全 文 ：书第 52 卷 第 3 期
2 0 1 6 年 3 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 52，No. 3
Mar．，2 0 1 6
doi:10．11707 / j．1001-7488．20160301
收稿日期: 2015 － 03 － 13; 修回日期: 2016 － 01 － 20。
基金项目: “十二五”国家科技支撑项目(2012BAD22B0102) ; 浙江省科技计划项目(2014F10047)。
* 钟哲科为通讯作者。
汶川地震对四川理县典型受灾区岷江柏人工林
土壤理化性质的影响*
赵丽丽1 钟哲科1 史作民2 杨慧敏1 邵 琼1
(1． 中国林业科学研究院 国家林业局竹子研究开发中心 杭州 310012;
2． 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 北京 100091)
摘 要: 【目的】 通过对四川理县地震灾区不同受灾程度森林土壤理化性质的对比调查，探索地震对土壤的影
响，为受灾地区土壤修复提供科学依据。【方法】 2013 年 11 月选取汶川地震受灾区岷江柏人工林地进行调查与
采样，在熊尔山调查点(山地褐土)选取 1 个对照(未受地震次生灾害明显破坏)和 3 个受灾林分，在蒲溪沟调查点
(山地棕壤)选取 1 个对照和 2 个受灾林分。测定表层土壤(0 ～ 20 cm)的密度、总孔隙度和颗粒组成特征，分析土
壤剖面 3 个土层(0 ～ 20，20 ～ 40 和 40 ～ 60 cm)土壤的 pH 值、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质和阳离子交换
量等养分指标。【结果】 地震造成 0 ～ 20 cm 层土壤密度显著提高，受灾土壤密度平均值高达 1. 28 g·cm － 3，与对
照相比，熊尔山和蒲溪沟 2 调查点的土壤密度平均值分别提高 6. 1%和 18. 6% ; 伴随着土壤密度增大，土壤总孔隙
度均显著减少(两者极显著负相关，γ = 0. 998＊＊ )，导致土壤透水能力下降，地表径流和水土流失危险增大; 受地震
次生灾害影响，2 调查点土壤有机质含量平均值分别下降 56. 1%和 52. 2%，表层土壤(0 ～ 20 cm)的黏粒含量分别
平均下降了 54. 8%和 57. 1%，土壤砂粒和粉粒含量显著升高 (P ＜ 0. 05); 地震引起 2 个调查点各土层 (0 ～ 20，
20 ～ 40和 40 ～ 60 cm)土壤 pH 值显著升高(P ＜ 0. 05)，平均提高了 11. 5%，pH 值变化与土壤类型和土层深度相关
性不显著，土壤有机质含量减少及黏粒流失可能是导致土壤 pH 值升高的主要原因; 受地震次生灾害影响，土壤全
氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量均显著降低，熊尔山土壤中的有效磷和速效钾含量分别减少了 67. 1%和 72. 2%，
而蒲溪沟土壤中碱解氮和速效钾含量分别减少了 80. 3%和 78. 0% ; 土壤有机质含量与全氮含量、碱解氮含量、有
效磷含量、阳离子交换量间均显著正相关; 土壤的阳离子交换量显著减少，下降 79. 7% ～ 90. 3%，土壤保水保肥能
力很弱; 根据 C /N 比的变化分析可知地震后土壤的 C 损失率高于 N 损失率。【结论】 受地震次生灾害山体崩
塌、滑坡、泥石流、土体断裂及掩埋等影响，调查林分的土壤均出现明显的退化现象: 土壤密度升高，总孔隙度下降，
土壤 pH 值增大，黏粒流失十分严重，养分含量和阳离子交换量明显降低。建议该类林地的土壤修复应着重提高土
壤有机质含量、改善土壤保水保肥性能和减少土壤黏粒流失等。
关键词: 森林土壤; 理化性质; 养分; 汶川地震; 生态修复; 岷江柏人工林; 次生灾害; 理县
中图分类号: S714. 5 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2016)03 － 0001 － 01
Effect of Wenchuan Earthquake on Physical and Chemical
Properties of Forest Soils in Li County of Sichuan Province
Zhao Lili1 Zhong Zheke1 Shi Zuomin2 Yang Huimin1 Shao Qiong1
(1 ． China National Bamboo Research Center，Chinese Academy of Forestry Hangzhou 310012;
2 ． Institute of Forest Ecology，Environment and Protection，Chinese Academy of Forestry Beijing 100091)
Abstract: 【Objective】In order to explore the ecological consequences caused by secondary earthquake disasters and to
provide scientific evidences for disaster-affected soil restoration，the physical and chemical properties of forest soil in Li
County，Sichuan Province，were investigated comparatively． 【Method】Wenchuan earthquake happened on May 12 th，
