黄土丘陵沟壑区土壤水稳性团聚体特征

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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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黄土高原丘陵沟壑区放牧林草地土壤团聚体性质研究

黄土高原丘陵沟壑区地处中国西北部干旱沙漠
戈壁与东部华北平原的过渡地带，特殊的自然地理
＞０２ｍ和＞０５ｍ．５ｍ．ｍ水稳性团聚体含量越高，结构体破坏率（即土壤团聚体破坏率）小，稳性指越水数越高，壤结构性与抗侵蚀性能越强。范春梅土等＿对黄土高原丘陵沟壑区放牧林草地的团聚体水９Ｊ
第２第５９卷期２１年９月０１
干旱地区农业研究
ＡｇｉｌｔｒＩＲｅｅｒｈｉｌｅＡｒｄＡｒａｒｃｌｕａｓａｃｎｔｌｉｅｓｌ
Ｖ０．９Ｎｏ．１２５Ｓｐ．２１ｅｔ０１
黄土高原丘陵沟壑区放牧林草地土壤团聚体性质研究
随着畜牧业的发展和人们环保意识的提高，黄土高原丘陵沟壑区的生态环境状况越来越受人们关
注。其中畜牧区的土壤质量问题是相关研究的一个
为进一步认识放牧强度、种和植被类ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ型对林草地畜
生态系统功能维持和确定适宜的畜牧条件提供科学依据。
一
致。放牧强度、畜种和植被类型不同均影响着土壤表土的团聚体性质。
关键词：团聚体含量；聚体破坏率；筛大团聚体；筛大团聚体；牧林草地团干湿放中图分类号：１２４Ｓ５．文献标识码：Ａ文章编号：００７０（０１０—１６０１０．６１２１）５０８．６

浅析公路工程中黄土滑坡特征与稳定性分析

浅析公路工程中黄土滑坡特征与稳定性分析摘要：黄土滑坡是平凉地区公路项目中所常见的不良地质，为保证路线的安全建设和运营，需要对公路沿线的滑坡进行稳定性分析，为滑坡处治提供必需的依据。

关键词：黄土滑坡；成因分析；稳定性计算和评价；1、概述甘肃省平凉市地处陇东黄土高原南缘，境内黄土梁峁起伏，沟壑纵横。

因水流侵蚀切割的影响黄土塬边地形破碎，冲沟切割较深，斜坡处的黄土堆积体积越大，重力势能越高，这为黄土滑坡的形成提供了物质及能量来源，这也是在黄土冲沟地带常见有黄土滑坡分布的原因。

为了降低滑坡对公路工程造成的损失和危害，保证路线的安全建设和运营，需要采取必要措施进行防治。

2、滑坡的特征和成因分析1）地形地貌条件地形地貌是控制斜坡变形失稳的主要因素。

项目区滑坡所处地带属黄土堆积、侵蚀梁峁地貌，斜坡坡度一般在25～30°之间，局部地段大于30°，陡峭的地形为斜坡失稳提供了有力的临空面条件。

2）地层结构项目区内黄土通常底部为离石黄土、泥岩，由于基底是一个具隔水性的倾斜面，所有雨水经过黄土的强渗透性，都聚集这个面(不整合面)上，浸泡、软化表部岩层，形成强度较低的软弱面。

每逢夏末秋初，雨量集中，使黄土含水性达到过饱和状态，在流水和重力的双重作用下，形成这种泥水流沿摩擦力很小的倾斜潜水面发生滑坡，不利于坡体稳定，有利于滑坡的形成。

3）地下水地下水也是形成滑坡的重要因素之一。

在土质边坡或岩质边坡受地下水浸泡后，软质岩即产生表层泥化，形成厚度很薄的黏粒层，使岩土体抗剪强度大大降低，正是这些黏粒薄层在滑坡的发育中起到决定性作用。

另外，地下水使孔隙水压增高，产生浮托力、动水压力，这些都会使岩土体抗剪强度降低，容易形成软弱面。

3、工程实例灵台至华亭高速公路在K88+060～K88+340处分布一滑坡体，滑坡区地势总体呈东南高，西北低，最大高程为1297m，最小高程为1179m，滑坡最大高差为92m。

滑坡主要发育在山梁北侧，坡体下缓上陡，坡脚坡度约24°，上部一般坡度约32°，局部更陡。

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。

不同土地利用类型下土壤水稳性团聚体的特征

ｄａｔｒ（ｉｍｅｅＭＷＤ）ｅｍｅｃｌｍｅｎｗｉｈ（，ｇｏｔａｉｒａｅｇｔＧＭＤ）ｆｍｐａｔｄｆｒｓｌｎｅｅｌｒｅｈｎｔｏｅｏｈｏｌｆｍｒｌｎｅｏｅｔａｄｗｒａｇｒｔａｈｓｆｔｅｓｉｒｏｏ
ｅｖｒｎｎ，ｍａａｅｎｒｃｉｅｎｉｏｍｅｔｎｇｍｅｔｐａｔｃｓ，ａｄｌｎｓｙｅ．Ｓｉｓｍｐｅｒｏｌｃｅｒｍａｄｗｉｉｅｅｔｖｇｔｔｎｉｎａｄｕｅｔｐｓｏｌａｌｓｗｅｅｃｌｔｄｆｏｌｎｔｄｆｒｎｅｅａｉｎｅｈｆｏｔｅｌｅｓｈｌ — ｕｌｅｉｎＴｈｏｔｎｆｔｅｓｉｗａｅｔｂｅａｇｅａｅｗａｍｅｓｒｄｙｔｅａｔｗｅｔｎｎｌｗｈｏｓｉｙｇｌｒｇｏ．ｌｙｅｃｎｅｔｏｈｏｌｔｒｓａｌｇｒｇｔｓａｕｅｂｈｆｓｔｇａｄｓｏｉ
ｗｅｔｎｔｏｆＬｓｏｎｉ．Ｔｅｉａｔｏｎｓｎｔｎｅｏｉｉｓｉａｇｅａｅｓａｉｔｓａａｙｅ．ＴｅｔｇｍｅｈｄｏｅＢｉｓｎａｓｉｈｍｐｃｆｌｄｕｅａｄｗｅｔｇｖｌｃｔＯｌｏｌｇｒｇｔｔｂｌｙｗａｎｌｚｄａｉｙｉｈ
Ａｂｓｒｃ：ｔａｔ
Ｓｉｇｒｇｔｓａｉｔｏｌａｇｅａｅｔｂｌｙ，ａａｅｉｄｃｔｒｆｓｉｔｕｔｒｉｓｋｙｎｉａｏｏｏｌｒｃｕｅ，ｉａｒｄｃｏｉｔｒｃｉｎｂｔｅｓｉｓｓｐｏｕｔｆｎｅａｔｓｅｗｅｎｏｌｏ

土壤水稳性大团聚体分析

实验报告2009111720 杜洋2009111719 万鹏鹏一．实验名称土壤水稳性大团聚体分析二．实验目的本实验的目的是使用土壤团聚体分析仪测定土壤水稳性大团聚体的含量。

三．实验原理土壤团聚体，是指土壤中大小、形状不一、具有不同孔隙度和机械稳定性、水稳定性的结构单位，通常将粒径>0.25mm的结构单位成为大团聚体。

大团聚体分为水稳性和非水稳性两种，非水稳性大团聚体组成用干筛法测定，水稳性大团聚体组成用湿筛法测定。

筛分法根据土壤大团聚体在水中的崩解情况识别其水稳性程度，测定分干筛和湿筛两个程序进行，最后筛分出各级水稳性大团聚体，分别称其风干后质量，再换算为占原风干土样总质量的百分比。

四．实验材料和仪器（1）土壤：褐土（2）白铁盒：10cm*10cm*10cm（3）套筛，高5cm，直径20cm，孔径分别为8mm、5mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm，共七个。

（在实际的实验过程中，我们没有使用8mm的筛子）（4）团聚体分析仪，含四套筛子，每套有五个筛子，孔径分别为5mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm，另含有4个配套的水桶，电动团聚体分析仪在水中上下震动的速度为每分钟30次（可调节，一般设定为30次每分钟），振幅为4cm（日本为3.8cm）。

（5）直径12cm的蒸发皿，5个/组（6）喷雾器、胶头滴管（这次试验我没并没有用到这两样实验器材，因为我们选择直接放入水中而不是先润湿，这样的结果是实验误差相比之下较大）。

五．操作步骤（1）采样：通常是采耕层土壤，根据需要也可以分层采样。

采样是要注意土壤的湿度，最好在土不粘铲，接触不变形为宜。

用饭盒在田间多点采集有代表性的原状土样。

以保持原来的结构状态。

从原土样剥去与铲面接触变形部分，采样量为1.5-2.0Kg。

运输时要避免震动和翻倒。

（2）干筛分析：将风干土样混匀，取其一少部分（一般不小于1kg，精确至0.1g）。

永孔径为5mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm筛子进行筛分。

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。

土壤胶结物质分布特征及其对黄土大团聚体稳定性的影响

土壤胶结物质分布特征及其对黄土大团聚体稳定性的影响王子龙;胡斐南;赵勇钢;谭文峰;赵世伟;黄菁华;张耀方;杜璨;尚应妮【期刊名称】《水土保持学报》【年(卷),期】2016(30)5【摘要】通过对子午岭林区顶级植被辽东栎群落0—100cm土层有机无机胶结物质的含量与类型、土壤大团聚体稳定性进行野外调查采样与室内测定,对胶结物质含量与分布及其对大团聚体稳定性的影响进行了研究,探讨了不同胶结物质对大团聚体稳定性的影响。

