劉 雷，安韶山，2，3，* ，黃華偉

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，楊凌 712100;2.西北農(nóng)林科技大學(xué)黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，楊凌 712100;3.中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所，楊凌 712100)

延河流域地處黃土高原腹地，水土流失嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)多年的退耕還林還草措施，水土流失量減少，地表植被得到恢復(fù)，生態(tài)環(huán)境得到改善。一般說(shuō)來(lái)，隨恢復(fù)時(shí)間的增長(zhǎng)，地上和地下生物量增加，繼而使土壤有機(jī)物質(zhì)輸入增加，引起土壤物理、化學(xué)和生物性質(zhì)發(fā)生變化，因此，恢復(fù)的植被類(lèi)型將直接影響土壤特性［1-3］。

土壤團(tuán)聚體作為土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，影響著土壤的孔隙性、保水性和抗侵蝕性，而水穩(wěn)性團(tuán)聚體是反映黃土高原土壤抗蝕性的最佳指標(biāo)［4-6］。只要能提高土壤團(tuán)聚體的水穩(wěn)性以及水穩(wěn)性團(tuán)聚體的數(shù)量和質(zhì)量，就能提高土壤的抗侵蝕能力［7-11］。Le Bissonnais(LB)法作為一種新的土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性測(cè)定方法，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用不多，且主要集中在南方紅壤區(qū)域［12-15］，在黃土丘陵區(qū)的應(yīng)用較少［16］。因此，本研究選取黃土丘陵區(qū)延河流域作為研究對(duì)象，應(yīng)用LB法的3種處理方式測(cè)定不同植被類(lèi)型下土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量，通過(guò)計(jì)算團(tuán)聚體平均重量直徑(MWD)和可蝕性因子K值，探討黃土丘陵區(qū)植被類(lèi)型與土壤團(tuán)聚體含量之間的關(guān)系，揭示植被類(lèi)型改善土壤生態(tài)環(huán)境的作用機(jī)制，旨在為正確評(píng)價(jià)黃土丘陵區(qū)植被類(lèi)型對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性影響提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)所在區(qū)域?qū)俚湫偷拇箨懶园敫珊导撅L(fēng)氣候，夏秋多雨，冬季嚴(yán)寒干燥。年日照時(shí)數(shù)2415.5 h，輻射總量 480.1 kJ/cm2，無(wú)霜期 160—180 d，平均氣溫 8.8 ℃，≥10 ℃ 活動(dòng)積溫 3177.4 ℃，多年平均降水量 505.3 mm，年蒸發(fā)量1645.4 mm。該區(qū)域?qū)儆诘湫偷牧横範(fàn)钋鹆隃羡謪^(qū)，土壤侵蝕十分強(qiáng)烈。

洞子溝流域位于延河流域一級(jí)支流西川流域，地處安塞縣樓坪鄉(xiāng)(36°31'13″—36°35'26″N，109°7'34″—109°10'34″E)，屬森林植被類(lèi)型，海拔1166—1490 m，流域總面積20.61 km2。土壤類(lèi)型以黃綿土為主，間有復(fù)鈣紅粘土、沖積土，土地利用以林地為主。

張家河流域位于延河上游干流，地處安塞縣譚家營(yíng)鄉(xiāng)(36°59'33″—37°2'40″N，109°11'58″—109°14'39″E)，屬森林草原植被類(lèi)型。海拔1118—1505 m。流域總面積10.77 km2。土壤類(lèi)型以黃綿土為主，間有沖積土。土地利用以草地和耕地為主，兼有零星林地。

1.2 樣品采集及測(cè)定

2010年7月，在延河流域黃土丘陵區(qū)選取兩個(gè)典型小流域—洞子溝、張家河。洞子溝為森林植被類(lèi)型，選取8個(gè)樣點(diǎn)，張家河為森林草原植被類(lèi)型，選取13個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)內(nèi)設(shè)置兩個(gè)重復(fù)，各樣地信息見(jiàn)表1，表2。采集0—10 cm和10—20 cm土層原狀土，裝入鋁盒帶回實(shí)驗(yàn)室，風(fēng)干。干篩法選取3—5 mm團(tuán)聚體。根據(jù)LB的3種處理方法［17-18］和Yoder法［19］測(cè)定所有樣地的土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體重量百分含量。