2008，and the investigation and sampling in Cupressus chenginana plantation of disaster-affected area was conducted in
November，2013． Three earthquake-affected stands and one stand as control ( no obvious damage caused by secondary
earthquake disasters) were chosen in Xionger Mountain (mountain cinnamon soil)，and two earthquake-affected stands
and one control stand were chosen in Puxi Gully (mountain brown soil) ． Soil physical properties such as soil density，total
林 业 科 学 52 卷
porosity and particle composition in 0 － 20 cm soil layer were measured． Meanwhile，soil nutrient indices such as soil pH
value，total nitrogen (TN)，alkali-hydrolysable nitrogen (AN)，available phosphorus (AP)，available potassium (AK)，
soil organic matter(SOM) content and cation exchange capacity (CEC) in three soil layers (0 － 20，20 － 40 ，and 40 － 60
cm) were also analyzed． 【Results】Soil density in 0 － 20 cm soil layer was significantly increased in the earthquake-
affected sites，the average value of earthquake-effected soils was 1． 28 g·cm － 3 ． In comparison with the controls，average
values of soil density were increased by 6． 1% and 18． 6% in Xionger Mountain and Puxi Gully，respectively． The
increased soil density caused the reduction of total soil porosity ( a significant negative relationship between them，r =
－ 0. 998＊＊ )，which brought in a reduction of soil water permeability and an increase of surface runoff and soil ＆ water
erosion． Affected by secondary earthquake disasters，the average soil organic matter contents were decreased by 56． 1%
and 52． 2% in Xionger Mountain and Puxi Gully，respectively． Meanwhile，clay contents in surface soil (0 － 20 cm)
decreased by 54． 8% and 57． 1% on average，respectively． But soil sand and silt contents increased significantly． The
soil pH values were significantly increased at different soil depths (0 － 20，20 － 40 ，and 40 － 60 cm) in both of the two
study sites，and the average pH value was increased by 11． 5% ． The variability of pH value showed no significant
relationship with the soil type and soil depth． The decrease of soil organic matter content and loss of soil clay content may
be the main causes for the increase of pH value． Affected by secondary earthquake disasters，soil TN，AN，AP and AK
contents were decreased significantly． The AP and AK contents were decreased by 67． 1% and 72． 2% in Xionger
Mountain，meanwhile，decreased by 80． 3% and 78． 0% in Puxi Gully，respectively． Content of SOM was positively
correlated with contents of TN，AN，AP，AK and CEC，respectively． The CEC values in earthquake-affected soils from