结果表明:(1)土壤有机碳和碳酸钙含量在剖面上呈现出完全相反的分布规律。

有机碳含量随土层的加深而降低,其中0—20cm土层中有机碳含量显著高于20—100cm土层;而碳酸钙含量随土层的加深而增加,其中20—100cm土层中碳酸钙含量显著高于0—20cm土层。

土壤黏粒含量随土层的加深逐渐增加,但总体上变化不明显。

(2)土壤大团聚体稳定性随土层的加深而降低,其中在20—70cm土层中大团聚体稳定性随土壤深度的增加变化最为剧烈(与0—20cm土层相比,破坏率增加了581.00%)。

40—100cm土层中大团聚体破坏率是0—20cm土层中的7.25倍,表明表层大团聚体稳定性远远高于底层。

(3)黄土大团聚体稳定性的提高主要取决于土壤有机碳含量。

而在有机碳组分中,矿物结合态有机碳对大团聚体稳定性的提高起最直接作用。

研究结果揭示了黄土主要胶结物质在土壤剖面中的分布特征,明确了矿物结合态有机碳是直接影响黄土大团聚体稳定性最强烈的胶结物质,这为培育良好的土壤结构体提供了一定的科学依据。

【总页数】6页(P331-336)【关键词】辽东栎群落;胶结物质;大团聚体稳定性;有机碳组分;矿物结合态有机碳【作者】王子龙;胡斐南;赵勇钢;谭文峰;赵世伟;黄菁华;张耀方;杜璨;尚应妮【作者单位】中国科学院水利部水土保持研究所;西北农林科技大学水土保持研究所;山西师范大学生命科学学院;华中农业大学资源与环境学院;北京市水科学技术研究院;西北农林科技大学资源环境学院【正文语种】中文【中图分类】S152.4【相关文献】1.黄土高原土壤团聚体胶结物质的分布及作用综述 [J], 张耀方;赵世伟;王子龙;李晓晓;李明瑞;杜璨2.保护性耕作对东北黑土地区土壤团聚体和团聚体胶结物质的影响研究 [J], 李琪;张士秀;梁文举3.黄土丘陵沟壑区不同年限苜蓿地土壤水稳性团聚体分布特征及稳定性研究 [J], 海龙;姚拓;张春红;张文明;李林芝;路永莉4.黄土高原吕梁山不同撂荒年限土壤团聚体稳定性及有机碳分布特征 [J], 陈曦;王改玲;刘焕焕;殷海善;樊文华5.不同农业利用条件对黄土胶结物质组成与团聚特征的影响 [J], 黄传琴;周琴;谭文峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

不同植被条件下土壤团聚体的分布特征及稳定性分析

何淑勤,2009
苏静,2005
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土壤团聚体稳定性
1 1
不同植被覆盖对土壤团聚体稳定性的影响
2
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。

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石利军;胡振华【摘要】[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-<5.00, 1.00-<2.00, 0.50-<1.00,0.25-<0.50, < 0.25 mm) under different land use ways were studied, on the basis of the understanding of granular structure, soil aggregate size distribution under three treatment methods were analyzed.[Result] With the increase of oscillation frequency, percentage content of ≥1.00 mm particle size aggregate reduced gradually, percentage content of < 1.00 mm particle size aggregate increased gradually.In three treatment methods (SW, WS, FW), soil aggregate size distribution also had di fferent changes, the content of ≥5.00 mm particle size under the SW treatment was biggest, under the FW treatment, the content of ≥5.00 mm particle size was least.[Conclusion] Damaging of SW treatment mode on soil aggregate was least, under the same treatment way aggregate stability also increased accordingly with the increase of slope.%[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~<5.00、1.00~<2.00、0.50~<1.00、0.25~<0.50、<0.25 mm)6种粒径下的分布情况及稳定性;在对团粒结构了解的基础上,又进一步分析了3种处理方式[慢速湿润法(SW)、扰动湿润法(WS)、快速湿润法(FW)]下土壤团聚体粒径分布特征.[结果]随着振荡次数的增加,≥1.00 mm的粒径百分比逐渐减少,而<1.00 mm的粒径百分比逐渐增加.3种处理方式(SW、WS、FW)下,土壤团聚体粒径分布不同,≥5.00 mm粒径百分比在SW 处理方式下最大,在FW处理下≥5.00 mm粒径百分比最小.[结论]SW处理方式对土壤团聚体破坏性最小,同种处理方式下随着坡度的增加团聚体的稳定性也相应增加.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2017(045)012【总页数】4页(P92-95)【关键词】土地利用方式;土壤团聚体;粒径;稳定性【作者】石利军;胡振华【作者单位】山西农业大学,山西太谷 030801;山西农业大学,山西太谷 030801【正文语种】中文【中图分类】S152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。

我国五种主要土壤水稳性团聚体含量研究

我国五种主要土壤水稳性团聚体含量研究土壤水稳性团聚体（WaterStableAggregates，WSA）是土壤中水力学和物质平衡过程中影响土壤结构的关键因子，它能够帮助土壤吸收和保留水分和养分，并能够抵抗冲刷和侵蚀。

近年来，越来越多的研究表明，WSA的含量受到土壤类型、土壤利用方式、环境因素和农业措施等多种因素的影响。

因此，研究我国五种主要土壤水稳性团聚体含量的空间分布和动态变化，将有助于我们更好地了解土壤特性，并且为改善土壤结构和提高农田土壤生态环境提供科学依据。

一、我国五种主要土壤水稳性团聚体含量状况1、沙质土沙质土（粗砂土和砂漠土）是我国土壤类型中最普遍的，其中土壤水稳性团聚体的含量较低，但有少量的疏松质土，含有一定数量的水稳性团聚体，其含量一般为0.1%~1.0%。

2、砂质土砂质土（砂土和疏松砂土）属于中等土壤，含有一定数量的水稳性团聚体，但土壤水稳性团聚体含量一般在0.3%~3.0%之间。

3、泥质土泥质土是我国土壤类型中最优良的，其中土壤水稳性团聚体含量最高，一般在1.0%~8.0%之间，具有较强的水保持能力和抗坡降能力，有利于改善土壤结构。

4、淤泥质土淤泥质土（壤砾土和洞穴土）属于原生土壤类型，水稳性团聚体含量一般为1.5%~10.0%，具有较好的抗流失和保水性能。

5、壤土壤土（浅壤土和深壤土）是轻山区、高海拔区及平原地带的主要土壤类型，其中土壤水稳性团聚体含量一般为3.0%~10.0%，可实现良好的水源保持效果和水肥贮存效果。

二、我国五种主要土壤水稳性团聚体含量空间分布从我国土壤水稳性团聚体含量的空间分布来看，在沿海滨部，沙质土中的土壤水稳性团聚体含量较低，一般不超过1.0%；砂质土中的土壤水稳性团聚体含量一般在0.3%~3.0%之间；泥质土在全国各地都有分布，其中土壤水稳性团聚体含量一般在1.0%~8.0%之间，在沿海地区及青藏高原地区具有较大比例，如东北、黑龙江、海南、山东等地；淤泥质土的水稳性团聚体含量一般为1.5%~10.0%，主要分布在沿海滨部，即珠江三角洲地区；壤土的土壤水稳性团聚体含量一般为3.0%~10.0%，其分布范围远大于淤泥质土，几乎覆盖了全国大部分地区，尤其是西北干旱地区的轻山、高海拔地区以及羊毛州和九寨沟等地。

我国五种主要土壤水稳性团聚体含量研究

我国五种主要土壤水稳性团聚体含量研究赵玉明;高晓飞;姜洪涛【摘要】认识土壤水稳性团聚体含量对于研究土壤肥力、质量及侵蚀程度具有重要的意义.采用非真空快速浸润法、非真空快速滴水浸润法和非真空慢速气溶胶浸润法3种方法,测定了黑土、褐土、黄土、红壤、紫色土等5种土壤的水稳性团聚体含量.通过对不同方法所测结果的稳定性和差异性进行分析,可知非真空快速浸润法测定的土壤水稳性团聚体含量最小,非真空慢速气溶胶浸润法测定的含量最大,非真空快速滴水浸润法所测结果介于前2种方法所测结果之间.根据5种土壤的水稳性团聚体含量在3种方法间的差异,将5种土壤分为黑土与紫色土、黄土、褐土与红壤3种类型;5种土壤在3种方法下所测定的土壤水稳性团聚体含量的排序分别为:黄土＜黑土＜褐土＜紫色土＜红壤,黄土＜褐土＜红壤＜黑土＜紫色土,黄土＜褐土＜黑土＜红壤＜紫色土.【期刊名称】《中国水土保持》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】4页(P32-35)【关键词】土壤水稳性团聚体含量;测定方法;浸润方法【作者】赵玉明;高晓飞;姜洪涛【作者单位】北京师范大学地表过程与国家资源生态重点实验室/地理学与遥感科学学院,北京100875;北京师范大学地表过程与国家资源生态重点实验室/地理学与遥感科学学院,北京100875;北京师范大学地表过程与国家资源生态重点实验室/地理学与遥感科学学院,北京100875【正文语种】中文【中图分类】S157.1土壤团聚体是指一组黏结在一起的具有比周围其他土壤颗粒更强黏结作用的基本土壤颗粒，它是组成土壤结构的基本单元。

