全 文 ：中国生态农业学报 2015年 2月 第 23卷 第 2期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Feb. 2015, 23(2): 191−198


* 现代农业产业技术体系专项(No.CARS-22)资助
** 通讯作者: 黄先智, E-mail: popo1166@126.com
郭天雷, 主要从事土壤侵蚀与流域治理研究。E-mail: gtl_02115270@163.com
收稿日期: 2014−07−25 接受日期: 2014−12−16
http://www.ecoagri.ac.cn
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.140873
三峡库区消落带不同高程桑树林地土壤
抗蚀性及影响因素*
郭天雷1 史东梅1 胡雪琴2 黄先智3** 蒋 平1
(1. 西南大学资源环境学院/西南大学水土保持生态环境研究所 重庆 400715;
2. 重庆医药高等专科学校医学技术系 重庆 401331; 3. 西南大学蚕学与系统生物研究所 重庆 400715)
摘 要 消落带是典型的生态脆弱区, 研究消落带土壤抗侵蚀特点对三峡库区水土流失防治具有重要意义。
为了研究三峡库区消落带桑树林地土壤抗蚀性在不同高程处的差异, 本文以典型消落带桑树林地为研究对象,
采用土壤理化性质研究法对不同高程桑树林地土壤抗蚀性特征及其影响因素进行了分析。结果表明: 1)不同高
程桑树林地 0~20 cm 土层土壤抗蚀性指数具有较大差异 , 表现为 180 m(38.22%)>170 m(23.09%)>165 m
(18.4%)>175 m(10.5%), 且未淹没区(高程为 180 m)大于淹没区(高程≤175 m); 对于同一高程, 表层(0~10 cm)土
壤抗蚀性优于底层(10~20 cm)。2)土壤 15个抗蚀性指标优化为 F1、F2、F3 3个主成分, 其土壤抗蚀性综合评价
模型为 F=0.655F1+0.236F2+ 0.109F3, 评价结果表明不同高程桑树林地土壤抗蚀性大小为 180 m>170 m>165 m>
175 m。3)相关性分析表明土壤抗蚀性指数与土壤黏粒(<0.001 mm)、>0.25 mm水稳性团粒含量呈极显著正相
关(P<0.01), 相关性系数分别为 0.878和 0.732；与土壤有机质含量呈显著正相关(P<0.05), 相关性系数为 0.689;
与砂粒和粉粒含量相关性不显著。说明黏粒、>0.25 mm水稳性团粒和有机质是影响三峡库区消落带土壤抗蚀
性的重要因子。研究结果可为三峡库区消落带不同区域土壤流失进行针对性防治提供重要科学依据。
关键词 三峡库区 消落带 土壤抗蚀性 桑树林地 高程
中图分类号: S157.1 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2015)02-0191-08
Characteristics and soil anti-erodibility effects of mulberry forest lands at
different altitudes of water-level fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir
GUO Tianlei1, SHI Dongmei1, HU Xueqin2, HUANG Xianzhi3, JIANG Ping1
(1. College of Natural Resources and Environment, Southwest University/Institute of Soil, Water and Eco-environmental
Conservation, Southwest University, Chongqing 400715, China; 2. Department of Medical Technology, Chongqing Medical and
Pharmaceutical College, Chongqing 401331, China; 3. Institute of Sericulture and Systems Biology, Southwest University,
Chongqing 400715, China)
Abstract Due to periodic wet and dry processes, water-level fluctuation zone of the reservoir area is typically ecologically fragile.
It is therefore important for protection of the eco-environments of reservoir areas to control soil and water loss in such specifically
fragile zones. Mulberry forest plots were selected in the water-level fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir in September
2012 at four altitudes (165 m, 170 m, 175 m and 180 m), with no flooding at the 180 m altitude. Soil physio-chemical characteristics,
anti-erodibility and the driving factors of mulberry forest lands at different altitudes were studied. The aim of the study was to
explore soil anti-erodibility effect of mulberry forests at different altitudes. The study further provides scientific basis for controlling
soil and water loss in the reservoir area. Results suggested that soil anti-erodibility indexes for the 0−20 cm soil layer of mulberry
forest lands at different altitudes were greatly different, and were in the order of 180 m (38.22%) > 170 m (23.09%) > 165 m (18.4%) > 175 m
(10.5%). Soil anti-erodibility index was greater for unsubmerged area than submerged areas. For the same altitude, soil anti-
