不同植被条件下土壤团聚体的分布特征及稳定性分析
不同土地利用类型下土壤水稳性团聚体的特征
Characteristics of Soil Water Stable Aggregates under Different LandUse Types
Dong Lili
（ Department of Resources ，Environment and Urban Science ，Xianyang Normal University Xianyang 712000 ）
本文应用 Le Bissonnais 法中的快速和慢速湿润测定陕北黄土丘陵区不同土地利用 类 型 土 壤 水 稳 性 团 聚 体 含 量 ， 分 侧 柏、 油 松、 杏 4 种 林 地 土 壤 > 0. 2 析土地利用类型和湿润速度对 土 壤 团 聚 体 水 稳 性 的 影 响 。 结 果 表 明： 小 叶 杨 、 mm 水稳性团聚体质量分数 、 平均质量直径（ MWD ） 和几何平均直径（ GMD ） 较 农 地 和 苹 果 园 土 壤 大， 而农地和苹果 MWD ， 说明 林 地 土 壤 结 构 得 到 明 显 改 善 。 土 壤 有 机 质 与 > 0. 2 mm ， 园土壤团聚体粒级分布的分形维数 D 值较大， GMD 和 D 值呈极显著相关， 说明土壤有 机 质 是 影 响 土 壤 团 聚 体 形 成 和 稳 定 的 主 要 胶 结 物 质 。 团 聚 体 稳 定 性 在 2 种处理下存在明显差异， 快速湿润对团聚体破坏大于慢速湿润， 说明消散作用在土壤团聚体崩解中起主要作用 。 关键词： 土地利用类型； 土壤水稳性团聚体； Le Bissonnais 方法； 黄土丘陵沟壑区 文献标识码 ： A 文章编号 ：1001 － 7488 （ 2011 ） 04 － 0095 － 06 中图分类号 ： S714. 2
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长期连作棉田不同种植模式下土壤团聚体组成及其有机碳分布特征
土壤团聚体是土壤结构的基本单元,对土壤的物理化学性质均具有重大影响[1-2]。
土壤团聚体通常被划分为大团聚体（＞250um）和微团聚体（＜250um）[3]，不同粒级团聚体在土壤结构的改善和有机碳的固定中的作用不同。
耕作措施对土壤团聚体的影响主要是改变了土壤有机碳的分布和微生物的活动生境，为土壤有机物质的分解转化创造条件，从而造成了团聚体的变化[4]。
许多研究认为，耕作方式通过影响大团聚体与微团聚体之间的转化和再分布[5]，进而影响土壤结构稳定性和抗侵蚀能力[6]。
免耕和少耕等保护性耕作措施有利于团聚体含量的增加，表层土壤结构的改善[7-9]，但耕作方式对团聚体的土壤物理性质的影响会因气候条件、土壤质地和植被类型等的变化而不一样。
合理的耕作措施，对于增加土壤有机碳的固定，提高土壤肥力具有重要的理论和实践意义。
新疆北疆地区玛纳斯河流域棉花面积从1978年的14.97×103ha发展至2010年的176.25×103ha，部分区域棉田占总播种面积的70%[10]。
由于棉田面积的不断扩大，农业生产结构趋于单调，轮作倒茬困难，棉田大面积长期连作现象普遍，短则8～10年，长则15～20年，甚至更长。
大面积棉田多年连作的结果，使土壤肥力消耗很快，地力明显下降，对农田生态系统产生重要影响。
本研究以长期连作棉田为对象，分析大豆轮作、玉米轮作、玉米/大豆间作和休闲免耕种植模式对土壤有机碳团聚体组成及有机碳分布的影响，并运用土壤团粒指数（ELT）指标分析不同种植模式对长期棉田连作土壤团聚体稳定性的影响。
研究结果明确不同轮作模式对长期连作棉田土壤质量的变化，为采用有效的土壤管理措施以提高新疆棉田土壤质量提供科学依据。
1 材料与方法1.1 研究区概况试验始于2012年4月，在新疆石河子地区西古城镇选择长期连作棉田（20年），试验田的位置是北纬45°06′99″，东经86°13′56″，高程328m。
青藏高原不同土地利用方式土壤团聚体组成及稳定性特征
第31卷第1期2024年2月水土保持研究R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .31,N o .1F e b .,2024收稿日期:2022-10-11 修回日期:2022-11-25资助项目:国家自然科学基金项目(31971532,32171648) 第一作者:万欣(1997 ),女,安徽芜湖人,硕士研究生,主要从事土壤生态学研究㊂E -m a i l :1097778732@q q .c o m 通信作者:刘毅(1978 ),男,湖南新化人,研究员,博士,主要从事土壤生态学研究㊂E -m a i l :l i u y i @w b gc a s .c n h t t p :ʊs t b c y j .p a p e r o n c e .o r gD O I :10.13869/j.c n k i .r s w c .2024.01.047.万欣,张帅文,张润琴,等.青藏高原不同土地利用方式土壤团聚体组成及稳定性特征[J ].水土保持研究,2024,31(1):53-60.W a nX i n ,Z h a n g S h u a i w e n ,Z h a n g R u n q i n ,e t a l .S o i lA g g r e g a t eS t a b i l i t y o fD i f f e r e n tL a n d U s eP a t t e r n so nt h eQ i n gh a i -T i b e t a nP l a t e a u [J ].R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n ,2024,31(1):53-60.青藏高原不同土地利用方式土壤团聚体组成及稳定性特征万欣1,2,张帅文1,2,张润琴2,李志国2,陈鹏2,邢顺林1,刘毅2(1.西藏大学理学院,拉萨850000;2.中国科学院武汉植物园,武汉430074)摘 要:[目的]探究青藏高原不同土地利用方式对土壤团聚体分布特征及稳定性的影响,为改善高寒地区土壤质量提供科学依据㊂[方法]选取青藏高原5种不同土地利用方式(农田㊁人工林㊁湿地㊁灌丛㊁裸地)为研究对象,采用干筛法和湿筛法测定土壤团聚体粒径分布以及土壤有机碳(S O C )㊁总碳(T C )㊁总氮(T N )㊁p H ,并计算大团聚体重量的百分含量(D R >0.25,WR >0.25)㊁团聚体破坏率(P A D )㊁平均重量直径(MWD )㊁几何平均直径(GM D )等土壤团聚体稳定性指标,研究了高寒地区不同土地利用方式下团聚体组成及其稳定性特征㊂[结果]相较于机械稳定性团聚体,土壤水稳定性团聚体更易受到土地利用方式的影响,且更能反映西藏地区土壤团聚体结构稳定性;农田耕种增加了具有机械稳定性的土壤大团聚体含量,但不具有水稳定性;人工林和湿地的土壤团聚体具有较高的水稳定性特征㊂相关性分析表明,土壤团聚体MWD 与S O C ,T N 含量呈显著正相关;土壤团聚体MWD ,GM D 值与各粒径团聚体含量总体上呈线性相关,且对于机械稳定性团聚体,1mm 是正负相关的临界点,对于水稳定性团聚体,0.25mm 是正负相关的临界点㊂[结论]高寒地区农业耕种仅能提高土壤团聚体的机械稳定性,湿地和人工林对团聚体稳定性具有促进作用,建议未来在高寒地区进行合理的植被覆盖进而提高土壤质量㊂关键词:土壤团聚体;团聚体稳定性;团聚体直径;青藏高原中图分类号:S 152.4 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2024)01-0053-08S o i lA g g r e g a t e S t a b i l i t y o fD i f f e r e n tL a n dU s e P a t t e r n s o n t h e Q i n gh a i -T i b e t a nP l a t e a u W a nX i n 1,2,Z h a n g S h u a i w e n 1,2,Z h a n g R u n q i n 2,L i Z h i g u o 2,C h e nP e n g 2,X i n g Sh u n l i n 1,L i uY i 2(1.C o l l e g e o f S c i e n c e ,T i b e tU n i v e r s i t y ,L h a s a 850000,C h i n a ;2.W u h a nB o t a n i c a lG a r d e n ,C h i n e s eA c a d e m y o f Sc i e n c e s ,W u h a n 430074,C h i n a )A b s t r a c t :[O b j e c t i v e ]T h e a i m so f t h i s s t ud y a re t o i n v e s t i ga t e t h ee f f e c t so f d i f f e r e n t l a n du s e p a t t e r n so n t h e d i s t r ib u t i o nc h a r a c t e r i s t i c s a nd s t a b i l i t y o f s o i l a g g re g a t e o n t h eQ i n g h a i -T i b e tP l a t e a u ,a n d t o p r o v i d e a s c i e n t if i cb a s i s f o r i m p r o v i ng s o i l q u a l i t y i n a l p i n e r e g i o n s .