全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 渊杂匀耘晕郧栽粤陨 载哉耘月粤韵冤
摇 摇 第 猿源卷 第 苑期摇 摇 圆园员源年 源月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
青藏高原东北部 缘园园园 年来气候变化与若尔盖湿地历史生态学研究进展
何奕忻袁吴摇 宁袁朱求安袁等 渊员远员缘冤
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天山云杉森林土壤有机碳沿海拔的分布规律及其影响因素 阿米娜木窑艾力袁常顺利袁张毓涛袁等 渊员远圆远冤噎噎
个体与基础生态
小兴安岭红松日径向变化及其对气象因子的响应 李兴欢袁刘瑞鹏袁毛子军袁等 渊员远猿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
采伐剩余物对林地表层土壤生化特性和酶活性的影响 吴波波袁郭剑芬袁吴君君袁等 渊员远源缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎
庞泉沟自然保护区典型森林土壤大团聚体特征 白秀梅袁韩有志袁郭汉清 渊员远缘源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
思茅松天然林树冠结构模型 欧光龙袁肖义发袁王俊峰袁等 渊员远远猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
镁缺乏和过量胁迫对纽荷尔脐橙叶绿素荧光特性的影响 凌丽俐袁黄摇 翼袁彭良志袁等 渊员远苑圆冤噎噎噎噎噎噎噎
斑块生境中食果鸟类对南方红豆杉种子的取食和传播 李摇 宁袁王摇 征袁鲁长虎袁等 渊员远愿员冤噎噎噎噎噎噎噎噎
重金属铅与两种淡水藻的相互作用 刘摇 璐袁闫摇 浩袁李摇 诚袁等 渊员远怨园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
刺参养殖池塘初级生产力及其粒级结构周年变化 姜森颢袁周一兵袁唐伯平袁等 渊员远怨愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
控渊微囊冤藻鲢尧鳙排泄物光能与生长活性 王银平袁谷孝鸿袁曾庆飞袁等 渊员苑园苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
五爪金龙中香豆素类物质含量及其对福寿螺尧水稻和稗草的影响 犹昌艳袁杨摇 宇袁胡摇 飞袁等 渊员苑员远冤噎噎噎
种群尧群落和生态系统
西双版纳国家级自然保护区勐腊子保护区亚洲象种群和栖息地评价 林摇 柳袁金延飞袁陈德坤袁等 渊员苑圆缘冤噎噎
莱州湾鱼类群落同功能种团的季节变化 李摇 凡袁徐炳庆袁马元庆袁等 渊员苑猿远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
长期不同施肥方式对麦田杂草群落的影响 蒋摇 敏袁沈明星袁沈新平袁等 渊员苑源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
极端干旱条件下燕麦垄沟覆盖系统水生态过程 周摇 宏袁张恒嘉袁莫摇 非袁等 渊员苑缘苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
流域景观格局变化对洪枯径流影响的 杂宰粤栽模型模拟分析 林炳青袁陈兴伟袁陈摇 莹袁等 渊员苑苑圆冤噎噎噎噎噎
近 圆园年青藏高原东北部禾本科牧草生育期变化特征 徐维新袁辛元春袁张摇 娟袁等 渊员苑愿员冤噎噎噎噎噎噎噎噎
丽江城市不同区域景观美学 郭先华袁赵千钧袁崔胜辉袁等 渊员苑怨源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
珠三角河网水域栅藻的时空分布特征 王摇 超袁李新辉袁赖子尼袁等 渊员愿园园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
博斯腾湖细菌丰度时空分布及其与环境因子的关系 王博雯袁汤祥明袁高摇 光袁等 渊员愿员圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
遗传算法支持下土地利用空间分形特征尺度域的识别 吴摇 浩袁李摇 岩袁史文中袁等 渊员愿圆圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎
川西亚高山不同海拔岷江冷杉树轮碳稳定同位素对气候的响应 靳摇 翔袁徐摇 庆袁刘世荣袁等 渊员愿猿员冤噎噎噎噎
基于 耘杂阅粤的西北太平洋柔鱼资源空间热点区域及其变动研究 冯永玖袁陈新军袁杨铭霞袁等 渊员愿源员冤噎噎噎噎
城乡与社会生态
基于居民生态认知的非使用价值支付意愿空间分异研究要要要以三江平原湿地为例
高摇 琴袁敖长林袁陈红光袁等 渊员愿缘员冤
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浑河河水及其沿岸地下水污染特征 崔摇 健袁都基众袁王晓光 渊员愿远园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
社会生态系统及脆弱性驱动机制分析 余中元袁李摇 波袁张新时 渊员愿苑园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
研究简报
等渗 晕葬悦造和 悦葬渊晕韵猿冤 圆胁迫对黄瓜幼苗生长和生理特性的影响 周摇 珩袁郭世荣袁邵慧娟袁等 渊员愿愿园冤噎噎噎
专家观点
关于野生态保护和建设冶名称和内涵的探讨 沈国舫 渊员愿怨员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆愿圆鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢圆怨鄢圆园员源鄄园源
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 红豆杉人工林要要要红豆杉为常绿针叶乔木袁树高可达 圆缘皂袁属国家一级保护植物遥 红豆杉中含有的紫杉醇袁具有独
特的抗癌机制和较高的抗癌活性袁能阻止癌细胞的繁殖尧抑制肿瘤细胞的迁移袁是世界公认的抗癌药遥 红豆杉在我
国共有 源个种和 员个变种袁即云南红豆杉尧西藏红豆杉尧东北红豆杉尧中国红豆杉和南方红豆杉渊变种冤遥 由于天然红
豆杉稀缺袁国家严禁采伐利用袁因而我国南方很多地方都采取人工种植的方法生产利用遥 人工种植的南方红豆杉在
南方山区多呈斑块状分布袁斑块生境中鸟类对红豆杉种子的传播有重要的影响遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 7 期
2014年 4月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.7
Mar.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30972349, 30670338);高等学校博士学科专项科研基金(20091403110005)
收稿日期:2013鄄04鄄01; 摇 摇 修订日期:2013鄄09鄄22
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: ghqbxm@ 126.com
DOI: 10.5846 / stxb201304010570
白秀梅,韩有志,郭汉清.庞泉沟自然保护区典型森林土壤大团聚体特征.生态学报,2014,34(7):1654鄄1662.