表1 森林植被樣地描述Table 1 The description of forest sample sites

表2 森林草原植被樣地描述Table 2 The description of forest-steppe sample sites

快速濕潤(rùn)法(FW)(1)取5—10 g過(guò)3—5 mm篩的土壤團(tuán)聚體;(2)將50 mL去離子水注入250 mL的燒杯中，將已稱(chēng)的團(tuán)聚體樣品輕輕地浸沒(méi)其中，靜置10 min;(3)用吸管吸干水分，再用乙醇將團(tuán)聚體洗入預(yù)先浸在乙醇中的0.05 mm銅篩;(4)均勻用力將篩子在乙醇中螺旋形振蕩5次;(5)將篩上的團(tuán)聚體洗入蒸發(fā)皿內(nèi);(6)40 ℃烘干 48 h，過(guò)套篩(2，1，0.5，0.2，0.1，0.05 mm)，稱(chēng)量，精確至 0.0001 g，獲取各粒級(jí)團(tuán)聚體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

慢速濕潤(rùn)法(SW)(1)取5—10 g過(guò)3—5 mm篩的土壤團(tuán)聚體放在濾紙上，再放入墊有3 cm海綿的250 mL的燒杯中;(2)將乙醇加入到2.5 cm海綿處，靜置60 min;(3)然后用乙醇將團(tuán)聚體洗入浸在乙醇中的0.05 mm銅篩;(4)重復(fù)FW處理的步驟(5)—(6)。

預(yù)濕后擾動(dòng)法(WS)(1)取5—10 g過(guò)3—5 mm篩的土壤團(tuán)聚體;(2)在250 mL的燒杯中加入50 mL乙醇，將土樣輕輕地浸沒(méi)其中，靜置30 min;(3)用吸管吸出多余的液體，往錐形燒瓶中加入50 mL去離子水;(4)用去離子水洗瓶將土樣沖入錐形瓶中，再沿著錐形瓶壁加入去離子水至200 mL;(5)將錐形瓶翻轉(zhuǎn)搖動(dòng)10次，靜置30 min;(6)用吸管吸出多余的水，用乙醇將團(tuán)聚體洗入浸在乙醇中的0.05 mm銅篩內(nèi);(7)重復(fù)FW處理的步驟(5)—(6)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

土壤團(tuán)聚體平均重量直徑 (MWD，mm)和土壤可蝕性因子K值具體計(jì)算公式如下［20-21］:

式中，χi為每個(gè)粒級(jí)下的團(tuán)聚體平均直徑(mm)，ωi為每個(gè)粒級(jí)下的團(tuán)聚體質(zhì)量百分含數(shù)。

應(yīng)用最小顯著性差異(LSD)方法檢驗(yàn)LB法3種處理與Yoder法之間的差異，利用回歸分析研究土壤團(tuán)聚體平均重量直徑(MWD)及＞0.2 mm團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析利用Excel 2007和SPSS 16.0 完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 森林植被類(lèi)型下土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的粒徑分布特征

森林植被類(lèi)型中，干篩得到的3—5 mm土壤團(tuán)聚體在不同處理下形成的水穩(wěn)性團(tuán)聚體各粒級(jí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2。由圖1可以看出:在森林植被類(lèi)型下，0—10 cm土層，對(duì)于SW處理，＞2 mm團(tuán)聚體占絕大部分比例，團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化幅度為74.47%—96.95%，其他粒級(jí)團(tuán)聚體所占比例很小，變化范圍僅在0.24%—9.17%，說(shuō)明該過(guò)程對(duì)土壤團(tuán)聚體的破壞作用較小;對(duì)于FW處理，仍以＞2 mm團(tuán)聚體為主，在6.20%—68.50%之間變化，其他粒級(jí)團(tuán)聚體變化范圍在2.72%—41.87%之間。對(duì)于WS處理，各粒級(jí)分布比較均勻，各粒級(jí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變幅不大，＞2 mm變化范圍為4.57%—50.43%，其他粒級(jí)團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍為3.91%—42.45%，這是由于溶液由水換成了酒精，去除了消散及物理性粘粒濕潤(rùn)膨脹的影響。