erodibility index of the 0−10 cm layer was higher than that of the 10−20 cm layer. Fifteen indicators of soil anti-erodibility were
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optimized to 3 principal components ― F1, F2 and F3. The comprehensive evaluation model of soil anti-erodibility index was F =
0.655F1 + 0.236F2 + 0.109F3. Based on the comprehensive model evaluation, soil anti-erodibility was ranked as 180 m > 170 m >
165 m > 175 m. Correlation analysis showed that soil anti-erodibility index had significant positive correlation (P < 0.01) with soil
clay content and greater-than 0.25 mm water stable aggregate content, with respectively correlation coefficients of 0.878 and 0.732. A
significant positive correlation was observed between soil anti-erodibility index and organic matter content, with a correlation
coefficient of 0.689. There was no significant correlation between soil anti-erodibility index and sand or silt content. It was concluded
that soil clay, greater-than 0.25 mm water stable aggregate and organic matter were the key factors influencing soil anti-erodibility in
the water-level fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir area.
Keywords Three Gorges Reservoir area; Water-level fluctuation zone; Soil anti-erodibility; Mulberry forest; Altitude
(Received Jul. 25, 2014; accepted Dec. 16, 2014)
三峡库区消落带是因水库调度引起水库水位变
动而使库区周围土壤周期性地出露于水面形成垂直
高差为 30 m 的一段湿地生态系统和陆生生态系统
交替控制的过渡地带 [1], 也是水陆交替生境变化剧
烈、非常不稳定的生态脆弱带, 同时还是水陆生态
环境之间物质、能量、信息传输与转换等最活跃的
区域[2]。三峡库区消落带每年周期性的“淹水—落干
—淹水”使消落带的地形、土壤和水分状况会发生一
系列的变化。库区土体在水中长时间的侵蚀、剥离、
冲刷等作用下 , 引起大量土壤流失 [3], 这对库区周
边的生态环境具有较大的负面影响。土壤抗蚀性大
小决定水土流失的强弱, 因此, 加强库区消落带土
壤抗蚀性的研究对库区生态环境的保护意义重大。
消落带的治理备受关注, 也成为三峡建设的重
点。以植被措施为主进行三峡库区消落带治理具有
低成本、可持续、可改善生态环境等诸多优点而受
到广泛重视。但是, 三峡库区周期性的水位变化导
致土壤环境在轻度干旱和完全被水淹没状态间周期
性的剧烈变化, 大多数植被难以适应而死亡, 而桑
树在被 11 m的深水淹没过的区域内均生长较好, 且
在三峡水库 145 m水位处可保持枝叶的正常生长[4]。
因此, 研究消落带桑树林地的土壤抗侵蚀特征对消
落带的治理具有重要指导意义。目前 , 国内外对土
壤抗蚀性的研究主要集中在不同措施、不同林分
以及退耕还林下的土壤抗蚀性的动态变化。何淑
勤等 [5]、 萐薛 等[6]研究了不同植被类型对土壤抗蚀
性的变化, 王俭成等 [7]研究了不同林分对土壤抗蚀
性的影响, 郑子成等 [8]研究了不同退耕模式下的土
壤抗蚀性变化特征, 以上研究主要对典型的立地条
件下土壤特征及抗蚀性进行了分析, 然而水位变化
对土壤抗蚀性的研究尚少见报道。目前对三峡消落
带的研究主要集中在水位变化对土壤养分的影响方
面 [9−10], 较少见特殊水位涨落周期对三峡库区消落
带土壤抗蚀的影响及其成因分析的相关报道。本文
在研究三峡库区消落带不同高程桑树林地土壤理化
特征的基础上, 对土壤抗蚀性进行分析和评价, 并
探讨了土壤抗蚀性影响因素，以期为消落带水土流
失植被防治措施的选择提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 研究区域概况
研究区位于重庆市及三峡库区腹地——涪陵区,
地处东经 106°56′~107°43′, 北纬 29°21′~30°01′。境
内地貌类型多样, 以丘陵、台地为主(共占 54.4%),
其次为低山(占 31.1%)、中山(占 13.3%)和平坝(仅占
1.20%)。土壤类型主要为遂宁组, 沙溪庙组发育的紫
色土。该区域地处中亚热带季风性湿润气候, 四季
分明, 气候温和, 多年平均降水量 1 090.6 mm, 年
均气温 18.1 ℃, 无霜期 317 d, 日照 1 248 h。
1.2 样地设置与土样采集和处理
2012年 9月 10日在三峡库区涪陵区消落带内 4
个不同的高程 165 m、170 m、175 m、180 m设置桑
树(Morus alba L.)林样地, 林下植被主要以当地农作
物为主, 包括红苕[Ipomoea batatas (L.) Lam.]、玉米
(Zea mays L.)、南瓜[Cucurbita moschata (Duch. ex
Lam.) Duch. ex Poiret], 覆盖度在 50%~60%, 根据当
地农作习惯, 农作物生长期施用农家肥。其中桑树
在 2006 年种植, 每年进行定期剪枝。到 2012 年 9
月 165 m和 170 m高程地段经历 5个水位涨落周期,
175 m高程地段经历 4个水位涨落周期, 180 m高程
地段没有经历水位涨落周期[7]。不同高程样地桑树
林基本情况见表 1。
在每个高程随机选择 3 个样地, 每个样地按 S
型样带设置 5 个采样点, 在每个采样点按土壤剖面
分为表层(0~10 cm)、底层(10~20 cm)两层进行取样,
并将每条样带相同土层样品混合带回实验室进行理
化分析。土壤理化性质测定方法: 土壤容重采用环
刀法, 有机质采用高温外热重铬酸钾氧化法, 土壤
机械组成与微团聚体含量采用吸管法, 各级风干团
聚体和水稳性团聚体含量采用干筛法、湿筛法。以
第 2期 郭天雷等: 三峡库区消落带不同高程桑树林地土壤抗蚀性及影响因素 193


