全 文 ：第 33卷 第 5期 生 态 科 学 33(5): 926−930
2014 年 9 月 Ecological Science Sep. 2014

收稿日期: 2013-05-07; 修订日期: 2014-02-03
基金项目: 国家自然科学基金项目“哈尼梯田水源区森林涵养功能与梯田保水保土机理研究”(31070631)
作者简介: 李阳芳(1986—), 女, 云南昭通人, 硕士研究生,主要从事土壤侵蚀研究, E-mail: ztliyangfang@126.com
*通信作者: 宋维峰(1967—), 男, 博士, 教授, 主要从事生态环境工程和森林水文研究, E-mail: songwf85@126.com

李阳芳, 宋维峰, 和弦, 等. 元阳梯田区不同土地利用类型表层土壤抗蚀性研究[J]. 生态科学, 2014, 33(5): 926−930.
LI Yangfang, SONG Weifeng, HE Xian, et al. The anti-erodibility of surface soil of the different land use types in the terrace area of
Yuanyang[J]. Ecological Science, 2014, 33(5): 926−930.

元阳梯田区不同土地利用类型表层土壤抗蚀性研究
李阳芳 1, 宋维峰 1,*, 和弦 1, 和俊 2, 彭永刚 3, 赵子蛟 4
1. 西南林业大学环境科学与工程学院, 云南昆明 650224
2. 云南省水利厅, 云南昆明 650106
3. 云南红河州水利局, 云南红河 661100
4. 大山包黑颈鹤自然保护区管理局, 云南昭通 657000

【摘要】 为了研究云南元阳梯田区土壤的侵蚀特性, 得到适合该地区的土壤侵蚀评价指标, 采用常规方法对元阳梯田
区有林地、灌木林地、荒草地和坡耕地 0—10 cm 土壤层的团聚状况、根系含量、有机质含量、3—2 mm 的土壤结构
稳定度、土块分散程度等进行测定。结果表明: 元阳梯田区 0—10 cm 层的土壤均具有良好的团聚状况, 3—2 mm 的土
壤结构稳定度均在 80%以上; 4 种土地利用类型以荒草地的抗蚀性最好, 灌木林地次之, 再次为有林地, 坡耕地最差;
>3 mm 的土壤团聚体含量、3—2 mm 的土壤结构水稳度、<0.05 mm 的土壤分散率、土壤的团聚状况、植物根系含量 5
个指标可以较全面地反映出元阳梯田区土壤的抗性能。