由圖2可以看出:在10—20 cm土層，3種濕潤(rùn)處理的結(jié)果同0—10 cm土層類(lèi)似。對(duì)于SW處理，＞2 mm團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化處于82.81%—97.3%，占主要部分。其他粒級(jí)變化僅在0.19%—5.80%之間。對(duì)于FW處理，＞2 mm團(tuán)聚體變化處于3.46%—48.58%，略低于0—10 cm土層。其他粒級(jí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為2.89%—52.21%。對(duì)于WS處理，＞2 mm團(tuán)聚體變化處于0.73%—31.69%，同0—10 cm土層相比，＞2 mm團(tuán)聚體所占比例略小。其他粒級(jí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為4.22% —34.23%。

綜上可以得出，在森林植被類(lèi)型下，0—10 cm和10—20 cm土層土壤團(tuán)聚體各粒級(jí)分布規(guī)律相同，＞0.2 mm團(tuán)聚體所占比例表現(xiàn)為SW＞FW＞W(wǎng)S。由此可知，在LB法3種濕潤(rùn)處理下，預(yù)濕后擾動(dòng)處理對(duì)土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的破壞程度最大，其次為快速濕潤(rùn)處理，而慢速濕潤(rùn)處理對(duì)土壤團(tuán)聚體的破壞程度最小。10—20 cm土層土壤＞0.2 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量大于0—10 cm土層。

其中

圖1 Le Bissonnais法3種處理下森林植被類(lèi)型0—10 cm土層土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體粒級(jí)分布Fig.1 Size distribution of water-stable aggregates of forest soil in the 3 treatments by Le Bissonnais method in the 0—10 cm depth

圖2 Le Bissonnais法3種處理下森林植被類(lèi)型10—20 cm土層土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體粒級(jí)分布Fig.2 Size distribution of water-stable aggregates of forest soil in the 3 treatments by Le Bissonnais method in the 10—20 cm depth

2.2 森林草原植被類(lèi)型土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的粒徑分布特征

森林草原植被類(lèi)型中，干篩得到的3—5 mm土壤團(tuán)聚體應(yīng)用LB法測(cè)定不同濕潤(rùn)處理下形成的水穩(wěn)性團(tuán)聚體各粒級(jí)質(zhì)量分布結(jié)果見(jiàn)圖3和圖4。

圖3 Le Bissonnais法3種處理下森林草原植被類(lèi)型0—10 cm土層土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體粒級(jí)分布Fig.3 Size distribution of water-stable aggregates of forest steppe soil in the 3 treatments by Le Bissonnais method in 0—10 cm depth

由圖3可以看出:在0—10 cm土層，對(duì)于SW處理，以＞2 mm團(tuán)聚體為主，變化范圍在70.82%—95.68%之間，1—2 mm團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.95%—18.79%，其他粒級(jí)均在5.16%以下。對(duì)于WS處理，在0—10 cm土層，＞2 mm、＜0.05 mm 團(tuán)聚體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為 0.58%—25.06%，14.5%—26.56%。對(duì)于 FW 處理，在 0—10 cm土層，＞2、＜0.05 mm 團(tuán)聚體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為 1.02%—49.15%，0.71%—7.94%。