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表 1 三峡库区消落带内不同高程桑树林基本情况
Table 1 Situations of mulberry forests at different altitudes in the water-level fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir
高程
Altitude (m)
坡度
Slope (°)
坡向
Aspect
株高
Plant height (m)
株间距
Plant spacing (m)
树龄
Age (a)
面积
Area (m2)
郁闭度
Crown density
主要林下作物
Understory crop
165 15.8 N 1.5~2.0 1.5×2.3 8 600 0.20 —
170 9.4 N 1.5~2.5 1.5×2.3 8 680 0.45 红苕＋玉米
Sweet potato and corn
175 20.3 N 1.8~2.7 1.5×2.3 8 680 0.58 杂草 Natural grass
180 10.5 N 2.5~3.0 1.5×2.3 8 690 0.65
红苕＋南瓜
Sweet potato and pumpkin

上指标均按照参考文献[11]的方法测定。土壤水稳性
指数与抗蚀性指数测定: 选取 7~10 mm的土壤团聚
体 50粒, 均匀放在直径 5 mm孔径的土壤筛上静置
在水中, 水盆中的水面高度要刚好浸没土粒, 以土
粒开始完全散开为准, 每隔 1 min记录在静水中崩
解的土粒数, 连续记录 10 min, 然后根据文献[12]
和[13]分别计算水稳性指数与抗蚀性指数。
1.3 土壤抗蚀性指标的选取
土壤抗蚀性是评定土壤抵抗侵蚀能力的重要参
数之一。评价土壤抗蚀性的指标很多, 归纳起来主
要有无机黏粒类、水稳性团粒类、微团聚体类和有
机胶体类 5 大类 15 个指标[14], 具体指标见表 2。选
择单一的指标评价土壤抗蚀性具有一定的片面性和
偶然性; 将所有指标进行逐一分析, 不仅繁冗复杂,
而且有些指标间信息重叠, 相互之间具有一定的关
联性, 不能准确反映土壤抗蚀性的实质。因此, 本研
究通过主成分分析法优化该区域土壤抗蚀性的表征
指标。
表 2 常用土壤抗蚀性评价指标[14]
Table 2 Evaluation indicators of soil anti-erodibility[14]
无机黏粒类
Inorganic clay class
水稳性团粒类
Water stable aggregate class
微团聚体类
Micro-aggregate class
有机胶体类
Organic colloid
<0.05 mm粉黏粒含量
<0.05 mm silt clay content (X1)
>0.25 mm水稳性团粒含量
>0.25 mm water stable aggregate content (X5)
团聚体分散率
Dispersion rate (X12)
有机质含量
Organic matter (X15)
<0.01 mm物理性黏粒含量
<0.01 mm physical clay content (X2)
>0.5 mm水稳性团粒含量
>0.5 mm water stable aggregate content (X6)
分散系数
Dispersion rate (X13)