Bai X M,Han Y Z,Guo H Q.Characteristics of soil macroaggregates under typical forests in Pangquangou Nature Reserve.Acta Ecologica Sinica,2014,34
(7):1654鄄1662.
庞泉沟自然保护区典型森林土壤大团聚体特征
白秀梅*,韩有志,郭汉清
(山西农业大学林学院, 太谷摇 030801)
摘要:对庞泉沟自然保护区内 4种典型森林(云杉鄄落叶松鄄杨桦针阔混交林(简称针阔混交林),杨桦阔叶林,沙棘灌木林和华北
落叶松林)和撂荒地(对照)0—20cm土层内土壤大团聚体含量及稳定性进行了研究。 结果表明,和撂荒地相比,林地土壤大团
聚体含量及稳定性显著增加(P<0.05)。 不同林地>0.25mm土壤团聚体含量顺序为:针阔混交林>杨桦阔叶林>沙棘灌木林>华
北落叶松林>撂荒地。 林地>0.5mm湿筛水稳性大团聚体含量显著大于撂荒地。 根据团聚体破坏率和土壤团聚体水稳性指数,
土壤团聚体稳定性由大到小顺序为:针阔混交林>沙棘灌木林>华北落叶松林>杨桦阔叶林>撂荒地。 根据干湿筛团聚体平均重
量直径(MWD)差值分析得稳定性顺序为:杨桦阔叶林>针阔混交林>沙棘灌木林>华北落叶松林>撂荒地。 相关分析表明,土壤
有机碳含量和粘粒含量与干、湿筛土壤大团聚体含量之间呈极显著正相关(P<0.01),粘粒含量与 MWD(干)和 MWD(湿)的差
值之间呈极显著负相关(P<0.01),土壤容重、土壤通气孔隙和毛管孔隙等也显著影响着土壤大团聚体含量及其 MWD(干)和
MWD(湿)的差值(P<0.05)。 研究结果可为该区森林资源的合理经营提供一定的科学依据。
关键词:庞泉沟自然保护区;土壤大团聚体;林地
Characteristics of soil macroaggregates under typical forests in Pangquangou
Nature Reserve
BAI Xiumei*,HAN Youzhi,GUO Hanqing
College of Forestry,Shanxi Agricultural University,Taigu 030801, China
Abstract: The content and stability of soil macroaggregates in 0—20cm soil layer were studied for four typical forests ( the
coniferous and broad鄄leaved mixed forest (by the composition of Picea meyer,P. wilsonii,Larix principis鄄rupprechtii,Populus
davidiana and Betula platyphlla), the broad鄄leaved forest of P. davidiana and B. platyphlla, the shrub of Hippophaer
hamnoides and the Larix principis鄄rupprechtii forest) and an abandoned land (control) in Pangquangou Nature Reserve.The
results showed that the content and stability of soil macroaggregates under the four typical forests were significantly increased
(P<0.05) by compared with the abandoned land.The content of soil aggregates >0郾 25mm under the four forestlands was in
the following order:the coniferous and broad鄄leaved mixed forest > the broad鄄leaved forest > the shrub > the Larix forest >
the abandoned land. The wet sieve test also indicated that the content of water鄄stable aggregates > 0. 5mm under the
forestlands was significantly greater than under the abandoned land.Based on soil aggregate breakage rate and soil aggregate
water鄄stability index,the soil aggregate stability was in the order:the coniferous and broad鄄leaved mixed forest > the shrub >
the Larix forest > the broad鄄leaved forest > the abandoned land. According to the difference between the mean weight
diameters (MWD) determined with the dry sieve and the wet sieve methods,the stability of soil aggregates followed the
order:the broad鄄leaved forest > the coniferous and broad鄄leaved mixed forest > the shrub > the Larix forest > the abandoned
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land. Correlations analysis indicated that the content and stability of dry or wet sieve soil macroaggregates were very
significantly (P<0.01) positively related to soil organic carbon (SOC) and clay particles. The MWD was very significantly
(P<0.01) correlated negatively with clay particles.Soil macroaggregate content and the MWD were significantly (P<0.05)
affected by soil bulk density,soil aeration porosity and soil capillary porosity.This study provides certain scientific evidence
for rational management of the forest resources of the reserve.