由圖4可以看出:10—20 cm土層，在 SW、WS、FW處理下，＞2 mm團(tuán)聚體分別處于75.36%—95.49%、1.64%—13.45%和1.88%—24.55%。在森林草原植被類(lèi)型，LB法3種處理下，2—5 mm粒徑土壤團(tuán)聚體所占比例表現(xiàn)為SW＞FW＞W(wǎng)S;1—2 mm團(tuán)聚體所占比例FW＞W(wǎng)S＞SW;0.5—1 mm團(tuán)聚體所占比例FW≈WS＞SW;0.2—0.5 mm團(tuán)聚體所占比例表現(xiàn)為FW≈WS＞SW;＜0.2 mm團(tuán)聚體所占比例表現(xiàn)為WS＞FW＞SW。因此，在森林草原植被類(lèi)型，對(duì)土壤團(tuán)聚體破壞作用最大的是預(yù)濕后擾動(dòng)處理。在＞0.2 mm團(tuán)聚體的平均百分含量上，0—10 cm 土層，SW、WS 和FW 3 種處理分別為94.66%、39.00%和49.00%;10—20 cm 土層，SW、WS 和FW依次為93.72%、33.06%和39.55%?？梢钥闯?，在相同的處理?xiàng)l件下，該地區(qū)0—10 cm土壤要比10—20 cm土壤更穩(wěn)定。

圖4 Le Bissonnais法3種處理下森林草原植被類(lèi)型10—20 cm土層土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體粒級(jí)分布Fig.4 Size distribution of water－stable aggregates of forest steppe soil in the 3 treatments by Le Bissonnais method in 10—20 cm depth

2.3 不同方法對(duì)兩個(gè)植被類(lèi)型土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)

森林植被類(lèi)型土壤采用Yoder法和LB法3種處理后，計(jì)算出的土壤團(tuán)聚體平均重量直徑(MWD)值如表3所示。土壤團(tuán)聚體平均重量直徑越大，土壤結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，土壤抗侵蝕能力越強(qiáng)。由表3可知:在森林植被類(lèi)型內(nèi)，0—10 cm和10—20 cm土壤MWD值均為SW＞FW＞W(wǎng)S。這說(shuō)明在0—10 cm和10—20 cm，LB法3種處理的土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性規(guī)律一致，即慢速濕潤(rùn)＞快速濕潤(rùn)＞預(yù)濕后擾動(dòng)，說(shuō)明3種處理中，慢速濕潤(rùn)處理的土壤抗侵蝕能力最強(qiáng)，預(yù)濕后擾動(dòng)處理的土壤抗侵蝕能力最弱，快速濕潤(rùn)介于二者之間。

表3 Yoder法與Le Bissonnais法3種處理下森林植被類(lèi)型土壤的團(tuán)聚體平均重量直徑(MWD)值Table 3 MWD Value of forest soil under Yoder method and 3 treatments of Le Bissonnais method

森林草原植被類(lèi)型土壤采用Yoder法和LB法3種處理后，計(jì)算出的土壤團(tuán)聚體平均重量直徑(MWD)值如表4所示。可知:在森林草原植被類(lèi)型，MWD值同樣為SW＞FW＞W(wǎng)S。另外在相同的處理方式下，森林植被類(lèi)型的MWD值比森林草原植被類(lèi)型大，說(shuō)明森林植被類(lèi)型的土壤團(tuán)聚體的水穩(wěn)性高于森林草原植被類(lèi)型，這個(gè)結(jié)論與上面由團(tuán)聚體分布情況得出的規(guī)律一致。植被能夠使土壤團(tuán)聚體由小顆粒向大顆粒轉(zhuǎn)變，土壤結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，在黃土丘陵區(qū)，森林植被對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的改善作用優(yōu)于森林草原植被。

表4 Yoder法與Le Bissonnais法3種處理下森林草原植被類(lèi)型土壤的MWD變化Table 4 Changes of forest steppe soil MWD under Yoder and 3 treatments of Le Bissonnais method