both investigated areas were significantly decreased by 79． 7% － 90． 3% ． The soils showed a very low capacity in
maintaining soil water and nutrient． The changes of soil C /N ratio indicated that the C loss was higher than the N loss in
earthquake-affected soils． 【Conclusion】Affected by secondary earthquake disasters，the soils of Cupressus chenginana
plantation in this study showed severe soil degradation: Increase of soil density，decrease of soil porosity，increase of soil
pH value，loss of soil clay and nutrients and reduction of soil CEC． It is recommended that the soil remediation measures
in the studied forest soils should be focused on the following aspects: increasing soil organic matter，improving soil water
and nutrient retention，and reducing loss of soil clay．
Key words: Forest soil; physical and chemical properties; nutrients; Wenchuan earthquake; ecological restoration;
Cupressus chenginana plantation; secondary earthquake disasters; Li County
2008 年 5 月 12 日的汶川大地震主要发生在龙
门山断裂带，地震灾区南北跨度为 400 km，东西宽
约 70 km，该区域是青藏高原高寒植被区与东部湿
润森林区的结合部，土地利用以林业用地为主，森林
覆盖率达 44. 51% (Wu et al．，2012)。据调查，地震
造成重灾区受损林地面积达 32. 87 万 hm2，灾害类
型包括山体崩塌、滑坡、坠石、堰塞湖和泥石流，导致
该区域森林覆盖率下降 1. 87% (骆建国等，2011)。
由于山地地质构造复杂、生态系统本身较为脆弱，震
后往往会发生滑坡、泥石流、塌方甚至山崩等次生灾
害，进一步造成森林植被的破坏及生境破碎化程度
的加剧，严重影响到该地区生态环境和动植物的生
存(马文宝等，2012; Cheng et al．，2012)，因此，加
速地震灾区的林业生态修复，对保障该区域生态安
全、构筑长江上游生态屏障具有重要现实意义。近
5 年来，关于汶川地震在土壤侵蚀、环境次生灾害、
重金属污染等方面的影响已有不少调查与报道。杨
渺等(2013)采用 GIS /RS 技术监测了地震灾区石亭
江上游 474． 41 km2 的典型流域水土保持功能恢复
效应，结果表明 2011 年震区土壤侵蚀总量比 2008
年减少 11. 92%，但土壤侵蚀强度的面积分布格局
并未改变，灾区 生态 安 全 仍令 人 担忧。 Xu 等
(2012)通过研究震后土壤重金属 Cd，Pb 空间分布
特征及影响因素，认为地震导致土壤重金属污染程
度加剧。地震后发生的次生灾害对土壤动物，尤其
是大型土壤动物的群落结构及多样性有强烈的干扰
作用(吴鹏飞等，2010)。研究表明地震灾区土壤有
机质含量能较好地表征土壤抗蚀性，有机质含量的
减少是导致土壤水土流失的主要因素之一 (宋旭
等，2010; 蔡艳等，2010)。目前，对地震引起的森
林土壤系统的变化研究大多数都是从宏观层面上对
水土流失和植被恢复的过程和变化开展比较和监测
的(郭兵等，2012; Wu et al．，2012)，而对地震后森
林土壤系统的组成、结构和功能的变化过程研究还
很缺乏，导致对灾后森林土壤演变的途径、机制以及
特点尚不清楚。本研究通过对地震灾区四川理县典
2
第 3 期 赵丽丽等: 汶川地震对四川理县典型受灾区岷江柏人工林土壤理化性质的影响
型山地岷江柏( Cupressus chengiana) 人工林土壤理
化性质变化的调查和比较，进一步了解地震对森林
土壤环境带来的影响及可能存在的生态后果，为震
后森林土壤保护和生态修复提供理论依据。
1 研究区概况
理县地处岷江上游杂谷脑河流域 (102°33—
103°30E，30°54—31°12N)，地质结构属龙门山断
裂带中段，地壳活动频繁，地质构造复杂，海拔
1 442 ～ 3 400 m，平均坡度 30° ～ 40°，属典型的高山峡
谷地貌(郭兵等，2012)。年均气温 6 ～ 9 ℃，年均降
水量 400 ～ 700 mm，年均蒸发量 1 400 ～ 1 700 mm，属
典型的干旱河谷气候。
本研究选取理县的熊尔山和蒲溪沟 2 个典型受
灾区的岷江柏人工林，土壤类型分别为山地褐土和
山地棕壤，成土母质分别为碳酸岩和砂页岩。选择
海拔高于 2 000 m、坡度大于 30°、东南 /西南坡向的
岷江柏人工林作为受灾调查林分。岷江柏是当地的
乡土树种，也是我国特有的珍稀树种，耐寒、抗旱、根
深，具有良好的水土保持和水源涵养功能。调查林
分林龄为 8 ～ 12 年生，种植密度为 1. 5 m × 1. 5 m。
岷江柏群落结构比较简单，层次明显。熊尔山调查