土壤水稳性团聚体是指具有抵抗水力分散作用的＞0.25 mm的土壤团聚体，它对土壤有机碳含量、肥力大小和质量、侵蚀程度等［1－2］都具有重要的影响，因此研究我国不同土壤的水稳性团聚体含量具有重要的意义。

土壤团聚体稳定性的测定方法很多，美国土壤学会推荐了非真空快速浸润法、真空快速浸润法、非真空慢速气溶胶浸润法和缓慢灯芯式浸润法4种方法，并认为上述不同的方法所测定的重点不同，实际工作中应根据不同的分析目的选择合适的方法。

不同降水下天然草地土壤水稳定性团聚体分布特征

1935-1943 8/2019
草业科学 PRATACULTURAL SCIENCE
第 36 卷第 8 期 Vol.36, No.8
DOI: 10.11829/j.issn.1001-0629.2018-0580 王婷，李建平，张翼，井乐，张茹. 不同降水下天然草地土壤水稳定性团聚体分布特征. 草业科学, 2019, 36(8): 1935-1943. WANG T, LI J P, ZHANG Y, JING L, ZHANG R. Effect of precipitation on the distribution of soil water-stable aggregates in a natural grassland. Pratacultural Science, 2019, 36(8): 1935-1943.
Restoration, Ningxia University, Yinchuan 750021, Ningxia, China) Abstract: The aim of this study was to investigate the influence of precipitation level on the characteristics of soil waterstable aggregates (WSA), fractal dimension (D), mean weight diameter (MWD), and geometric mean diameter (GMD) in steppe grasslands. More specifically, the study determined the effects of precipitation level (50%, 100%, and 150% rainfall) on soil particle size in the Yunwu Mountain of Guyuan City, Ningxia, China. 1) The proportion of > 3 mm WSA in the 0 – 10 cm soil layer was greater under 100% rainfall than under either 50% or 150% rainfall (P < 0.05). However, rainfall had no significant effect on the size of particles in the 10 – 20 cm soil layer. The > 3 mm and < 0.25 mm WSA in the 20 – 30 cm soil layers under 100% rainfall were significantly different from those under 50% and 150% rainfall (P < 0.05). 2) In the 0 –

基于质量和数量方法的不同粒径土壤团聚体水稳性评价

基于质量和数量方法的不同粒径土壤团聚体水稳性评价马露洋;许明祥;李彬彬;张圣民【摘要】[目的]研究湿筛后不同粒径土壤团聚体质量和数量分布特征以及水稳性,为土壤结构的改良提供科学依据.[方法]以黄土丘陵区不同撂荒年限(7,14和34年)的草地和坡耕地土壤(对照,CK)为研究对象,从质量和数量的角度探讨了不同恢复年限和不同粒径土壤团聚体湿筛后粒径分布特征,选取粒径大于0.25 mm团聚体含量(R0.25)以及平均质量直径(MWD)2个指标评价不同粒径团聚体的水稳性.[结果](1)随着植被恢复年限的延长,土壤中粒径＞1 mm的团聚体质量分数增加,粒径为0.25～1 mm的团聚体质量分数增加不明显;团聚体数量与质量变化规律一致,但数量变化量随粒径减小而成倍的增加.(2)不同粒径土壤团聚体湿筛后,粒径＜0.25 mm 微团聚体的质量分数最高;团聚体数量则表现为随粒径的减小而成倍增加.(3)当粒径为0.25～5 mm时,随着粒径的增大,土壤团聚体的水稳性降低,其中粒径2～5 mm 团聚体的水稳性最差.(4)当粒径为0.25～5 mm时,有机质含量随粒径的减小呈增加趋势,各粒径团聚体有机质含量与MWD减小比例呈负相关,与R..25呈正相关.[结论]用数量方法评价团聚体分布特征的结果与用质量方法评价的结果存在差异,小粒径团聚体的水稳性更强.【期刊名称】《西北农林科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(047)002【总页数】9页(P126-134)【关键词】土壤团聚体;水稳性评价;土壤结构;粒径分布【作者】马露洋;许明祥;李彬彬;张圣民【作者单位】西北农林科技大学林学院,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;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;西北农林科技大学林学院,陕西杨凌712100【正文语种】中文【中图分类】S152.3土壤结构是维持土壤功能的基础，土壤团聚体是土壤结构的基本单元，是土壤重要的组成部分，它在土壤中具有保证和协调水肥气热，影响土壤微生物、酶的种类与活性以及维持和稳定土壤疏松熟化层等作用[1]。