由表5可知，森林植被類(lèi)型0—10 cm和10—20 cm土層，LB法3種處理中，慢速濕潤(rùn)處理后的土壤可蝕性K值平均值均為最小，說(shuō)明和其他2種處理相比，慢速濕潤(rùn)處理后的土壤抗侵蝕能力最強(qiáng)，這與根據(jù)MWD值分析得出的規(guī)律一致。Yoder法處理結(jié)果土壤可蝕性K值平均值最大，說(shuō)明Yoder法處理對(duì)土壤團(tuán)聚結(jié)構(gòu)破壞程度最大，而且LB法中預(yù)濕后擾動(dòng)處理結(jié)果與Yoder法處理結(jié)果更為接近。

表5 Yoder法與Le Bissonnais法3種處理下森林植被類(lèi)型土壤可蝕性K值變化Table 5 Changes of forest soil erodibility values under Yoder and 3 treatments of Le Bissonnais method

由表6可知，森林草原植被類(lèi)型0—10 cm及10—20 cm土層，土壤可蝕性K值規(guī)律跟森林植被類(lèi)型一致，即慢速濕潤(rùn)處理后土壤抗侵蝕性最強(qiáng)，Yoder法處理后土壤抗侵蝕性最差。同時(shí)也可以看出森林植被類(lèi)型與森林草原植被類(lèi)型對(duì)應(yīng)土層用相同方法處理結(jié)果相比，森林植被類(lèi)型土壤抗侵蝕性?xún)?yōu)于森林草原植被類(lèi)型。

表6 Yoder法與Le Bissonnais法3種處理下森林草原植被類(lèi)型土壤可蝕性K值變化Table 6 Changes of forest steppe soil erodibility values under Yoder and 3 treatments of Le Bissonnais method

2.4 四種處理方法測(cè)定的土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性結(jié)果的相關(guān)性分析

從表7可以看出，在0—10 cm土層，森林植被類(lèi)型中的WS和FW處理呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)，說(shuō)明森林植被類(lèi)型0—10 cm土壤團(tuán)聚體在機(jī)械擾動(dòng)下的崩解作用和使團(tuán)聚體崩解的消散作用呈現(xiàn)出顯著相關(guān)性。

表7 Yoder法與Le Bissonnais法3種處理下森林植被類(lèi)型土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性結(jié)果(MWD值)的相關(guān)性Table 7 Correlation of forest soil MWD under Yoder and 3 treatments of Le Bissonnais method

如表8所示，在0—10 cm處，森林草原植被類(lèi)型中的WS和FW處理極顯著正相關(guān)，SW和Yoder法顯著正相關(guān)。在10—20 cm處，WS和SW呈現(xiàn)顯著正相關(guān)性，和FW則呈現(xiàn)出極顯著正相關(guān)性。說(shuō)明森林草原植被類(lèi)型0—10 cm土壤團(tuán)聚體在機(jī)械擾動(dòng)下的崩解作用和消散作用顯著相關(guān)，慢速濕潤(rùn)處理和傳統(tǒng)濕篩法(Yoder法)顯著正相關(guān)。10—20 cm土壤團(tuán)聚體在機(jī)械擾動(dòng)下的崩解作用和由土壤粘粒膨脹引起的崩解作用具有顯著的正相關(guān)性，和消散作用則具有極顯著的正相關(guān)性。這表明LB法中團(tuán)聚體崩解的3種機(jī)制之間具有內(nèi)在聯(lián)系。

表8 Yoder法與Le Bissonnais法3種處理下森林草原植被類(lèi)型土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性結(jié)果(MWD值)的相關(guān)性Table 8 Correlation of forest steppe soil MWD under Yoder and 3 treatments of Le Bissonnais method