<0.001 mm细黏粒含量
<0.001 mm colloidal particles
(fine clay) content (X3)
>0.25 mm团聚体破坏率
>0.25 mm aggregate destruction rate (X7)
团聚度
Degree of aggregation (X14)

结构性颗粒指数
Structural particle index (X4)
>0.5 mm团聚体破坏率
>0.5 mm aggregate destruction rate (X8)

水稳性指数 Water stable index (X9)
平均重量直径 Mean weight diameter (X10)
几何平均直径 Geometric mean diameter (X11)

1.4 数据分析
数据采用 SPSS(17.0)和 Excel(2003)软件进行统
计分析
2 结果与分析
2.1 不同高程桑树林地土壤理化性质特征
受水库周期性涨落影响, 库区消落带常常处于
有规律的“淹水−落干−淹水”过程, 因此消落带土壤
的理化性质也会随着该过程发生变化。由表 3可知,
不同高程桑树林地 0~20 cm 土壤容重差异不显著,
但随着高程增加, 土壤容重呈现减少趋势, 依次为
165 m>170 m>175 m>180 m, 未淹区(180 m)土壤容
重小于淹没区(165 m、170 m、175 m), 说明周期性的
“淹水−落干−淹水”过程导致土壤容重增大。对同一
高程而言, 0~10 cm 土壤容重均小于 10~20 cm, 在
170 m和 175 m高程处差异显著, 165 m和 180 m高
程处不显著。
不同高程不同土层土壤有机质含量有较大差
异。对 0~10 cm土层而言, 有机质含量表现为 180 m>
170 m>175 m>165 m, 除 180 m与 170 m高程处差异
不显著, 其他高程之间均差异显著; 对 10~20 cm土
层而言, 有机质含量表现为 180 m>175 m>165 m>
170m, 180 m与 175 m、170 m与 165 m高程之间差
异不显著, 其他高程之间差异显著; 对 0~20 cm土层
而言, 有机质含量表现为180 m>170 m>175 m>165m,
165 m与其他高程之间差异显著, 其他高程之间差异
不显著。除 165 m高程外, 其余高程土壤有机质含量
均表现为 0~10 cm土层大于 10~20 cm土层。
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表 3 三峡库区消落带内不同高程桑树林地土壤基本理化性质
Table 3 Soil physiochemical properties of mulberry forests at different altitudes in the water-level fluctuation zone of the
Three Gorges Reservoir
机械组成 Mechanical composition (%) 高程
Altitude
(m)
土壤层次
Soil layer
(cm)
容重
Bulk density
(g·cm−3)
含水率
Moisture
content (%)
有机质
Organic matter
content (g·kg−1)
砂粒 Sand
(1~0.05 mm)
粉粒 Silt
(0.05~0.001 mm)
黏粒 Clay
(<0.001 mm)
0~10 1.53±0.02a 14.82±1.25c 9.68±1.06c 52.00±5.24a 43.31±2.20b 4.70±1.16c
10~20 1.54±0.07a 15.87±2.10c 12.98±1.12c 57.46±2.62a 41.89±2.56b 0.65±0.12d
165
0~20 1.54±0.05a 15.35±1.67c 11.33±1.09c 54.73±3.93a 42.60±2.38b 2.67±0.64d
0~10 1.29±0.01b 27.16±3.66a 25.21±2.32a 25.30±2.62c 68.06±3.65a 6.64±1.06b
10~20 1.59±0.06a 20.73±2.42b 12.72±1.21c 24.30±3.23c 66.07±2.68a 9.63±0.86b
170
0~20 1.44±0.03a 23.94±3.04b 18.96±1.72b 24.80±2.93c 67.06±3.16a 8.13±0.96b
0~10 1.31±0.07b 19.13±1.14b 19.58±1.32b 32.34±4.54b 60.27±3.32a 7.40±1.20b
10~20 1.55±0.11a 18.81±1.56b 15.06±1.78b 30.28±2.40b 62.10±1.56a 7.62±1.62b
175
0~20 1.43±0.09a 18.97±1.35b 17.32±1.55b 31.31±3.47b 61.18±2.44a 7.51±1.41b
0~10 1.37±0.06a 14.08±1.22c 26.27±1.42a 24.74±1.62c 62.06±1.86a 13.20±2.34a
10~20 1.41±0.05a 17.11±1.63b 17.04±1.20b 21.22±1.32c 68.68±2.48a 10.11±1.02ab
180
0~20 1.39±0.06a 15.60±1.44c 21.66±1.31b 22.98±1.47c 65.37±2.17a 11.65±1.68a
不同小写字母表示不同高程不同土层间在 0.05水平上差异显著, 下同。Different small letters indicate significant difference among different
soil layers of different altitudes at 0.05 level. The same below.

