采用静水崩解法研究黄土坡面同一土类背景下不同土地利用类型(侧柏林、刺槐林、油松林、黑杨林、荒草地、农耕地)土壤抗蚀性的差异及产生原因,并分析土壤抗蚀性与土壤理化性质的相关性。结果表明:0~10cm土层,侧柏林地崩解量最少,农耕地崩解量远远大于林地与荒草地,而10~20cm土层,黑杨林地崩解量最小,其次为油松、侧柏、刺槐林地,荒草地与农耕地崩解量差别不大,这与植被对土壤理化性质的影响有关;不同土地利用类型土壤的崩解速率均随着时间增加而逐渐减小,初始速率最大;土壤团聚体含量与土壤抗蚀性极显著相关,林地土壤由于其理化性质得到改善因而增强了抗蚀性。
The soil anti-erodibility is important index to evaluate the property of resistance to destructive erosion and soil quality. We compared the difference in soil anti-erodibility on different land use types through the static water disintegration. We also tested and analyzed the correlation between anti-erodibility and soil physical and chemical properties. The results showed that the disintegrated quantity of Platycladus orientalis(Oriental Arborvitae) forest land was smallest. The crop land had far greater disintegrated quantity than the forest land and waste-grassland in the 0-10 cm. The 10-20 cm layers soil in Populus nigra (Black Poplar) forest was disintegrated least, followed by Pinus tabuliformis(Chinese Pine), Platycladus orientalis and Robinia pseudoacacia(Black Locust). There was no significant difference in disintegration quantity between waste-grassland and the crop land in deep soil layers. Above results indicated the soil physical and chemical properties were related to the vegetation cover. The soil disintegrating rate increased gradually with the time, with the initial rate maximum. There was a significant correlation between soil aggregate content and soil anti-erodibility. Forests were able to improve the soil anti-erodibility by effectively improve the soil physical and chemical properties.
全 文 :第 8? 卷 第 ? 期
4 A 2 5 年 ? 月
林 业 科 学
7;QRS6QL 7Q!ILR 7QSQ;LR
I.(T8?"S.T?
7-H3"4 A 2 5
D."! 2A322=A=UV32AA2F=8>>34A25A?28
收稿日期! 4A24 WA> W25# 修回日期! 4A25 WA9 W25’