点的 主 要 林 下 植 被 有 中 华 胡 枝 子 ( Lespedeza
chinensis)、西南苔草(Carex austro-occidentalis)、虎榛
子 ( Ostryopsis davidiana ) 和 阿 坝 蒿 ( Artemisia
abaensis)等。蒲溪沟调查地的主要林下植被有秦
岭 槲 蕨 ( Drynaria sinic ) 和 川 甘 亚 菊 ( Ajania
potaninii)等。调查区域约有近半数的森林在汶川
地震中受到严重影响，土体出现翻动、崩塌、滑坡、
泥石流等现象。同时，分别在熊尔山和蒲溪沟分
别选取 1 个与调查林分立地条件相近、位置条件
相对一致但没有明显的断裂、颠覆和滑坡等土地
破坏现象，土体及土表植被相对完整地段作为对
照地，编号分别为 CK1，CK2。在熊尔山研究区选
取的 3 个受害调查地编号为 S1，S2，S3，在蒲溪沟
研究区选取的 2 个受害调查地编号为 P1，P2。样
地具体情况见表 1。
2 研究方法
2. 1 土壤样品采集及测定
于 2013 年 11 月份进行土壤采样和调查。在每
个调查地分别选择 3 块 30 m × 30 m 的典型林分作
为调查的标准样地，采用梅花形的布点方法设置 5
个取样点。表层土壤(0 ～ 20 cm)用 100 cm3 环刀取
土，保持环刀土原状带回室内用于土壤密度、总孔隙
度和颗粒组成的测定。每块样地挖 5 个土壤剖面，
按 0 ～ 20，20 ～ 40和 40 ～ 60 cm 土层分别取土，各土
层分别采 1 kg 土样，装入自封袋带回室内，将土样
铺平到牛皮纸上进行自然风干，拣出石砾和植物残
体，然后将风干土研碎，充分混匀后用四分法依次过
2，1 和 0. 149 mm 筛，分装入新的自封袋编号，进行
土壤酸碱度、阳离子交换量、有机质含量、全氮含量、
碱解氮含量、有效磷含量和速效钾含量等化学性质
的分析测定。各林地土壤的理化性质分析数值用 5
个采样点的数学平均值 ±标准差表示。
土壤密度采用环刀法测定 ( NY /T 1121. 4 －
2006); 土壤总孔隙度采用水浸泡 － 环刀法测定
(LY /T 1215 － 1999); 土壤 pH 值采用电极电位法
(水土比为 2. 5∶ 1)测定(NY /T 1377 － 2007); 土壤
机械颗粒组成采用激光粒度仪(济南微纳)分析; 土
壤全氮含量采用凯氏定氮仪法测定 ( LY /T 1228 －
1999); 碱解氮含量采用碱解扩散法测定(鲁如坤，
2000); 有效磷含量采用 0. 5 mol·L － 1 NaHCO3 浸
提—分光光度计比色法测定(鲁如坤，2000); 速效
钾含量采用 NH4OAc 浸提—火焰光度计法测定(鲁
如坤，2000 ); 土壤有机质含量采用重铬酸钾氧
化—外加热法测定(鲁如坤，2000); 土壤阳离子交
换量采用乙酸钠 － 火焰光度计法测定 (GB 7857 －
1987); 土壤黏粒的提取采用虹吸法( LY /T 1252 －
1999); 黏土矿物组成含量采用 X 射线衍射分析
(SY /T 5163 － 1995): 称取 40 mg 干样制成定向片，
在 X 射线衍射仪上分析，测试条件为 Cu-Kα 辐射，
扫描速度采用 4°·min － 1，工作电压 40 kV，电流
40 mA。
2. 2 数据处理
采用 Microsoft Excel 2010 软件进行数据计算处
理; 采用 SPSS16. 0 软件进行统计分析，对不同立地
或不同理化性质的分析用 LSD 法进行多重比较
(P ＜ 0. 05)和 Pearson 相关分析。
3 结果与分析
3. 1 土壤物理性质
表 2 为调查地 0 ～ 20 cm 土层土壤的物理性质，
熊尔山研究区的土壤密度为 1. 15 ～ 1. 18 g·m － 3，蒲
溪沟研究区土壤密度为 1. 35 ～ 1. 52 g·m － 3，熊尔山
土壤密度小于蒲溪沟。受地震次生灾害影响较严重
的蒲溪沟林地 P1 和 P2 的土壤总孔隙度显著减少，
分别低于对照 21. 6%和 9. 8%。总孔隙度减少将导
致土 壤 下 渗 能 力 降 低，容 易 造 成 水 土 流 失。
0 ～ 20 cm土层土壤机械组成分析表明，S1，S2，S3 的
3
林 业 科 学 52 卷
土壤黏粒成分相对于 CK1 分别降低 52. 0%，55. 1%
和 57. 6%，粉粒分别升高 12. 5%，17. 2%和 16. 2%，
砂粒分别升高 13. 6%，10. 3% 和 12. 2% ; P1，P2 的
土壤黏粒成分相对于 CK2 分别降低 54. 8% 和
46. 5%，粉粒分别升高 6. 5% 和 8. 5%，砂粒分别升
高 31. 7%和 17. 5%。地震引发的一系列次生灾害，
如山体崩塌、泥石流、土层断裂、土壤侵蚀、滑坡和掩
埋等，造成土壤中砂粉粒含量显著增多，黏粒含量显
著减少。
土壤黏粒的 XRD 分析表明，2 个调查点所有林
地土壤主要黏土矿物组成接近(表 3)，各调查地的
伊利石含量高达 69. 8% ～ 79. 9%，其次为绿泥石和
高岭石，伊蒙混层含量很少，无蒙脱石，黏土矿物的
组成未受到地震次生灾害明显影响。
表 1 调查地基本情况
Tab． 1 Basic situation of study sites
调查地
Study site
土壤类型
Soil type
面积
Area / hm2
海拔
Altitude /m
坡向及坡度
Aspect，
slope
林分郁闭度
Canopy
density
平均树高
Mean tree
height /m
DBH /
cm
地表覆盖度
Coverage
(% )
受灾类型
Type of disaster-
affected
CK1
山地褐土
Mountain
cinnamon soil
3. 50 2 350
东南
Southeast，30°
0. 50 5. 05 8. 65 25