关键词：梯田; 表层土壤; 抗蚀性; 元阳
doi:10.14108/j.cnki.1008-8873.2014.05.017 中图分类号：S157.5 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2014)05-926-05
The anti-erodibility of surface soil of the different land use types in the
terrace area of Yuanyang
LI Yangfang1, SONG Weifeng1,*, HE Xian1, HE Jun2, PENG Yonggang 3, ZHAO Zijiao4
1. Department of Environmental Science and Engineering, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China
2. Department of Water Resources of Yunnan Province, Kunming 650106, China
3. Honghe Prefecture, Yunnan Province Water Conservancy Bureau, Honghe 661000, Yunnan, China
4. Dashanbao Black-necked Crane Nature Reserve Authority, Zhaotong 657000, Yunnan, China
Abstract: On the basis of conventional method with the aggregation status of soil, root content, organic matter, water-stable
aggregates content of 3-2 mm, soil dispersion rate of 0-10 cm soil layer of woodland, shrub land, waste grassland and slope farm
land were studied in area of Yuanyang County with the purpose of studying the soil erosion characteristics and getting the
evaluation indexes suitable for the area .The results showed that the 0-10 cm soil layer of Yuanyang all possessed good aggregation
status and the water-stable aggregates contents of 3-2 mm were more than 80%. The anti-erodibility of 0-10 cm soil of waste
grassland was the best, followed by shrub land, forest land and slope farm land. The content of soil aggregates of >3 mm,
water-stable aggregates content of 3-2 mm, soil dispersion rate of <0.05 mm, aggregation status of soil and root content t could
comprehensively reflect the anti-erodibility of soil in Yuanyang County.
Key words: terrace; surface; soil anti-erodibility; Yuanyang
5 期 李阳芳, 等. 元阳梯田区不同土地利用类型表层土壤抗蚀性研究 927
1 前言
土壤抵抗水的分散和悬浮的能力就是土壤的抗
蚀性[1]。土壤的抗蚀性受土壤结构、土壤的物理性
质、腐殖质及粘粒含量、土地利用状况、植被类型、
降雨特性等的影响[2–10]。土壤结构是反映土壤抗蚀
性的关键因子, 通过测定土壤中团聚体的团聚度、稳
定性及土壤的孔隙特征来反映土壤的结构性能[11]。土
壤的抗蚀性不仅与土壤的内部结构有关, 还与土壤
所受外力及土地利用方式有关[12]。通常把>0.25 mm
的水稳性团粒含量、有机质质量分数等作为评价土
壤抗蚀性的指标[13–16]。此外, 在研究方法方面, 还可
运用线性模型理论、时空互代法等[17–18]。目前对土
壤抗蚀性的研究大都集中在喀斯特地貌类型区、黄
土区和紫色土区, 对于森林覆盖较大的山地丘陵区
土壤的抗蚀性研究还鲜见报道。
元阳县位于云南省南部, 在近几年云南省所面
临的 50 年一遇的大旱中, 哈尼梯田常流水的现象,
引发了国内广大科研工作者的关注。但是由于元阳
梯田独特的自然景观和人文历史, 使得对元阳梯田
的研究大都停留在景观格局、文化发展及森林水文
等方面, 对元阳梯田区土壤抗蚀性的研究较少, 元
阳梯田区森林涵养水源的功能与土壤的特性是密不
可分的, 因此, 在元阳梯田得以大量开发旅游资源
的今天, 对元阳梯田区不同土地利用类型土壤的抗
蚀性进行研究, 有利于实现元阳梯田区土地的合理
利用, 实现梯田的可持续发展。
2 研究区概况
元阳县地处云南南部, 红河南岸, 102°27 ′—
103°13′ E, 22°49′—23°19′ N。境内受红河水系和藤条
江水系的切断, 无一平川, 山峦叠嶂, 沟壑纵横、梯
田密布, 为山高谷深的切割中山地貌。境内最低海拔
为 144 m, 最高海拔为 2939.6 m, 海拔高差 2795.6 m。
县内气候多属亚热带季风类型, 但因地形复杂差异
悬殊, 立体气候突出。元阳年均雾期 180 天和年均
降雨量 1397.6 mm, 降雨极其丰富。土壤多以黄壤和
黄棕壤为主, 土壤剖面完整, 土层厚度约为 1 m, 研
究区土地利用类型以有林地、灌木林地、荒草地、
坡耕地、梯田(水作)为主, 由于梯田常年有水浸泡,
故本论文只选取前四种土地利用类型的表层土壤为
研究对象, 四种土地利用类型的基本情况见表 1。
3 研究方法
3.1 样品采集与测定
2011 年 5 月在元阳梯田核心区全福庄流域选取
有林地、灌木林地、荒草地、坡耕地 4 种具有代表
性的土地利用类型, 样地基本情况见表 1。由于土壤
侵蚀特性与表土性质有密切关系,故本次试验只采
取 0—10 cm 表层土样; 在四种土地利用类型的样地
内, 分别采集 20 cm×10 cm×10 cm 的原状土土样带
回实验室, 每种土地利用类型取 3 个重复样带回,
并用环刀和土壤袋分别取适量土壤带回实验室做进
一步理化性质测定。
3.2 水稳性团聚体测定
通过测定土壤的结构水稳度来反映土壤团聚体
的水稳性, 由于试验样地的土质较为疏松, 故只选
取粒径>3 mm 及 3—2 mm 的土粒进行实验, 实验步
骤如下: 选取粒径>3 mm 和 3—2 mm 的土粒各 30
颗, 分别整齐排列在铺有滤纸的培养皿中, 从四周
慢慢加水, 直到结构被水淹没 2—3 mm 为止, 记下
时间, 静置 10 min 后, 分别记下各皿中完全破坏和
未完全破坏的结构数。如有的结构开始分散, 但又