Key Words: Pangquangou Nature Reserve;soil macroaggregate;forestland
摇 摇 庞泉沟自然保护区位于山西省西部,是汾河主
要支流—文峪河的发源地,区内有华北高海拔地带
的代表性森林植被。 这里的森林植被发挥着良好的
土壤保持和水源涵养及生态景观功能[1],但是保护
区内的部分人工林由于树种组成单一,林下植被稀
少,长期生长或多代连栽后导致林地土壤性质存在
一定的极化(即土壤性质非平衡或极端化发展趋势)
或退化危险[2],加之人为樵伐、采药、放牧等活动的
影响,进一步加剧了土壤退化的程度。 所以,迫切需
要开展该区森林土壤性质动态变化研究。
土壤团聚体是构成土壤结构的基本单元,是决
定土壤肥力状况的重要因素[3鄄5]。 团聚体的大小分
布及稳定性在维持土壤孔隙、调节土壤水气矛盾、促
进植物根系生长和防治土壤侵蚀退化方面发挥着重
要作用[6鄄9]。 土壤团聚体可分为大团聚体(粒径逸
0郾 25mm)和微团聚体(粒径臆0.25mm),大团聚体是
由土壤颗粒与腐殖质凝结而成的、近似球形的较疏
松的多孔小土团[10]。 一般将大团聚体称为土壤团
粒结构体,它是维持土壤结构稳定的基础,其含量越
高,土壤结构的稳定性越大[11鄄13]。 土壤有机碳含量
与土壤大团聚体的形成与稳定关系密切[9,12]。 研究
表明,植被覆盖[13]、土地利用方式[9,14]及人类生产活
动[15鄄17]等都会影响土壤有机碳含量及分布,从而也
会影 响 土 壤 大 团 聚 体 的 数 量 和 稳 定 性。
Wuddivira[18]、Candan[19]等研究表明,土壤大团聚体
对土地利用和管理的变化最为敏感,可以通过对土
壤大团聚体含量及稳定性的研究来研究土壤结构
特征。
目前,众研究者采用团聚体分形维数[20]、团聚
体平 均 重 量 直 径 ( MWD ) 和 几 何 平 均 直 径
(GMD) [21]、团聚体水稳性指数[22]等不同指标对林
地土壤团聚体特性展开了研究,但主要集中在西南
低山丘陵等林地[23鄄25]、南方红壤低山、中山林地[7,26]
以及黄土高原中部丘陵沟壑区林地[27鄄28],针对黄土
高原高海拔地带的代表性森林植被对土壤大团聚体
含量及特性的影响研究还鲜见报道。 为此,本研究
选取庞泉沟自然保护区内 4 种典型森林土壤为对
象,分析其土壤大团聚体含量及特性,以期更好地描
述不同林地土壤结构状况,从而为该区林地资源的
合理经营及以水源涵养和生态环境改善为主要经营
目的的植被建设提供科学依据。
1摇 材料与方法
1.1摇 试验区概况
庞泉沟国家级自然保护区,位于山西省西部吕
梁山脉中段的关帝山林区(111毅21忆—111毅37忆E,37毅
45忆—37毅59忆N),海拔 1500—2830m,山势险峻,自然
植被茂盛,是山西吕梁山水源涵养林的主体和天然
林保护的重点地区,是我国暖温带残存的天然林中
少数保存完整的林区之一,该区也是山西生态环境
的重要屏障。 该区属暖温带大陆性山地气候区,年
平均气温 4.3益。 年平均降水量 822.6mm,降雨多集
中在 7—9月份,该时段降水量为全年降水量的 83%
以上。 同时该区也是山西省的暴雨多发区。
本研究区内优势乔木树种为华北落叶松(Larix
principis鄄rupprechtii)、油松(Pinus tabulaeformis)、云杉
(包括青杄(Picea meyeri)和白杄(P. wilsonii)辽东栎
(Quercus liaotungensis)以及桦木(包括白桦(Betula
platyphlla) 和红桦 ( B. albo鄄sinensis ) 和山杨 ( P.