无明显受灾现象
No obvious disaster-
affected phenomena
S1
山地褐土
Mountain
cinnamon soil
25. 00 2 460
东南
Southeast，35°
0. 17 3. 68 5. 21 14
山体崩塌
Mountain collapse
S2
山地褐土
Mountain
cinnamon soil
2. 75 2 420
东南
Southeast，30°
0. 16 3. 56 5. 04 13
土壤滑移
Soil sliding
S3
山地褐土
Mountain
cinnamon soil
14. 79 2 410
东南
Southeast，30°
0. 18 3. 92 5. 56 15
土壤侵蚀
Soil erosion
CK2
山地棕壤
Mountain
brown soil
5. 50 2 370
西南
Southwest，30°
0. 47 5. 13 8. 70 23
无明显受灾现象
No obvious disaster-
affected phenomena
P1
山地棕壤
Mountain
brown soil
4. 82 2 300
西南
Southwest，34°
0. 14 3. 14 4. 15 12
土体崩塌、掩埋
Soil collapse and burial
P2
山地棕壤
Mountain
brown soil
9. 53 2 480
西南
Southwest，35°
0. 13 3. 06 3. 89 11
滑坡、泥石流
Landslide and
debris flow
表 2 土壤物理性质①
Tab． 2 Physical properties of soil
调查地
Study site
土壤密度
Soil density /
( g·cm － 3 )
土壤总孔隙度
Total porosity
(% )
土壤机械组成 Soil mechanical composition
黏粒 Clay
＜ 0. 002 mm(% )
粉粒 Silt
0. 002 ～ 0. 05 mm(% )
砂粒 sand
＞ 0. 05 mm(% )
CK1 1. 10 ± 0. 04a 59. 0 ± 1. 5a 19. 8 ± 1. 2a 39. 5 ± 1. 0a 40. 7 ± 0. 5a
S1 1. 15 ± 0. 11b 56. 5 ± 4. 0ab 9. 5 ± 0. 7b 44. 4 ± 1. 0b 46. 1 ± 1. 7b
S2 1. 18 ± 0. 11b 55. 5 ± 4. 0b 8. 9 ± 0. 6b 46. 2 ± 0. 5b 44. 9 ± 0. 1b
S3 1. 18 ± 0. 09b 55. 6 ± 3. 4b 8. 4 ± 0. 7b 45. 9 ± 0. 6b 45. 7 ± 1. 3b
CK2 1. 21 ± 0. 03a 54. 2 ± 1. 3a 21. 3 ± 1. 4a 41. 4 ± 0. 5a 37. 2 ± 0. 9a
P1 1. 52 ± 0. 06b 42. 5 ± 2. 2c 6. 9 ± 0. 4b 44. 1 ± 0. 4b 49. 0 ± 0. 2bc
P2 1. 35 ± 0. 09b 48. 9 ± 3. 4b 11. 4 ± 1. 0b 44. 9 ± 0. 9b 43. 7 ± 1. 6b
①同列不同小写字母表示差异显著(P ＜ 0. 05)。Different lowercase in the same column represents significant difference (P ＜ 0. 05) ．
4
第 3 期 赵丽丽等: 汶川地震对四川理县典型受灾区岷江柏人工林土壤理化性质的影响
表 3 黏土矿物组成
Tab． 3 Composition of clay minerals
调查地
Study site
伊利石
Illite (% )
绿泥石
Chlorite (% )
高岭石
Kaolinite (% )
伊蒙混层
Illite / smectite formation (% )
CK1 71. 1 14. 7 11. 0 3. 2
S1 73. 0 13. 1 11. 2 2. 7
S2 79. 9 19. 7 14. 1 6. 3
S3 79. 4 11. 4 8. 7 0. 5
CK2 72. 2 22. 8 5. 9 0. 9
P1 69. 8 21. 6 7. 7 0. 9
P2 77. 7 20. 2 1. 8 0. 3
3. 2 土壤化学性质
由表 4 可知，受地震次生灾害影响土壤全氮含
量为 0. 5 ～ 3. 3 g·kg － 1，碱解氮含量为 11. 5 ～
242. 4 mg·kg － 1。全氮和碱解氮含量在不同调查地
不同土层的变化幅度较大。与相应对照相比较，
S1，S2 和 S3 的全氮含量分别降低 35. 5%，71. 0%
和 41. 9%，碱 解 氮 含 量 分 别 降 低 了 40. 8%，
78. 7%和 53. 8% ; P1 和 P2 的全氮含量分别降低
85. 7% 和 28. 6%，碱解氮含量分别降低 93. 7% 和
46. 1%。S1，S2 和 S3 调查地的有效磷含量均随土
层深度增加而降低，P1 和 P2 有效磷含量并没有出
现这一趋势，P2 的有效磷含量是所有调查地中最
高的，在 40 ～ 60 cm土层 达到 最大 值 10. 8 mg·
kg － 1。P1 和 P2 的无规则变化和异常值可能与地
震次生灾害影响较大导致土层变动有关。与对照
相比，震后土壤的 3 个土层中的有效磷含量均显
著降低。调查地土壤速效钾含量总体较低，对照
地为 17. 5 ～ 33. 5 mg·kg － 1，而调查地速效钾含量
最低为 1. 7 mg·kg － 1。S1，S2 和 S3 的速效钾含量
