全 文 ：岷江上游不同植被下土壤团聚体特征分析*
宁丽丹1
石
辉2* *
周海军1
刘世荣3
( 1 西南师范大学资源环境科学院,重庆 400715; 2西安建筑科技大学环境与市政工程学院西北水资源与环境生态
教育部重点实验室,西安 710055; 3 中国林业科学研究院森林生态环境与保护科学研究所,北京 100091)
摘要
以岷江上游卧龙自然保护区内不同植被条件下土壤为对象, 研究了暗针叶林、针阔混交林、暗针
叶林林窗下箭竹林、高山栎 4 种植被土壤的团聚体数量特征.结果表明, 湿筛法得到的 4 种植被类型土壤
团聚体服从对数正态分布, 其几何平均直径与标准差之间存在负相关关系. 其中, 针阔混交林和高山栎林
土壤具有较大的团聚体直径. 土壤的分维数范围在 2. 40~ 2. 78 之间, < 0. 25 mm 团聚体含量越高,土壤团
聚体分形维数越大, 暗针叶林土壤的第 2 层和暗针叶林窗箭竹林土壤的第 3 层的分形维数最大. 土壤团聚
体的保存机率以 3~ 1 mm、1~ 0. 5 mm 粒径级团聚体为大, 遭到破坏的可能性小; > 10 mm、0. 5~ 0. 25
mm 粒径级的团聚体的保存机率小, 容易遭到破坏. 对团聚体稳定性指数进行剖面加权平均发现, 针阔混
交林土壤的稳定性指数最高, 其次为高山栎林土壤、暗针叶林林窗下箭竹林和暗针叶林土壤, 说明针阔混
交林和高山栎林有利于土壤团聚体的稳定.团聚体的 3 个数量特征之间具有密切联系, 均可用于说明土壤
团聚体稳定性的大小.
关键词
植被
土壤团聚体
对数正态分布
分形维数
团聚体稳定性指数
文章编号
1001- 9332( 2005) 08- 1405- 06
中图分类号
S152
4, S159
271
文献标识码
A
Quantitative characteristics of soil aggregates under dif ferent vegetations in upper reach of Minjiang River.
NING L idan1, SHI Hui2, ZHOU Haijun1 , L IU Shirong3 ( 1College of Resource and Env ironment, Southwes t
Normal China University , Chongqing 400715, China ; 2College of Envir onmental and Municipal Engineer ing ,
X i! an Univer sity of A r chitectur e and Technology , X i! an 710055, China; 3 I nstitute of For est Ecology Envi
r onment and Protection , Chinese A cademy of For estry , Beij ing 100091, China) . Chin. J . A pp l . Ecol . , 2005,
16( 8) : 1405~ 1410.
Quantitative analysis on the soil aggr egates under dark coniferous forest, conifer ous and broadleaved mixed for
est, fargesia under the gap of dark coniferous for est , and sclerophyllous oaks ( Quer cus semicarp if olia) at Wolong
Natural Reserve in t he upper reach of M injiang River showed that w etsieving soil aggr egates were of log ar ith
micnormal distribution, and the geometric mean diameters were negatively correlated to geometr ic standard devi
at ion. The aggregates under coniferous and broadleaved mixed forest and scler ophyllous oaks had larger sizes than
those under ot her vegetations. The range of fractal dimension of soil agg regates w as 2. 40~ 2. 78, along wit h
more aggregates less than 0. 25 mm in size. The fractal dimension of soil ag gregates under dark coniferous forest
and far gesia were larger than that under other vegetat ions. The soil aggr egates with 3~ 1 mm and 1~ 0. 5 mm in
size had a higher stabilit y, w hile those w ith > 10 mm and 0. 5~ 0. 25 mm in size w ere in adverse. The aggr egate
stability index of soil under conifer ous and broadleav ed mixed forest was the highest, fo llowed by that under scle
rophyllous oaks, fargesia under the gap of dark coniferous for est, and dark coniferous forest, which meant that
coniferous and broadleaf mix ed forest and sclerophyllous oaks were favorable for soil aggregate stability . Signifi
cant corr elations were found among the thr ee quantitative characterist ics, which could be used to indicate t he sta
bility of soil ag gregates.
Key words
Vegetation, So il aggregate, L ogarithmic normal distr ibution, F ractal dimension, Soil aggregate sta
bility index .
* 国家重点基础研究发展规划项目( 2002CB11504)、国家杰出青年
基金项目( 30125036)和国家自然科学基金资助项目( 40471078) .
* * 通讯联系人. Email: hshi@ sohu. com
2004- 09- 10收稿, 2005- 01- 14接受.
1
引