davidiana)等,林相较为整齐,郁闭度 0.6—0.7,林龄
40—60 年。 灌 木 丛 主 要 有 沙 棘 ( Hippophaer
hamnoides)、箭叶锦鸡儿(Caragana jubata)、绣线菊
(Spiraea salicifolia)、山刺玫(Rosa davurica)等。 草
本主要有紫花苜蓿(Medicago sativa)、鹿蹄草(Pyrola
rotundifolia)、毛茛(Ranunculus japonicus)等。 土壤类
型从低海拔到高海拔依次为山地褐土、山地淋溶褐
5561摇 7期 摇 摇 摇 白秀梅摇 等:庞泉沟自然保护区典型森林土壤大团聚体特征 摇
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土、山地棕壤和亚高山草甸土,林下灌草植被因乔木
层林冠郁闭度的差异而不同。
本实验选取庞泉沟自然保护区内华北落叶松人
工林、天然次生杨桦阔叶林、天然次生云杉鄄华北落
叶松鄄杨桦针阔混交林(下文中简称针阔混交林)、人
工沙棘灌木林等 4 种典型林分,并在各林分内选取
坡向、坡度、坡位基本一致的地段设立标准样地(20
m 伊 20 m),并选择在该区分布较多的撂荒地(2005
年弃耕)为对照,对各标准地土壤团聚体特性进行研
究。 各标准地基本特征见表 1。
表 1摇 标准地基本情况
Table 1摇 Basic situation of the sample plots
植被类型
Forest types
海拔
Altitude
/ m
坡度
Slope
gradient /
(毅)
坡向
Slope
aspect
林木起源
forest
origin
林龄
Forest
age / a
林下灌草种类
Undergrowth
planting
species
郁闭度
Canopy
density
/ %
枯落物厚度
Litter
thickness
/ cm
枯落物干重
Dried litter
weight /
( t / hm2)
华北落叶松林 1780 17 半阴坡 人工林 34
*忍冬、绣线菊、
苔草、鹿蹄草
75 3.3 28.75
杨桦阔叶林 1720 15 阴坡 天然次生林 55 黄刺玫、美蔷薇、柴胡、早熟禾、鹿蹄草 70 2.6 22.78
针阔混交林 1800 16 阴坡 天然次生林 60
绣线菊、忍冬、荚迷、
糙苏、苔草、柴胡、
鹿蹄草
78 4.2 36.21
沙棘灌木林 1670 13 阴坡 人工林 32 黄刺玫、早熟禾、苔草、鹿蹄草 75 1.8 7.62
撂荒地 1670 11 半阴坡 早熟禾、苔草、马先蒿
摇 摇 *忍冬 Lonicera japonica,苔草 Carex tristachya,黄刺玫 Rosa xanthina,美蔷薇 Rosa bella,早熟禾 Poa annua,荚迷 Viburnum dilatatum,糙苏
Phlomis umbrosa,马先蒿 Pedicularis sp,柴胡 Bupleurum chinensis,绣线菊 Spiraea salicifolia,鹿蹄草 Pyrola rotundifolia;华北落叶松林地 larix principis鄄
rupprechtii forestland,杨桦阔叶林地 broad鄄leaved forestland of P. davidiana and B. platyphlla,针阔混交林地 coniferous and broad鄄leaved mixed
forestland,沙棘灌木林地 Larix principis鄄rupprechtii forestland,撂荒地 abandoned land
1.2摇 土壤样品的采集与处理
2012年 6月中旬,分别在华北落叶松林、杨桦阔
叶林、针阔混交林、沙棘灌木林以及撂荒地的各标准
样地内随机选取有代表性的 5 个采样点,画出 30cm
伊30cm的小样方,收集样方内所有枯落物,烘干称重
计算枯落物蓄积量,并在每一小样方内用环刀采集
0—20cm深原状土,测定土壤容重;同时用硬质塑料
盒采集该深度原状土带回实验室处理,测定土壤团
聚体;采集同一林分样地内 5 个采样点土样,混合,
用四分法取该深度混合土样,测定土壤其它理化指
标。 各标准地土壤理化性质见表 2。
表 2摇 不同林地土壤理化性质
Table 2摇 Soil physical and chemical character of different forest stands
林地类型 Forest land types 华北落叶松林地* 杨桦阔叶林地 针阔混交林地 沙棘灌木林地 撂荒地
土壤容重 Soil bulk density / (g / cm3) 1.23依0.12 1.18依0.14 1.14依0.08 1.36依0.19 1.43依0.11
有机碳 Soil organic carbon / (g / kg) 14.36依0.75 15.78依1.04 19.72依1.89 13.86依1.27 7.52依1.09
总氮 Total N / (g / kg) 1.01依0.09 1.42依0.06 1.79依0.05 1.75依0.09 0.86依0.04