分别比 CK1 降低 64. 4%，80. 9%和 78. 5% ; P1 和
P2 的 速 效 钾 含 量 分 别 比 CK2 降 低 了 80. 3%
和 81. 6%。
表 4 土壤氮、磷、钾养分含量①
Tab． 4 Nitrogen，phosphorus，and potassium contents of soil
土层
Soil layer
调查地
Study site
全氮
Total nitrogen /
( g·kg － 1 )
碱解氮
Alkali-hydrolysable
nitrogen /
(mg·kg － 1 )
有效磷
Available
phosphorus /
(mg·kg － 1 )
速效钾
Available potassium /
(mg·kg － 1 )
CK1 3. 6 ± 0. 10a 347. 6 ± 1. 24a 15. 6 ± 0. 64a 33. 5 ± 0. 95a
S1 2. 4 ± 0. 10b 242. 4 ± 0. 61b 6. 4 ± 0. 57b 10. 7 ± 1. 01b
S2 1. 1 ± 0. 09c 98. 4 ± 0. 99c 2. 5 ± 0. 99c 7. 7 ± 0. 33c
0 ～ 20 cm S3 2. 2 ± 0. 10b 200. 9 ± 1. 48b 6. 5 ± 0. 41b 9. 5 ± 0. 98bc
CK2 5. 4 ± 0. 26a 414. 9 ± 11. 62a 15. 2 ± 0. 70a 30. 4 ± 0. 94a
P1 0. 5 ± 0. 10c 24. 1 ± 1. 02c 1. 5 ± 0. 31c 8. 0 ± 1. 02b
P2 3. 3 ± 0. 11b 139. 6 ± 0. 54b 10. 8 ± 0. 62b 5. 4 ± 0. 39c
CK1 3. 2 ± 0. 10a 293. 7 ± 1. 02a 13. 9 ± 0. 99a 26. 1 ± 1. 02a
S1 2. 4 ± 0. 10b 192. 2 ± 0. 54b 3. 7 ± 1. 04b 9. 6 ± 1. 27b
S2 0. 8 ± 0. 07c 51. 6 ± 1. 02c 1. 6 ± 0. 17b 4. 0 ± 0. 54c
20 ～ 40 cm S3 1. 6 ± 0. 13bc 117. 4 ± 1. 11b 5. 4 ± 0. 43b 5. 1 ± 1. 07c
CK2 3. 4 ± 0. 18a 351. 8 ± 6. 88a 13. 2 ± 0. 60a 25. 1 ± 0. 65a
P1 0. 5 ± 0. 12c 11. 5 ± 1. 01c 1. 4 ± 0. 43c 4. 7 ± 0. 23b
P2 2. 2 ± 0. 06b 195. 9 ± 0. 98b 7. 7 ± 0. 24b 4. 5 ± 0. 43b
CK1 2. 6 ± 0. 06a 250. 8 ± 0. 53a 11. 4 ± 0. 63a 18. 9 ± 0. 98a
S1 1. 3 ± 0. 10b 93. 5 ± 0. 98b 2. 3 ± 0. 82bc 7. 2 ± 1. 00b
S2 0. 7 ± 0. 10c 40. 0 ± 1. 07c 1. 2 ± 0. 27c 3. 6 ± 0. 99c
40 ～ 60 cm S3 1. 5 ± 0. 09b 93. 6 ± 0. 98b 2. 7 ± 0. 22b 3. 2 ± 1. 03c
CK2 2. 4 ± 0. 23a 228. 8 ± 10. 84a 10. 0 ± 0. 54a 17. 5 ± 0. 67a
P1 0. 6 ± 0. 11b 26. 8 ± 1. 03c 1. 5 ± 0. 30b 1. 7 ± 0. 41c
P2 2. 5 ± 0. 12a 200. 7 ± 1. 01b 10. 7 ± 0. 99a 3. 5 ± 0. 39b
①同一土层不同调查地不同小写字母表示差异显著 ( P ＜ 0. 05 )。下同。Different lowercase of different study site in the same soil layer
represents significant difference (P ＜ 0. 05) ． The same below．
5
林 业 科 学 52 卷
由表 5 可知，受地震次生灾害影响，土壤 pH 值
呈现上升趋势。熊尔山研究区受害样地的不同土层
pH 值均大于 8. 0，属于碱性土壤; 蒲溪沟研究区的
土壤碱性与对照相比也明显增强，土壤平均 pH 值
提高了 11. 5%。调查地土壤有机质含量低至 4. 4
g·kg － 1，与对照相比，S1，S2 和 S3 的有机质含量分
别降低 48. 6%，88. 6% 和 50. 0%，P1 和 P2 分别降
低 89. 2% 和 11. 1%。震后土壤的阳离子交换量最
大值为 5. 88 cmol·kg － 1，最小值为1. 74 cmol·kg － 1，
平均值为 3. 72 cmol·kg － 1。与对照相比，S1、S2 和
S3 的阳离子交换量分别降低 87. 5%，89. 3% 和
85. 9%，P1 和 P2 分别降低 90. 3%和 79. 7%。一般
认为土壤阳离子交换量低于10 cmol·kg － 1为保肥力
弱，由此看来，地震后土壤的保肥能力都很弱。2 个
调查地中受灾林分与对照林分相比，土壤碳氮比虽
有差异但并没有呈现规律性变化; 且同一样地不同
土层的土壤碳氮比也未发现规律性变化。但是可以
看出所有样地的碳氮比值均小于 12。
相关分析得到: 土壤有机质与全氮含量 ( n =
105，r = 0. 956，P ＜ 0. 01)与碱解氮含量( n = 105，
r = 0. 784，P ＜ 0. 01 )、有效磷含量 ( n = 105，r =
0. 947，P ＜ 0. 01 )和阳离子交换量 ( n = 105，r =