言
土壤圈是全球生态环境中最活跃最富生命力的
圈层之一[ 28] ,是自然环境中物质循环和能量转换的
重要场所.土壤团聚体是鉴定土壤肥力的重要指标,
其大小和含量是土壤重要的物理性质, 是土壤质量
高低、抗侵蚀能力强弱的主要指标[ 24, 27, 29] . 研究土
壤团聚体通常采用湿筛法,该方法主要反映 0
25~
10 mm 大团聚体的综合性质, 而对各个团聚体粒径
变化的反映并不敏感. 不同粒径团聚体在物理化学
性质上的存在差异[ 2~ 4] , 使团聚体的破裂参数与其
粒径分布密切相关[ 13] . 因此,一些考虑到团聚体分
布性质的参数被用于团聚体粒径性质描述,如重量
应 用 生 态 学 报
2005 年 8 月
第 16 卷
第 8 期






























CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Aug . 2005, 16( 8)∀1405~ 1410
平均粒径( MWD) [ 19]、几何平均粒径( GMD)及对数
正态分布; 而这些参数主要用于区别不同土壤和土
地利用情况下土壤团聚体的大小而没有和团聚体的
稳定性联系起来.不同大小的团聚体之间存在一定
的自相似性,因此,分形理论被广泛应用于土壤团聚
体研究[ 1, 10~ 12, 21, 23] , 集中于不同耕作方式、轮作方
式和土地利用情况下的分维数计算,以及分维数对
各种耕作方式的敏感性评价等[ 5] ,和团聚体的稳定
性联系也不是特别紧密.
本文以岷江上游生态脆弱区不同典型植被条件
下的森林土壤为对象, 研究土壤团聚体的对数正态
分布、团聚体分形特征和团聚体稳定性及其关系, 旨
在为进一步了解森林生态系统土壤特征及生态环境
恢复提供科学依据.
2
研究地区与研究方法
2
1
自然概况
研究区位于四川卧龙自然保护区. 地处岷江上游, 四川
盆地西缘山地,邛崃山的东南坡( 102#52∃~ 103#21∃E, 30#45∃
~ 31#25∃N) . 区内山高坡陡 ,地形复杂, 相对海拔悬殊, 生态
类型多样. 由于处于青藏高原气候区, 南支西风急流和东南
季风分别控制着本区的冬季和夏季,气候类型为中亚热带季
风湿润气候,年降雨量 1 100 mm, 相对湿度 80% , 平均气温
9
8 % , 1 月平均气温- 1
7 % , 7 月平均气温 17 % ,无霜期
180~ 200 d.植被以暗针叶林、高山栎、高山草甸为主. 本文
在卧龙自然保护区内的邓生山阴坡选取暗针叶林、针阔混交
林、暗针叶林林窗下箭竹林、在巴郎山阳坡选取高山栎植被
下有代表性土壤进行研究.
邓生山阴坡暗针叶林组成树种有黄果冷杉 ( Abies
Ernestii)、 岷 江 冷 杉 ( A . r ecur v ata)、 烂 皮 冷 杉 ( A .
squarmata)、云杉 ( Pr cea asp erata)、麦吊杉 ( P. Brachityla)、
丽江云杉( P. likiangensis)、紫果云杉( P . purpurea)、巴氏云
杉( P . Balf ouriana)、铁杉 ( T suga chinensis )、云南铁杉( T .
Yunnanensis )、峨 眉 冷 杉 ( A . f abr i)、 紫 果 冷 杉 ( A .
r ecur vata)、青杆(P . w ilsonii) 等. 阴坡针阔混交林除上述针
叶树种外,阔叶树种主要是槭( A cer spp
)、栎( Betula spp
) .
暗针叶林林窗植被以冷箭竹( Bashania f angiana) 为主.在巴
郎山阳坡, 高山栎( Quer cus semicarp if olia) 树种较单一, 大
部分为矮林,多见于海拔2 600~ 3 800 m 的岩石裸露的向阳
陡坡及山顶部或山脊线上,在地形开阔处可以形成面积较大
的纯林,在局部的阴坡、凹洼地带有零星分布.
2
2
土样采集
2003年 7月在卧龙选取有代表性的土壤挖掘剖面, 划
分土壤层次,从上而下依次为: 腐殖质层、淀积层、母质层, 分
别在剖面各层次的中间部位采集 1 kg 左右样品, 手工沿土
壤自然结构将样品剥成小于 12 mm 的小块,风干备用. 土壤
团聚体分析采用人工筛分法[ 7] . 土壤剖面特征见表 1.
表 1
不同植被条件下土壤剖面特征
Table 1 Characteristics of soil profiles under different vegetation
土样
Samples
植
被
Vegetation
海
拔
Altitude
( m)
坡
度
Gradient
(#)
土层深度
Depth
( cm)
根系状况
Root
status
11 暗针叶林 2758 57 0~ 4 多 Many
12 Dark coniferous forest 4~ 22 多 Many
13 22~ 3 7 少 Little
21 针阔混交林 2848 40 0~ 17 多 Many
22 Coniferous and broadleaved 17~ 4 8 多 Many
23 mixed fores t 48~ 7 4 少 Little
31 暗针叶林林窗下箭竹林 2780 30 0~ 12 多 Many
32 Fargesia under gap of 12~ 3 6 多 Many
33 dark coniferous forest 36~ 4 8 少 Little
41 高山栎 Sclerophyllousoaks 2734 45 0~ 7 多 Many
42 7~ 44 少 Many
43 44~ 6 8 无 Little
2
3
研究方法
2
3
1 土壤团聚体的分布规律 & & & 对数正态分布
自然界
的许多现象的大量随机变量都服从或近似服从正态分
布[ 14] . Gardner[ 6]研究发现,土壤团聚体符合对数正态分布.
对数正态分布的密度函数为:
f ( x ) =
1
x
2exp
- ( logx - ) 2
2
2 ( 1)
其中, 和
为常数,分别是土壤团聚体几何平均直径的均值
和标准差, x 为某粒级团聚体含量. 利用双对数坐标可将累
积分布转化为线性关系.对于对数正态分布, 可利用累积分
布中 50%和 84
13%两点所对应的团聚体直径计算其均方
差:

g= size at 84
13%size at 50% ( 2)
2
3
2 土壤团聚体分形特征模型
一般认为,土壤团聚体结
构具有自相似性, Turcotte[ 18]提出了利用重量分布与平均粒
径间的关系计算土壤团聚体分形维数的方法:
d i d max
3- D
=
W(
< d i )
W 0
( 3)
其中, d i 为两筛分粒级 d i 与d i+ 1 间粒径的平均值; dmax 为最
大粒级土粒的平均直径; W (
< d i ) 为小于 d i 的累积土粒
重量; W 0 为土壤各粒级重量的总和; D 为土壤团聚体分形
维数.最后, 分别以 lg Wi
W 0
、lg d i d max 为纵、横坐标, 用回归
分析计算 D.
2
3
3 土壤团聚体稳定性的评价方法 & & & 转移矩阵法
研
究表明,土壤团聚体稳定性与有机质含量成正相关[ 8, 20, 25] .
这是针对粒径大于 0
25 mm 的团聚体而言, 包括了粒径范
围在 10~ 0
25 mm 的所有团聚体. 但也有研究表明,与有机
质成正相关的并非所有大于 0
25 mm 的团聚体, 而是其中
的某一粒径范围的团聚体, 其原因在于将大于 0
25 mm 的
团聚体视为一个指标并不能充分反映团聚体各个粒级的信
息.为充分利用团聚体稳定性信息, 在下述 3 个假设前提
下[ 9] ,提出计算土壤团聚体稳定性的方法.
1)在团聚体筛分过程中, 只能是大的团聚体分散成小的
团聚体,小的团聚体结合为大的团聚体是不可能事件; 2)大
1406 应
用
生
态
学
报

