表 3 表明, 对同一土层而言, 不同高程土壤砂
粒(1~0.05 mm)含量均表现为 165 m>175 m>170 m>
180 m, 且 170 m与 180 m高程差异不显著, 其他高
程之间差异显著。对 0~20 cm土层而言, 不同高程土
壤砂粒(1~0.05 mm)含量表现为 165 m>175 m>170 m>
180 m, 与 165 m高程相比, 170 m、175 m和 180 m
高程各土层砂粒(1~0.05 mm)含量均显著(P<0.05)减
少, 分别减少 54.69%、42.79%和 58.01%。这是因为
岸坡在周期性的“淹水−落干−淹水”, 粒径较大的砂
粒不断被洗蚀, 在低高程处堆积形成; 粉粒含量在
165 m 与其他高程差异显著, 其他高程之间差异不
显著; 黏粒(<0.001 mm)含量与有机质含量呈现相同
的变化规律, 这是因为一般黏粒含量越高, 土壤颗
粒与有机质结合成复合体的机会就越大, 有机质含
量就越高。
2.2 不同高程桑树林地土壤抗蚀性特征
土壤抗蚀性是评定土壤抵抗侵蚀能力的重要参
数之一, 也是土壤侵蚀研究内容之一[15]。抗蚀性指
数反映土壤的抗崩塌能力, 抗蚀性指数越大, 土壤
抗崩塌能力越强。由图 1 可知, 不同高程桑树林地
0~20 cm土壤抗蚀性指数大小表现为 180 m>170 m>
165 m>175 m, 180 m高程土壤的抗蚀性指数分别是
170 m、165 m和 175m高程的 1.66倍、2.07倍和 3.64
倍, 这说明未淹没区土壤抗蚀性大于淹没区。
从图 1还可看出, 对同一高程而言, 0~10 cm土层
大于 10~20 cm土层土壤抗蚀性指数, 且 170 m高程
两层抗蚀性指数差异最大, 0~10 cm土层是 10~20 cm

图 1 三峡库区消落带内不同高程桑树林地不同土层土
壤抗蚀性指数
Fig. 1 Indexes of anti-erodibility of different soil layers of
mulberry forest lands at different altitudes in the water-level
fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir
的 3.51倍, 165 m高程为 3.47倍, 175 m高程为 1.13
倍, 180 m高程为 1.52倍。随着土层深度的增加, 抗
蚀性指数呈减少的趋势, 这表明土层越深, 抗蚀性
越小。
对不同高程而言, 0~10 cm土层土壤抗蚀性指数
表现为 180 m>170 m>165 m>175 m, 且 180 m高程
0~10 cm土层土壤抗蚀性指数分别是 170 m、165 m
和 175 m高程的 1.28倍、1.62倍和 4.14倍, 170 m
与 165 m、180 m之间差异不显著, 其他高程之间差异
显著; 10~20 cm 土层土壤抗蚀性指数表现为 180 m>
170 m>175 m>165 m, 180 m高程 10~20 cm土层土壤
抗蚀性指数分别是 170 m、175 m和 165 m高程的
2.96倍、3.07倍和 3.68倍, 180 m高程与其他高程差
异显著, 其他高程之间差异不显著。
第 2期 郭天雷等: 三峡库区消落带不同高程桑树林地土壤抗蚀性及影响因素 195