基金项目! 国家自然科学基金 8A>=2255Y554A4AA45 % # 西北农林科技大学基本科研业务费科研创新专项
MS4A222942T西北农林科技大学资源环境学院\杨凌 =242AA# 4T渭南市水利工程质量监督站\渭南 =28AAA%
摘\要! \采用静水崩解法研究黄土坡面同一土类背景下不同土地利用类型侧柏林&刺槐林&油松林&黑杨林&荒 草地&农耕地%土壤抗蚀性的差异及产生原因"并分析土壤抗蚀性与土壤理化性质的相关性’ 结果表明!A f2A ,B 土层"侧柏林地崩解量最少"农耕地崩解量远远大于林地与荒草地"而 2A f4A ,B土层"黑杨林地崩解量最小"其次 为油松&侧柏&刺槐林地"荒草地与农耕地崩解量差别不大"这与植被对土壤理化性质的影响有关# 不同土地利用类 型土壤的崩解速率均随着时间增加而逐渐减小"初始速率最大# 土壤团聚体含量与土壤抗蚀性极显著相关"林地土 壤由于其理化性质得到改善因而增强了抗蚀性’ 关键词! \黄土坡面# 不同土地利用类型# 土壤抗蚀性 中图分类号! ! 729=T2\\\文献标识码! L\\\文章编号! 2AA2 W=8>>"4A25#A? WA2A4 WA9 @-"4%&*(0"#"#"()@#’(RP*"7(5()(’: "?/*9(1/*/#’T 0^/H:%/0"#T"/00)"2T=)$!’!)15+6)1*!1"" D)6"/Y!-"&2341+5!6-+"7\Z#1’+1’ =242AA# 4TUA#+"7?AK!65+-+)1 ?"#"+)1 )
@50’*&,’! \60-+."(%&)"F-*.D"E"(")G"+"BH.*)%&)"&D-c).-K%(#%)-)0-H*.H-*)G./*-+"+)%&,-).D-+)*#,)"K--*.+".& %&D +."(
P#%(")G3h-,.BH%*-D )0-D"/-*-&,-"& +."(%&)"F-*.D"E"(")G.& D"/-*-&)(%&D #+-)GH-+)0*.#C0 )0-+)%)",J%)-*
D"+"&)-C*%)".&3h-%(+.)-+)-D %&D %&%(Gr-D )0-,.**-(%)".& E-)J--& %&)"F-*.D"E"(")G%&D +."(H0G+",%(%&D ,0-B",%(
H*.H-*)"-+360-*-+#()++0.J-D )0%))0-D"+"&)-C*%)-D P#%&)")G./8#"7,#(A-)6+!1"#+−@*"-&)%(L*E.*K")%-% /.*-+)(%&D J%+
+B%(-+)360-,*.H (%&D 0%D /%*C*-%)-*D"+"&)-C*%)-D P#%&)")G)0%& )0-/.*-+)(%&D %&D J%+)-FC*%++(%&D "& )0-A W2A ,B3
60-2A W4A ,B(%G-*++."("& 8)KAA-1+’6#N(%,b 1.H(%*% /.*-+)J%+D"+"&)-C*%)-D (-%+)" /.(.J-D EG8+1A-"#;A+<)6∗+−;0"&-+-1"&-%" 8#"7,#(A-)6+!1"#+−N(%,b !.,#+)%360-*-J%+&.+"C&"/",%&)D"/-*-&,-"&
D"+"&)-C*%)".& P#%&)")GE-)J--& J%+)-FC*%++(%&D %&D )0-,*.H (%&D "& D--H +."((%G-*+3LE.K-*-+#()+"&D",%)-D )0-+."(
H0G+",%(%&D ,0-B",%(H*.H-*)"-+J-*-*-(%)-D ).)0-K-C-)%)".& ,.K-*360-+."(D"+"&)-C*%)"&C*%)-"&,*-%+-D C*%D#%(GJ")0
)0-)"B-" J")0 )0-"&")"%(*%)-B%c"B#B360-*-J%+%+"C&"/",%&),.**-(%)".& E-)J--& +."(%CC*-C%)-,.&)-&)%&D +."(%&)"F