16卷
的团聚体在筛分变成小的团聚体过程中,每次只能破裂到下
一级筛径,经过连续筛分, 形成等效应的结果; 3)无论是从上
一个筛径破裂形成的下一个筛径的团聚体,还是本身就是这
个筛径的团聚体,具有相同筛径的团聚体具有相同的破裂机
率.
对于风干的团聚体,将 i 个粒径范围的风干团聚体百分
含量构成一个矩阵M i
M i = { M 1, M 2 , M 3 , M 4, ∋, M i }
湿筛后对应的团聚体百分含量为 N i:
N i = { N 1, N 2, N 3, N 4, ∋, N i }
团聚体筛径大小顺序依次为1, 2, 3, 4, ∋, i ,每个筛径在
筛分时保存在自己筛径范围内的机率为 X 1 , X 2, X 3 , X 4, ∋,
X i, 破裂后进入下一个筛径的机率为1- X 1 , 1- X 2, 1- X 3 ,
1 - X 4, ∋, 1- X i ,则干筛和湿筛的团聚体之间有以下关系:
M1X1 = N1
M1( 1- X 1) X 1+ M2X2 = N2
M1( 1- X 1)( 1 - X2) X3 + M2( 1- X2) X3 + M3X3 = N3










( 4)
∋∋
M1( 1- X 1)( 1 - X2) ∋(1 - Xi- 1) Xi + M2( 1- X 2)∋( 1- Xi- 1) + ∋+ MiXi = Ni


采用各个粒级保存机率的和作为土壤团聚体稳定性
( Agg regate sability index )的指标:
ASI = X 1+ X 2 + X 3 + ∋+ X i (5)
3
结果与分析
3
1
土壤团聚体的对数正态分布特征
不同植被下土壤团聚体的分析结果见表 2. 对
12个湿筛土壤团聚体组成进行对数变换,发现其呈
显著的线性关系(图 1) . 进行适度检验( KS 检验)
发现, 数据服从正态分布. 对数变换后的数据回归,
得到 Lny = aLnx + b 的线性方程.表 3给出了每组
方程的参数 a、b 和决定系数 r 2, 并根据对数正态分
布的特征计算出了几何平均直径 Mg 和均方差
g
(表 3) . 从表 3可以看出,回归方程的决定系数都大
于0
94, 最高可达 0
994. 对第 1层而言, 针阔叶混
交林下土壤团聚体的几何平均直径最大, 为 4
62
mm,其次为暗针叶林下的 3
73 mm, 暗针叶林窗下
箭竹林土壤的 2
67 mm 和高山栎林下土壤的 2
32
mm;表现出阴坡植被下土壤表层团聚体大于阳坡
植被下土壤团聚体的特点.对于第 2层,土壤团聚体
的几何平均直径大小为: 针阔叶混交林下土壤( 2
98
mm) > 暗针叶林窗下箭竹林土壤( 2
18 mm) > 高山
栎林下土壤( 2
14 mm) > 暗针叶林土. 对于第 3
层,只有针阔叶混交林下土壤的几何平均直径为
2
11 mm, 其余均小于 1
00 mm. 土壤团聚体的形成
与土壤具有胶结作用的无机胶体、粘粒和有机质有
图 1
土壤团聚体组成对数正态分布
Fig. 1 Logprobabilit y plot of aggregatesize distribut ion.
表 2
不同植被下土壤团聚体组成
Table 2 Composition of soil aggregates under different vegetation
土样号
No

处理方法
Methods
土壤团聚体组成
Mechanical composition in soil aggregates( % )
> 10
mm
10~ 5
mm
5~ 3
mm
3~ 1
mm
1~ 0
5
mm
0
5~ 0
25
mm
< 0
25
mm
11 干筛 Dry 27
91 21
94 19
48 19
18 8
26 2
54 0
69
湿筛Wet 14
61 17
31 21
29 25
17 10
48 2
62 8
51
12 干筛 Dry 21
00 26
12 19
22 20
12 8
96 2
85 1
73
湿筛Wet 0
00 6
38 7
33 22
39 23
22 7
94 32
74
13 干筛 Dry 28
18 34
89 15
49 12
62 5
96 1
82 1
04
湿筛Wet 2
14 8
55 7
08 20
27 22
76 9
63 29
57
21 干筛 Dry 28
11 30
05 17
64 15
40 5
98 1
75 1
06
湿筛Wet 17
16 26
55 20
00 18
19 6
38 1
48 10
24
22 干筛 Dry 30
93 22
80 16
20 17
10 8
77 2
73 1
48
湿筛Wet 13
58 17
98 15
26 21
58 14
25 4
21 13
14
23 干筛 Dry 33
69 27
45 16
40 14
11 5
32 1
78 1
26
湿筛Wet 8
72 13
35 11
03 22
53 22
15 6
70 15
52
31 干筛 Dry 43
84 23
29 13
04 12
74 5
68 0
71 0
69
湿筛Wet 6
09 10
48 17
61 34
95 17
32 3
33 10
23
32 干筛 Dry 29
50 25
00 17
31 17
28 8
02 1
39 1
50
湿筛Wet 5
36 12
72 12
22 28
19 22
48 5
12 13
92
33 干筛 Dry 26
61 28
14 17
39 15
99 7
69 1
53 2
65
湿筛Wet 0
00 7
12 6
96 15
51 20
92 9
82 39
67
41 干筛 Dry 12
30 22
05 15
82 20
99 17
82 4
37 6
65
湿筛Wet 6
88 17
24 13
27 24
22 18
46 4
13 15
80
42 干筛 Dry 14
12 24
62 19
08 22
82 12
33 2
51 4
53
湿筛Wet 3
60 14
01 13
73 26
99 31
39 6
37 13
91
43 干筛 Dry 33
13 23
88 15
30 15
65 7
31 1
52 3
22
湿筛Wet 1
72 4
07 6
65 19
37 27
60 11
17 29
43
14078 期