[M e th o d s ]Fi v e d i f f e r e n t l a n du s e p a t t e r n s (f a r m -l a n d ,p l a n t a t i o n ,w e t l a n d ,s h r u b l a n d ,a n db a r e l a n d )w e r es e l e c t e da st h es t u d y s a m pl e so nt h e T i b e t a n P l a t e a u .S o i l a g g r e g a t e s i z ed i s t r i b u t i o na n ds o i l o r g a n i cc a r b o n (S O C ),t o t a l c a r b o n (T C ),t o t a ln i t r o ge n (T N ),a n d p H w e r ed e t e r m i n e db y d r y a n dw e t s i e v i n g m e t h o d s .>0.25m ms o i l a g g r e g a t e sw e i g h t p e r c e n t a ge (D R >0.25,WR >0.25),t h e p e r c e n t a g eo f a g g r e g a t ed e s t r u c t i o n (P A D ),t h e m e a n w e i g h td i a m e t e r (MWD ),a n d t h e g e o m e t r i c m e a nd i a m e t e r (GM D )o fs o i la g g r e g a t e s w e r ed e t e r m i n e d ,a n dt h ec o m po s i t i o na n d s t a b i l i t y c h a r a c t e r i s t i c s o f s o i l a g g r e g a t e s u n d e r d i f f e r e n t l a n du s e p a t t e r n s i n t h e a l p i n e r e g i o nw e r e s t u d i e d .[R e s u l t s ]C o m p a r e dw i t hm e c h a n i c a l l y s t a b l e a g g r e g a t e s ,s o i l w a t e r -s t a b l e a g g r e g a t e sw e r em o r e s u s c e pt i b l et o t h e i n f l u e n c e o f l a n du s e p a t t e r n s a n db e t t e r r e f l e c t e d t h e s t r u c t u r a l s t a b i l i t y o f s o i l a g g r e g a t i o n s i nT i b e t.F a r m l a n d c u l t i v a t i o n i n c r e a s e dt h ec o n t e n to f s o i lm a c r o a g g r e g a t e sw i t h m e c h a n i c a l s t a b i l i t y,b u tn o tw i t h w a t e r s t a b i l i t y.S o i l a g g r e g a t e s i n p l a n t a t i o n s a n dw e t l a n d sh a dh i g hw a t e r s t a b i l i t y c h a r a c t e r i s t i c s.C o r r e l a-t i o na n a l y s i s s h o w e d t h a t t h eMWDo f s o i l a g g r e g a t e sw a s p o s i t i v e l y c o r r e l a t e dw i t hS O Ca n dT Nc o n t e n t s.F o rm a c h i n e-s t a b l e a g g r e g a t e s,1mmi s t h e c r i t i c a l s i z eo f p o s i t i v e a n dn e g a t i v e c o r r e l a t i o n,a n d f o rw a t e r-s t a b l e a g g r e g a t e s,0.25mmi s t h e c r i t i c a l s i z e o f p o s i t i v e a n dn e g a t i v e c o r r e l a t i o n.[C o n c l u s i o n]A g r i c u l t u r a l c u l t i v a t i o n i na l p i n e a r e a s c a no n l y i m p r o v e t h em e c h a n i c a l s t a b i l i t y o f s o i l a g g r e g a t e s,w h i l ew e t l a n d sa n d p l a n t e d f o r e s t s h a v e a p o s i t i v ee f f e c to nt h es t a b i l i t y o f a g g r e g a t e s,a n d i t i s r e c o mm e n d e dt h a t r e a s o n a b l e v e g e t a t i o n c o v e r s h o u l db e c a r r i e do u t t o i m p r o v e s o i l q u a l i t y i na l p i n e a r e a s i n t h e f u t u r e.K e y w o r d s:s o i l a g g r e g a t e;s o i l a g g r e g a t e s t a b i l i t y;s o i l a g g r e g a t e d i a m e t e r;Q i n g h a i-T i b e tP l a t e a u土壤结构通过影响水分流动㊁气体交换㊁养分循环和土壤微生物的多样性㊁活性进而影响土壤质量及其生态学功能[1]㊂作为土壤结构的基本单元,土壤团聚体组成与有机质含量也是表征土壤结构状况和养分供储能力的重要指标[2]㊂T i s d a l l等[3]将以粒径250μm的团聚体为界,将水稳性团聚体划分为大团聚体(>250μm,M a c r o a g g r e g a t e s)和微团聚体(<250μm,M i c r o a g g r e g a t e s),不同粒级团聚体在改善土壤孔隙度㊁提高水土保持能力㊁增强土壤微生物活性等方面具有不同的作用[4]㊂评价土壤团聚体稳定性特征的常用指标主要为平均质量直径(MWD)㊁几何平均直径(GM D)以及大团聚体含量等㊂MWD,GM D和大团聚体含量越大,土壤团聚体的稳定性越好[5]㊂土地利用改变是自然作用与人类活动共同作用的结果,土地利用方式改变会影响土壤团聚体的形成和粒径组成,进而造成土壤团聚体稳定性的差异[6],使得C㊁N元素在土壤团聚体中重新组合和再分配㊂已有研究表明,土地利用方式能够显著影响土壤团聚体的形成与稳定性㊂例如,B l a n k i n s h i p等[7]发现草地退化会使土壤团聚体由大团聚体(2~9mm)转变为小团聚体(0.25~2mm)㊂谭秋锦等[8]研究了喀斯特6种土地利用类型,发现人工林和次生林的土壤团聚体稳定性最好,而旱地稳定性较差㊂大粒级团聚体对于土地利用类型较为敏感,而小粒级团聚体相对稳定[9]㊂合理的土地利用方式可以增加土壤团聚体稳定性㊁增强土壤固碳水平并提高生态系统土壤肥力与生产力[10]㊂青藏高原被称为地球的第三极,位于中国西南部高寒地带,是生态系统的敏感脆弱地带,对我国甚至整个全球的气候和气象都具有重要影响㊂深入探究青藏高原的土壤结构稳定性有助于增强青藏高原的土壤肥力和土壤抗蚀性,并改善其生态环境[11]㊂目前土壤团聚体组成及其稳定性特征的研究主要集中在东北平原[12]和黄土高原地区[13]㊂由于青藏高原的环境恶劣性(比如:气候寒冷和海拔高),土壤团聚体相关研究结果普适性有待进一步验证,尤其是土地利用方式如何影响土壤团聚体组成及其稳定性的研究十分匮乏㊂鉴于此,本文结合野外调查与室内分析,采用干筛法㊁湿筛法分别测定不同土地利用方式下表层土壤的机械稳定性团聚体和水稳定性团聚体,研究青藏高原5种主要土地利用方式(农田㊁人工林㊁湿地㊁灌丛㊁裸地)对土壤团聚体组成和稳定性特征的影响,以期为科学认识高寒地区土壤资源的合理利用及调控管理提供理论依据㊂1材料和方法1.1研究区概况研究区位于藏南谷地,平均海拔约4000m,年均气温-16~16ħ,年日平均照时数约为3021h,年降雨量自西北至东南为50~5000mm㊂西藏地区由于气候条件多寒冷㊁干旱,故而高原土壤的成土年龄晚㊁母质风化程度低㊂1.2试验采样于2021年8月自藏南谷地经拉萨至阿里沿线约1500k m进行野外调查采样,根据土地利用方式等选取农田(青稞H o r d e u mv u l g a r e或油菜B r a s s i c a-c a m p e s t r i s)㊁人工林(主要树种为白桦B e t u l a p l a t y p h y l l a)㊁湿地㊁灌丛(香柏S a b i n a p i n g i i和昌都锦鸡儿C a r a g a n ac h a n g d u e n s i s)㊁裸地(无植被覆盖)共5种土地类型,在同一个采样区域内对每一种土地利用类型都布置采样点,并于6个区域内进行重复采样,总样品数为30个㊂每个样点内按S型多点混合的原则采集0 20c m土层的原状土样,除去杂草㊁根系㊁石块等杂物,自然风干后除去植物残体及小石块后备用㊂采样点信息见表1㊂1.3土壤样品测定方法采用沙维诺夫干筛法测定土壤机械稳定性团聚45水土保持研究第31卷体组成,湿筛法测定水稳定性团聚体组成㊂干筛选取的5个粒级为:>5mm,2~5mm,1~2mm,0.25~ 1mm,<0.25mm;湿筛选取的5个粒级为>2mm, 