表 1 试验样地基本情况
Tab. 1 Basic conditions of the test plots
地理坐标
土地利用类型 坡度/° 主要植物种类 盖度/% 海拔/m
E N
有林地 11 灰木(Symplocos paniculata) 石栗(Aleurites moluccana) 80 1955 102°46′148″ 23°05′53.1″
灌木林地 16 野牡丹(Melastoma candidum) 菝葜(SmilaxchinaL.) 90 1951 102°46′16.6″ 23°05′4.5″
荒草地 20 荩草(Arthraxon hispidus)龙爪茅(Dactyloctenium aegyptium) 95 1948 102°46′12.2″ 23°05′40″
坡耕地 22 芋头(Colocasia esculentaL. Schoot) 20 1940 102°46′17″ 23°05′52″
928 生 态 科 学 33 卷
尚未完全破坏则算半破坏, 依法重复 3 次, 计算其
结构水稳度[19], 结构水稳度%=[1– (破坏的结构数
+0.5×半破坏结构数)/30]×100。
3.3 土壤微团聚体测定
土壤微团聚体的测定(3 次重复)先采用物理机
械分散法使土粒充分分散, 再采用比重计法[11]测得
土壤中微团聚体的含量, 并结合颗粒分析所得粘粒
数量, 得出土壤分散率, 土壤分散率及团聚状况计
算公式如下[20]:
分散率%=(团聚体分析所得粘粒数量/颗粒分析
所得粘粒数量)×100;
团聚状况=>0.05 mm 微团聚体分析值–>0.05 mm
经分散处理的机械分析值。
3.4 土壤中根系情况测定
将取回的原状土土样(每种土地利用类型 3 个
20 cm×10 cm×10 cm 的土样), 浸入静水中, 记录土
块分散的时间和程度, 待有原状土土块完全分散时,
则可认为不同土地利用类型土块分解完成, 并将土
块中的根系完全拣出, 用体积法测定根系含量[19],
根系体积含量等于晾干后的根系体积与土块体积的
百分比。
同时测定的项目有: 土壤容重, 采用环刀法[21];
土壤有机质, 采用重铬酸钾法[22](均设 3 次重复), 采
用 SPSS11.5 对数据的相关性进行分析。
4 结果分析
4.1 4 种土地利用类型土壤团聚状况分析
土壤的抗蚀性不仅取决于土壤内部的结构形状,
还与土壤团粒水稳性有直接关系。通过对元阳梯田
区有林地、灌木林地、荒草地及坡耕地 0—10 cm 层
土壤的团聚状况进行实验分析, 结果如表 2。
土壤团聚体是良好的土壤结构体, 具有多孔性
和水稳性的特点, 也是土壤抗蚀性能的体现。由表 2
可看出 , 研究区内>3 mm 风干土团聚体含量在
73.91%—82.33%之间, 表明元阳梯田区的土壤团聚
状况较好, 且以大粒团聚体为主, 团聚状况反映的
是土壤的团聚程度, 研究区的团聚状况表现出荒草
地>灌木林地>有林地>坡耕地; 土壤中由原生颗粒
所形成的微团聚体, 标志着土壤在浸水状况下的结
构性能和分散强度。分散系数越大, 结构系数越小,
土粒遇水越容易分解。4 种土地利用类型中土壤分
散系数的大小为坡耕地>有林地>灌木林地>荒草地,
故荒草地具有较强的抗蚀性。
4.2 4 种土地利用类型中根系及其他土壤性质分析
测得四种土地利用类型 0—10 cm 土壤层中的根
系含量、有机质含量及孔隙度等状况, 结果如表 3。
从表 3 中可看出, 有林地、灌木林地、荒草地和
坡耕地表层土壤的容重在 1.216 g·cm–3—1.4944 g·cm–3