C / N 14.22依0.05 11.11依0.03 11.02依0.04 8.40依0.02 8.70依0.03
粘粒 Clay particle / % 10.18依0.46 13.74依0.76 14.1依0.89 12.36依0.27 7.01依0.53
粉粒 Silt particle / % 33.48依1.42 33.59依1.30 32.64依1.05 36.26依1.92 36.01依1.11
砂粒 Sand particle / % 56.49依1.57 52.67依1.69 53.35依1.07 51.38依2.06 56.98依1.49
毛管孔隙度 Soil capillary porosity / % 39.98依1.78 40.65依2.01 41.35依1.37 37.29依1.62 35.78依1.92
通气孔隙度 Soil aeration porosity / % 13.6依0.38 14.81依0.74 15.62依0.47 11.39依0.98 10.26依0.48
摇 摇 表中数值为平均值依标准差
6561 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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1.3摇 分析方法与数据处理
土壤机械组成测定采用比重计法;有机碳含量
测定采用重铬酸钾氧化外加热法;毛管孔隙度测定
采用环刀浸透法;风干团聚体含量测定采用沙维诺
夫[10]干筛法;水稳性团聚体含量采用 Yoder[10]湿筛
法。 团聚体结构破坏率 = [干筛(>0.25mm 团聚体)
-湿筛( > 0. 25mm 团聚体)] /干筛( > 0. 25mm 团聚
体)伊100%;团聚体的平均重量直径(MWD)计算采
用邱莉萍等[21]推导的公式:MWD =移X iWi( i = 0,1,
2,…,n),式中 MWD为团聚体平均重量直径,X i为每
一级别团聚体的平均直径(mm),Wi为每一级别团聚
体的重量百分数。
采用 Excel 软件进行数据初期处理,使用 SPSS
13.0进行多重比较及相关性分析。
2摇 结果与分析
2.1摇 不同林地土壤风干大团聚体分布
通过干筛可获得土壤大团聚体总数,这些大团
聚体包括非水稳性团聚体和水稳性团聚体[29]。 不
同粒级土壤团聚体含量反映团聚体的机械稳定性,
即团聚体抵抗外力免被压碎或抵抗外部环境变化而
保持原有形态的能力[30]。 从表 3 可知:不同林地与
撂荒地比较,0—20cm土层 0.25—10mm 粒径范围土
壤大团聚体含量均表现出显著差异(P<0.05),针阔
混交林、杨桦阔叶林、沙棘灌木林、华北落叶松林分
别较撂荒地提高 45%、37%、25%、20%;除华北落叶
松林和沙棘灌木林之间差异不显著外,其他林地间
存在显著差异;针阔混交林的大团聚体含量最高,达
到 93.10%,这表明,森林覆盖均对土壤结构有改善
作用,均能提高土壤大团聚体含量,均能不同程度的
增强土壤团聚体的机械稳定性,而其中针阔混交林
的作用是最显著的。 其土壤大团聚体含量由大到小
顺序为针阔混交林>杨桦阔叶林>沙棘灌木林>华北
落叶松林>撂荒地。
表 3摇 不同林地土壤大团聚体含量(干筛)
Table 3摇 Soil aggregate composition of different forest stands (dry鄄sieving)%
林分类型
Forest types
团聚体粒径 aggregate size classes / mm
﹥ 10 10—7 7—5 5—3 3—2 2—1 1—0.5 0.5—0.25 0.25—10
华北落叶松林 3.19c 7.28b 15.13a 12.39b 11.4b 16.19a 8.59b 6.36b 77.34c
杨桦阔叶林 3.01c 6.41b 17.25a 10.42b 16.83a 13.76a 14.41a 8.84a 87.92b
针阔混交林 1.01d 12.56a 12.63b 17.27a 17.79a 14.54a 12.07a 7.24b 93.10a
沙棘灌木林 4.61b 10.58a 12.46b 13.29b 15.45a 13.63a 13.05a 7.17b 80.63c
撂荒地 5.38a 11.75a 12.56b 8.66b 8.31b 8.24b 8.03b 6.74b 64.29d
摇 摇 LSD法检验,表中不同小写字母均表示植被类型间差异达显著水平
摇 摇 >0.25mm的土壤团聚体粒径范围内,各粒级的
组成比例在不同植被类型下表现出一定的差异性。
和撂荒地相比,0.5—0.25mm 团聚体含量,杨桦阔叶
林增加显著,其他植被增加不明显;1—0.5mm、3—
2mm团聚体含量,和撂荒地相比,除华北落叶松外,
其他 3种植被都增加明显;2—1mm、5—3mm 团聚体
含量,4种林地和撂荒地比较都有显著增加,但针阔
混交林在 5—3mm 粒径范围内增加最为显著,比撂
荒地增加 99%;7—5mm 团聚体含量,只有华北落叶
松林地和杨桦阔叶林地较撂荒地有所增加,而针阔
混交林地和沙棘灌木林地和撂荒地的含量相当;