211235476_黄土丘陵区刺槐林土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性动态变化

第37卷第3期2023年6月水土保持学报J o u r n a l o 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 .37N o .3J u n .,2023收稿日期:2022-09-26资助项目:中国科学院战略性先导科技专项A 类(X D A 23070201) 第一作者:范家伟(1996 ),男,硕士研究生,主要从事植被恢复的生态效应研究㊂E -m a i l :f a n j i a w e i 369@163.c o m 通信作者:邓蕾(1986 ),男,研究员,博士生导师,主要从事生态恢复和水土保持研究㊂E -m a i l :l e i d e n g@m s .i s w c .a c 黄土丘陵区刺槐林土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性动态变化范家伟1,朱广宇3,上官周平1,2,邓蕾1,2(1.西北农林科技大学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;2.中国科学院水利部水土保持研究所,陕西杨凌712100;3.重庆大学环境与生态学院,重庆400044)摘要:退耕还林工程是黄土高原控制水土流失的主要措施之一,探讨退耕还林对土壤团聚体稳定性与土壤可蚀性的影响,可为黄土高原地区生态恢复和水土保持效益评价提供科学依据㊂以农田为对照,选取不同退耕年限(5,10,15,20,25,30年)刺槐林为研究对象,研究退耕还林后0 30c m 土层土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性动态变化,并探讨土壤可蚀性与土壤团聚体稳定性之间的关系㊂结果表明:(1)>0.25mm 水稳性团聚体含量㊁平均重量直径㊁几何平均直径随着退耕年限增加呈递增趋势,三者相比退耕前(农田)分别增加32%~79%,32%~98%,2%~60%㊂(2)土壤团聚体分形维数随着退耕年限增加呈递减趋势,较退耕前减少0.6%~6.0%;土壤有机质随着退耕年限增加呈递增趋势,较退耕前增加8.4%~38.9%㊂(3)土壤可蚀性因子(K )随着土层增加而增加,但随退耕年限增加呈递减趋势,随退耕年限递增(K )分别减少1.0%,2.7%,3.6%,3.9%,5.0%,7.9%㊂(4)退耕还林后,>0.25m m 水稳性团聚体含量和土壤团聚体分形维数是土壤可蚀性变化的主要驱动因子;地上生物量通过影响>0.25mm 水稳性团聚体含量和土壤团聚体分形维数间接影响土壤可蚀性因子(K ),且总效应最大㊂退耕还林后地上生物量增加对土壤团聚体的形成与稳定,以及土壤可蚀性降低起着重要作用,且退耕还林可显著提高团聚体稳定性,降低土壤可蚀性㊂关键词:水稳性团聚体;土壤可蚀性;土壤有机碳;退耕还林;黄土高原中图分类号:S 157.2 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2023)03-0019-08D O I :10.13870/j.c n k i .s t b c x b .2023.03.003D y n a m i c sC h a n g e s o f S o i lA g g r e g a t e S t a b i l i t y a n dS o i l E r o d i b i l i t y of R o b i n i a p s e u d o a c a c i a P l a n t a t i o n s i nH i l l y R e gi o no f t h eL o e s sP l a t e a u F A NJ i a w e i 1,Z HU G u a n g y u 3,S H A N G G U A NZ h o u p i n g 1,2,D E N GL e i 1,2(1.S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f S o i lE r o s i o na n dD r y l a n dF a r m i n g on t h eL o e s sP l a t e a u ,N o r t h w e s tA g r i c u l t u r e a n dF o r e s t r y U n i v e r s i t y ,Y a n g l i n g ,S h a a n x i 712100;2.I n s t i t u t e o f So i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n ,C h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s a n d M i n i s t r y o f W a t e rR e s o u r c e s ,Y a n g l i n g ,S h a a n x i 712100;3.C o l l e g e o f E n v i r o n m e n t a n dE c o l o g y ,C h o n g q i n g U n i v e r s i t y ,C h o n g q i n g 400044)A b s t r a c t : G r a i n f o rG r e e n P r o je c t i s o n e of t h em a i nm e a s u r e s t o c o n t r o l s o i l a n dw a t e r l o s so n t h eL o e s s P l a t e a u .D i s c u s s i ng th ei m p a c to f r e t u r n i n g f a r m l a n d s t o f o r e s t so nt h es t a b i l i t y o f s o i l a g g r e ga t e sa n ds o i l e r o d ib i l i t yc o u ld p r o v i de as c i e n t if i cb a s i s f o re c o l o gi c a l r e s t o r a t i o na n db e n e f i t e v a l u a t i o no f s o i l a n dw a t e r c o n s e r v a t i o no n t h eL o e s sP l a t e a u .I n t h i s s t u d y ,t h e R o b i n i a p s e u d o a c a c i a L .f o r e s t sw i t hd i f f e r e n t p l a n t i n g y e a r s (5y e a r s ,10y e a r s ,15y e a r s ,20y e a r s ,25y e a r s a n d 30y e a r s )w e r e s e l e c t e d a s t h e r e s e a r c h o b je c t ,a n d t h ef a r m l a n d w a su s e da st h ec o n t r o lt os t u d y t h ed y n a m i cc h a ng e so fs o i la g g r e g a t es t a b i l i t y an ds o i l e r o d i b i l i t y i n0-30c m s o i l l a y e r sa f t e rr e t u r n i n g f a r m l a n d st of o r e s t s ,a n dt h es t u d y a l s oe x pl o r e dt h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s o i l e r o d i b i l i t y a n d s o i l a g g r e g a t e s t a b i l i t y.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t :(1)T h e c o n t e n t ,m e a nw e i g h t d i a m e t e r a n d g e o m e t r i cm e a nd i a m e t e r (GM D )o fw a t e r -s t a b l e a g g r e g a t e s >0.25mmi n c r e a s e d w i t h t h e i n c r e a s i n g o f p l a n t i n gy e a r s ,w h i c h i n c r e a s e db y 32%~79%,32%~98%a n d2%~60%,r e s p e c t i v e l y,c o m p a r e dw i t h t h a t o f f a r m l a n d .(2)T h e f r a c t a l d i m e n s i o n o f s o i l a g g r e g a t e s d e c r e a s e dw i t h t h e i n c r e a s i n g of r e s t o r a t i o nag e s ,whi c hd e c r e a s e db y 0.6%~6.0%c o m p a r e d w i t ht h a to fb e f o r er e t u r n i n g fa r m l a n d .S o i l o r g a n i cm a t t e r i n c r e a s e dw i t h t h e i n c r e a s i n g o f r e s t o r a t i o na g e s ,i n c r e a s e db y 8.4%~38.9%c o m pa r e dw i t h t h a t o f f a r m l a n d s .(3)S o i l e r o d ib i l i t y f ac t o r K i n c r e a s ed w i t ht he i n c r e a s i n g o fs o i l l a ye r ,b u td e c r e a s e d Copyright ©博看网. All Rights Reserved.g r a d u a l l y w i t h t h e i n c r e a s i n g o f r e s t o r a t i o na g e s,a n dd e c r e a s e db y1.0%,2.7%,3.6%,3.9%,5.0%a n d7.9%,r e s p e c t i v e l y,w i t h t h e i n c r e a s i n g o f r e s t o r a t i o na g e s.