表 2 4 种土地利用类型土壤团聚状况
Tab. 2 The aggregation status of soil in four kinds of land use types
土地利用类型 >3 mm 的土壤 团聚体含量/%
>3 mm 的土壤结构
水稳度/%
3—2 mm 的土壤
团聚体含量/%
3—2 mm 的土壤
结构水稳度/%
<0.05 mm
分散率/% 团聚状况/%
有林地 82.33 91.67 17.67 96.67 83.34 9.51
灌木林地 79.42 93.33 20.58 98.33 65.47 20.93
荒草地 73.91 93.33 26.09 100 55.54 22.36
坡耕地 77.51 83.33 22.49 81.67 89.77 5.62

表 3 4 种土地利用类型土壤有机质及根系等情况
Tab. 3 Organic matter and root conditions of four kinds of use type
土地利用类型 容重/(g·cm–3) 总孔隙度/% 有机质含量/% 根系含量/% 直径<1 mm 的根系含量/% 土块分解时间/h 土块分解程度/%
有林地 1.216 54.11 8.41 0.5 75 48 以上 80
灌木林地 1.4275 46.13 8.79 0.92 90 48 以上 75
荒草地 1.4944 43.61 5.18 1.08 98 48 以上 50
坡耕地 1.2982 51.01 8.58 0.13 3 48 100