10—7mm团聚体含量,针阔混交林地和撂荒地相当,
而其他 3种植被的含量反而低于撂荒地;>10mm 的
团聚体含量在不同植被类型下表现出一定的差异
性,相对含量均较少,撂荒地最多且仅为 5.38%。 综
合分析土壤各粒径范围团聚体含量得出,植被覆盖
更有利于增加 0.5—7mm团聚体含量。
2.2摇 不同林地土壤水稳性大团聚体分布
湿筛法得到的是土壤水稳性团聚体,>0.25mm
水稳性大团聚体含量对保持土壤结构的稳定性有重
要作用,同时也是衡量土壤抗侵蚀能力的指标之
一[27]。 从表 4 可知,不同类型林地 0—20mm 土层
>0.25mm水稳性团聚体含量均较高 ( 49. 92%—
60郾 67%),和撂荒地相比差异都达到显著水平(P<
0郾 05),这说明植被覆盖有利于土壤水稳性团聚体的
形成。 针阔混交林、杨桦阔叶林、沙棘灌木林、华北
落叶松林地土壤中>0.25mm水稳性大团聚体含量分
别比撂荒地增加了 65%、53%、47%、36%。 4 种林地
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中>0.25mm水稳性大团聚体含量除杨桦阔叶林和沙
棘灌木林二者之间差异不显著外,其他各植被类型
之间差异显著。 在 4 种典型林地中,针阔混交林对
土壤水稳性大团聚体含量的增加作用最为显著,华
北落叶松林的增加作用较差。
表 4摇 不同林地土壤水稳性大团聚体组成(湿筛)
Table 4摇 Water鄄stable aggregate composition of different forest stands (wet鄄sieving)%
林分类型
Forest types
团聚体粒径 aggregate size classes / mm
﹥ 5 5—2 2—1 1—0.5 0.5—0.25 ﹥ 0.25
华北落叶松林 4.56b 8.68c 13.68b 12.65a 10.35a 49.92c
杨桦阔叶林 5.34b 9.59b 15.82b 15.74a 9.59a 56.08b
针阔混交林 7.79a 12.6a 18.29a 13.12a 8.9a 60.67a
沙棘灌木林 5.18b 10.47b 14.85b 14.63a 8.98a 54.11b
撂荒地 2.29c 8.07c 10.06c 8.43b 7.86b 36.71d
摇 摇 从>0.25mm 水稳性团聚体各粒级含量分析得
出,和撂荒地相比,0.25—0.5mm范围内,各林地和撂
荒地土壤的水稳性大团聚体含量之间差异不显著,
而各林地土壤在 0. 5—1mm、 1—2mm、 2—5 mm、
>5mm范围内水稳性大团聚体含量都显著增加(P<
0郾 05)。 在总水稳性大团聚体含量方面,针阔混交林
增加量最多,和其他林地间差异显著,其次是杨桦阔
叶林和沙棘灌木林,这两种植被的增加量相当,增加
最少的为华北落叶松林。 说明植被覆盖更有利于提
高土壤>0.5mm水稳性大团聚体含量。
2.3摇 不同林地土壤团聚体稳定性比较
2.3.1摇 团聚体结构破坏率比较
如表 5所示,4种植被覆盖下 0—20cm土层土壤
团聚体破坏率为 56.77%—62.14%,均显著低于撂荒
地(P<0郾 05)。 华北落叶松林与杨桦阔叶林之间和
针阔混交林与沙棘灌木林之间差异不显著,而华北
落叶松林、杨桦阔叶林分别与针阔混交林、沙棘灌木
林之间差异显著,说明用团聚体结构破坏率评价,针
阔混交林和沙棘灌木林的土壤团聚体稳定性最好,
撂荒地的稳定性最差。
表 5摇 土壤团聚体稳定性指标
Table 5摇 Soil aggregates stability index
植被类型
Forest types
团聚体破坏率 / %
Soil aggregates
breakage rate
平均重量直径
The mean weight diameter (MWD) / mm
干筛法
Dry鄄sieving
湿筛法
Wet鄄sieving
MWD(干)鄄
MWD(湿) / mm
MWD(dry)鄄
MWD(wet)
团聚体水稳性指数 / %
Soil aggregate water
stability index
华北落叶松林 61.32b 3.01b 0.86c 2.14b 27.84b
杨桦阔叶林 62.14b 3.04b 1.04b 2.00c 25.13b
针阔混交林 56.77c 3.30a 1.28a 2.02c 33.51a
沙棘灌木林 57.53c 3.16b 1.04b 2.12b 28.28b
撂荒地 89.78a 3.08b 0.71c 2.37a 10.73c
2.3.2摇 干筛平均重量直径(MWD 干)与湿筛平均重
量直径(MWD湿)的差值比较
用土壤团聚体平均重量直径(MWD)来作为反
映土壤团聚体大小分布状况的综合指标。 MWD 值
越大,表示团聚体的平均粒径团聚度越高,稳定性越
强[6,31]。 无论干筛还是湿筛不同林地及撂荒地 0—
20cm土层土壤团聚体 MWD的变化规律都有一定的
相似性,针阔混交林最大且与其他植被间差异显著。
干筛后 MWD除针阔混交林外其他类型间无显著差
异;而湿筛得出 MWD 大小变化为:针阔混交林>杨