-*.D"E"(")G3Z.*-+)+J-*-%E(-)."BH*.K-)0-+."(%&)"F-*.D"E"(")GEG-/-,)"K-(G"BH*.K-)0-+."(H0G+",%(%&D ,0-B",%(
H*.H-*)"-+3
A/: B"*70! \(.-+++(.H-# D"/-*-&)(%&D #+-)GH-+# +."(%&)"F-*.D"E"(")G
\\土壤抗蚀性是评价土壤抵抗侵蚀营力破坏的性
能及土壤质量的重要指标之一a%" 4AA5%’
土壤抗蚀性强弱主要取决于土粒间的胶结力及土粒
与水分子间的亲和力’ 亲和力越大"土壤越易分散
悬浮"团粒结构也越易受到破坏而解体’ 土壤由于
水的悬浮作用而更易发生侵蚀 黄进等" 4A2A# 董 慧霞等" 4AA>%’ 目前研究土壤抗蚀性的指标主要 包括土壤机械组成&有机质含量&水稳性指数等史
东梅等" 4AA9# 丛日亮等" 4A2A# 史长婷等" 4AA?#
周刚等" 4AA>%’ 研究表明!对于不同土地利用类
型"其土壤的结构与性质存在显著差异"因而对侵蚀
营力破坏的抵抗能力也不尽相同张丽娟等" 4AA=# 薛萐等" 4AA?%’ 黄土地区水土流失的主要动力是 水"表现为雨滴的直接击溅和地表径流的强烈冲刷" \第 ? 期 刘旦旦等! 黄土坡面不同土地利用类型土壤抗蚀性对比 而水土保持林具有改善土壤理化性质&提高土壤抗 蚀性的重要作用孙立达等" 2??9# 任改等" 4AA?#
王佑民等" 2??8%’ 本文以黄土高原经 2A 年退耕还
林还草形成的常见水保林草2A=l
2AmA>nR"58l55m88nS%’ 本区属于中温带半干旱气
候类型"地形破碎"地貌类型为典型的黄土残塬沟
壑"水蚀特征明显"黄土层覆盖厚度平均在 5A B以
上’ 试验地 2A 年前均为农耕地"处于同一坡面"该
地区的土壤理化性质相似"退耕还林后形成不同土
地利用类型"其中"造林树种以侧柏 8#"7,#(A- )6+!1"#+-%&刺槐 B);+1+# K-!A()#,#,+#%油松8+1A-
"#;A#!<)6*+-%&黑杨8)KAA-1+’6#%为主"荒草地植 被主 要 为 冰 草 &’6)K76)1 ,6+-"#"A*%& 白 羊 草
F)"/6+),/)# +-,/#!*A*%&蒿草$9);6!-+#%等黄土高
原常见草种"草地覆盖度达 >9d以上’
表 EF试验地基本特征!
H&5DEF3&0(,%*"%/*’(/0"1/J%/*(4/#’&)1(/)7
林分类型
7)%&D )GH-
胸径
aN,B
树高
6*--
0-"C0)UB
密度
a-&+")GU
)∗−−∗0BW4%)6+!1"#+−24T2=859刺槐B#!<)6*+- ?T5 > 82:
黑杨 8)%1+’6# 25T8 22 59:
\\%荒草地植被主要以冰草&白羊草&蒿草等黄土高原常见草种
为主’ 农地为收割后的耕地"前茬为小麦’ 试验地海拔 ??9T5 B"坡
度 29l"坡向东北’ 60--cH-*"B-&)/"-(D 0%+%& -(-K%)".& ??9T5 B"J")0
)0-+(.H-29l" %&D %+H-,)SR360-B%"& H(%&)+H-,"-+.& J%+)-C*%++(%&D
%*-&%,6+-"#"A*" F%+-,/)!*A*" 9);6!-+# -),360-H*-K".#+,*.H ./
/%*B(%&D "+J0-%)3
4\研究方法
GDEF土壤取样与处理
在同一地区"选择原典型林种 侧柏&刺槐&油 松&黑杨%&荒草地及农地 : 种土地利用类型"设立 标准样方4A Be4A B%"按. 7/型布点"分别于 A f
2A ,B&2A f4A ,B土层取样"重复 5 次’ 在室内按
自然结构将土样掰成小块"风干后分别过 2A BB和
AT28? BB筛"用于团聚体和有机质等指标的测定’
GDGF土壤抗蚀性能测定
采用土壤静水崩解法"即通过测定土样在静水
中的分散速度以及在相同时间的累计崩解量"比较
土壤的抗蚀性能的强弱’ 用规格为 9 ,Be9 ,B的
矩形环刀取土样"放置在孔径为 9 BB的金属网格
上"然后置于静水中进行观测’ 利用拉力计与计算
机记录土壤崩解的质量变化’ 崩解量为每时段内崩