5 期 李阳芳, 等. 元阳梯田区不同土地利用类型表层土壤抗蚀性研究 929
之间, 其中以荒草地的土壤容重最大, 有林地的土
壤容重最小。在土块分散程度方面, 有林地的分散
程度大于荒草地和灌木林地, 其中分散程度最小的
为荒草地, 坡耕地的土块完全分散。植物根系情况
以荒草地含量最高, 灌木林地含量次之, 再次为有
林地, 坡耕地的仅为 3%。
综合土壤的容重、总孔隙度、有机质含量、根
系含量等方面的数据, 说明荒草地的表层土壤较紧
实, 即使荒草地的根系含量较多, 但由于其根系直
径较小(基本在 1 mm 以下), 不能很好地改变土壤结
构, 增加土壤孔隙, 但是直径较小的植物根系能够
很好地包裹土壤, 减小土块的分散程度使土壤免受
水流的侵蚀, 提高土壤的抗蚀性; 有林地中的植物
根系以乔木树种的根系为主, 根系直径较大, 有利
于土壤孔隙的形成。而直径较粗的根系虽然不能够
很好的提高土壤抗水蚀的能力, 但是对于增加土壤
孔隙、改善土壤结构有很大作用。通过土块的浸水
实验, 土壤中的根系含量能够较好的保护土壤, 增
强土壤的抗蚀性能。
4.3 分散程度与五个评价指标的相关性分析
土块遇水分解的程度, 能够较为直观的反映土
块的抗水蚀性能。本文采用 SPSS 11.5 对元阳梯田区
有林地、灌木林地、荒草地和坡耕地表层土壤原状
土土块分散程度与 5 个评价指标的相关性进行分析,
结果如表 4。
从表4中可看出, 原状土土块分散程度与各指标
之间均存在相关关系, 从相关程度上看, 土块分散
程度与根系含量、团聚状况、3—2 mm的土壤结构
水稳度、<0.05 mm分散率之间存在着较显著的相关
关系, 与>3 mm的土壤团聚体含量存在相关关系; 其
中, 土块分散程度与根系含量、团聚状况、3—2 mm
的土壤结构水稳度呈负相关关系, 与<0.05 mm分散
率呈正相关关系, 说明土壤中的根系含量越多, 土
壤的团聚状况越好, 大团聚体含量越多, 土壤越不
易分散; 土块越分散, 土壤中小颗粒越多, 土壤抗
水蚀能力越差。
综上所述, 植物的根系含量、<0.05 mm的土壤分
散率、土壤的团聚状况、3—2 mm的土壤结构水稳
度、>3 mm的土壤团聚体含量均与土块分散程度均
有一定的相关性, 故而可以通过5各指标对土壤的
抗蚀性能进行评价。
5 结论与讨论
5.1 结论
1) 元阳梯田区有林地、灌木林地、荒草地、坡
耕地表层土壤均具有良好的团聚状况, 其中以荒草
地的团聚状况最好, 土粒分散程度最小, 抗蚀性能
最好;
2) 在土块浸水试验中, 四种土地利用类型的土
块在浸泡 48 小时以后, 荒草地土块的分散程度仅有
50%, 而坡耕地则完全分解, 有林地和灌木林地均
在 75%以上, 说明在土壤中有机质含量一定时, 土
壤中植物根系的多少和根系直径的粗细是决定土壤
抗蚀性的关键因素, 荒草地中的细根有利于土壤抗
蚀性能的增强;
3) 原状土土块分散程度与 5 个评价指标均具有
相关性, 根系含量与土块分散程度呈明显的负相关
关系, 5 个评价指标能够较好的反映土壤的抗蚀性,
可作为元阳梯田区 4 种土地利用类型表层土壤抗蚀
性指标。
5.2 讨论
土壤团聚体是良好的土壤结构体, 具有多孔性
和水稳性的特点, 具体表现在土壤孔隙大小适中,
持水孔隙与充气孔隙并存, 并有适当的比例及数量,
所以土壤团聚体常常作为土壤肥沃的标志之一, 也
是土壤抗蚀性能的体现。
本文通过与黄土丘陵区[23]、黔中喀斯特地貌区[24]、
紫色土丘陵区[25]的土壤团聚体进行比较, 发现元阳
梯田区有林地>3 mm 的土壤团聚体含量比黄土丘陵
区的油松-紫穗槐林地(80.72 %)、黔中喀斯特地貌区
的阔叶林地 (67 .49%)和紫色土丘陵区的竹林地
(71.85%)>1 mm 的土壤团聚体含量还要高; 3—2 mm

表 4 4 种土地利用类型表层土壤土块分散程度与 5 个评价指标相关系数
Tab. 4 The correlation between dispersion of clods and five evaluation indexes of four kinds of use type
项目 >3 mm 的土壤团聚体含量 3—2 mm 的土壤结构水稳度 <0.05 mm 分散率 团聚状况 根系含量
土块分散程度 0.506 –0.856 0.928 –0.867 –0.928