桦阔叶林 =沙棘灌木林>华北落叶松>撂荒地,且杨
桦阔叶林与华北落叶松林和撂荒地之间都存在显著
差异。
为了更充分说明不同植被类型对土壤团聚体稳
定性的影响,用干筛与湿筛测得的团聚体平均重量
直径(MWD)的差值来说明土壤结构稳定性强弱,差
值越大,说明稳定性越差[10]。 不同植被类型间干
筛、湿筛土壤团聚体 MWD 差值由小到大顺序为:杨
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桦阔叶林(2.00) <针阔混交林(2.02) <沙棘灌木林
(2.12)<华北落叶松(2.14) <撂荒地(2.37),4 种植
被类型与撂荒地之间有显著差异,而杨桦阔叶林与
针阔混交林之间以及沙棘灌木林与华北落叶松之间
无显著差异。 说明用这一指标比较,针阔混交林与
杨桦阔叶林地土壤团聚体稳定性最好,撂荒地最差。
2.3.3摇 团聚体水稳性指数比较
分别取不同样地 0—20cm 土层 3—5mm 风干团
聚体 50粒用浸水崩解法[10]测定土壤团聚体水稳性
指数,水稳性指数越大,说明土壤团聚体在水的浸泡
下破碎所用时间越长,团聚体水稳定性越好。 从表 5
可看出,针阔混交林的水稳性最大(33.51%),撂荒
地最小 ( 10. 73%),针阔混交林较撂荒地增加了
212%;土壤水稳性指数在针阔混交林和其他 3 种林
地之间以及各林地和撂荒地之间差异显著 ( P <
0郾 05),可见,针阔混交林比纯林更能提高土壤团聚
体的水稳性;华北落叶松、杨桦阔叶林和沙棘灌木林
之间差异不显著,但较撂荒地均有显著提高,其水稳
性指数分别比撂荒地提高 159%、134%、163%,说明
了森林植被覆盖对土壤结构改善的重要意义。
2.4摇 土壤团聚体各稳定性指标及土壤理化性质间
相关性分析
相关分析表明(表 6),土壤有机碳含量与风干
0.25—10mm大团聚体含量和>0.25mm 水稳性大团
聚体含量之间呈极显著正相关(P<0.01),与团聚体
水稳性指数呈显著正相关关系(P<0.05),这说明有
机质含量越多,风干 0.25—10mm 大团聚体含量和>
0.25mm水稳性大团聚体含量越多,水稳性指数也越
高,团聚体越稳定。 有机碳含量与团聚体破坏率之
间以及与 MWD(干)和 MWD(湿)的差值间呈显著
负相关关系(P<0.05),说明了有机碳含量越多,这两
种稳定性指标数值越低,团聚体越稳定。
表 6摇 团聚体稳定性指标与土壤理化性质间的相关性
Table 6摇 Correlations between soil aggregates stability index and soil physical and chemical character
0.25—10mm
大团聚体(干筛)
Soil aggregates
(dry鄄sieving)
﹥ 0.25mm水稳性
大团聚体
water鄄 stable
aggregates
团聚体破坏率
Soil aggregates
breakage rate
MWD干鄄MWD
湿 MWD(dry)鄄
MWD(wet)
团聚体
水稳性指数
Soil aggregate
water stability index
土壤容重 Soil bulk density -0.88* -0.82 0.71 0.87* -0.76
有机碳 Soil organic carbon 0.97** 0.97** -0.88* -0.93* 0.94*
总氮 Total N 0.81 0.86 -0.76 -0.73 0.76
C / N 0.38 0.39 -0.50 -0.48 0.53
粘粒 Clay particle 0.98** 0.98** -0.87* -0.97** 0.85
粉粒 Silt particle -0.71 -0.63 0.51 0.68 -0.62
砂粒 Sand particle -0.69 -0.75 0.69 0.70 -0.59
毛管孔隙度 Soil capillary porosity 0.87* 0.82 -0.73 -0.87* 0.78
通气孔隙度 Soil aeration porosity 0.89* 0.82 -0.68 -0.87* 0.75
摇 摇 **为 0.01水平上极显著相关,*为 0.05水平上显著相关
摇 摇 土壤粘粒含量与风干 0.25—10mm 大团聚体含
量和>0.25mm水稳性大团聚体含量之间呈极显著正
相关关系(P<0.01),与团聚体水稳性指数呈显著正
相关关系(P<0.05),与 MWD(干)和 MWD(湿)的差
值间呈极显著负相关关系,与团聚体破坏率呈显著
负相关关系(P<0.05)。 说明对于山地褐土或山地淋
溶褐土而言,土壤粘粒含量越多越有利于团聚体的
形成,所形成的团聚体的稳定性也越强。
土壤容重与风干 0.25—10mm 大团聚体含量之
间显著负相关,与 MWD(干)和 MWD(湿)的差值间
显著正相关,土壤毛管孔隙度和非毛管孔隙度与风
干 0.25—10mm大团聚体含量之间呈显著正相关,与
MWD(干)和 MWD(湿)的差值间显著负相关(P<
0郾 05),这说明了土壤容重和孔隙度对团聚体的形成
和稳定也有一定的影响,对于林地土壤而言,一般情
况下人为扰动较少,所以要通过恰当管理措施来调
