出植物篱鄄坡耕地系统;草本类植物篱生物量
较小,输入植物篱带内的植物残体量较少,导致土壤
有机质含量较小;灌木类植物篱带内密度较大,输入
植物篱带的植物残体量相对较高,并且灌木类植物
带内由于植物残体多,导致其拦截土壤细颗粒的能
力较强,因此灌木类植物篱改善土壤物理性质的能
力比乔木类和灌木类植物篱显著. 3 种不同植物篱
的根系活性和活动范围在空间上有所差异,乔木类
植物篱主要为深根性植物,对表层土壤影响较小,而
草本类植物篱以须根为主,垂直分布不发达,且根系
密小,因此不同植物篱对带内土壤物理性质的影响
程度和强度存在差别.
3郾 2摇 不同植物篱对土壤物理性质水平变异的影响
3 种植物篱系统中土壤物理性质的变异系数不
同,说明不同植物篱对植物篱系统中不同位置土壤
物理性质的影响程度存在差异. 乔木类植物篱土壤
水分含量、抗蚀指数、饱和导水率和土壤粘粒含量的
变异系数大于灌木类和草本类植物篱,灌木类植物
篱土壤容重、孔隙度、水稳性团聚体含量和抗冲指数
的变异系数高于乔木类和草本类植物篱. 土壤物理
性质各指标在植物篱带内、带上、带下和带间坡耕地
所表现出来的差异一方面是由于植物篱引入坡耕地
后,植物篱的等高带状分布形式所引起:植物篱通过
植被覆盖、刈割枝叶和凋落物、死亡根系的腐殖质化
和根系生长影响植物篱鄄坡耕地系统内不同位置土
壤的物理性质;植物篱根系在植物篱鄄坡耕地系统内
不同位置的活动范围和深度不同;植物篱对植物篱鄄
坡耕地系统中不同位置输入的刈割枝叶和凋落物的
量也存在差异,从而使植物篱对植物篱鄄坡耕地系统
内不同位置土壤的响应程度存在差异.另一方面,植
物篱的拦截作用局部影响着土壤侵蚀发生的强度和
途径,从而影响径流泥沙在坡面的搬运鄄沉积过程,
改变坡面土壤颗粒的再分配模式,使土壤粘粒在植
物篱带前和带内富集,而带间坡耕地的土壤粘粒含
量减小,不同位置土壤颗粒含量的改变也是引起土
壤物理性质在植物篱鄄坡耕地系统内不同位置产生
变异的重要原因.
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作者简介摇 黎建强,男,1982 年生,博士研究生.主要从事水
土保持与恢复生态研究,发表论文 4 篇. E鄄mail: JQ鄄Lee83125
@ hotmail. com
责任编辑摇 杨摇 弘
424 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 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 22 卷