1~2m m,0.25~1m m,0.053~0.25m m,<0.053m m㊂采用电位法测定土壤p H值;采用K2C r O7外加热法测定土壤有机质含量,以土壤有机碳与有机质1.724的换算系数计算土壤有机质;采用全自动有机元素分析仪(V a r i om a c r o c u b e)测定土壤T N及CʒN值㊂表1采样点信息T a b l e1T h e b a s i c i n f o r m a t i o no f s a m p l i n gp o i n t编号经度E纬度N海拔/m植被土地利用186.837126ʎ28.592881ʎ4275青稞H o r d e u mv u l g a r e农田286.908548ʎ28.590499ʎ4268江孜沙棘H i p p o p h a e g y a n t s e n s i s人工林386.908571ʎ28.591417ʎ4264三裂碱毛茛H a l e r p e s t e s t r i c u s p i s湿地483.954190ʎ29.751890ʎ4548水麦冬T r i g l o c h i n p a l u s t r e湿地586.721936ʎ28.628591ʎ4603香柏S a b i n a p i n g i i灌丛686.722012ʎ28.628737ʎ4615无裸地785.337348ʎ28.412726ʎ3290青稞H o r d e u mv u l g a r e农田885.33715ʎ28.410969ʎ3312毛白杨P o p u l u s t o m e n t o s a人工林981.219373ʎ30.222213ʎ3810青稞H o r d e u mv u l g a r e农田1081.187280ʎ30.252538ʎ3839毛白杨P o p u l u s t o m e n t o s a人工林1182.231740ʎ30.623570ʎ4780水麦冬T r i g l o c h i n p a l u s t r e湿地1281.611550ʎ30.762250ʎ4557穗状狐尾藻M y r i o p h y l l u ms p i c a t u m湿地1381.293135ʎ30.942234ʎ4582昌都锦鸡儿C a r a g a n a c h a n g d u e n s i s灌丛1481.293432ʎ30.942216ʎ4582无裸地1587.473516ʎ29.209011ʎ4249青稞H o r d e u mv u l g a r e农田1686.796576ʎ29.393873ʎ4699香柏S a b i n a p i n g i i灌丛1786.796577ʎ29.393903ʎ4701无裸地1887.661887ʎ29.084787ʎ3959油菜B r a s s i c a c a m p e s t r i s农田1988.014493ʎ29.080606ʎ4256白桦B e t u l a p l a t y p h y l l a人工林2091.431062ʎ29.777759ʎ3697毛白杨P o p u l u s t o m e n t o s a人工林2191.186115ʎ29.928311ʎ3757油菜B r a s s i c a c a m p e s t r i s农田2291.148121ʎ30.015318ʎ3908白桦B e t u l a p l a t y p h y l l a人工林2391.130676ʎ30.079605ʎ4375香柏S a b i n a p i n g i i灌丛2491.130646ʎ30.079558ʎ4374无裸地2585.337150ʎ28.410969ʎ3312丝叶眼子菜P o t a m o g e t o n f i l i f o r m i s湿地2685.800382ʎ28.704347ʎ4737香柏S a b i n a p i n g i i灌丛2785.800446ʎ28.704188ʎ4735无裸地2883.741500ʎ29.865950ʎ4553西伯利亚蓼P o l y g o n u ms i b i r i c u m湿地2984.540541ʎ29.501856ʎ4582昌都锦鸡儿C a r a g a n a c h a n g d u e n s i s灌丛3084.540659ʎ29.501803ʎ4582无裸地1.4土壤团聚体各稳定性指标计算采用邱丽萍[14]和刘文利等[15]文献中提到的方法计算土壤稳定性大团聚含量(R>0.25)㊁平均质量直径(MWD)㊁几何平均直径(GM D)和土壤团聚体破坏率(P A D),具体计算公式为:R>0.25=M>0.25M Tˑ100%(1) MWD=ðn i=1R i W i(2)GM D=e x pðn i=0W i l n R iðn i=0W i(3)P A D=D R>0.25-WR>0.25D R>0.25ˑ100%(4)式中;R i为筛分出来的任一粒径范围团聚体的平均直径(mm);W i为任一粒径范围团聚体的质量占土壤样品干质量的分数(%);M>0.25为>0.25mm团聚体重量;M T为总土重量;D R>0.25为>0.25mm的机55第1期万欣等:青藏高原不同土地利用方式土壤团聚体组成及稳定性特征械稳定性团聚体含量(%);WR >0.25为>0.25mm 的水稳定性团聚体含量(%)㊂1.5 数据处理采用E x c e l 和O r i g i n 等对数据进行整理和绘图㊂采用S P S S20.0进行统计分析,采用P e a r s o n 法分析指标间相关性㊂2 结果与分析2.1 土壤团聚体组成分析不同土地利用方式下土壤团聚体组成如图1所示㊂从机械稳定性来看,农地以>5m m 粒级团聚体占比最高(达37.33%),林地和湿地以<1m m 和>5m m 粒级团聚体为主,灌丛和裸地则以<1m m 粒级团聚体占比最高(高达80%以上)㊂其中0.25~1m m 粒级团聚体在农田和湿地中的含量显著低于其他土地利用方式;<0.25m m 粒级微团聚体在处理间无显著差异㊂从水稳定性团聚体来看,农田㊁湿地和灌丛土壤水稳性团聚体优势粒径为0.053~0.25m m ,分布于44%~54%之间,而林地和裸地土壤水稳性团聚体优势粒径为0.25~1m m ;各土地利用方式下均以1~2m m 团聚体含量最低㊂此外,>2m m 的大团聚体含量表现为湿地最多(12.7%),裸地最少(2.32%),0.25~1m m 粒级团聚体表现为裸地>林地>农田>灌丛>湿地,0.053~0.25m m与<0.053m m 粒级团聚体在处理间均无显著差异㊂图1 不同土地利用方式下土壤机械(干筛)和水(湿筛)稳定性团聚体的粒级分布F i g .1 P a r t i c l e l e v e l d i s t r i b u t i o n o f s o i lm e c h a n i c a l (d r y s c r e e n )a n dw a t e r (w e t s c r e e n )s t a b l e a g g r e g a t e s u n d e r d i f f e r e n t l a n d u s e t y pe s 2.2 土壤团聚体稳定性分析土壤中的大团聚体是维持土壤结构稳定的基础,通常大团聚体含量R >0.25越高,土壤结构越稳定[16]㊂由图2可知,机械稳定性R >0.25表现为农田(82.0%)>湿地(74.0%)>灌丛(70.9%)>人工林(66.6%)>裸土(60.8%)㊂水稳定性R >0.25表现为人工林(57.2%)>裸土(49.1%)>湿地(44.7%)>灌丛(43.6%)>农田(35.6%)(p <0.05),说明人工林条件下的土壤团聚体水稳定性较好㊂团聚体破坏率(P A D )是表征土壤结构稳定性的重要指标,其数值越小土壤结构稳定性越强㊂农田土壤团聚体湿筛后P A D 最高,为53.6%,湿地和灌丛的P A D 分布35.2%~36.7%,而人工林的P A D 显著低于农田,这说明人工林土壤团聚体稳定性最好㊂图2 不同土地利用方式下土壤机械(干筛)和水(湿筛)稳定性R >0.25含量及其PA D F i g .2 S t a b i l i t y o f R >0.25c o n t e n t a n dP A Do f s o i lm a c h i n e r y (d r y s c r e e n )a n dw a t e r (w e t s c r e e n )u n d e r d i f f e r e n t l a n du s e t y pe s 2.3 土壤团聚体直径分析平均重量直径(MWD )和几何平均直径(GM D )是土壤团聚体直径分析的常用指标,MWD 和GM D 值的大小与土壤团聚体的稳定性呈正相关㊂从图3看出,在干筛条件下,5种土地利用方式下MWD 表现为:农田(3.60mm )>湿地(2.69mm )>人工林(2.14mm )>灌丛(0.88mm )>裸土(0.71mm ),其中农田显著高于灌丛和裸土(p <0.05);GM D 表现规律与MWD 情况基本一致,但仅农田和裸土差异达到了显著水平(p <0.05)㊂对于水稳定性团聚体,65 水土保持研究 第31卷各土地利用方式下MWD表现为:湿地(0.79mm)>人工林(0.72m m)>灌丛(0.53m m)>农田(0.52m m)>裸土(0.46m m);G M D表现为:湿地(0.35m m)>人工林(0.35m m)>裸土(0.29m m)>灌丛(0.28mm)>农田(0.20mm)㊂以上结果说明,湿地和人工林对团聚体水稳定性直径具有显著的促进作用;而对农田土壤来说,尽管其显著增加了团聚体的机械稳定性直径,但明显降低了水稳定性团聚体直径㊂注:*表示因子间显著相关(p<0.05),**表示因子间极显著相关(p<0.01)㊂图3不同土地利用下土壤机械(干筛)和水(湿筛)稳定性团聚体的MW D和G M DF i g.3MW Da n dG M Do f s o i lm e c h a n i c a l(d r y s c r e e n)a n dw a t e r(w e t s c r e e n)s t a b l e a g g r e g a t e