节土壤容重,增加土壤的孔隙度,促进土壤稳定性团
聚体的形成。
从表 6还可看出,土壤全氮、土壤 C / N以及土壤
粉粒和砂粒含量等土壤理化指标与土壤团聚体含量
及稳定性指标间也存在一定的相关性,但相关性都
不显著(P<0.05)。
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3摇 讨论
本试验所选样地中,由于各种植被类型发达的
根系和凋落物腐殖化增加了其覆盖下的土壤有机质
含量,使土壤胶体状况改善而增大了土壤颗粒之间
的胶结,形成了较多的大团聚体和结构稳定、比例适
合的水稳性团聚体[32鄄33],从而使土壤 MWD 和水稳
性指数较大,团聚体结构破坏率较小,大大改善了土
壤结构。
针阔混交林林型复杂,林下又有较多灌木和草
本覆盖,土壤表层根系发达,枯落物输入量多,土壤
有机碳、总氮和微生物总量较高[34],土壤有机物质
的分解和转化较快[35];另外,针阔混交林下土壤容
重、粘粒含量及其孔隙性等方面(表 2)也利于土壤
良好结构体的形成,因此针阔混交林在增加具有水
稳定性和机械稳定性的土壤大团聚体含量方面有明
显的优势。
在 4种林地土壤中,华北落叶松林土壤大团聚
体含量最少,主要是由于华北落叶松人工林样地郁
闭度较高,林下植被主要以一些耐阴的草本为主,林
型相对单一,地表枯落物输入量少且多含难以分解
的木质素、单宁、树脂和蜡质等物质,使得该植被类
型下的土壤有机碳和总氮含量较少且分解转化较
慢[36],不利于较多水稳性团聚体和非水稳性团聚体
的形成。
杨桦阔叶林郁闭度较小,虽然林地枯落物量和
华北落叶松人工林相比较少,但其林下灌草植被丰
富,植物根系分布较多,土壤有机质的总归还量较
大,并且杨桦阔叶林地土壤有机残体较华北落叶松
林易于分解转化,致使土壤中的腐殖质含量较
多[37],所以杨桦阔叶林地土壤大团聚体含量较华北
落叶松林多且团聚体的稳定性也较强。
沙棘灌木林地和其他林地相比较,在同等郁闭
度下虽然其枯落物量最少,但其表层土壤内根系分
布较多,根系腐烂物和分泌物较多,且其根系有很好
的固氮作用,能对土壤起到很好的改良作用[38],所
以和撂荒地相比能大大增加土壤大团聚体的含量及
稳定性。
4摇 结论
(1) 林地土壤 0—20cm土层内干筛>0.25mm 大
团聚体含量和湿筛>0.25mm水稳性大团聚体含量都
显著高于撂荒地,这与谢锦升[7]在退化红壤地的研
究结果一致:恢复植被后大团聚体稳定性显著增加,
>0.25mm水稳性团聚体含量是裸地的 1.5—2.8 倍。
干筛分析表明:植被覆盖更有利于增加 0.5—7mm团
聚体含量;湿筛分析结果表明:植被覆盖更有利于提
高>0.5mm水稳性大团聚体的含量。 不同林地土壤
间有一定的差异,其大团聚体含量大小顺序为:针阔
混交林>杨桦阔叶林>沙棘灌木林>华北落叶松林>
撂荒地。
(2) 和撂荒地相比,林地土壤团聚体的稳定性
显著增强,与郭曼[28]、董莉丽[39]在黄土高原中部丘
陵区的研究相一致。 根据团聚体破坏率和土壤团聚
体水稳性指数比较,土壤团聚体稳定性顺序为:针阔
混交林>沙棘灌木林>华北落叶松林>杨桦阔叶林>
撂荒地。 根据干湿筛团聚体 MWD差值分析,土壤团
聚体稳定性顺序为:杨桦阔叶林>针阔混交林>沙棘
灌木林>华北落叶松林>撂荒地。 相关分析表明:土
壤团聚体破坏率与 MWD(干)和 MWD(湿)的差值
间呈显著正相关关系( r = 0.89,P<0.05),与土壤团
聚体水稳性指数间存在极显著负相关关系 ( r =
-0.97,P<0.01),说明这 3 个指标可以作为衡量土壤
团聚体稳定性的重要指标。
(3) 相关分析表明,土壤有机碳含量与干、湿筛
土壤大团聚体含量之间是极显著正相关关系(P<
0郾 01),这与董莉丽[9]、韩加强[12]的研究结果相一
致。 粘粒含量与干、湿筛土壤大团聚体含量之间是
极显著正相关关系(P<0.01),与 MWD(干)和 MWD
(湿)的差值之间是极显著负相关关系(P<0.01)。
其次,土壤容重、土壤通气孔隙和毛管孔隙也显著地
影响着土壤 0.25—10mm 大团聚体含量及其 MWD
(干)和 MWD(湿)的差值(P<0.05)。 本试验中土壤
全氮、土壤 C / N以及土壤粉粒和砂粒等土壤理化指
标对土壤团聚体性质也有一定的影响,但通过检验
(P<0.05)不具有显著相关性。
本文主要就庞泉沟自然保护区内典型森林土壤
大团聚体特征进行了研究。 在研究过程中,并未对
该区域内植被的林分起源、林龄、郁闭度等因素对土
壤结构的影响进行考虑,尚需在今后的研究过程中
进行长期的观测研究,以期深入探寻不同植被类型
对土壤结构的影响,并对不同类型植被对土壤结构
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的改良作用做更全面的评价。
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2661 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
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