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2.3 不同高程桑树林地土壤抗蚀性综合评价
由表 4 可知, 15 个抗蚀性指标优化成 3 个主成
分 F1、F2、F3, 3 个主成分的方差累计贡献率为
89.846%, 且每个主成分的特征根都大于 1, 说明 3
个主成分可以代表该区域土壤抗蚀性的大部分信息,
其中贡献率大小为 F1(58.889%)>F2(21.161%)>F3
(9.796%), 说明 F1对抗蚀性的影响最大, F2其次, F3
最小。
经主成分分析后, 土壤抗蚀性指标虽可简化为
3个主成分, 每一主成分内包括多项因子, 运用不方
便, 需要对其进一步优化。由于各主成分的初始因
子载荷系数距离未拉开, 主成分所表达的实际意义
无明显差异, 因此采用最大方差旋转法进行分析(表
5), 以优化表征土壤抗蚀性指标。
表 4 三峡库区消落带内不同高程桑树林地土壤抗蚀性指标的总方差分析
Table 4 Analysis of variance of indexes of soil anti-erodibility of mulberry forests at different altitudes in the
water-level fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir
未旋转平方和载入
Extraction of sum of square and load
旋转平方和载入
Rotation of sum of square and load 主成分
Principal
component
特征根
Characteristic
roots
贡献率
Contribution rate
(%)
累积贡献率
Accumulated
contribution rate (%)
特征根
Characteristic
roots
贡献率
Contribution rate
(%)
累积贡献率
Accumulated
contribution rate (%)
1 8.833 58.889 58.889 6.163 41.087 41.087
2 3.174 21.161 80.050 5.046 33.640 74.727
3 1.469 9.796 89.846 2.268 15.119 89.846
表 5 三峡库区消落带内不同高程桑树林地土壤抗蚀性主成分分析旋转后的因子载荷矩阵
Table 5 Factor loading matrix of principal analysis after rotation for indexes of soil anti-erodibility of mulberry forests at different
altitudes in the water-level fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir
指标因子负荷量 Factor load of index 主成分
Principal
component X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X15
F1 −0.063 −0.034 −0.045 −0.041 0.093 0.158 −0.129 −0.176 0.070 0.067 −0.055 0.164 0.173 0.192 0.147
F2 0.257 0.242 0.192 0.134 0.028 0.001 0.079 0.081 0.064 −0.035 0.142 −0.181 0.015 0.007 0.151
F3 0.107 0.113 −0.007 −0.109 −0.064 0.034 0.143 0.039 0.491 0.327 −0.115 0.165 0.127 0.169 0.345

由表 5 可知, 经过旋转后各因子载荷矩阵中的
系数以明显向 0~1 分化, 可以较为方便地对主成分
进行分析和解释。F1主要综合了>0.25 mm水稳性团
粒含量(X5)、>0.5 mm水稳性团粒含量(X6)、>0.25 mm
团聚体破坏率(X7)、>0.5 mm团聚体破坏率(X8)、团
聚体分散率(X12)、分散系数(X13)、团聚度(X14)和有
机质含量(X15)8个因子。其中>0.25 mm团聚体破坏
率(X7)和>0.5 mm 团聚体破坏率(X8)的值为负, 对抗
蚀性具有负效应, 其值越大, F1的值越小, 抗蚀性越
弱, 反之亦然。F2主要综合了<0.05 mm粉黏粒含量
(X1)、<0.01 mm物理性黏粒含量(X2)、<0.001 mm胶
粒(细黏粒)含量(X3)、结构性颗粒指数(X4)和几何平
均直径(X11)5个因子, 且值都为正, 说明其对抗蚀性
具有正效应, 其值越大, F2值越大, 抗蚀性越强。F3
主要综合了水稳性指数(X9) 和平均重量直径(X10)2
个因子, 对抗蚀性具有正效应。
为了综合评价该区域不同高程不同土层的土壤
抗蚀性, 利用 SPSS采用回归方法求出因子得分。由
系数矩阵将 3个主成分表示为 15个指标的线性形式,
因子得分函数为:
F1=−0.063X1−0.034X2−0.045X3−0.041X4+0.093X5+
0.158X6−0.129X7−0.176X8+0.070X9+0.067X10−0.055X11+
0.164X1 2+0.173X1 3+0.192X1 4+0.147X1 5 (1)
F2=0.257X1+0.242X2+0.192X3+0.134X4+0.028X5+
0.001X6+0.079X7+0.081X8+0.064X9−0.035X10+0.142X11−
0.181X12+0.015X13+0.007X14+0.151X15 (2)
F3=0.107X1+0.113X2−0.007X3−0.109X4−0.064X5+
0.034X6+0.143X7+0.039X8+0.491X9+0.327X10−0.115X11−
0.165X12+0.127X13+0.169X14+0.345X15 (3)
以各主成分所对应的方差贡献率 λi(i=1, 2, 3)为
权重, 计算土壤抗蚀性的综合主成分指数, 具体计
算公式如下: F=0.655F1+0.236F2+0.109F3
由表 6可知, 对不同高程而言, 0~10 cm土层土
壤综合得分依次为 180 m(1.211)>170 m(0.925)>175 m
(−0.170)>165 m(−0.312), 10~20 cm 土层为 180 m
(0.049)>165 m(−0.373)>175 m(−0.636)>170 m(−0.695)。
不同高程桑树林地 0~20 cm 土壤平均得分依次为
180 m(0.630)>170 m(0.115)>165 m(−0.343)>175 m
(−0.403), 则土壤抗蚀性大小依次为 180 m>170 m>
165 m>175 m。其中未淹没区 180 m高程 0~10 cm土
层综合得分最高, 抗蚀性最好, 这与前面抗蚀性指
数分析结果基本一致, 说明该模型能准确评价三峡
196 中国生态农业学报 2015 第 23卷