s u n d e r d i f f e r e n t l a n du s e t y p e s2.4土壤有机碳㊁全氮含量土壤中碳㊁氮含量及p H值等是影响土壤团聚体稳定性的主要因子,由图4可知,不同土地利用下的土壤S O C含量在14.6~41.2g/k g,其中以湿地最高,裸土最低;土壤T N含量0.7~2.1g/k g,表现为湿地>农田>人工林>灌丛>裸土,其中裸土的土壤氮含量显著低于农田(p<0.05);土壤的CʒN表现为裸土>灌丛>人工林>湿地>农田㊂土壤p H分布在7.40~8.38,均为中性或弱碱性土壤㊂2.5土壤团聚体组成与各参数间相关性分析P e a r s o n相关性分析表明,无论是机械稳定性团聚体还是水稳定性团聚体,其MW D与S O C和T N均呈显著正相关,机械稳定性G M D与T N间以及水稳定性G M D与S O C间也存在显著正相关,这说明土壤S O C和T N含量越高,团聚体的MW D和G M D越大㊂对于机械稳定性团聚体组成(图5A),2~5m m,>5m m粒径的机械稳定性团聚体与MW D,G M D均呈显著正相关,但<0.25m m,1~0.25m m粒径的机械稳定性团聚体与MW D,G M D均呈显著负相关,其正负相关性以1m m团聚体粒级为界㊂对于水稳定性团聚体组成(图5B), >2mm,1~2mm粒径的水稳定性团聚体与MWD,GM D呈显著正相关,而0.053~0.25mm粒径的土壤水稳定性团聚体与MWD,GM D呈显著负相关,其正负相关性以0.25mm为界㊂3讨论土壤团聚体的数量和组成可反映土壤㊁通透性㊁持水性㊁孔隙性和养分供储能力[17]㊂理想的土壤团聚体组成可促进土壤结构稳定,有利于提高土地生产力㊂环境因子和成土过程深刻影响着土壤团聚体的形成㊁稳定及大团聚体和微团聚体之间的转化和再分布[18]㊂本研究结合干湿筛方法对高寒地区不同土地利用方式土壤团聚体进行分析发现,无论是机械稳定性团聚体还是水稳定性团聚体,均以<0.25mm粒级的微团聚体在土壤团粒结构中占主导地位㊂其主要原因有两个方面,一方面是高寒地区土壤有机质含量较低,另一方面是由于高寒地区是典型土壤结构稳定性较差的区域,土壤较为贫瘠,且所处环境恶劣,海拔较高,易受冻融交替作用影响[12],从而降低大团聚体含量,使团聚体在冻融交替过程中容易破碎,较大粒径的团聚体比例降低,这与N i u等[19]研究结果一致㊂75第1期万欣等:青藏高原不同土地利用方式土壤团聚体组成及稳定性特征注:*表示因子间显著相关(p<0.05),**表示因子间极显著相关(p<0.01)㊂图4不同土地利用方式下土壤有机碳㊁全氮㊁碳氮比和p H含量F i g.4S o i l o r g a n i c c a r b o n,t o t a l n i t r o g e n,c a r b o n-n i t r o g e n r a t i o a n d p Hc o n t e n t u n d e r d i f f e r e n t l a n du s em e t h o d s注:图中椭圆左倾斜和右倾斜分别对应正相关和负相关,颜色越深相关性越强,图中*表示因子间显著相关(p<0.05),**表示因子间极显著相关(p<0.01)㊂图5土壤团聚体组成和稳定性指数与土壤环境因子的P e a r s o n相关性分析F i g.5P e a r s o n c o r r e l a t i o na n a l y s i s o f s o i l a g g r e g a t e c o m p o s i t i o na n d s t a b i l i t y i n d e x a n d s o i l e n v i r o n m e n t a l f a c t o r s土地利用方式改变导致的植被类型变化会深刻影响土壤质量和微生物活性,进而导致土壤团聚体的稳定性和粒径分布具有明显差异[20]㊂本研究结果表明,农田耕作使土壤机械稳定性大团聚体增加,机械稳定性团聚体R>0.25和直径指数MWD和GM D显著高于其他的土地利用方式,其原因可能是农业活动加速了土壤熟化,有利于土壤团聚体的周转,进而促进机械稳定性团聚体的形成㊂而对于水稳定团聚体,农田土壤团聚体的水稳定性指标明显降低,而且农田土壤团聚体破碎率显著高于其他土地利用方式的土壤,可见农田土壤增加了机械稳定性大团聚体经过湿筛后的破碎率,说明农田土壤增加的土壤大团聚体并不具有水稳定性,可能是农耕地受人为干扰较大,土壤结构容易遭到破坏,故而未形成稳定的胶结作用,丁俊男等[21]的研究中也有相似现象㊂此外,本研究结果也表明,高寒地区人工林和湿地的土壤团聚体稳定性水平都相对较好,这可能是由于这些区域具有较好的植被覆盖,特别是湿地土壤中具有发达的植物根系,根系分泌物产生的高分子黏质可促进土壤颗粒的团聚化,提高土壤团聚体的稳定性和抗腐蚀性[22]㊂人工林区域产生凋落物较多,易促进有机质的形成,提高了土壤结构的稳定性[23]㊂青藏高原灌丛生境下85水土保持研究第31卷的植株分布并不密集,生长于石砾较多的山坡上,几乎无其他植物共存,因此本研究灌丛土壤与裸土基本类似,两者团聚体组成和稳定性具有相似的结果,但灌丛的凋落物和根系分泌物相对多,有机质输入量大,其团聚体稳定性略高于裸地㊂土壤有机质与土壤团聚体的形成与周转息息相关㊂一方面,土壤团聚体是土壤有机质固定的主要场所;另一方面,在土壤团聚体形成过程中有机质通过与微团聚体㊁矿物质组分结合形成新的更大级别的团聚体㊂相关性分析结果表明,土壤团聚体稳定性指标与土壤S O C,T N均呈现显著正相关,进一步验证了土壤团聚体形成与有机质固定是一个互相促进的过程[24],土壤有机碳含量越高,其团聚体稳定性越高,提高有机碳含量有利于土壤结构稳定性的增强[11]㊂此外机械稳定性土壤团聚体MWD和GM D值与各粒径团聚体含量皆呈明显线性关系(除1~2mm粒径与MWD和GM D值相关性不显著外,均达显著水平),其正负相关性以1mm为界㊂对于水稳定性团聚体,>2mm和1~2mm粒径的土壤水稳定性团聚体与MWD,GM D呈显著正相关,而0.053~0.25 mm粒径的土壤水稳定性团聚体与MWD,GM D呈显著负相关,其正负相关性以0.25mm为界㊂本研究结果与姜敏等[25]的研究结果相似,进一步确认了水稳定性团聚体的关键临界点为0.25mm㊂4结论本研究采用干筛法和湿筛法对团聚体稳定性进行了分析,对比分析了青藏高原不同土地利用方式下土壤团聚体稳定性(R>0.25和P A D)㊁土壤团聚体大小直径(MWD和GM D)等主要指标的差异,得出如下主要结论:(1)对于青藏高原高寒地区,由于其土壤发育程度较低,难以形成稳定的大团聚体(>0.25mm),干筛和湿筛获得的土壤团聚体组成均以微团聚体(<0.25mm)为主㊂(2)从团聚体稳定性来看,湿地和人工林对团聚体水稳定性具有显著的促进作用;农田土壤具有较高的机械稳定性团聚体直径,农业耕种下土壤熟化形成的土壤团聚体仅具有机械稳定性,而不具有水稳定性,P A D结果也进一步确证了这一现象㊂(3)相关性分析结果表明,土壤团聚体MW D,G M D值和土壤碳氮含量皆呈明显线性关系㊂土壤团聚体MW D,G M D值与各粒径团聚体含量总体上呈线性相关,且对于机械稳定性团聚体,1m m是正负相关的临界点,水稳定性团聚体的重要临界点为0.25m m㊂参考文献:[1] V o g e lHJ,B a l s e i r oR M,K r a v c h e n k oA,e t a l.Ah o l i s t i cp e r s p e c t i v e o n s o i l a r c h i t e c t u r e i s n e e d e d a s a k e y t o s o i lf u n c t i o n s[J].E u r o p e a n J o u r n a l o f S o i l S c i e n c e,2022,73(1):e13152.[2] O'B r i e nSL,J a s t r o wJD.P h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o t e c-t i o n i nh i e r a r c h i c a l s o i l a g g r e g a t e sr e g u l a t e ss o i l c a r b o na n dn i t r o g e nr e c o v e r y i nr e s 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不同植被条件下土壤团聚体的分布特征及稳定性分析
草地植被
草地植被对土壤团聚体的影响主要体现在对土壤结构的改 善和土壤质量的提升上。草地植被的根系和地上部分的残 余物能够提供有机质，促进微生物活动，改善土壤结构， 提高土壤团聚体的稳定性。
草地植被还能够通过减缓地表径流、减少土壤侵蚀等作用 ，保护土壤团聚体不被破坏。此外，草地植被的根系还能 够固结土壤，增强土壤的抗侵蚀能力。
能具有重要影响。
植被类型和覆盖度是影响土壤团 聚体分布和稳定性的重要因素。
不同植被条件下，土壤团聚体的 分布特征和稳定性存在差异，对 土壤质量和生态系统的健康具有
重要影响。
研究目的与意义
01
揭示不同植被条件下土壤团聚体的分布特征和稳定性规律。
02
探讨植被类型和覆盖度对土壤团聚体形成和稳定性的影响机制。
团聚体类型分布
团聚体类型分类
土壤团聚体可分为水稳性和非水稳性两大类。水稳性团聚体在土壤水分的作用下不易分散，而非水稳 性团聚体则较易分散。
植被类型对团聚体类型的影响
森林土壤中水稳性团聚体的含量较高，而农田土壤中非水稳性团聚体的含量较高。这可能与不同植被 条件下土壤有机质和微生物的分布有关。
团聚体稳定性分布
土壤pH值
总结词
土壤pH值对团聚体稳定性具有显著影响，通常在适宜的 酸碱度范围内能够提高团聚体的稳定性。
详细描述
在适宜的酸碱度范围内，土壤中的矿物质和有机质能够 更好地发挥其作用，促进土壤颗粒之间的粘结和稳定。 然而，过酸或过碱的土壤条件会破坏土壤结构，降低团 聚体的稳定性。例如，酸性土壤中过多的铝离子会与多 糖等物质发生反应，降低其粘结力；而碱性土壤中过多 的钙离子则会使土壤颗粒变得更加松散和不稳定。
针对农业活动区土壤团聚体稳定性较低的问题，未来研究可以探讨农业可持续管理措施对提高土壤团聚 体稳定性的作用，为农业可持续发展提供科学依据。