0. 850，P ＜ 0. 01)均极显著正相关，与速效钾含量
的相关性不显著。
表 5 土壤 pH 值、阳离子交换量、有机质含量及 C /N 比
Tab． 5 Soil pH value，cation exchange capacity，soil organic matter and C /N ratio
土层
Soil layer
调查地
Study site
pH
土壤有机质含量
Soil organic matter /
( g·kg － 1 )
阳离子交换量
Cation exchange capacity /
( cmol·kg － 1 )
碳氮比
C /N ratio
CK1 7. 4 ± 0. 21a 76. 3 ± 5. 16a 34. 9 ± 3. 04a 12. 3 ± 0. 91a
S1 8. 2 ± 0. 21b 46. 3 ± 2. 62b 4. 2 ± 0. 92b 11. 2 ± 0. 39b
S2 8. 3 ± 0. 33b 11. 5 ± 1. 74c 4. 6 ± 0. 38b 6. 0 ± 1. 00c
0 ～ 20 cm S3 8. 3 ± 0. 33b 42. 6 ± 2. 66b 4. 5 ± 0. 39b 11. 8 ± 0. 74ab
CK2 5. 4 ± 0. 07a 83. 3 ± 4. 35a 35. 6 ± 0. 43a 13. 5 ± 0. 75a
P1 6. 2 ± 0. 34b 4. 4 ± 0. 40c 2. 6 ± 0. 38c 5. 3 ± 0. 58b
P2 6. 3 ± 0. 32b 75. 3 ± 5. 36b 5. 9 ± 1. 04b 13. 1 ± 0. 88a
CK1 7. 5 ± 0. 09a 64. 9 ± 4. 38a 28. 2 ± 2. 08a 7. 5 ± 0. 09a
S1 8. 4 ± 0. 12b 31. 2 ± 3. 60c 3. 7 ± 0. 27b 7. 6 ± 0. 87c
S2 8. 3 ± 0. 28b 5. 3 ± 1. 61d 2. 6 ± 0. 48c 3. 8 ± 1. 19d
20 ～ 40 cm S3 8. 4 ± 0. 36b 27. 8 ± 1. 73c 3. 6 ± 0. 43b 10. 3 ± 0. 65b
CK2 5. 6 ± 0. 04a 68. 6 ± 2. 04a 27. 1 ± 0. 69a 13. 0 ± 0. 35a
P1 6. 6 ± 0. 26b 10. 1 ± 1. 44c 2. 4 ± 0. 33c 12. 8 ± 2. 56a
P2 6. 5 ± 0. 33b 56. 0 ± 4. 38b 5. 1 ± 0. 99b 14. 2 ± 1. 13a
CK1 7. 7 ± 0. 10a 50. 1 ± 6. 98a 20. 8 ± 3. 05a 10. 9 ± 1. 71a
S1 8. 6 ± 0. 12b 21. 0 ± 2. 66b 2. 6 ± 0. 45c 9. 7 ± 1. 10a
S2 8. 3 ± 0. 15bc 5. 0 ± 1. 47c 1. 7 ± 0. 43c 4. 3 ± 1. 29b
40 ～ 60 cm S3 8. 4 ± 0. 39bc 25. 3 ± 1. 80b 3. 7 ± 0. 23bc 10. 0 ± 0. 69a
CK2 5. 7 ± 0. 02a 48. 2 ± 1. 93a 19. 5 ± 0. 92a 10. 5 ± 0. 49a
P1 6. 6 ± 0. 27b 7. 2 ± 1. 68c 3. 0 ± 1. 02c 8. 5 ± 1. 98b
P2 6. 8 ± 0. 11b 46. 6 ± 5. 62b 5. 7 ± 0. 93b 10. 9 ± 1. 37a
4 讨论
本研究调查发现，研究区下层土体中碎石、砾石
含量高达 10% ～ 30%，因此，只能采集0 ～ 20 cm土
层土壤开展物理性质分析，未对20 cm以下土层用环
刀精确地采集土壤样品。庞学勇等 (2004)曾对该
地 27 个岷江柏林下土壤密度开展调查，0 ～ 20 cm
层的变化范围为 0. 87 ～ 1. 13 g·cm － 3，而本研究调查
得到的土壤密度较高，尤其是在蒲溪沟发育于页岩
的土壤，该点对照土壤的密度高达 1. 21 g·cm － 3。
地震次生灾害导致土壤密度显著提高，这一结果同
李志华等(2014)的无林地中调查结果不一致，他们
发现地震造成无林地的土壤密度显著降低。这一现
象可能与土地利用方式有关，林地土壤地下部分根
系深且密度大，再加上地上部分生物量高，对土体有
一定的挤压作用 (Nancy et al．，2012)，因此本研究
中受灾林地的密度增大。有些森林土壤研究中发
现，土壤密度常常同土壤有机质含量、土壤粗颗粒
(粉粒、沙粒)含量有关(Nancy et al．，2012)，但在本
调查中没有得到类似关系，这可能同调查地土壤质
地粗、样地数量少有关。本研究发现土壤密度增大
直接导致土壤孔隙度下降、通透性降低，因此产生地
6
第 3 期 赵丽丽等: 汶川地震对四川理县典型受灾区岷江柏人工林土壤理化性质的影响
表径流，引起水土流失和肥力下降，并发生不同程度
的泥石流(王东升等，2011)。
受地震次生灾害严重破坏土壤的砂粒和粉粒含
量明显增多，黏粒含量急剧减少。该地区土壤黏粒
的主要成分是伊利石和绿泥石，主要与成土母质类
型有关(刘学录，2011)。伊利石具有一定的比表面
积和大量负电荷，能通过与土壤有机质的作用形成
团聚体结构(袁仁茂等，2013)。但是地震造成土壤
团聚结构体破坏，导致土壤颗粒缺乏有机质的胶结，
进而土壤抗侵蚀能力减弱，发生黏粒淋失(薛立等，
2011)。土壤黏粒含量与有机质、全氮等养分含量
呈正相关，土壤黏粒的减少直接导致土壤养分减少，
肥力下降(王文艳，2013)。
岷江柏生长的土壤环境为碱性或强碱性，林下