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表 6 三峡库区消落带内不同高程桑树林地土壤抗蚀性主成分分析综合指数
Table 6 Comprehensive indexes of principal component analysis of soil anti-erodibility of mulberry forests at different altitudes in
the water-level fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir
主成分 Principal component 高程
Altitude (m)
土层
Layer (cm) F1 F2 F3
综合得分
Comprehensive score
排名
Ranking
0~10 0.381 –1.543 –1.812 –0.312 5 165
10~20 –0.293 –1.537 1.672 –0.373 6
0~10 1.223 0.254 0.587 0.925 2 170
10~20 –1.335 0.660 0.220 –0.695 8
0~10 0.305 0.208 –0.178 –0.170 4 175
10~20 –1.001 0.149 –0.140 –0.636 7
0~10 1.535 0.742 0.282 1.211 1 180
10~20 –0.205 1.067 –0.631 0.049 3

库区不同高程桑树林地土壤抗蚀性大小。
2.4 不同高程桑树林地土壤抗蚀性影响因素
土壤抗蚀性的理化因子主要是土壤机械组成、有
机质含量、容重以及团聚体含量[5,13], 故选择砂粒(1~
0.05 mm)、粉粒(0.05~0.001mm)、黏粒(<0.001 mm)、
>0.25 mm水稳性团聚体含量、容重和有机质含量 6
个指标进行土壤抗蚀性影响因素分析。
由表 7可知, 土壤抗蚀性指数与黏粒、>0.25 mm
水稳性团粒含量呈极显著正相关(P<0.01), 与有机
质呈显著正相关 , 与容重呈显著负相关 (P<0.05),
与砂粒、粉粒相关性不显著。说明有机质、黏粒和
>0.25 mm 水稳性团粒含量越高, 则抗蚀性越好; 土
壤容重越大, 则抗蚀性越弱。土壤有机质经过微生
物分解 , 形成腐殖质 , 改善了土壤理化性质 , 提高
了土壤的透水性和持水能力 [7], 从而一定程度上提
高了土壤的抗蚀性。有机质还是水稳性团粒的主要
胶结剂, 能够促进土壤中团粒的形成[16−17]。土壤容
重反映了土壤的密实程度, 容重越大, 土壤渗透性
越差 , 径流越集中 , 对地表的侵蚀能力越强 , 土壤
抗蚀性越差。
表 7 三峡库区消落带内不同高程桑树林地土壤抗蚀性指数与土壤理化性质的 Pearson相关系数
Table 7 Correlation between index of soil anti-erodibility and physiochemical properties of mulberry forests at different altitudes
in the water-level fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir
容重
Bulk density
有机质
Organic matter content
砂粒
Sand
粉粒
Silt
黏粒
Clay
>0.25 mm水稳性团粒含量
>0.25 mm water stable aggregate content
相关系数
Correlation coefficient
−0.586* 0.689* −0.342 0.258 0.732** 0.878**
双侧显著性
Bilateral significant
0.046 0.013 0.306 0.377 0.006 0.002
“*”和“**”分别表示相关性达 P<0.05和 P<0.01显著水平。“*” and “**” mean significant correlation at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