不同土地利用方式下土壤团聚体组成特征及稳定性
不同土地利用方式下土壤团聚体组成特征及稳定性作者：石利军胡振华来源：《安徽农业科学》2017年第12期摘要[目的]研究不同土地利用方式下土壤团聚体组成特征及稳定性。
[方法]研究不同土地利用方式下土壤团聚体在（≥5.00、2.00～关键词土地利用方式；土壤团聚体；粒径；稳定性中图分类号S152文献标识码A文章编号0517-6611（2017）12-0092-04Abstract[Objective]To study the composition characteristics and stability of soil aggregate under different land use ways. [Method] Distribution and stability of soil aggregate in six kinds of particle size （≥5.00， 2.00-Key wordsLand use ways；Soil aggregate；Size；Stability土壤团聚体是土壤结构的重要组成部分，对土壤结构的稳定性具有重要作用。
土壤颗粒胶结力强，则土壤结构相对稳定，对水流的冲刷及抵抗破坏的能力则强，对作物生长及保持水土具有积极作用[1]。
近几十年来，国内外研究者对土壤团聚体的形成进行了大量研究，认为有机和无机复合是土壤中水稳性团聚体组成的重要物质基础。
刘梦云等[2]研究了5种不同土地利用方式下土壤团粒结构和微团聚体结构，结果表明，灌木林地及天然草地有利于团聚体结构的形成；张超等[3-4]研究了黄土丘陵区不同植被类型土壤微团聚体的结构特征，结果表明，丘陵区坡耕地种植植被后，土壤微团聚体变化明显；也有学者研究了不同深度下团聚体的结构特征，结果表明，不同深度下土壤水稳性和非水稳性团聚体表现出较大差异，越深层次的团聚体>0.25 mm粒径含量越少[5]；白秀梅等[6]对庞泉沟自然保护区典型森林土壤大团聚体特征进行研究，干筛分析结果表明，植被覆盖有利于增加0.5～7.0 mm团聚体含量，湿筛分析结果表明，植被覆盖有利于提高>0.50 mm水稳性大团聚体含量。
连续种植不同绿肥作物的土壤团聚体空间分布及稳定性特征
连续种植不同绿肥作物的土壤团聚体空间分布及稳定性特征作者：张钦于恩江林海波张爱华陈正刚朱青曹卫东姚单君魏全全来源：《热带作物学报》2018年第09期摘要为探讨连续种植绿肥对土壤团聚体的影响，以箭筈豌豆（Vicia sativa L.）、肥田萝卜（Raphanus sativus L.）、蓝花苕子（Vicia cracca L.）、毛叶苕子（Vicia villosa Roth）、光叶苕子（Vicia villosa var.）为研究对象，分析了连续种植不同绿肥作物下的土壤团聚体组成、空间分布及稳定性特征。
结果表明：连续种植绿肥能够提高0～40 cm土层不同粒径土壤机械稳定性团聚体、水稳性团聚体含量，不同绿肥作物显著提高的土壤团聚体在粒径大小及空间分布上不相同。
并且连续种植绿肥有利于土壤水稳性大聚体（>0.25 mm）的形成，>5 mm粒级的土壤水稳性团聚体的增加对土壤水稳性大团聚体积累的影响较为突出，其中肥田萝卜的土壤水稳性大团聚体含量最高。
另外，连续种植绿肥还显著降低了0～20 cm土层的土壤团聚体破坏率（9.24%～38.19%），土壤团聚体破坏率表现为毛叶苕子关键词土壤团聚体；绿肥；组成；分布；稳定性中图分类号 S152.4 文献标识码 AAbstract To investigate the effects of continuous planting green manure on soil aggregate， six treatments were chosen for this work： Clean tillage， Vicia sativa L.， Raphanus sativus L.， Vicia cracca L.， Vicia villosa Roth， Vicia villosa var. And the constituent， spatial distribution，stability of continuous planting green manure cultivation were worked out. The results showed that the content of mechanical-stable and water stable aggregate increased under green manure cultivation in the 0–40 cm soil layer. The significant improvement of distribution and size of aggregate was different between different kinds of green manure. Continous planting cultivation of green manure is beneficial to the formation of big water stable aggregate （> 0.25 mm）， and the increase of the contents of >5 mm soil water-stable aggregates had a prominent influence on the accumulation of big water-stable aggregates. The percentage of big water-stable aggregate under the treatment of R. sativus L. was the highest. Moreover， the percentage of aggregate destruction under green manure cultivation the in 0–20 cm soil layer decreased significantly by 9.24%–38.19%. The percentage of aggregate destruction showed that V. villosa RothKeywords soil aggregate； green manure； constitute； distribution； stabilityDOI 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.09.005在地球表面形成1 cm厚的土壤，约需300 a甚至更长的时间[1]，因此，土壤数量以及质量不得不被重视，同时土壤资源的可持续利用能力也越来越被关注。
不同植被带生态恢复过程土壤团聚体及其稳定性r——以黄土高原为例
不同植被带生态恢复过程土壤团聚体及其稳定性r——以黄土高原为例徐红伟;吴阳;乔磊磊;李袁泽;薛萐;瞿晴【摘要】为分析黄土高原不同植被带植被恢复对土壤团聚体分布特征及其稳定性的影响,以黄土高原从北到南不同纬度梯度分布的3个典型植被类型区域(草原带、森林草原带和森林带)为研究对象,对不同植被类型和恢复年限下的土壤团聚体分布及其稳定性进行了研究.结果表明:不同植被带对土壤团聚体分布及其稳定性影响显著,大于0.25mm团聚体含量(WR0.25)、水稳性团聚体平均重量直径(EWMD)、水稳性团聚体几何平均直径(EGMD)和有机质含量(SOM)整体上均表现为:森林带>森林草原带>草原带.不同植被带下不同恢复类型对土壤团聚体及其稳定性影响不一,森林草原带表现为灌木>草地>乔木,森林带则表现为乔木>草地.随植被恢复年限增大,各种恢复类型WR0.25、EGMD、SOM整体呈逐渐增加趋势,团聚体结构破坏率(PAD)和可蚀性因子(K)呈现相反的变化趋势;分形维数(D)无显著差异.冗余分析表明,植被带对土壤团聚体及其稳定性的影响最大,其次是恢复年限,恢复类型与植被带和恢复年限具有较强的交互作用.本研究有利于加强对区域生态恢复过程机理的认识.%With the aim to analyze the effects of vegetation restoration on soil aggregates on the Loess Plateau, various categories of the distribution and stability of soil aggregates in different restoration ages of vegetation zones were studied. With three typical restoration zones including the steppe zone, the forest-steppe zone and the forest zone at different latitude on the Loess Plateau as the object of this research. The results showed that the distribution and stability of soil aggregates were significantly influenced by vegetation zones. For the five indexesincluding >0.25mm soil water-stable aggregates (WR0.25), mean weight diameter (EWMD), geometric mean diameter (EGMD) and soil organic matter (SOM), these indexes in the forest zone were the highest, followed by the forest-steppe zone, and these in the steppe zone were the lowest. Different vegetation restoration condition and vegetation zone had different impacts on soil aggregates and their stability, with