3 討論

3.1 植被類(lèi)型對(duì)土壤團(tuán)聚體粒徑分布的影響

不同植被對(duì)土壤性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生很大的影響，植被對(duì)土壤的影響主要表現(xiàn)在植物根系對(duì)土壤的擠壓、穿插和分割作用;死亡根系和枯枝落葉產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)及根際分泌物對(duì)土壤性質(zhì)的影響等方面。在同一成土母質(zhì)基礎(chǔ)上發(fā)育的土壤，因植被類(lèi)型不同，團(tuán)聚體的組成和數(shù)量都可發(fā)生很大的變化，說(shuō)明植被類(lèi)型對(duì)土壤團(tuán)聚體的形成具有較大的影響［22-23］。其中最直接的影響就是植被演替形成的有機(jī)質(zhì)有利于土壤團(tuán)聚作用［24］，有機(jī)碳含量越高，土壤團(tuán)聚體水穩(wěn)性程度也越好［25］。在研究中，森林草原植被類(lèi)型0—10 cm、10—20 cm土層＞0.2 mm團(tuán)聚體平均含量，均比森林植被類(lèi)型團(tuán)聚體平均含量低?？梢?jiàn)經(jīng)過(guò)LB法3種處理后，在森林植被類(lèi)型土壤大顆粒團(tuán)聚體(＞0.2 mm)平均百分含量在0—10 cm、10—20 cm土層均大于森林草原植被類(lèi)型，植被恢復(fù)能夠改善土壤表層團(tuán)聚體的性質(zhì)［25］。在黃土丘陵區(qū)，植被群落由1年生草本—多年生灌草—半灌木—灌木—喬木方向的演替過(guò)程中，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體由小粒徑向大粒徑方向轉(zhuǎn)變，土壤結(jié)構(gòu)會(huì)趨于相對(duì)穩(wěn)定，這與已有研究一致［16］。

3.2 植被類(lèi)型對(duì)土壤抗蝕性因子K值的影響

森林草原植被類(lèi)型與森林植被類(lèi)型土壤可蝕性K值相比，采樣相同處理方式，0—10 cm和10—20 cm土層均為森林草原植被類(lèi)型土壤可蝕性K值較大，說(shuō)明森林草原植被類(lèi)型土壤對(duì)侵蝕營(yíng)力分離和搬運(yùn)作用敏感性強(qiáng)于森林植被類(lèi)型，土壤抗蝕性能低于森林植被類(lèi)型，土壤更加容易遭受侵蝕，因此在同一單位降雨侵蝕力作用下土壤越易侵蝕產(chǎn)沙［26］。從土壤抗蝕性的角度來(lái)看，黃土高原植被恢復(fù)重建取得明顯生態(tài)效果，盡管本研究中森林植被類(lèi)型樣地喬木、灌木植物的數(shù)量還較少，但已經(jīng)在植物群落多樣性和結(jié)構(gòu)等方面開(kāi)始發(fā)揮重要影響［27-28］，表現(xiàn)出重要的生態(tài)和景觀(guān)功能。特別是溝谷地，已經(jīng)形成喬灌草共存的植被群落，其根系系統(tǒng)及生態(tài)調(diào)控功能將對(duì)控制溝谷地的侵蝕［29-30］產(chǎn)生積極影響。從本研究可以看出，森林植被類(lèi)型較森林草原植被類(lèi)型在提高土壤抗蝕性方面的作用較為明顯，造成這種差異的主要原因是由于喬木覆蓋下土壤枯枝落葉等調(diào)落物含量更高，根系更為發(fā)達(dá)，隨著根系分泌物的分解，釋放養(yǎng)分歸還土壤，土壤有機(jī)質(zhì)含量逐漸增加，土壤肥力水平提高，土壤結(jié)構(gòu)得到改善，從而增強(qiáng)了土壤的抗蝕性。