宁丽丹等: 岷江上游不同植被条件下土壤团聚体数量特征分析











表 3
土壤团聚体的对数正态分布特征
Table 3 Properties of logari thmicnormal distribution of soi l aggregate under di fferent vegetation
土样 Samples 11 12 13 21 22 23 31 32 33 41 42 43
a 0
661 0
319 0
310 0
615 0
526 0
473 0
622 0
519 0
254 0
489 0
514 0
307
b - 1
582 - 0
602 - 0
663 - 1
606 - 1
277 - 1
609 - 1
355 - 1
134 - 0
492 - 1
126 - 1
119 - 0
626
R 2 0
994 0
970 0
968 0
993 0
994 0
977 0
979 0
974 0
971 0
987 0
977 0
946
M g 3
73 0
74 0
86 4
62 2
98 2
11 2
67 2
18 0
48 2
32 2
14 0
79
g 2
12 3
05 3
97 2
38 2
66 2
86 2
21 2
58 6
10 2
79 2
59 4
77
表 4
不同植被下土壤湿筛团聚体的分形维数
Table 4 Aggregates of fractal dimension under different vegetation
土样 Samples 11 12 13 21 22 23 31 32 33 41 42 43
分形维数 Fractal dimension 2
40 2
73 2
72 2
44 2
52 2
57 2
42 2
53 2
78 2
56 2
53 2
72
相关系数 Relevant coef ficient 0
988 0
963 0
968 0
985 0
991 0
977 0
974 0
977 0
968 0
983 0
975 0
949
关[ 15~ 17] , 针阔叶混交林每年回归的有机物质量最
大,有利于大团聚体的形成与维持,因此林下土壤具
有较大的团聚体[ 26] . 剖面上, 暗针叶林下土壤团聚
体的几何平均直径急剧减小, 而其它几种土壤则逐
渐变化,这也与土壤中归还的有机物质成分有关. 对
土壤团聚体的均方差
g进行分析发现, 团聚体的几
何平均直径愈大,均方差愈小,两者之间存在显著的
负相关关系(相关系数为- 0
749) ,说明团聚体几何
平均直径愈大的土壤,其团聚体粒径愈集中; 反之则
团聚体粒径相对分散.
3
2
土壤团聚体分形特征
分维数反映了土壤团聚体的组成特征, 同时可
反映土地利用以及管理对土壤的影响. 从表 4 可以
看出,不同植被条件下土壤的团聚体分形维数不同,
其分维数在 2
40~ 2
78之间, 相关系数在 0
949~
0
991.对于 4种土壤的第 1层而言, 高山栎植被下
的土壤< 0
25 mm 团聚体的含量最高( 15
80% ) ,
分形维数最大值为 2
56; 对于第 2 层土壤, < 0
25
mm 团聚 体含量最高 的是暗针叶 林下土 壤