the trend of shrubs> grasslands> trees in the forest-steppe zone and trees > grasslands in the forest zone. pectively, indexes including WR0.25、EGMDand SOM in different restoration conditions increased with restoration ages, but other indexes including percentage of aggregate destruction (PAD) and soil erodibility (K) decreased. No significant difference has been found in the fractal dimension (D). The redundancy analysis showed that the distribution and stability of soil aggregates were mostly effected by the vegetation zones, and the restoration ages as following. The type of the restoration had a significant interaction with the vegetation zones and the restoration ages. This research is conducive to better understand the mechanism of regional ecological restoration process.【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2018(038)006【总页数】10页(P2223-2232)【关键词】黄土高原;植被带;生态恢复;土壤团聚体稳定性【作者】徐红伟;吴阳;乔磊磊;李袁泽;薛萐;瞿晴【作者单位】中国科学院水利部水土保持研究所,黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨凌 712100;中国科学院大学,北京 100049;西北农林科技大学资环学院,陕西杨凌 712100;西北农林科技大学水土保持研究所,陕西杨凌 712100;西北农林科技大学林学院,陕西杨凌 712100;中国科学院水利部水土保持研究所,黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨凌 712100;西北农林科技大学水土保持研究所,陕西杨凌 712100;西北农林科技大学林学院,陕西杨凌 712100【正文语种】中文【中图分类】X144土壤团聚体是土壤结构的基本单元,也是有机质的载体,与土壤的结构和理化性质关系密切[1],其数量和大小分布直接影响着土壤质量[2],良好的土壤结构和稳定的团聚体对于提高土壤孔隙度、稳定性及改善土壤肥力具有重要作用[3].植被覆盖可以减少溅蚀,有利于抵抗土壤侵蚀,进而增加土壤团聚体的稳定性[4].植被生长良好的关键取决于土壤团聚体的稳定性[5].一般把粒径大于 0.25mm团聚体称为大团聚体[6],相对其他粒径的团聚体,其更能充分地体现土壤团聚体的稳定性,其含量的多少在一定程度上反映了土壤结构好坏、持水性、通透性的高低,其基本性质是决定土壤稳定性、抗侵蚀能力和土壤肥力的关键因素[7],其含量越高土壤质量越好[8].土壤有机质对土壤结构稳定性和土壤资源的可持续利用起着重要的作用[9].植被恢复是生态环境建设的有效措施,研究团聚体的稳定性是了解植被恢复效果与土壤质量好坏的有效途径.土壤团聚体稳定性除了与母质、有机质、气候、微生物活动等内在理化性质有关外[10],还受植被带、植被类型、恢复年限等外部因素的间接影响.相关研究表明,林地土壤团聚体稳定性显著高于荒地或农地[11-14],也有研究认为天然草地土壤团聚体稳定性高于灌木林地[15];同时,研究认为随植被恢复年限的增加土壤团聚体稳定性逐渐增加[16-18].从以上分析看出目前多数研究主要集中于土地利用方式和恢复年限对团聚体稳定性的影响,而在区域尺度上的研究相对较少.已有的对黄土高原森林带和森林草原带的研究区域尺度相对较小,在反映区域对土壤团聚体及其稳定性的影响上存在一定不足.因此,本研究选择不同纬度的不同植被恢复类型和恢复年限的土壤为研究对象,分析了土壤团聚体及其稳定性的分异特征,并在此基础上定量分析植被带、恢复类型和恢复年限对上述因子的影响程度.研究旨在从区域尺度揭示黄土高原地区植被恢复对土壤团聚体稳定性能的影响机制,为黄土高原区域生态恢复可持续健康发展和土壤质量管理与评价提供数据支持和理论依据.1 材料与方法1.1 研究区概况研究按照黄土高原纬度梯度从北至南选择草原带(神木)、森林草原带(绥德和安塞)和森林带(宜川和淳化)3个植被带的5个地区为研究区域(图1),在每个植被带根据野外调查情况选取不同恢复类型和年限的样地,其中草原带主要为不同年限的恢复草地,森林草原带为不同恢复年限的撂荒草地、柠条和刺槐,森林带为不同恢复年限的刺槐和撂荒草地.各研究区基本概况见表1.1.2 土壤样品的采集与分析结合各研究区植被类型、地形特征和恢复年限等因素,在 3个研究区选取不同植被恢复类型下的样点共计 43个(草原带 8个、森林草原带24个,森林带11个),所选样点尽量保证具有典型性、代表性和一致性(植物群落特征、土壤类型、地形、坡度、坡位、坡向等环境条件应尽量保证一致或相似),样点基本情况见表2.每个样点设置3个10m×10m的样地,各样地距离间隔10m以上,在每个样地用土钻按随机点取样法采集0～20cm土层土壤样品 10钻,充分混匀,用于测定土壤理化性质.每个样地用铝盒多点采集 0～20cm 深度原状土样,在野外将 3个样地的原状土按照各三分之一混合为一个原状土密封带回实验室,然后沿土壤自然结构面轻轻掰开直径约 1cm的小团块,自然风干后去除枯枝落叶和石块,用于测定土壤团聚体等指标. 图1 样点地理位置示意Fig.1 Geographic location map of sample points参考杜盛、刘国彬等《黄土高原植被恢复的生态功能》[19]表1 研究区基本概况Table 1 Basic introduction of the experimental areas研究区域植被带纬度海拔(m) 多年平均降水(mm) 多年平均气温(℃)神木草原带38°13′～39°27′ 738.7～1448.7 437.9 8.4绥德森林草原带37°16′～37°45′ 608～1287 475.4 8.7安塞森林草原带36°30′～37°19′ 1010～1431 491 8.8宜川森林带35°42′～36°23′ 388.8～1710.5 574 9.7淳化森林带34°43′～35°03′ 630～1809 600.6 9.8表2 样点基本情况表Table 2 Basic information of sample plots植被带研究区域植被恢复类型恢复年限(a) 样点数建群种盖度(%) 土壤类型0～10 4 长芒草 (Stipa bungeana) 40～52 风沙土10～20 2 长芒草-兴安胡枝子 (Stipa bungeana-Lespedeza davurica) 62～72 风沙土草原带神木草地＞20 2 长芒草(Stipa bungeana) 72～80 风沙土0～10 2 铁杆蒿 (Artemisia argyi) 40～46 黄绵土绥德草地10～20 2 铁杆蒿+长芒草 (Artemisia argyi- Stipa bungeana) 45～65 黄绵土森林草原带＞20 2 白羊草 (Bothriochloa ischaemum) 46～73 黄绵土0～10 2 柠条 (Caragana korshinskii) 45.5～51 黄绵土灌木10～20 2 柠条(Caragana korshinskii) 45～65 黄绵土安塞＞20 2 柠条 (Caragana korshinskii) 50～68 黄绵土0～10 2 刺槐 (Robinia pseudoacacia) 50～65 黄绵土乔木10～20 2 刺槐 (Robinia pseudoacacia) 65～75 黄绵土＞20 8 刺槐 (Robinia pseudoacacia) 62～80 黄绵土0～10 1 长芒草 (Stipa bungeana) 70～82 黄绵土宜川草地10～20 1 长芒草-铁杆蒿 (Stipa bungeana- Artemisia argyi) 80～82 黄绵土森林带＞20 1 白羊草 (Bothriochloa ischaemum) 82～90 黄绵土0～10 3 刺槐 (Robinia pseudoacacia) 78～82 黄绵土淳化乔木10～20 2 刺槐(Robinia pseudoacacia) 75～93 黄绵土＞20 3 刺槐 (Robinia pseudoacacia) 72～95 黄绵土机械稳定性团聚体测定用干筛法[20],水稳性团聚体的测定采用湿筛法[20],有机质测定采用重铬酸钾氧化外加热法[21].1.3 数据处理为了全面准确的反映土壤团聚体分布及其稳定性特征,选取大于 0.25mm团聚体含量(WR0.25)、水稳性团聚体平均重量直径(EWMD)、水稳性团聚体几何平均直径(EGMD)、分形系数(D)、团聚体结构破坏率(PAD)、有机质含量(SOM)和土壤可蚀性因子(K)作为分析指标.文中团聚体为样点原状土混合样品测定的平均值,而化学性质指标为3个样地样品的平均值.具体计算公式如下:大于0.25mm团聚体含量WR0.25(%)[22]:式中:Mr＞0.25为直径大于 0.25mm 团聚体湿筛质量,g;MT为团聚体总质量,g. 水稳性团聚体的平均重量直径EMWD(mm)[22]和水稳性团聚体的几何平均直径EGMD(mm)[23]:式中:为第i级的团聚体平均直径,mm;Wi为第i级的团聚体组分的干重,g.分形维数D[24]:式中: Xmax为最大团聚体的粒径,mm;mi为粒径小于Xi的团聚体总质量,kg;M为各粒级团聚体质量之和,kg.