3 讨论
三峡库区消落带土壤由于水位周期性涨落及干
湿交替而导致其理化性质发生变化。本研究结果表明,
未淹区土壤有机质含量大于淹没区, 土壤容重小于
淹没区, 相关研究也证实了这一结论。朱强[15]、常超
等 [18]研究认为三峡库区消落带淹水−落干后, 有机
质含量明显降低。康义等[19]研究认为消落带经受 2
个水位涨落周年影响区域比未受水位涨落影响区域
的土壤密度增加 0.7%~4.6%, 经受 3 个水位涨落周
年影响区域比未受水位涨落影响区域的上壤密度增
加 7%~17%。这主要是因为: 1)水位在周期性的涨落
过程中, 伴随着水浪冲击以及消落带陆地出露时期
暴雨的冲刷, 表层土壤被洗蚀, 深层较密实土壤上
移 ; 2)淹水情况下消落带表层枯枝落叶以及分解
和未完全分解的腐殖质随水流冲走, 减少了有机质
的来源; 3)消落带土壤夏季落干时期土壤水分下渗
导致土壤细颗粒填充土壤孔隙 , 使土壤容重增加 ,
另外在土壤出露时期 , 氧气含量增加且温度上升 ,
微生物活动迅速增强, 促进了有机质的分解[20]。
淹没区不同高程土壤理化性质有较大差异, 导
致土壤抗蚀性也有明显差别。本研究结果表明, 淹
没区土壤黏粒、有机质含量表现为 170 m>175 m>
165 m, 这可能与不同高程经历的水位周期、植被生
长状况以及坡度有关。文献表明消落带土壤经历的
水位周期越多, 土壤被洗蚀的时间越长, 土壤细颗
粒与养分流失的越多, 导致土壤结构也发生明显变
化[18]; 植被对土壤结构的影响主要通过根系固土以
及枯落物对土壤改良, 植被生长状况越好, 枯落物
越多 , 根系越发达 , 固土及土壤改良作用越明显 ,
第 2期 郭天雷等: 三峡库区消落带不同高程桑树林地土壤抗蚀性及影响因素 197


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土壤的抗侵蚀能力也越强 [17,21]; 样地坡度越大, 细
颗粒、养分随降雨流失的也越多。另外, 土壤的机
械吸附、阻留以及胶体对水体营养物质的吸收也会
使土壤细颗粒、有机质发生变化[22−23], 其复杂的作用
机制还有待进一步研究。对同一高程而言, 除 165 m
外, 其余高程土壤有机质均表现为 0~10 cm大于 10~
20 cm, 这可能是因为 165 m处无地表植被覆盖, 遇
到夏季强降雨时, 表层土壤养分随径流流失, 而其
他高程处, 都有一定的地表植被覆盖, 既能阻挡养
分随径流流失, 植物残体也能增加土壤有机质。
土壤抗蚀性的大小主要受机械组成、团聚体、
有机质含量等因素的影响[7,21,24]。本研究发现, 影响
三峡库区消落带桑树林地土壤抗蚀性大小与黏粒、
>0.25 mm水稳性团粒含量呈极显著正相关, 与有机
质呈显著正相关, 与容重呈显著负相关。相关研究也
证实了这一结论, 吕文星等[13]、蒲玉琳等[25]通过研究
认为土壤抗蚀指数与黏粒(<0.001 mm)、>0.25 mm以
上的各粒级水稳性团聚体、有机质含量呈显著或极
显著正相关。这可能是因为黏粒与有机质在微生物
的作用下, 通过各种作用力形成土壤微团粒, 再经
多级团聚形成综合抗蚀性较强的土壤大团粒。已有
研究表明, 土壤团聚体是土壤的重要组成部分, 土
壤团聚体结构稳定, 则团粒结构体间相互不易分离,
土壤抗侵蚀能力强[1,25−27]。有机质是水稳性团粒的主
要胶结剂, 与土壤颗粒结合, 能够促进土壤团粒的
形成, 提高土粒稳定性。
4 结论
1)三峡库区消落带不同高程桑树林地 0~20 cm
土壤抗蚀性不同高程间具有一定差异, 具体表现为
180 m>170 m>165 m>175 m, 其中未淹没区(180 m)
土壤抗蚀性最好; 而同一高程不同土层之间抗蚀性
也有较大差异, 表层(0~10 cm)土壤抗蚀性指数为下
层(10~20 cm)的 1.13~3.50倍。
2)三峡库区消落带土壤 15个抗蚀性指标优化为
3个主成分 F1、F2、F3, 得到土壤抗蚀性综合评价模
型: F=0.655F1+0.236F2+0.109F3, 该模型分析结果与
抗蚀性指数分析结果一致, 说明该模型三峡库区消
落带土壤抗蚀性评价具有较好的适用性。
3)土壤黏粒、>0.25 mm水稳性团粒和有机质是
影响三峡库区消落带桑树林地土壤抗蚀性的重要因
子; 土壤抗蚀性指数与黏粒、>0.25 mm水稳性团粒含
量呈极显著正相关, 与有机质呈显著正相关。
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