( 32
74%) ,分形维数最大值为 2
73; 对于第 3层土
壤, < 0
25 mm 团聚体的含量最高( 39
70% ) , 分形
维数最大值为 2
78, 其植被为暗针叶林窗下箭竹
林.研究发现,粘粒含量越高、质地越细,土壤的粒径
分形维数越高[ 22] ; 本研究中, < 0
25 mm 团聚体含
量越高,土壤团聚体分形维数越大,与质地分形具有
相似性. < 0
25 mm 团聚体含量越高, 说明土壤的
结构稳定性越差,此时分形维数越大. 在 12个样品
中,暗针叶林下土壤的第 2层和暗针叶林窗箭竹林
下土壤的第 3层的分形维数最大, 结构也最差.
3
3
土壤团聚体稳定性
由表 5可以看出,粒径小于 0
25 mm 的团聚体
保存机率为1
00,这是由于将小于 0
25 mm 的粒径
划分为最小的一级,在进行团聚体湿筛时不可能再
破坏为下一个粒径级所致.其余的粒径级在湿筛过
程中都有破裂,因此保存机率小于 1
00.
供试的暗针叶林、针阔混交林、暗针叶林窗下箭
竹林、高山栎 4种土壤中, 除了粒径< 0
25 mm 的
团聚体的保存机率为 1
00外,团聚体最大保存机率
分别为 0
71、0
66、0
60 和 0
72, 它们都是第 1层
中 3~ 1 mm 粒径级的团聚体,即 4种土壤第 1 层中
3~ 1 mm粒径级的团聚体被破坏的机率最小.暗针
叶林、暗针叶林窗下箭竹林、高山栎 3种土壤第 1层
中 1~ 0
5 mm 粒径级团聚体的保存机率仅次于 3~
1 mm 粒径级的团聚体,分别为 0
57、0
59和 0
67;
暗针叶林、针阔混交林、高山栎第 1层中 0
5~ 0
25
mm 团聚体的保存机率最小, 分别为 0
25、0
14和
0
31,因此第 1 层中 0
5~ 0
25 mm 团聚体最容易
遭到破坏.对于第 2层土壤来说, 暗针叶林、暗针叶
林窗下箭竹林、高山栎 3种植被下的 1~ 0
5 mm 粒
径级团聚体的保存机率最大,分别为 0
39、0
58和
0
62,它们遭到破坏的机率最小; 3~ 1 mm 粒径级
的团聚体保存机率仅次于 1~ 0
5 mm 粒径级的团
聚体,分别为 0
31、0
48和 0
55; > 10 mm 粒径级
的团聚体保存机率最小, 分别为 0
00、0
18 和
0
26,遭到破坏的机率最大. 对于第 3层土壤而言,
暗针叶林、针阔混交林、暗针叶林窗下箭竹林、高山
栎 4种植被下的土壤, 1~ 0
5 mm 粒径级团聚体的
保存机率最大,分别为 0
39、0
54、0
32和 0
44;除
了针阔混交林外, 其他 3 种植被下的土壤团聚体保
存机率最小的是> 10 mm 粒径级的团聚体, 分别为
0
08、0和 0
05. 可见, 4 种植被条件下的土壤基本
上是 3~ 1 mm、1~ 0
5 mm 粒径级团聚体的保存机
率大,遭到破坏的可能性小; > 10 mm 和 0
5~ 0
25
mm 粒径级团聚体的保存机率小, 易遭到破坏. 第 1
层土壤稳定性指数值从大到小依次为高山栎( 4
40)
> 暗针叶林( 4
12) > 针阔混交林( 4
10) > 暗针叶林
1408 应
用
生
态
学
报

