团聚体结构破坏率PAD(%)[25]:土壤可蚀性因子K[26]:采用Excel2013和SPSS21.0对数据进行初步整理和统计分析,Duncan法进行差异显著性检验,显著性水平0.05;采用 Origin 9.0 进行数据绘图;冗余分析(RDA)应用CANOCO5.0进行.2 结果与分析2.1 植被带对团聚体分布及稳定性的影响不同植被带对土壤团聚体分布及稳定性的影响有较显著差异(P＜0.05)(图 2).在草地恢复类型中,WR0.25、EMWD、EGMD和 SOM(图 2A、B、C、G)在 3个植被带均呈现出相同的变化趋势,即森林带＞森林草原带＞草原带,草原带和森林草原带与森林带均达到显著差异水平,而草原带和森林草原带差异不显著;PAD(图 2F)呈现出相反的变化趋势,且森林带与森林草原带和草原带差异显著;D(图 2D)和 K(图 2E)在 3个植被带差异不显著.在乔木恢复类型中,除D(图2D)、K(图2E)和 PAD(图 2F)外均表现为森林带＞森林草原带,且差异显著; D(图2D)和K(图2E)在3个植被带差异不显著; PAD(图 2F)均表现为森林草原带＞森林带,差异显著.图2 不同植被带土壤团聚体含量及稳定性指标变化Fig.2 Changes of soil aggregate content and stability index in different vegetation zones图中不同小写字母表示草地植被恢复类型下不同植被带在5%水平上的差异性;不同大写字母表示乔木植被恢复类型下不同植被带在5%水平上的差异性图3 不同纬度区域土壤团聚体及稳定性指标变化特征Fig.3 The stability of soilwater-stable aggregates of different latitude in vegetation zones通过对团聚体及稳定性指标和纬度进行拟合分析,表明除D以外其余各指标均与纬度有较强的相关性(图 3),其中 WR0.25(图 3A)、EMWD(图3B)、EGMD(图 3C)和SOM(图 3G)随纬度变化均呈现为随纬度增大逐渐降低的变化趋势;D(图3D)随纬度增大无显著变化; PAD(图3F)和K(图3E)随纬度增大逐渐增加.2.2 植被恢复类型对团聚体分布及稳定性的影响不同植被类型对土壤团聚体分布及稳定性影响较小(表3),除在森林草原带SOM表现为灌木＞乔木＞草地(其中灌木与草地差异达到显著水平),在森林带SOM表现为乔木显著大于草地外,各指标在不同植被带均未达到显著水平.2.3 植被恢复年限对团聚体分布及稳定性的影响植被恢复年限对土壤团聚体分布及稳定性有显著影响(P＜0.05),但在不同区域和恢复类型中表现规律不一(图4).在草原带,WR0.25、EMWD、EGMD和SOM均呈现出随植被恢复年限增加逐渐增大的变化趋势,除 SOM 外各指标在 0～10a和＞20a恢复年限均达到显著差异水平;PAD呈现相反的变化趋势;D和 K无显著差异.在森林草原带,草地和灌木各指标呈现相同的变化特点,即除D、K、PAD外其余各指标均表现为随植被恢复年限增加逐渐增大,K、PAD随植被恢复年限增加逐渐降低,且在0～10a和＞20a恢复年限差异显著;WR0.25、EMWD、EGMD、D随乔木恢复年限增加先降低后增加,PAD先增加后降低,且在 10～20a和＞20a恢复年限达到显著差异水平.在森林带,除 WR0.25、PAD、SOM 外各指标随草地恢复年限增加均无显著差异,WR0.25、EMWD、EGMD和SOM随乔木恢复年限增加逐渐增大,K和PAD逐渐降低,且在0～10a和＞20a恢复年限差异显著.表3 不同植被恢复类型土壤团聚体及稳定性指标变化Table 3 Changes of soil aggregates and stability indexes in different vegetation restoration types 注:图中小写字母表示森林草原带不同植被恢复类型在5%水平上的差异性;大写字母表示森林带不同植被恢复类型在5%水平上的差异性.植被带植被类型WR0.25(%) EMWD(mm) EGMD(mm) D K PAD(%) SOM(g/kg)草地29.91±2.36a 1.24±0.12a 1.46±0.06a 2.55±0.04a 0.03±0.00a 69.96±2.35a 0.94±0.08b森林草原带灌木30.01±3.15a 1.28±0.16a 1.49±0.07a2.58±0.04a 0.03±0.00a 69.84±3.17a 1.07±0.22a乔木29.24±1.17a1.15±0.08a 1.42±0.04b2.45±0.07a 0.03±0.00a 70.61±1.17a 1.00±0.08ab草地43.20±1.35A 1.74±0.02A 1.71±0.01A 2.52±0.02A 0.02±0.00A56.61±1.41A 1.54±0.29B森林带乔木43.62±1.69A 1.77±0.12A 1.72±0.07A 2.54±0.05A 0.02±0.00A 56.31±1.69A 2.10±0.25A图4 不同恢复年限土壤团聚体及稳定性指标变化特征Fig.4 Characteristics of soil aggregates and stability indexes of soil aggregates in different restoration agesg,草原带;fg,森林草原带;f,森林带2.4 团聚体分布及其稳定性影响因子分析通过对植被带、植被恢复类型和恢复年限3个因素与WR0.25、EMWD、EGMD、D、K、PAD、SOM进行RDA分析,以分析各因素对各稳定性指标影响的程度.结果表明植被带、植被恢复类型和恢复年限均与WR0.25、EMWD、EGMD、D、K、PAD和SOM存在相关关系(图5).在3个影响因子中植被带和恢复年限与WR0.25、EMWD、EGMD和SOM存在较强的正相关性,与K和PAD存在较强的负相关性,且植被带箭头长,表明植被带对它们影响程度大于恢复年限.植被恢复类型与WR0.25、EMWD、EGMD、D和SOM相关性较弱,且与植被带和恢复年限呈锐角,其对土壤团聚体分布与稳定性的作用受两者的综合影响.图5 植被带、植被类型和年限与土壤稳定性因子的RDA排序Fig.5 RDA sort graph of vegetation zones, vegetation types and ages, and soil stabilityfactors3 讨论土壤团聚体结构对土壤质量产生重要的影响,其数量的多少决定了土壤蓄水保墒、储存养分及稳定性等能力的高低[27].大于 0.25mm团聚体含量[28]、水稳性团聚体平均重量直径[22]、水稳性团聚体几何直径[23]、分形维数[16]、土壤可蚀性因子[29]、团聚体结构破坏率[15]、土壤有机质含量[30]常作为反映土壤团聚体稳定性的重要指标.本研究中,RDA结果显示植被带是影响团聚体分布及其稳定性的重要因素,其中土壤团聚体稳定性总体呈现森林带＞森林草原带＞草原带.这与前人关于黄土丘陵区土壤团聚体研究结果类似[18].首先,微生物对团聚体形成和团聚体的稳定性具有重要作用[31].由于水热条件可以直接影响微生物活性[32],随纬度增大,黄土高原地区降雨量和温度逐渐降低[33],降低了微生物活性,减弱了土壤腐化作用和产糖能力[31],从而使团聚体凝结力减小,团聚体稳定性降低.其次,随着纬度增加,植物生物量降低,归还到土壤中的有机物来源减少[34],导致对团聚体的黏结作用降低[35];随着水分和温度的降低,有机物分解减弱[32],根系分泌物降低,减弱了土壤团聚体的形成.此外,土壤有机质含量是影响团聚体稳定性的内在因素[10],本研究结果表明纬度越大,有机质含量越低,进而降低土壤的团聚性.本研究中植被恢复类型对土壤团聚体稳定性影响较小,这与已有研究认为植被恢复类型是土壤团聚体稳定性重要影响因素的结论不一致[11-12,14],导致结果不一致的原因主要是前人研究多关注同一恢复年限下不同植被类型团聚体稳定性研究;同时,相同的植被恢复类型下土壤团聚体稳定性受植被带的影响较大[18],而本研究中涉及相同植被带不同植被恢复类型下不同恢复年限,随着恢复年限增加,各指标整体呈现显著变化趋势,这样导致本研究中植被类型对土壤团聚体分布及其稳定性的影响不显著.因此为了减弱年限在植被类型中的影响,本研究按照恢复年限对不同阶段下的各恢复类型的土壤团聚体稳定性分别进行分析(图 6),结果表明,在恢复年限＜10a时和＞10a时均表现出恢复类型对各指标具有显著的影响,也印证了植被恢复类型是影响土壤团聚体稳定性的一个重要的因子.进一步分析发现在相同恢复年限,森林草原带与森林带的草地恢复和乔木恢复类型呈现相反的变化趋势,而同一植被带不同恢复年限下的各恢复类型也整体呈现相反的变化趋势.表明植被带、恢复类型和恢复年限都是影响土壤团聚体分布与稳定性的重要因子,而三个因子在不同情景下的作用机制与影响程度不同,存在一定的交互作用.图6 不同恢复年限对团聚体及稳定性指标的影响Fig.6 Effects of different ages on agglomerates and stability indexes从前面的分析结果表明植被恢复年限对土壤团聚体稳定性有显著影响,其稳定性随植被恢复年限增加逐渐增强,这与 Wang等[36]和陈文媛等[37]研究结果一致.大量研究已经证实随着植被恢复,植物生物量逐渐增加,归还到土壤中的枯落物也显著增加,促进了土壤有机质的增加[38-39].同时,随着植被恢复,土壤微生物量和多样性显著增加,促进了枯落物和有机质的分解,增加了对土壤颗粒的粘结作用[40].此外植被恢复增加了根系生物量和根系分泌物,改善土壤结构[41],促进了土壤团聚体的形成与结构稳定.4 结论4.1 不同植被带对土壤团聚体分布与稳定性影响显著,整体表现为森林带＞森林草原带＞草原带.4.2 随着植被恢复年限增加,各恢复类型土壤团聚体分布与稳定性整体呈现增加趋势.4.3 不同植被带下,不同植被类型对土壤团聚体分布与稳定性的影响存在差异,森林草原带表现为灌木＞草地＞乔木,森林带则为乔木＞草地.4.4 植被类型对土壤团聚体稳定性的影响作用要低于植被带和恢复年限,但是与两个因素具有较强的交互作用.参考文献：[1]Bronick C J, Lal R. 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土壤团聚体稳定性表征及评价方法研究进展