(4)A f t e r t h e c o n v e r s i o no f f a r m l a n d t o f o r e s t, t h e f r a c t a l d i m e n s i o no f s o i l a g g r e g a t e s a n d t h e c o n t e n t o fw a t e r-s t a b l e a g g r e g a t e s>0.25mm w e r e t h em a i n d r i v i n g f a c t o r s f o r t h e c h a n g e o f s o i l e r o d i b i l i t y.T h e a b o v e g r o u n db i o m a s s i n d i r e c t l y a f f e c t e ds o i l e r o d i b i l i t y t h r o u g ha f f e c t i n g t h e f r a c t a l d i m e n s i o no f s o i l a g g r e g a t e sa n dt h ec o n t e n to fw a t e r-s t a b l ea g g r e g a t e s>0.25 mm,a n d t h e t o t a l e f f e c tw a s t h e l a r g e s t.T h e s t u d y s u g g e s t e d t h a t t h e i n c r e a s e o f s o i l a b o v e g r o u n db i o m a s s a f t e r r e t u r n i n g f a r m l a n d s t o f o r e s t s p l a y e d a n i m p o r t a n t r o l e i n t h e f o r m a t i o n a n d 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 a n d t h e r e d u c t i o n o f s o i l e r o d i b i l i t y,a n d r e t u r n i n g f a r m l a n d s t o f o r e s t s s i g n i f i c a n t l y i m p r o v e d t h e s t a b i l i t y o f a g g r e g a t e s a n d r e d u c e d s o i l e r o d i b i l i t y.K e y w o r d s:w a t e r-s t a b l e a g g r e g a t e s;s o i l e r o d i b i l i t y;s o i l o r g a n i cc a r b o n;r e t u r n i n g f a r m l a n dt of o r e s t;t h eL o e s sP l a t e a u黄土高原是世界上土壤侵蚀最严重的地区之一,大部分地区年平均土壤侵蚀模数超1000t/k m2,其中,黄土丘陵区的水土流失尤为强烈,年平均侵蚀模数达到5000t/k m2以上[1]㊂为控制水土流失,保护生态环境,自20世纪80年代以来,我国政府在该区域实施一系列生态恢复工程,取得显著的生态成效[2],尤其是1999年实施退耕还林(草) 工程后,植被覆盖度显著增加,水土流失显著减少[3],进而提高土壤质量及其结构稳定性㊂土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性常被作为评价土壤质量的关键指标,用来评价植被恢复的水土保持效应[4]㊂因此,研究退耕还林对土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性影响,有助于黄土高原丘陵区生态建设成效评估和生态治理决策㊂土壤团聚体作为土壤结构的基本单元,其分布与数量影响着土壤孔隙状况㊁土壤肥力㊁保水通气性,且在提高土壤生产力㊁抵抗侵蚀能力㊁促进植物生长和防治土壤退化等方面有重要作用[5]㊂已有研究[6]发现,黄土高原同一成土母质下的土壤因不同植被类型导致团聚体稳定性也存在较大差异,如林地水稳性团聚体含量大于草地,且人工林地表层土壤各粒径团聚体含量均大于草地,林地平均重量直径(MWD)㊁几何平均直径(GM D)和大团聚体含量均显著高于农田㊂退耕还林等生态恢复对土壤团聚体的组成㊁分布㊁形成和稳定性等特征有明显的积极影响[7]㊂土壤可蚀性是研究土壤侵蚀以及生态效益评价的重要因子,土壤可蚀性因子(K值)越大,则土壤越易受到侵蚀[8]㊂若植被类型发生变化,则土壤表层的K值也随之变化[9]㊂现阶段,关于土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性的研究,较多关注不同土壤类型或者不同植被恢复措施对土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性的影响,然而,针对长期退耕还林过程中土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性动态变化的驱动因子研究较少,无法满足退耕还林工程的长期生态效应评价以及指导生态建设的需要㊂在黄土高原丘陵区南沟流域,选取不同退耕年限(5,10,15,20,25,30年)刺槐(R o b i n i a p s e u d o a c a c i a L.)林为对象,通过分析不同退耕年限刺槐林土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性动态特征,明确退耕还林后土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性的关系,并揭示退耕还林后驱动土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性变化的影响因素,以期为黄土高原生态恢复与可持续管理提供理论依据㊂1材料与方法1.1研究区概况研究区位于陕西省安塞县南沟流域(109ʎ17'03ᵡ 109ʎ18'27ᵡE,36ʎ34'27ᵡ 36ʎ37'22ᵡN),地处黄土高原腹地,属于典型的黄土高原丘陵区,流域面积50.64 k m2,属于温带大陆性气候向温带季风气候的过渡区,夏季高温多雨,年平均气温8.8ħ,年日照时间2300~2400h㊂全年无霜期157天,流域降水分配不均,降水集中在7 9月,年降水量约为500~550 mm,夏季降水量约占全年的70%㊂流域土壤流失严重,土壤以黄绵土为主,其次是黑垆土,淤积土和红胶土占比相对较少㊂该流域于1999年开始实施退耕还林(草)工程,地带性植被属于由暖温带落叶阔叶林到荒漠草原过渡的森林草原区,天然植被主要以白羊草(B o t h r i o c h l o a i s c h a e m u m L.)㊁长芒草(S t i p ab u n-g e a n a T.)㊁狗尾草(S e t a r i av i r i d i s L.)㊁披针薹草(C a r e xl a n c i f o l i a C.)㊁铁杆蒿(A r t e m i s i a g m e l i n i W.)㊁茭蒿(A r t e m i s i a g i r a l d i i P.)㊁茵陈蒿(A r t e m i s-i ac a p i l l a r i e s T.)等为主,人工植被主要以刺槐(R o b i n i a p s e u d o a c a c i a L.)㊁沙棘(H i p p o p h a er h-a m n o i d e s L.)㊁苹果(M a l u s p u m i l a M.)㊁苜蓿(M e d i c a g o s a t i v a L.)等为主㊂1.2试验设计与采样2016年7月,在南沟流域选取立地条件相似,人为干扰较少的刺槐人工林,选取不同退耕还林年限样地(5,10,15,20,25,30年)作为研究对象,以农田为对照,每个退耕还林年限选取3块样地,共21块样02水土保持学报第37卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.地,每块样地20mˑ20m㊂在每个样地内取0 10, 10 20,20 30c m的原状土各1k g,装入硬铁盒内运回实验室㊂将采集的土壤样品摊开放置阴凉通风处自然风干,用于测定土壤团聚体㊂使用钻土芯法[10]㊁样方收集法[11]和尼龙网袋法[12]分别收集根系生物量㊁林下草木层生物量和凋落物生物量(表1)㊂表1样地基本情况退耕年限/a 经度/(ʎ)纬度/(ʎ)海拔/m坡向坡度/(ʎ)土壤含水量/%容重/(g㊃c m-3)地上生物量/(g㊃m-2)地下生物量/(g㊃m-2)凋落物生物量/(g㊃m-2)0(农田)109.28836.5891164.5阳坡1418.41.31114.9317.8978.62 5109.30636.5901273.0阳坡1516.01.46132.4421.25149.97 10109.29336.5931260.0阳坡1915.01.21189.0022.96152.34 15109.29136.5861254.3阳坡1717.81.34217.4424.99178.09 20109.29336.5801270.7阳坡2118.81.36243.5625.05255.10 25109.30036.5831308.9阳坡1816.71.26277.5226.62257.03 30109.29036.5761284.1阳坡1715.31.23312.5839.67342.041.3样品分析各粒径团聚体含量使用干筛法[13]进行测定㊂将风干后的原状土过7,5,2,1,0.5,0.25mm套筛,筛分成不同粒级土壤团聚体后称其重量计算质量比㊂土壤水稳性团聚体使用沙威诺夫法[14]测定,将5,2,1, 0.5,0.25mm等孔径土筛按照从大到小叠放组成1套筛具,收集50g团聚体土样放置于各级套筛上,用水缓慢湿润10m i n后,以40r/m i n的频率将套筛在水中振荡30m i n㊂收集各筛上的团聚体样品至铝盒内在60ħ下烘干后称重㊂土壤含水量㊁容重使用环刀法测定,土壤p H采用p H计测定(P H S 3G p H酸度计,中国),土壤有机质使用重铬酸钾外加热法[15]测定㊂1.4指标计算(1)>0.25mm团聚体含量计算公式[16]为:WR0.25=M r>0.25/MTˑ100%(1)式中:WR0.25为>0.25mm水稳性团聚体含量(%); M r>0.25为>0.25mm水稳性团聚体质量(g);MT为团聚体总质量(g)㊂(2)平均重量直径和几何平均直径是反映团聚体大小分布㊁评价团聚体稳定性的重要指标,计算公式[16]为:GM D=e x pð(W i l n X iW s)(2)MWD=ð(W i X i W s)(3)式中:MWD为团聚体平均重量直径(mm);GM D为团聚体几何平均直径(mm);X i为团聚体各粒径的平均直径(mm);W i为团聚体各粒径的百分含量(%); W s为分析样品总质量(g)㊂(3)土壤团聚体分形维数是评价土壤团聚体特征更敏感㊁更准确的参数㊂本文采用张季如等[17]的土壤颗粒分形模型计算:D=3-l g[M(r<R i)/MT]/l g(R i/R m a x)(4)式中:D为土壤团聚体分形维数;M(r<R i)为团聚体粒径小于R i的总质量(g);R m a x为团聚体最大粒级的平均直径(mm)㊂(4)W i l l i a m s等[18]在1990年建立E P I C(e r o s i o n p r o d u c t i v i t y i m p a c t c a l c u l a t o r)模型,该模型在土壤侵蚀预测模块中采用土壤有机碳和粒径组成资料来估算土壤可蚀性K值;Z