3.3 LB法3種處理下土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體破壞機(jī)制的現(xiàn)實(shí)意義

LB法是根據(jù)團(tuán)聚體崩解的原因區(qū)分了其破壞的不同機(jī)制:FW處理模擬干燥土壤在快速濕潤(rùn)條件下(如暴雨或灌溉條件)由于封閉的氣體爆破而產(chǎn)生的破壞機(jī)制，強(qiáng)調(diào)的是濕潤(rùn)破壞機(jī)制的消散作用;SW處理模擬小雨或者滴灌等條件下，土壤結(jié)構(gòu)由毛細(xì)作用等破壞，強(qiáng)調(diào)的則是土壤粘粒膨脹作用;WS處理主要強(qiáng)調(diào)的是機(jī)械擾動(dòng)作用［17］。在本研究中，預(yù)濕后擾動(dòng)處理對(duì)團(tuán)聚體的破壞程度最大，說(shuō)明暴雨或灌溉是黃土丘陵區(qū)土壤團(tuán)聚體破壞的主要影響因素;慢速濕潤(rùn)對(duì)團(tuán)聚體破壞程度最小，說(shuō)明小雨或滴灌對(duì)此區(qū)域土壤團(tuán)聚體破壞作用不大。不同人工灌溉方式對(duì)該地區(qū)團(tuán)聚體破壞作用不同，除去降雨等自然因素，應(yīng)采取對(duì)團(tuán)聚體破壞程度較小的灌溉方式以減輕土壤侵蝕。綜合以上分析，本研究認(rèn)為，黃土丘陵區(qū)土壤團(tuán)聚體破壞的主要機(jī)制是土壤孔隙中的氣泡爆破產(chǎn)生的消散作用和機(jī)械擾動(dòng)，這也與已有報(bào)道一致［16］。

3.4 Le Bissonnais法與 Yoder法比較

MWD是評(píng)價(jià)土壤結(jié)構(gòu)的有效方法，土壤可蝕性K指標(biāo)是表征土壤性質(zhì)對(duì)侵蝕敏感程度的指標(biāo)，二者均為土壤侵蝕和水土流失定量評(píng)價(jià)的重要參考依據(jù)。在黃土丘陵區(qū)的不同植被類(lèi)型下，根據(jù)MWD和K值計(jì)算結(jié)果說(shuō)明，在LB法的3種處理中，預(yù)濕后擾動(dòng)的測(cè)定結(jié)果與傳統(tǒng)的濕篩法更接近。LB法不僅可以代表傳統(tǒng)濕篩法處理結(jié)果，還能從團(tuán)聚體崩解機(jī)理方面對(duì)土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行區(qū)別評(píng)價(jià)，比Yoder法處理結(jié)果提供的信息更為全面，有助于判斷土壤結(jié)構(gòu)破壞過(guò)程的作用來(lái)源。

4 結(jié)論

(1)在LB法3種濕潤(rùn)處理下，預(yù)濕后擾動(dòng)處理(WS)對(duì)土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的破壞程度最大，處理后土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體以＜0.2 mm為主;慢速濕潤(rùn)處理(SW)對(duì)團(tuán)聚體的破壞程度最小，處理后土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體主要以＞2 mm團(tuán)聚體為主;而快速濕潤(rùn)處理(FW)對(duì)團(tuán)聚體的破壞程度介于WS和SW之間。黃土丘陵區(qū)土壤團(tuán)聚體破壞的主要機(jī)制是土壤孔隙中的氣泡爆破產(chǎn)生的消散作用和機(jī)械擾動(dòng)。除去自然因素，應(yīng)采取對(duì)團(tuán)聚體破壞程度較小的人工灌溉方式以減輕土壤侵蝕。

(2)從LB法3種處理方式下計(jì)算出的MWD值和土壤可蝕性因子K值可以看出:森林植被類(lèi)型土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性高于森林草原植被類(lèi)型。土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體由小顆粒向大顆粒轉(zhuǎn)變，土壤結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。不同植被類(lèi)型下土壤有機(jī)質(zhì)含量不同，土壤團(tuán)聚體形成過(guò)程及土壤團(tuán)聚度也有差異，因而造成土壤可蝕性和土壤抗蝕性能不同。

(3)LB法的3種處理結(jié)果中預(yù)濕后擾動(dòng)的測(cè)定結(jié)果與傳統(tǒng)的濕篩法(Yoder法)更接近，此外，快速濕潤(rùn)處理和預(yù)濕后擾動(dòng)處理能模擬不同降雨和灌溉方式對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響，應(yīng)用LB法能夠全面、準(zhǔn)確的測(cè)定土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，適宜作為黃土丘陵區(qū)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法。

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