解掉的土粒总质量’ 崩解速率 PC∗+W2#2 R
#4%I"4R"2水利电力部农村水利水土保持司"
2??>%’ 式中! #2"#4 分别指土壤在 "2""4 时刻拉力
计的读数’
土壤抗蚀性则用水稳性指数 Y来表示’ 9 O
&8+9+V80%I&水利电力部农村水利水土保持
司" 2??>%’ 式中!9为水稳性指数# +k2"4"5"+"
5A# 80为 5A B"& 内没有分散的土粒数# 8+为第 +B"&
分散的土粒# 9+第 +B"& 的校正系数#&为试验土粒
的总数’
GDCF抗蚀性影响因子测定
采用湿筛法测定粒径 iAT49 BB的土壤水稳性
团聚体含量# 采用环刀法测定土壤密度&毛管孔隙
度&总毛管孔隙度# 采用重铬酸钾外加热法测定土
壤有机质含量# 采用气量法测定土壤 ;%;@5 含量
中国土壤学会"4AAA图 2 % ’ 以
荒草地崩解量为对照"A f2A ,B土层侧柏林地崩
解量最小"为荒草地崩解量的 AT24 倍# 黑杨&油
松&刺槐林地三者的崩解量差异不大"分别为荒草
地的 AT98"AT9:"AT9> 倍# 农耕地的崩解量则远远
高于林地"为荒草地崩解量的 5T:9 倍"这与 _0%&C
等4AA8表 4%发现"土壤崩解量与土壤团聚体&有机
质及碳酸钙含量呈负相关"即土壤团聚体等含量
较多的土地利用方式"其土壤的崩解量较小"土壤
抗蚀性较强’
5A2
林 业 科 学 8? 卷表 GF不同土地利用类型土壤的理化性质
H&5DGFH./0"()%.:0(,&),./4(,&)%*"%/*’(/0"17(11/*/#’)+0/’:%/0
土层深度
7."(D-H)0U,B
土地利用类型
!%&D #+-)GH-+
水稳性团聚体含量
h%)-*+)%E(-%CC*-C%)-
,.&)-&)dC*bCW2 %
;%;@5 含量
;%;@5
,.&)-&)UC∗bCW2%)6+!1"#+−9AT2842TA222T2?5Af2A油松8#!<)6*+- 5>T5? 22T28 :T>9:
黑杨 8)%1+’6# 84T49 2>T>= 2AT985
荒草地 h%+)-C*%++(%&D 52T:2 22T=9 9T?55
农耕地 ;*.H(%&D 25T5? >T=: 2T49>
刺槐 B%K-!A()#,#,+# 5AT=8 :TA9 2AT4>:
侧柏 8+- 59T2? =T8: =T=8?
2A f4A 油松
8%"#;A#!<)6*+- 5:T=5 >T59 :T>>= 黑杨 8)%1+’6# 5>T42 2AT92 2AT44A 荒草地 h%+)-C*%++(%&D 49T:8 9T=9 8T>4? 农耕地 ;*.H(%&D 45T49 8T48 2T8:8 \\另外"除农耕地外"不同利用类型的土壤崩解量 均随着土层深度的增加而增大"这与周利军等4AA:%&沈慧等 4AAA%%&2A f4A ,BE%% "2A W4A ,BE胡
建忠等" 4AA8# a-#,0*%+!"#6"+D%(!"#张琪等" 4AA=# 郑子成等" 4A22# 6"%& !"#%" 4AAA%’
对不同土地利用类型土壤的崩解量&水稳性指
数&水稳性团聚体含量&有机质含量&碳酸钙含量&根
系含量作相关分析’ 由表 5 可见! 土壤崩解量&土
壤水稳性指数与各土壤理化因子呈显著相关"其中"
土壤崩解量与各土壤理化因子呈负相关关系"水稳
性指数与土壤各理化因子呈正相关关系’ 崩解量与
土壤理化因子相关系数的排序为! 土壤团聚体含量
i根系含量 i土壤有机质含量 i;%;@5 含量"土壤
团聚体含量与崩解量的相关性达到极显著水平8pATA28pATA2%’
土壤水稳性指数与土壤崩解量呈负相关"即在崩解
过程中随着土壤水稳性指数的降低"土壤的崩解量
将增加#因此"不同利用类型土壤抗蚀性存在差异是
由于不同植被对土壤团聚体含量等理化因子的改善
状态不同’
从相关性分析可知!土壤团聚体是影响土壤抗
蚀性的重要因子"可显著影响土壤的崩解量及土壤
水稳性指数"土壤团聚体含量的增加能够有效的提
高土壤的抗蚀性’ 土壤团聚体的形成与土壤有机
质&碳酸钙等的含量密切相关’ 从表 5 还可以看出!