h a n g等[19]在2008年对中国地区土壤可蚀性因子进行估算和修订,建立适用于我国的土壤可蚀性预测模型,计算公式为:K e p i c={0.2+0.3e x p[-0.0256S A N(1.0-S I L100)]}ˑ(S I LC L A+S I L)0.3ˑ[1.0-0.25CC+e x p(3.72-2.95C)]ˑ[1.0-0.7S N IS N I+e x p(-5.51+22.9S N I)](5)K=-0.0138+0.51575K e p i c(6)式中:S A N为砂粒(0.05~2.0m m)含量(%);S I L为粉粒(0.002~0.05m m)含量(%);C L A为黏粒(<0.002m m)含量(%);C为有机碳含量(%);S N I=1-S A N/100㊂1.5数据处理采用M i c r o s o f t E x c e l2010软件对试验数据进行整理和计算,采用S P S S25.0软件对数据进行统计分析,采用单因素方差分析(O n e-w a y A N O V A)检验不同退耕年限不同土层和WR0.25㊁WM D㊁GM D㊁D㊁土壤有机质㊁K等指标的差异,并用D u n c a n法进行多重比较,显著性水平为(p<0.05);利用P e a r s o n相关分析法对WR0.25㊁WM D㊁GM D㊁D㊁土壤有机质㊁K等指标相关性进行分析;使用A m o sG r a p h i c s24软件对土壤可蚀性的影响因子进行路径分析;使用O r i g i n 2019软件进行制图㊂2结果与分析2.1退耕年限对土壤水稳性团聚体W R0.25㊁G M D㊁MW D的影响随着退耕还林的年限增加,W R0.25逐渐增大(表2)㊂12第3期范家伟等:黄土丘陵区刺槐林土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性动态变化Copyright©博看网. All Rights Reserved.退耕还林地W R0.25较农地增长0.32~0.79倍(p<0.05) (表2)㊂退耕0~30年0 10c m土层WR0.25均显著大于20 30c m土层(p>0.05)(表2)㊂在农田阶段,上层WR0.25与10 20c m土层WR0.25没有显著差异(p>0.05),除退耕15年样地外,其余退耕年限土壤上层WR0.25显著大于中层WR0.25(p<0.05)㊂退耕0~15年时,中层W R0.25显著大于下层WR0.25(p< 0.05),退耕20~30年时中层WR0.25与下层WR0.25没有显著差异(p>0.05)㊂随着退耕还林年限的增加, MW D逐渐增大,退耕还林5~30年,MW D较农地增加32.2%~97.8%(p<0.05)㊂MW D随着土层深度的增加逐渐减小,其土壤上层MW D显著大于下层MW D (p<0.05)(表2)㊂随着退耕年限的增加G M D逐渐增大,在退耕初期(0~5年)G M D增长较小,较农地平均增加0.02倍,退耕10~30年较农地分别增加0.14, 0.19,0.27,0.56,0.60倍(p<0.05),且上层GM D始终显著大于下层GM D(p<0.05)(表2)㊂2.2退耕还林对土壤团聚体分形维数(D)的影响D随着退耕年限的增加逐渐减小,在退耕5年时, 10 20c m土层和20 30c m土层D与农地没有显著差异(p>0.05),随着退耕年限增加D较农地显著减小0.6%(p<0.05);退耕10~30年3个土层D较农地平均较少1.2%~6.0%(图1),且退耕25~30年D 显著小于其他退耕年限㊂退耕还林后D随着土层深度的增加均逐渐增大,表现为0 10c m<10 20c m< 20 30c m(图1)㊂表2不同退耕年限样地>0.25m m水稳性团聚体含量㊁平均重量直径㊁几何平均直径退耕年限/a土层深度/c m>0.25mm团聚体/%平均重量直径/mm几何平均直径/mm 0(农田)0 1035.38ʃ2.11E a0.91ʃ0.06D a0.37ʃ0.04D a10 2033.62ʃ1.54E a0.69ʃ0.01D b0.32ʃ0.04D b20 3029.14ʃ1.26E b0.64ʃ0.08C b0.32ʃ0.06D b 50 1047.53ʃ2.58D a1.20ʃ0.13A C a0.38ʃ0.08D a10 2042.58ʃ0.14D b0.90ʃ0.06B C a b0.33ʃ0.07C D b20 3040.25ʃ0.19D c0.85ʃ0.02B C b0.32ʃ0.09C b 100 1054.70ʃ1.12C a1.37ʃ0.10A a0.43ʃ0.03C a10 2048.95ʃ3.14C b1.19ʃ0.15A B a b0.36ʃ0.10C b20 3044.80ʃ1.24C c0.96ʃ0.05A B b0.36ʃ0.06C b 150 1056.54ʃ2.74B C a1.61ʃ0.08A a0.44ʃ0.06C a10 2053.04ʃ1.29B a1.36ʃ0.03A a b0.38ʃ0.07C b20 3050.82ʃ2.44B b1.11ʃ0.05A b0.38ʃ0.03B b 200 1058.13ʃ1.96B a1.74ʃ0.09A a0.48ʃ0.06B a10 2054.68ʃ1.13B b1.37ʃ0.10A b0.42ʃ0.04B b20 3051.01ʃ1.84B b1.17ʃ0.06A b0.39ʃ0.04B b 250 1059.09ʃ2.84A a1.75ʃ0.12A a0.57ʃ0.02A a10 2055.21ʃ3.17B b1.38ʃ0.09A B b0.52ʃ0.04A b20 3051.31ʃ2.48B b1.17ʃ0.07A B c0.48ʃ0.07A c 300 1061.19ʃ2.14A a1.76ʃ0.02A a0.59ʃ0.02A a10 2058.43ʃ2.48A a b1.39ʃ0.02A b0.54ʃ0.09A b20 3055.99ʃ1.64A b1.28ʃ0.01A b0.48ʃ0.08A b注:不同大写字母表示相同土层不同样地之间的差异显著(p<0.05);不同小写字母表示相同样地不同土层之间差异显著(p<0.05)㊂下同㊂注:不同大写字母表示相同土层不同样地之间的差异显著(p<0.05);不同小写字母表示相同样地不同土层之间差异显著(p<0.05)㊂下同㊂图1不同退耕年限样地土壤团聚体分形维数(D)的变化2.3退耕还林对土壤可蚀性因子(K)的影响退耕还林5~30年,土壤黏粒含量㊁土壤粉粒含量均较农田分别显著增加7.7%~26.0%,2.4%~4.6%,且二者在3个土层含量大小排列均为0 10c m<10 20c m<20 30c m(表2)㊂砂砾含量较农地显著减少12.6%~30.3%,且砂砾含量随着土层深度的增加呈递减趋势(表2)㊂随着退耕还林年限的增加,地下生物量随之增加,根系的穿插㊁对土壤水分的调节以及土壤养分的改变,导致土壤机械组成的变化和黏粒粉粒含量的增加以及砂砾含量的减少㊂土壤有机质随着退耕年限的增加呈逐渐增大趋势,在退耕5年,土壤有机质与农地差异不显著(p> 0.05),相比平均增加8.4%,在退耕10~30年内土壤有机质较农地平均增加13.7%~38.9%(表3)㊂除退耕5年外,其他年限0 10c m土层土壤有机质显著大于下层土壤(10 30c m,p<0.05)(表3)㊂随着退耕还林年限的增加,植被覆盖度增加,地上生物量也随之增加,输入到土壤中的凋落物也随之逐渐增加,被分解的枯落物增22水土保持学报第37卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.加土壤中的有机质,增加的有机质首先在表层土壤富集,导致0 10c m 的土壤有机质含量大于10 30c m ㊂表3 不同退耕年限样地土壤颗粒组成及土壤有机质含量退耕年限/a 土层深度/c m 砂砾含量/%粉粒含量/%黏粒含量/%土壤有机质/(g ㊃k g -1)(农田)0 1021.94ʃ0.37A a 65.27ʃ0.26C a 12.78ʃ0.24C a 2.63ʃ0.17E a10 2020.48ʃ0.59A b 66.20ʃ0.54C b 13.31ʃ0.64C a 2.44ʃ0.21D a b 20 3019.33ʃ0.57A b 67.21ʃ0.42D b 13.45ʃ0.38C b 2.36ʃ0.14D b 50 1019.93ʃ0.65B a 66.76ʃ0.69B13.32ʃ0.54B C a 2.64ʃ0.30E b 10 2017.41ʃ0.77B C b 67.85ʃ0.84B b14.51ʃ0.98B C b 2.79ʃ0.08C a20 3016.08ʃ0.41C D b 69.41ʃ0.34B C b 14.74ʃ0.23B C c2.62ʃ0.11D b 100 1019.31ʃ0.68B C a 67.31ʃ0.75A B a 13.38ʃ0.80B C a 2.89ʃ0.21D a 10 2018.03ʃ0.44B b 67.78ʃ0.49B b14.19ʃ0.54B C b 2.90ʃ0.13C a 20 3016.62ʃ0.53B b68.31ʃ0.44C D b 15.07ʃ0.37B c2.65ʃ0.48D b150 1019.35ʃ0.69B C a67.17ʃ0.87A B a 13.48ʃ0.75B C a 3.00ʃ0.44C c 10 2017.59ʃ0.51B C b 67.92ʃ0.45B b 14.48ʃ0.46B C a 3.13ʃ0.65B a 20 3015.38ʃ0.89C D b 69.08ʃ1.02A B C b 15.54ʃ1.11B b 2.82ʃ0.27C b 200 1018.44ʃ1.06C a67.86ʃ0.74A B a 13.70ʃ0.88B C a 3.48ʃ0.41B a10 2017.34ʃ0.54B C b 68.24ʃ0.43B b 14.42ʃ0.47B C b 3.13ʃ0.33B b 20 3016.04ʃ0.61B C b 68.74ʃ0.49B C b 15.21ʃ0.56B b2.82ʃ0.22C c 250 1017.94ʃ0.66C a 68.17ʃ0.62A a 13.89ʃ0.74A B a 3.50ʃ0.29B a 10 2016.45ʃ0.73C b 69.39ʃ0.57A b 14.15ʃ0.67A B b 3.35ʃ0.14A b 20 3014.44ʃ0.89D c 70.19ʃ0.78A c 15.37ʃ0.86B b3.06ʃ0.23B c300 1016.58ʃ0.81D a68.39ʃ0.77A a15.03ʃ0.76A a3.67ʃ0.09A a 10 2013.69ʃ1.09D b 69.00ʃ0.97A B b 17.31ʃ1.04A a b 3.37ʃ0.14A b20 3012.76ʃ0.78E b69.78ʃ0.65A B b17.46ʃ0.73A b3.27ʃ0.18A c随着退耕还林年限增加,K 逐渐减小(图2)㊂农田(K )平均为0.014,随着退耕年限的不断增加,相比农田,土壤可蚀性因子(K )显著减小(p <0.05)㊂退耕5,10,15,20,25,30年相比农田分别平均减少1.0%,2.7%,3.6%,3.9%,5.0%,7.9%㊂当退耕年限达到30年时,K 值相比其他退耕年限显著减小㊂退耕还林地K 随着土层深度的增加均逐渐增加㊂退耕0~20年0 10c m 土层K 值显著小于2030c m 土层㊂退耕10~30年时,0 10c m 土层和1020c m 土层没有显著差异(p >0.05)㊂退耕25~30年时,K 在3个土层中没有显著差异(p >0.05),长期退耕还林后,K 在不同土层中差异逐渐降低㊂图2 不同退耕年限样地土壤可蚀性因子(K )的变化2.4 土壤可蚀性因子(K )和影响因子的相关性在退耕还林地,K 与WR 0.25㊁GM D ㊁MWD ㊁D ㊁土壤有机质㊁地上生物量㊁地下生物量等理化指标密切相关(表4)㊂K 与G M D ㊁MW D ㊁W R 0.25㊁土壤有机质㊁地上生物量㊁地下生物量呈极显著负相关(p <0.01),与凋落物生物量呈显著负相关(p <0.05)(表4)㊂而K 值与土壤p H ㊁土壤含水量㊁土壤容重呈正相关(p >0.05)㊂此外,K 与D 呈极显著正相关(p <0.01),相关系数为0.926㊂由此可知,K 随W R 0.25㊁G M D ㊁MW D ㊁土壤有机质㊁地上生物量㊁地下生物量增加而减小,随土壤pH ㊁土壤含水量㊁容重㊁D 增加而增大㊂K 与D 和WR 0.25的拟合同样具有上述相关性,且拟合的R 2分别为0.83和0.78,D 的降低和WR 0.25的增加与K 值的降低密切相关(图3)㊂32第3期范家伟等:黄土丘陵区刺槐林土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性动态变化Copyright ©博看网. All Rights Reserved.