土壤团聚体稳定性表征及评价方法研究进展在自然界的广阔舞台上，土壤团聚体如同一位默默无闻的英雄，扮演着维护生态平衡、促进植物生长的关键角色。
然而，这位英雄的稳定性却常常受到威胁，需要我们用科学的方法来评估和保护。
本文将探讨土壤团聚体稳定性的表征及评价方法的研究进展，以期为土壤保护和农业可持续发展提供参考。
首先，我们要明确什么是土壤团聚体稳定性。
简而言之，它是指土壤团聚体在外力作用下保持原有形态和结构的能力。
这种能力对于土壤的通气性、保水性、抗侵蚀性等至关重要。
想象一下，如果土壤团聚体像一盘散沙，那么植物的根系将难以扎根，水分和养分也将轻易流失。
为了准确评估土壤团聚体的稳定性，科学家们发展了一系列的评价方法。
其中，最为直观的方法莫过于“筛分法”，即将土壤样本通过不同孔径的筛子进行分离，然后根据团聚体的分布情况来判断其稳定性。
这种方法简单易行，但有时却难以全面反映团聚体的真实状况。
相比之下，“湿筛法”则更为精细。
它模拟了降雨或灌溉条件下土壤团聚体的行为，通过测量团聚体在水中分散的程度来评估其稳定性。
这种方法能够揭示团聚体在湿润环境下的真实表现，但操作过程相对繁琐。
近年来，随着科技的进步，一些先进的技术手段也被引入到土壤团聚体稳定性的评价中来。
例如，“X射线断层扫描技术”能够无损地观察团聚体的内部结构，为我们提供了一种全新的视角。
而“核磁共振成像技术”则能够实时监测团聚体中水分的动态变化，从而更加精确地评估其稳定性。
当然，无论采用何种方法，我们都需要注意到一个事实：土壤团聚体稳定性并非一成不变。
它会受到气候、植被、土地利用方式等多种因素的影响。
因此，在进行评价时，我们需要综合考虑各种因素，避免片面的判断。
此外，我们还应该意识到，土壤团聚体稳定性的评价不仅仅是一个科学问题，更是一个实践问题。
只有将评价结果应用到实际的生产活动中，才能真正发挥其价值。
比如，在农业生产中，我们可以根据团聚体稳定性的评价结果来调整耕作方式、施肥策略等，以达到提高土壤质量和作物产量的目的。
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苏 静,2005
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土壤团聚体稳定性
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不同植被覆盖对土壤团聚体稳定性的影响
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不同粒径土壤团聚体稳定性的研究
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不同植被覆盖对土壤团聚体稳定性的影响
张保华 袁俊吉
Gaillard CerdàA
植被是影响 土壤团聚体稳定 性、数量特征和 土壤结构的重要 因素，近年来， 国内外在土壤肥 力与土壤团聚体 的研究方面取得 了显著成绩。
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研究方案
研究方案
研究区概况
采样方法
可行性研究
测定的项目 及方法
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研究区概况
研究区概况
岷江上游地区是指阿坝藏族羌族自治州的汶川、茂县、理县、黑水 和松潘县的全部或大部分区域。研究区则位于理县甘堡乡熊耳村熊耳山 （阳坡）和尔布（阴坡），地处川西平原与青藏高原的过渡地带，邛崃 山脉东侧，四川盆地西北部，属于典型的高山峡谷区，地质结构属龙门 山断裂带中段，平均海拔2700m。 气候具有明显干湿季、日温差大，属于山地季风气候，由于受西风急 流南支、东南季风和西南季风的共同影响，加上复杂的地形、地貌和海 拔高差，导致水热重组，垂直气候带明显具有典型的干旱河谷气候。据 杂谷脑河干旱河谷9个乡镇和理县县城的气象资料表明，该地区最高极 温37℃左右，最低极温-19℃左右，年平均气温12℃左右。>0℃积温3 293.3℃～ 4 030.1℃，无霜期190d，年平均日照时数1835h，平均风速 1.8m/秒，年平均降雨量584mm，年平均蒸发量1 399mm，年干燥度1.6～ 2.5。
目前对于土壤团聚体的研究主要集中在黄土高原、西南土石山 区及川中丘陵区等区域，对于岷江上游干旱河谷地区不同植被 条件下土壤团聚体分布特征及其稳定性研究较少。因此，开展 岷江上游干旱河谷地区不同植被条件下土壤团聚体方面的研究 显得十分必要。这一研究有助于为深入研究该区域土壤的抗蚀 性能力强弱提供基础，以期服务于区域生态环境治理。
2009年袁俊 吉对竹林、马尾 松及草地土壤团 聚体的分布研究， 得出竹林土壤 >0.25 mm水稳性 团聚体含量以及 土壤结构的稳定 性显著低于马尾 松林和草地土壤。
Gaillard研究 了干小麦秸秆和黑 麦嫩叶两种植物残 渣覆盖土体后的生 物化学特征,也证 明植被覆盖不同能 够对土壤中分解微 生物和碳的空间分 布产生重要影响, 进而影响土壤的团 聚过程和土壤团聚 体的稳定性。
在石灰石形 成的土壤中,不 同植被覆盖的增 加会使土壤中有 机碳含量增加, 从而形成更稳定 的团聚体
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不同粒径土壤团聚体稳定性的研究
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根据团聚体形成的多级 团聚理论，微团聚体(直 径<0．25 mm)聚合形成 大团聚体(直径>0．25 mm) ，大团聚体破碎形 成小团聚体, 二者既互 为基础又互为消长。一 般把>0．25 mm的团聚体 称为土壤团粒结构体， 团粒结构是土壤中最好 的结构体，其数量与土 壤的肥力状况呈正相关。
安韶山,2008
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Tan Z X,2004
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研究目标及内容
研究目标
以四川省西部理县干旱河谷的典型地带杂谷脑河支流 分布的土壤为研究对象，开展不同植被条件下土壤团聚 体分布特征的研究。并在此基础上，分析不同植被下土 壤团聚体的稳定性，既促进了该区域土壤侵蚀防治，减 少水土流失和提高土壤肥力，又为该区域土地开发及保 护提供依据。
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在3个合理假设的基础上， 通过建立干筛和Yode 法 湿筛结果之间的转移矩阵， 并造了团聚体稳定性指数， 结果显示>0.25 mm水稳性 团聚体含量虽然在整体上 与团聚体的稳定性具有良 好的相关性，但并不是随 着>0.25mm水稳性团聚体 含量的增高，每个径级范 围的团聚体稳定性增强。
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吕文星通过研究也表明 3～1 mm,1～0.5 mm粒 径级土壤团聚体的保存 机率较大,不易遭到破 坏，而>10 mm,0.5～ 0.25 mm粒径级团聚体 的保存机率较小,容易 遭到破坏。
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国内外研究现状
国内外研究现状
土壤团聚体分布
土壤团聚体稳定性LOGO土壤团聚体分布1
苏静对黄土高原宁南宽 谷丘陵区土壤团聚体分布研 究表明，植被的类型与团聚 体粒径分布相关， >5mm团 聚体含量，柠条最大，沙棘 最少；<0．25mm团聚体含量 沙棘>荒草地>杏树>柠条。
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何淑勤对茶园土壤团聚体分 布特征的研究表明:茶园0～ 20 cm,20～40 cm土层土壤团 聚体的分布均以>2.00 mm和 2～5 mm团聚体为主,分别占 总团聚体的比例为56.57%和 69.53%，同时桉树人工林和 撂荒地土壤团聚体各粒径分 布也表现出同样的分布特征。
不同植被条件下土壤团聚体的分 布特征及稳定性分析
报告内容
1 2 3 4 5 6 7 立题背景 国内外研究现状 研究目的及内容 技术路线 研究方案 预期研究结果 时间安排
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立题背景
土壤团聚体是土壤功能的重要指标，其稳定性是土壤生态系统 的综合参数，是土壤对径流和侵蚀敏感性的有效指示因子。土 壤团聚体是土壤结构最基本的单元，团粒结构是土壤肥力的中 心调节器，影响着土壤的空隙性、持水性、通透性和抗蚀性， 团聚体及其稳定性是土壤质量的敏感性物理指标。所以对土壤 团聚体进行研究，分析土壤团聚体的分布进而研究其稳定性， 对充分了解区域林地资源的合理经营，指导水土保持工作，防 治土壤侵蚀和以提高土壤肥力提供了科学依据。
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研究内容
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干旱河谷区不同植被下土壤团聚体分布特征
2
干旱河谷区不同植被下土壤团聚体稳定性
查阅资料，收集资料
技术路线
野外调查 确定采样地点
土样采集 地 理 位 置 调 查 土 地 利 用 类 型 调 查 植 被 类 型 调 查
室内分析测定
土壤团聚体的分布特征
土壤团聚体稳定性分析
干旱河谷区不同植被条件下土壤团聚体的分布特征及稳定性
Tisdall J M等,1982
石辉,2006
吕文星,2010
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不同粒径土壤团聚体稳定性的研究
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北美阿巴拉 契亚的研究发现, 在0～20 cm土 层,0.250～.053 mm粒级的水稳性 团聚体中碳的浓 度较高。
在黄土丘陵区的研究 结果更是表明:在植 被恢复初期, 土壤> 10 mm 粒级的团聚体 含量在0～20 和20～ 40 cm 层次均较高； 随着植被恢复年限增 加, 土壤> 5 mm 粒 级的水稳性团聚体含 量则相对下降更快。