土壤团聚体含量与土壤有机质含量&;%;@5 含量&根
系含量极显著相关 8pATA2>% ! 2>:4 W2>:=3
董慧霞"李贤伟"张\健"等34AA>3退耕地三倍体毛白杨林地土壤抗
蚀性研究3水土保持通报" 4>::% ! >98 W>:53
黄\进"杨\会"张金池34A2A3桐庐生态公益林主要林分类型土壤抗
蚀性研究3水土保持学报" 4825% ! 4A W483
沈\慧"姜凤岐"杜晓军34AAA3水土保持林土壤抗蚀性能评价研究3
应用生态学报"225:% ! 59 W5?3
史长婷"王恩姮"陈祥伟34AA?3典型黑土区水土保持林对土壤可蚀性
的影响3水土保持学报" 4555% ! 42 W5>3
王佑民"郭培才"高维森32??83黄土高原土壤抗蚀性研究3水土保持
学报">85% ! 5: W843
薛\萐"李占斌"李\鹏"等34AA?3不同植被恢复模式对黄土丘陵区
土壤抗蚀性的影响3农业工程学报" 49增刊2增刊 2% ! 2= W423
张\琪"方海兰"史志华"等34AA=3侵蚀条件下土壤性质对团聚体稳
定性影响的研究进展3林业科学" 85增刊22A% ! 2?? W4A93
中国土壤学会34AAA3土壤农业化学分析方法3北京! 中国农业科技
出版社" 4=4 W4>43
周\刚"赵\辉"陈国玉"等34AA>3花岗岩红壤区不同地类土壤抗蚀
性分异规律研究3中国水土保持" ?2% ! 2>: W2>>3
a%K"D aN" [-/*-G[h" %4AA53h"&D %&D J%)-*
-*.+".& %&D )*%&+H.*)"& 7-B"F%*"D +0*#E (%&D" C*%++(%&D %&D /.*-+)
-,.+G+)-B+! P#%&)"/G"&C D.B"&%&,- ./ 0.*"r.&)%( J"&DFD*"K-*
)*%&+H.*)3R%*)0 7#*/%,-1*.,-++-+%&D !%&D/.*B+" 4>! 22>? W
24A?3
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+)*#,)#*-%&D 0GD*%#(",H*.H-*)"-+"& *-C-&-*%)"&C*%"& /.*-+)37."(
’+-%&D 5% ! 2>5 W2>=3
6"%& ‘"h%4AA53R/-,)./D"/-*-&)
K-C-)%)".& +G+)-B+.& +."(-*.+".& %&D +."(&#)*"-&)+"& *-D +."(*-C".&
./+.#)0-%+)-*& ;0"&%31-D.+H0-*-" 254" @%D-+[32?>43@∗C%4AAA3R/-,)./H(%&)*..)+.&
H-&-)*%E"(")G%&D %&)"F+,.#*%E"(")G./*-D +."(D-*"K-D /*.BC*%&")-3
1-D.+H0-*-" 2A4%4AA53QBH.K-*"+0B-&)./
+."(&#)*"-&)+"& C#(G-*.+".& %*-%+"& #^%&B.# E%+"&3h#0%&
’&"K-*+")G[.#*&%(./S%)#*%(7,"-&,-+" >$5N% ! 2A58 W2A8A3
!责任编辑\朱乾坤"
:A2