表4土壤可蚀性与影响因子的相关性指标GMD MWD WR0.25土壤有机质p H D容重土壤含水量地上生物量凋落物生物量地下生物量K GMDMWD0.825*WR0.250.807*0.988**土壤有机质0.956**0.945**0.931**p H-0.692-0.840*-0.892**-0.805*D-0.991**-0.843*-0.817*-0.967**0.717容重-0.527-0.328-0.332-0.3990.1400.449土壤含水量-0.272-0.132-0.268-0.2040.4800.201-0.410地上生物量0.957**0.939**0.922**0.991**-0.754-0.958**-0.503-0.206凋落物生物量0.898**0.911**0.922**0.971**-0.864*-0.921**-0.284-0.2910.945**地下生物量0.7090.5530.6180.715-0.658-0.704-0.225-0.5620.6870.825*K-0.940**-0.887**-0.894**-0.964**0.7370.926**0.5150.336-0.947**-0.804*-0.976**注:**表示p<0.01水平;*表示p<0.05水平㊂图3土壤可蚀性因子与>0.25m m团聚体含量、土壤团聚体分形维数的回归关系为明确土壤可蚀性变化的影响因素,通过构建结构方程模型分析地上生物量㊁地下生物量㊁凋落物生物量㊁D㊁G M D㊁W R0.25对K的综合响应(图4)㊂结构方程模型拟合结果为:χ2=0.271,d f=3,p=0.847,R M S E A=0, A I C=24.812,G F I=0.984㊂模型解释K90%的变异,模型对D㊁G M D和W R0.25分别解释83%,95%和76%的变异(图4a)㊂W R0.25和G M D与K呈负相关关系,D与K 呈正相关关系㊂此外,结构方程模型的路径系数反映自变量对因变量影响效应的大小及其相对重要性,即D㊁W R0.25和G M D是直接影响K的3个主要因子,路径系数分别为0.12,-0.41和-0.47,且总效应分别为22.7%, 20.3%和18.6%(图4b)㊂地上生物量㊁地下生物量和凋落物生物量主要通过D和W R0.25间接影响K,3种生物量对K的间接效应系数分别为-0.690,-0.237和-0.470,对G M D的间接效应系数分别为0.598,0.305和0.130㊂D和W R0.25除对K有直接影响外,也通过影响G M D进而影响K,土壤D和W R0.25对K的直接效应系数为0.117和-0.411,间接效应系数为0.458和-0.105(表5)㊂3讨论3.1退耕还林对土壤团聚体稳定性的影响土壤团聚体的形成受土壤有机质㊁土壤微生物㊁耕作方式及土地利用变化的影响[9]㊂W R0.25㊁MW D和G M D这3个指标是定量评价土壤团聚体稳定性的重要指标,从一定程度上能够反映土壤团聚体的稳定情况,其值越大说明土壤团聚体越稳定㊁土壤抗蚀性越好[20]㊂在本研究中,除土壤表层土壤有机质与土壤团聚体稳定性呈显著正相关,土壤有机质与0 10,20 30c m土层土壤团聚体稳定性均呈极显著正相关㊂前期研究[21]表明,林地>5m m水稳性团聚体含量及W R0.25均大于耕作用地㊂D能够描述土壤水稳性团聚体含量对土壤结构与稳定性的影响趋势,其值越大,土壤中的黏粒及粉粒颗粒含量越多,土壤越紧实[8]㊂D作为G M D的最重要影响因子,其路径系数高达-0.973,与土壤团聚体稳定性显著负相关㊂D越大,团聚体稳定性越小㊂通过本研究中WR0.25㊁MWD和GM D对比分析发现,MWD和GM D变化趋势基本相同,均表现为随着退耕还林年限增加而增大,且在3个土层中表现也相同,均表现为0 10c m>10 20c m>20 30c m㊂WR0.25作为维持土壤结构稳定的基础,其值随着退耕年限的增长而显著增加,这与张大鹏等[22]的研究结果一致,主要因为退耕还林后植物多样性增加,植物的地上部分㊁地下部分以及凋落物的增多,导致有机物质向土壤输入增加,土壤颗粒之间的有机质胶结作用以及土壤团聚体的团聚体增强[16],并且在退耕还林后,刺槐根系的相互交叉增强土壤的通透性,根系的分泌物有利于促进颗粒间的胶结作用[23]㊂此外,退耕后减少耕作时期的机械干扰作用对土壤团聚体的破坏[10],从而使得大粒径团聚体含量增加,随着退耕年限的增加,效果更加明显㊂退耕0~30年在3个土层WR0.25均表现为0 10c m>10 20c m>20 30c m,因为退耕后地上生物量以及地下生物量的显著增加,可能导致上层土壤有机质输入大于下层土壤,有机质含量相对较低,导致土壤黏粒有向下淋溶和悬移的趋势[22],从而导致土壤上层WR0.25大于下42水土保持学报第37卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.层㊂相关性分析表明,土壤有机质与MWD 和GM D呈极显著正相关关系,与WR 0.25呈显著正相关关系㊂退耕还林增加地上生物量及地下生物量,促进土壤有机质的输入,从而对土壤微团聚体进行胶结㊁黏合作用形成水稳性大团聚体,土壤有机质的增加对团聚体的形成和稳定起着重要的作用[23]㊂而且,退耕还林改变土地利用方式,减少耕作作用,降低D 等土壤环境,进而影响团聚体的稳定性[24]㊂注:箭头的粗细和箭头上的数值分别表示路径系数及其大小,实线表示正相关,虚线表示负相关;***表示p <0.001,**表示p <0.01,*表示p <0.05㊂图4 土壤可蚀性影响因素的结构方程模型分析表5 结构方程模型直接效应和间接效应影响指标间接效应地下生物量地上生物量凋落物生物量分形维数(D )>0.25mm 团聚体含量(W R 0.25)直接效应>0.25mm 团聚体含量(W R 0.25)几何平均直径(GM D )分形维数(D )K-0.237-0.690-0.4700.458-0.105-0.411-0.4710.117GM D0.3050.5980.1300.177-0.9733.2 退耕还林对土壤可蚀性因子(K )的影响土壤可蚀性因子(K )是指土壤对侵蚀的敏感性,可蚀性高的土壤比可蚀性低的土壤易受侵蚀[21]㊂本研究发现,随着退耕还林年限的增加,黏粒含量㊁粉粒含量和土壤有机质的增加,砂砾含量的降低,土壤逐渐细化,土壤黏结性逐渐增强,使土壤中细小的颗粒不易流失,K 显著降低㊂此外,退耕0~30年在3个土层K 均表现为0 10c m<10 20c m <20 30c m ,其原因可能是退耕还林后有机质输入的增加以及植物根系的穿插作用,改善土壤结构性及渗透性,同时表层土壤有机质含量高,土壤结构稳定,团聚体稳定性强,抵抗侵蚀的能力反而更强[25]㊂退耕减少人为活动,改变地表覆盖度及凋落物生物量,土壤环境改善,从而减少雨滴对土壤表层的击溅作用,凋落物层又对地表水分有蓄积作用,地表土壤得到保护,K 降低,随着退耕年限的增加,导致上层土壤可蚀性降低的速率变缓,表层K 的变化量小于下层K 的变化量,土壤上层与下层的K 差异性显著性降低,最终长期退耕还林后0 30c m 土层土壤性质逐渐趋同㊂本研究在退耕30年时K 仍有减小的趋势,因为植被恢复是个漫长的过程,随着退耕还林年限的增加,植被群落可能随之更替,退耕30年后有新的植被恢复阶段产生,因此K 持续降低,说明虽然退耕还林可以增加土壤抗蚀性并降低土壤土层之间的差距,但对土壤可蚀性的影响可能是一个更加漫长的过程㊂3.3 退耕还林下土壤团聚体稳定性与土壤可蚀性之间的关系W R 0.25和GM D 作为K 的主要直接影响因子,直接效应系数分别为-0.411和-0.471(表5),随退耕年限的变化将加大对K 的影响㊂土壤团聚体稳定性的增强与K 的降低密切相关㊂退耕还林后,3个土壤团聚体稳定性指标MW D ㊁G M D 和W R 0.25均与K 呈极显著负相关㊂此外,W R 0.25以及G M D 对K 有显著的直接影响,说明土壤团聚体稳定性是K 的直接影响因子㊂D 通过影响GM D 而间接影响K 的作用较大,间接影响系数为0.458(表4),因为随着退耕还林年限的增加,D 逐渐降低,意味着土壤黏粒含量和粉粒含量的增加,土壤质地和结构逐渐稳定,GM D 增大,导致土壤抗蚀性增强,即土壤可蚀性因子K 的降低㊂虽然地上生物量对K 没有直接效应,但其对K 的间接效应系数和模型总效应在几个影响因子中最高,其值分别为-0.690和27.22%(图5),对K 的间接影响的路径系数高达-0.872(表2),这说明地上生物量是影响MW D ㊁G M D ㊁W R 0.25和K 的重要因子㊂此外,凋落物生物量对K 的间接效应系数为-0.470,退耕还林后,植物52第3期范家伟等:黄土丘陵区刺槐林土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性动态变化Copyright ©博看网. All Rights Reserved.多样性增加,植物的生长提高凋落物生物量,促进微生物对凋落物的分解,并提高土壤有机质,土壤微生物的生物量以及群落多样性也随之增加,进而产生更多的黏合剂,促进土壤团聚体的形成和稳定性,提高土壤抗侵蚀的能力㊂因此,土壤团聚体稳定性可以作为其他影响因子对土壤可蚀性因子K产生影响的桥梁㊂总而言之,退耕还林后,MWD㊁GM D和WR0.25的提高及D的降低与K的降低的密切相关,地上生物量通过影响团聚体稳定性间接影响K,是土壤可蚀性变化的重要影响因素㊂4结论(1)土壤团聚体稳定性随着退耕还林年限的增加呈递增趋势,尤其退耕还林20年以后,土壤团聚体稳定性得到显著提升,且随土层深度的增加而降低㊂(2)土壤可蚀性因子(K)随着退耕还林年限的增加呈递减趋势,且在不同土层中的差异逐渐降低,在退耕还林年限达到30年时,K仍有减少趋势,且随土层深度的增加而增加㊂(3)退耕还林后,W R0.25和D是K变化的主要驱动因子,地上生物量通过影响W R0.25和D间接影响K,是影响土壤团聚稳定性和土壤可蚀性的重要因子㊂参考文献:[1]董凌勃,海旭莹,汪晓珍,等.黄土高原退耕还草地植物群落动态对生态系统碳储量的影响[J].生态学报,2020, 40(23):8559-8569.[2] C h e n g M,X u eZJ,X i a n g Y,e t a l.S o i l o r g a n i c c a r b o ns e q u e s t r a t i o ni nr e l a t i o nt or e v e g e t a t i o no nt h e L o e s sP l a t e a u[J].P l a n t a n dS o i l,2015,397(1/2):31-42. 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黄土丘陵沟壑区高填方建设场地变形与稳定性研究