16卷
窗下箭竹林( 3
03) ; 第 2层土壤稳定性指数值从大
到小依次为针阔混交林( 3
61) > 高山栎( 3
56) > 暗
针叶林林窗下箭竹林( 3
02) > 暗针叶林( 2
16) ; 第
3层土壤稳定性指数值从大到小依次为针阔混交林
( 2
95) > 暗针叶林( 2
23) > 高山栎( 2
22) > 暗针叶
林窗下箭竹林( 1
97) . 对所得团聚体稳定性指数进
行剖面加权平均发现, 针阔混交林下土壤的稳定性
指数最高,为 3
49;其次为高山栎林下土、暗针叶林
窗下箭竹林和暗针叶林下土, 分别为 3
17, 2
76 和
2
40,说明针阔混交林和高山栎林有利于土壤团聚
体的稳定, 这与前面分析土壤团聚体大小的结果基
本一致.
表 5
土壤团聚体的保存机率及稳定性指数
Table 5 Conservation ratio of aggregates and aggregate stabi lity index
土样
Samples
土壤团聚体的保存机率
Conservation r atiosof aggregate
> 10
mm
10~ 5
mm
5~ 3
mm
3~ 1
mm
1~ 0
5
mm
0
5~ 0
25
mm
< 0
25
mm
稳定性
指数
ASI
11 0
52 0
49 0
57 0
71 0
57 0
25 1
00 4
12
12 0
00 0
14 0
12 0
31 0
39 0
20 1
00 2
16
13 0
08 0
14 0
10 0
28 0
39 0
25 1
00 2
23
21 0
61 0
65 0
62 0
66 0
42 0
14 1
00 4
10
22 0
44 0
45 0
40 0
54 0
52 0
27 1
00 3
61
23 0
26 0
26 0
20 0
39 0
54 0
32 1
00 2
95
31 0
14 0
17 0
28 0
60 0
59 0
26 1
00 3
03
32 0
18 0
26 0
23 0
48 0
58 0
29 1
00 3
02
33 0
00 0
13 0
11 0
21 0
32 0
21 1
00 1
97
41 0
56 0
63 0
51 0
72 0
67 0
31 1
00 4
40
42 0
26 0
40 0
34 0
55 0
62 0
40 1
00 3
56
43 0
05 0
07 0
10 0
26 0
44 0
30 1
00 2
22
3
4
团聚体数量特征之间的关系
为深入认识不同植被下土壤团聚体的数量特
征,对几何平均直径、几何标准差异、分形维数和团
聚体稳定性指数之间的关系进行了探讨.结果表明,
团聚体稳定性指数与团聚体几何平均直径成显著的
正相关关系,与分形维数成负相关关系,团聚体的几
何标准差随稳定性指数的增大以幂函数形式下降;
分形维数与几何标准差成线性正相关, 而与平均几
何直径成负相关(图 2) .团聚体的稳定性愈差, 愈容
易破坏,形成的大颗粒愈多,使团聚体几何平均直径
减小,几何标准差增大; 分形维数愈大, 说明小颗粒
增多,团聚体破坏性变大, 相应的稳定性变差. 上述
分析表明,团聚体的这 3个数量指标特征均可用于
评判团聚体的稳定性.
4
结

论
对卧龙自然保护区暗针叶林、针阔混交林、暗针
叶林窗下箭竹林、高山栎 4种植被类型的土壤团聚
体数量特征的分析结果表明: 1)土壤团聚体服从对
图 2
土壤团聚体数量特征之间的关系
Fig. 2 Relationships among the quant ity propert ies of soil aggregates.
数正态分布, 其几何平均直径与几何标准差之间存
在负相关关系,针阔混交林和高山栎林下土壤具有
较大的团聚体直径; 2) 4 种植被下土壤的分维数范
围在 2
40~ 2
78之间, < 0
25 mm 团聚体含量越
高,土壤团聚体分形维数越大; 12个样品中, 暗针叶
林下土壤的第 2层和暗针叶林窗箭竹林下土壤的第
3层的分形维数最大,结构最差; 3) 4 种植被条件下
的土壤团聚体的保存机率基本为 3~ 1 mm 和 1~
0
5 mm 粒径级的团聚体保存机率大, 遭到破坏的
可能性小; > 10mm 和 0
5~ 0
25mm 粒径级的团聚
体的保存机率小, 易遭到破坏.对团聚体稳定性指数
进行剖面加权平均发现, 针阔混交林下土壤的稳定
性指数最高,为 3
49;其次为高山栎林下土、暗针叶
林窗下箭竹林和暗针叶林下土, 分别为 3
17、2
76
和 2
40,说明针阔混交林和高山栎林有利于土壤团
14098 期









宁丽丹等: 岷江上游不同植被条件下土壤团聚体数量特征分析











聚体的稳定; 4)团聚体的 3个数量特征之间联系密
切,均可用于说明土壤团聚体的稳定性大小; 5)植被
对林下土壤的团聚体形成具有重要影响, 由于回归
生物量的多少和回归物质化学组成的差异[ 26] ,针阔
混交林和高山栎林下的土壤具有良好的团聚体形
状,而暗针叶林及其林窗下的箭竹林土壤团聚体稳
定性较差.
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作者简介
宁丽丹, 女, 1980 年生,硕士研究生.主要从事水
土资源环境研究. T el: 02368352046; Email: ningld@ swnu.
edu. cn; ninglidan@ sina. com
1410 应
用
生
态
学
报

















16卷