土壤 pH 值为 6. 00 ～ 9. 14(庞学勇等，2005)，本研
究选取的调查林地的 pH 在此范围中，因此所选调
查地具有较强的代表性。本调查点 2 种土壤类型
(山地褐土和山地棕壤)的土壤 pH 值受地震次生灾
害影响与对照相比出现升高趋势，并随土层深度增
加而升高。这一现象同土壤中有机质和黏粒流失有
关，森林土壤中有机质常在盐基离子含量少的土壤
中呈现酸性或偏酸性(Nancy et al．，2012)，但是调
查地土壤瘠薄，有机质大量淋失造成了土壤 pH 值
改变。岷江柏分布区 0 ～ 20，20 ～ 40 和 40 ～ 60 cm
土层有机质含量的平均值分别为(90. 06 ± 8. 72)，
(38. 31 ± 4. 25 ) 和 (32. 58 ± 6. 99) g·kg － 1 (庞学勇
等，2005)，与本研究选取的对照地的有机质含量相
近，而地震破坏林地的不同土层有机质含量差异显
著，土壤有机质含量显著降低且随土层深度增加无
变化规律，主要是地震扰动造成土壤剖面结构改变
(Wu et al．，2012)。该地区土壤土层较薄，泥石流及
滑坡等造成岩石裸露，地表裸露后又没有足够的凋
落物和植物残体补充，也是造成有机质缺乏的原因
(刘旦旦等，2013; 文炯等，2009)。调查地土壤有
机质含量与全氮含量、碱解氮含量、有效磷含量和阳
离子交换量之间均显著正相关，说明有机质含量对
土壤理化特性影响很大(文炯等，2009)。调查地的
CEC 均小于10 cmol·kg － 1，说明保肥能力很弱。除
速效钾外，研究林地的土壤养分含量在土壤剖面均
表现为 0 ～ 20 cm ＞ 20 ～ 40 cm ＞ 40 ～ 60 cm 土层，这
与庞学勇等 (2005)的研究结果相同。C /N 比是衡
量土壤 C，N 营养平衡状况的指标，土壤微生物获得
平衡营养的 C /N 比约为 25(林青等，2011)。但是
调查地的土壤 C /N 比大部分在 12 以下，说明地震
造成土壤的碳损失率大于氮损失率，这与前人的研
究一致(Wu et al．，2012)。
生态修复的目标是通过人工设计和恢复措施，
在受地震干扰破坏的生态系统的基础上，恢复和重
新建立一个具有自我恢复能力的健康的生态系统
(杨立东，2011)。调查地土壤存在明显的障碍因
子: 土壤有机质含量减少，碳酸岩母质上发育的土
壤碱性严重升高，表层土壤质地较粗，黏粒含量少。
围绕上述障碍因子提出以下修复建议: 1) 增加土
壤有机质。根据研究地属高坡度林地的实际情况建
议种植适于当地干冷环境的绿肥品种如鼠茅草
( Vulpia myuros )、毛 苕 子 ( Vicia villosa ) 和 苜 蓿
(Medicago sativa)等，达到有机质长期有效输入的目
的; 2) 改良黏土矿物。补充土壤黏粒，优化土壤颗
粒组成，适当添加缓冲性能强的黏土矿物如蛭石和
凹凸棒土等，促进土壤有机无机复合体的形成，从而
提高土壤阳离子交换量;3) 对碳酸岩发育土壤，应
改善 土壤 pH 值。施 用 酸性 有机 材料 如 褐 煤
(pH5. 6)等修复该地土壤，可以在一定程度上降低
土壤 pH 值，其巨大的比表面积和丰富的孔状结构
也能提高土壤通气性; 4) 降低人为干扰。在进行
土壤修复的林地设置警示牌和栅栏，避免伐木、放牧
和施工等人为活动的干扰。
5 结论
综上所述，汶川地震对理县地区人工岷江柏林
下土壤理化性质具有很强的破坏影响，主要受灾类
型为山体崩塌、滑坡、泥石流和土体断裂及掩埋。岷
江柏林下的山地褐土和山地棕壤均出现土壤碱性增
强、密度升高的现象，并且土壤黏粒含量大幅度降
低，砂粒和粉粒明显增多。地震在很大程度上引起
了土壤剖面扰动，导致不同采样地不同土层土壤养
分含量出现较大波动和明显降低，受灾林地土壤全
氮含量、碱解氮含量、有效磷含量、速效钾含量、有机
质含量和阳离子交换量均出现显著下降。因此，该
地区应该加强对地震次生灾害破坏的森林土壤生态
修复的重视，尽快改善岷江柏林下土壤环境、提高林
地生产力。
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录共计收录中国大陆期刊 198 种，其中中文刊 146 种，英文刊 52 种，《林业科学》为唯一被收录的林业类科技
期刊。
EI(工程索引，Engineering Index)创刊于 1884 年，是美国工程信息公司(Engineering Information Inc． )出
版的著名工程技术类综合性检索工具，是世界最广泛和最完整的工程文献数据库，以收录工程技术领域的文
献水平高、权威性强为特点。每年 Compendex 数据库都会收录约 4，000 种期刊和 5，000 多种会议记录文献，
收录范围包括核技术、生物工程、运输、化学和工艺、光学、农业和食品、计算机和数据处理、应用物理、电子和
通信、材料、石油、航空和汽车工程等学科领域。
《林业科学》一直以把我国优秀的科研成果推向世界为己任，虽然为中文期刊，在推进国际化方面也在
不懈努力。编委会中设有海外编委，编辑部加强国际交流，如参加国际书展，向海外知名图书馆赠阅期刊等。
为了增加期刊国际检索量，更好地服务于非中文语种的读者，论文的中英文摘要均增加信息量改为结构式长
摘要，参考文献及文中图表均有英文对照。期刊曾荣获首届并蝉联第二届“中国期刊奖”、连续 11 年获得中
国科协精品科技期刊工程资助项目并连续 4 年获得“中国国际影响力优秀学术期刊”的殊荣。此次被 EI 数
据库收录，标志着《林业科学》在国际化方面又迈上新台阶，这与编委、审稿专家、作者、读者一直以来的支持
密不可分。《林业科学》编辑部将继续以提高稿源质量为根本，努力将期刊的质量和影响力再上一个台阶，
使其真正成为国内一流、国际上有重要影响的林业科技期刊。
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