930 生 态 科 学 33 卷
的土壤团聚体含量比紫色土丘陵区相同粒径的团聚
体含量高出 3 倍以上, 比黄土丘陵区林地 5—2 mm
粒径土壤的团聚体含量高出 2 倍左右, 说明元阳梯
田区具有良好的土壤结构, 土壤团聚情况较其他地
方好。然而, 从土块的分散程度看, 人为耕作使得土
壤的抗分散能力大大减弱, 故而对元阳梯田区进行
退耕还林还草是非常必要的。
参考文献
[1] 于大炮, 刘明国, 邓红兵, 等. 辽西地区林地土壤抗蚀性
分析[J]. 生态学杂志, 2003, 22(5): 10–14.
[2] 方学敏, 万兆惠, 徐永年. 土壤抗蚀性研究现状综述[J].
泥沙研究, 1997(2): 87–91.
[3] 刘新宇, 赵岭, 王立刚, 等. 阿伦河流域水土保持林土壤
抗蚀性研究[J]. 防护林科技, 2000, 3(44): 21–23.
[4] 张振国, 黄建成, 焦菊英, 等. 安塞黄土丘陵沟壑区退耕
地植物群落土壤抗蚀性分析[J]. 水土保持研究, 2008,
15(1): 29–31.
[5] 胡建忠, 张伟华, 李文忠, 等. 北川河流域退耕地植物群
落土壤抗蚀性研究[J]. 土壤学报, 2004, 41(6): 854–863.
[6] 董慧霞 , 李贤伟 , 张健 , 等 . 不同草本层三倍体毛白
杨林地土壤抗蚀性研究[J]. 水土保持学报, 2005,19(3):
70–74.
[7] 王佑民, 郭培才, 高维森. 黄土高原土壤抗蚀性研究[J].
水土保持学报, 1994, 8(4): 11–16.
[8] 张家洋, 朱凤荣, 张金池, 等. 江宁小流域主要植被类型
土壤抗蚀性研究[J]. 中国农学通报, 2010, 26(5): 72–76.
[9] 薛萐, 李占斌, 李鹏, 等. 不同植被恢复模式对黄土丘陵
区土壤抗蚀性的影响 [J]. 农业工程学报 , 2009, 25:
69–72.
[10] 潘义国. 不同植被条件下土壤的抗侵蚀研究[D]. 贵州大
学, 2008: 30−55.
[11] 邵明安, 王全九, 黄明斌. 土壤物理学[M]. 北京: 高教
出版社. 2006: 17–34.
[12] 丁文峰, 李占斌. 土壤抗蚀性的研究动态[J]. 水土保持
科技情报, 2001(1): 36–39.
[13] 安和平. 北盘江中游地区土壤抗蚀性及预测模型研究[J].
水土保持学报, 2000, 14(4): 38–42.
[14] 尹先平, 周运超, 罗明, 等. 赣江源区主要土壤抗蚀性能
对比[J]. 中国水土保持科学, 2010, 8(2): 8–14.
[15] 韩鲁艳, 郝乾坤, 焦菊英. 黄土丘陵沟壑区人工林地的
土壤抗蚀性评价 [J]. 水土保持通报 , 2009, 29(3):
159–164.
[16] 史晓梅, 史东梅, 文卓立. 紫色土丘陵区不同土地利用
类型土壤抗蚀性特征研究[J]. 水土保持通报, 2007, 21(4):
63–66.
[17] 张启昌, 孟庆繁, 兰晓龙. 黄土低山丘陵土壤抗蚀性影
响因素的初步研究 [J]. 水土保持通报 , 1996, 16(3):
23–26.
[18] 薛萐, 刘国彬, 张超, 等. 黄土丘陵区人工灌木林土壤抗
蚀 性 演 变特征 [J]. 中 国农 业 科 学 , 2010, 43(15):
3143–3150.
[19] 李阳芳, 宋维峰, 彭永刚等. 元阳梯田不同土地利用类
型表层土壤的抗冲性[J]. 中国水土保持科学, 2013, 10(5):
31–35.
[20] 刘震. 水土保持监测技术[M]. 北京: 中国大地出版社,
2003: 33–34.
[21] 中国科学院南京土壤研究所土壤物理研究室. 土壤物理
性质测定法[M]. 北京: 科学出版社, 1978, 11–13.
[22] 中国科学院南京土壤研究所. 土壤理化分析[M]. 上海:
科学技术出版社, 1980: 132–136.
[23] 张启昌, 孟庆繁, 兰晓龙. 黄土低山丘陵土壤抗蚀性影
响因素的初步研究 [J]. 水土保持通报 , 1996, 16(3):
23–26.
[24] 赵洋毅, 周运超, 段旭等. 黔中喀斯特地区不同植被土
壤抗蚀性研究 [J]. 农业现代化研究 , 2007, 28(5):
633–636.
[25] 史晓梅, 史东梅, 文卓立. 紫色土丘陵区不同土地利用
类型土壤抗蚀性特征研究[J]. 水土保持学报, 2007, 21(4):
63–66.