黄土丘陵沟壑区高填方建设场地变形与稳定性研究黄土丘陵沟壑区高填方建设场地变形与稳定性研究引言：黄土地区广泛分布于我国的西北地区，是我国重要的地质特征之一。

黄土地区的地形多为丘陵沟壑，由于其松散、多孔的物理特性，使得高填方建设场地的变形和稳定性备受关注。

本文旨在通过对黄土丘陵沟壑区高填方建设场地的研究，探索其变形与稳定性规律，并提出相应的建设措施。

一、黄土丘陵沟壑区特征黄土丘陵沟壑区地形多变，坡度大，沟壑众多，形成了复杂的坡沟地貌。

黄土层一般较深厚，由于其松散，湿润时黏性较大，干燥时容易开裂。

同时，黄土中的含水量、颗粒分布等因素也会对工程建设产生影响。

二、高填方建设场地的变形问题由于黄土丘陵沟壑区地势较陡，工程建设常需要进行高填方处理。

然而，填方过程中容易造成沟壑区域地表的改变，出现坍塌、塌陷和滑坡等不稳定问题。

这也是该地区工程建设常见的难题。

1. 坍塌问题黄土松散，填方后受到较大的荷载作用，易出现坍塌现象。

坍塌的原因主要是填方土体内部的产生变形和破坏。

2. 塌陷问题填方土体中的黄土含水量高，长期受水分作用，易引起土体的凝聚沉降，导致填方体积缩小，产生塌陷现象。

3. 滑坡问题黄土层受压过程中，由于其持水和透水性能的变化，可能会引起土体滑动。

特别是在雨季，地下水位上升，黄土容易发生滑坡。

三、高填方建设场地的稳定性探索为了解决高填方建设场地变形与稳定性问题，需要制定相应的施工措施。

1. 坡度控制在选址时尽量选择坡度较小的地区进行填方工程，特别是在较陡的坡度上要进行坡护或加固处理。

2. 均质填方在施工过程中要充分保证填方土体的均质性，尽量避免黄土和砂砾等杂质的混杂。

3. 排水处理由于黄土吸湿易软化和干燥易开裂，建议在填方后进行排水处理，以减少黄土层内的水分敏感性。

4. 加固措施对于较陡的填方坡面，可以采取加固措施，如加设护坡板、挡土墙等，以增加坡面的稳定性。

四、案例分析以某黄土丘陵沟壑地区的高填方建设为例，进行变形与稳定性研究。

土壤水稳性大团聚体分析

大团聚体分为水稳性和非水稳性两种，非水稳性大团聚体组成用干筛法测定，水稳性大团聚体组成用湿筛法测定。

四．实验材料和仪器（1）土壤：褐土（2）白铁盒：10cm*10cm*10cm（3）套筛，高5cm，直径20cm，孔径分别为8mm、5mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm，共七个。

五．操作步骤（1）采样：通常是采耕层土壤，根据需要也可以分层采样。

采样是要注意土壤的湿度，最好在土不粘铲，接触不变形为宜。

用饭盒在田间多点采集有代表性的原状土样。

以保持原来的结构状态。

从原土样剥去与铲面接触变形部分，采样量为1.5-2.0Kg。

运输时要避免震动和翻倒。

（2）干筛分析：将风干土样混匀，取其一少部分（一般不小于1kg，精确至0.1g）。

永孔径为5mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm筛子进行筛分。

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黄土丘陵沟壑区土壤水稳性团聚体特征摘要：土壤团聚体是土壤的重要组成部分,是土壤养分的贮存库和各种土壤微生物的生境。

土壤水稳性团聚体含量影响各土壤性质。

以黄土丘陵沟壑区的吴起县为研究区，选取不同土地利用和植被类型的样地为研究对象，通过测定土壤水稳性团聚体含量，评价了不同土地利用方式和植被类型下水稳性团聚体特征。

结果表明：大于0.25mm的土壤水稳性团聚体在各样地的大小顺序为：柠条林地＞杏林地＞小叶杨林地＞油松林地＞多年荒地＞沙棘林地＞农用地。

不同坡向、坡度的同一植被对土壤质量的影响也不相同，表现为：处于同一地带阴坡的种植较阳坡更利于增加土壤团聚体的稳定性。

近几十年的退耕还林还草及禁牧有利于荒山荒坡地表植被的自然恢复，能够提高土壤水稳性团聚体含量，进而提高水分下渗，减少水土流失。

关键词：水稳性团聚体；土地利用；植被类型；黄土丘陵沟壑区中图分类号：S158.3Characteristics of Soil Water Stable Aggregate in the Loess Hill-gullyRegionAbstract :Soil aggregate is an important part of the soil, is the soil nutrient store and a variety of soil microbial habitat. The content of soil water stable aggregates impact on soil properties. Wuqi county of Shaanxi province was selected as the study area. Sample sites under different land use and vegetation types were choosed as study objects. Through determination of water stable aggregate content, water stability aggregates characteristics under different land use and vegetation types was evaluated. The results showed that: greater than 0.25mm water stable aggregates in the order of the size of all sorts of places: Caragana plantation>prunas armeniaca> lobular Young> P. tabulaeformis > many years barren land > seabuceakthorn forest> agricultural land. Different slope aspect, the slope grade of the same vegetation on soil quality is not the same and the content of soil water stable aggregates under prunas armeniaca of shady aspect is higher than that of sunny aspect. Decades of returning farmland to forest and grassland and banning grazing benefits to restore the natural vegetation of barren hills and slopes. In a word, returning farmland to forest and grassland can improve the content of soil water stable aggregates, and furthermore, can improve water infiltration and reduce water and soil loss.Key words: water-stable aggregate;land use;vegetation type; loess hill-gully region1 引言土壤团聚体是土壤养分的贮存库和各种土壤微生物的生境[1]，是土壤的重要组成部分，土壤团聚体对保证和协调土壤中的水、肥、气、热具有重要意义，并且影响土壤酶的种类和活性、维持和稳定土壤疏松熟化层并直接影响植物的生产力[2,3]，在一定程度上,土壤团聚体数量和质量及水稳性团聚体的状况,影响着土壤结构的优劣[4,5]。

有研究表明,不同土地利用方式对土壤水稳性团聚体的组成以及土壤结构稳定性有显著影响。

具有良好水稳性团聚体结构的土壤,不仅能够满足植物对水分、养分、湿度、空气的需求,而且具有良好的抗冲抗蚀性能[6]。

团聚体稳定性是团聚体抵抗外界压力的能力，这些压力包括耕作，雨滴动能等。

如何量化土壤团聚体的稳定性是一个重要的问题，罗列出不同粒级区间的土壤团聚体质量含量虽可提供详细的信息，却很繁琐。

但如果仅分析某一部分的团聚体含量，不同粒级团聚体在养分的保持和供应中的作用不同[7],例如计算＞0.25 mm粒级的团聚体含量，就比较方便，可以对不同土地利用和植被类型下团聚体水稳性特征进行简单的评价。

团聚体可分为水稳性和非水稳性两种，水稳性团聚体大多是钙、镁、腐殖质胶结起来的在水中振荡、浸泡、冲洗而不易崩解仍维持其原来结构的颗粒[8]。

对团聚体的水稳定性可采用水稳定性系数来说明，团聚体水稳定性系数是指0.25mm水稳定性团聚体与＞0.25mm风干团聚体的重量百分比[9]。

有研究认为＞0. 25 mm的水稳性团聚体是维持土壤结构稳定的基础,其含量越高,土壤的结构稳定性越大[10]。

近年来随着全球气候不断的变化,保持和提高土壤团聚体的数量和稳定性是维持土壤资源持续利用、减少土壤侵蚀和退化的重要环节，对土壤水稳性团聚体进行定量化描述并研究其动态变化过程,是评价人类活动与生态环境变化之间关系的重要方面。

深入研究不同土地利用和植被恢复过程中土壤水稳性团聚体含量的动态变化特征,对于揭示黄土丘陵沟壑区土壤质量的演变,提出土壤环境治理途径及植被修复和重建具有重要理论和实践意义。

2 研究区概况与样地描述2.1 研究区概况吴起县东南接志丹县，东北连靖边县，西北靠定边县，西南邻甘肃省华池县，南北长93.4km，东西宽79.89km，地处毛乌素沙地南缘农牧过渡水蚀风蚀交错带，境内地势为山川峁梁多，川源涧地少，地貌由“八川两涧两大山区”组成，属于黄土高原梁峁沟壑区，县境内有无定河、北洛河两大流域（属黄河中游）及白于山、子午岭两大山系。

全县辖四镇八乡，总面积3791.5km2，水土流失面积3693 km2，占全县总面积的97.4%。

陕西省吴起县位于东经107°38′57″—108°32′49″，北纬36°33′33″—37°24′27″，海拔1233-1809ｍ，气候属暖温带大陆性干旱季风气候，春季干旱多风，夏季旱涝相间，秋季温凉湿润，冬季寒冷干燥，年均气温7.8℃，无霜期96—146ｄ，多年平均降雨量478.3mm，年际变化大、季节分配不均，64%以上集中在7-9月，其他季节多为无效降雨，降水年际变化大、分配不均匀，为暖温带大陆性干旱季风气候，旱灾、冻灾、雹灾、风灾等自然灾害频繁，平均年地面蒸发量为400-450mm，属于典型干旱半干旱地区［[11]，土壤类型为黄绵土，质地为轻壤。

本次采样位于吴起县吴仓堡乡吴仓堡村王沟门小组。

经过近些年的人工植被大面积建设，境内的林草覆盖面积明显增长，逐步形成以落叶阔叶及灌木草丛为主的次生植被类型。

2.2 样地描述本研究所选的植被类型和土地利用方式主要有柠条林地、杏林地、小叶杨林地、酸桃沙棘混交林地、沙棘林地、油松林地、永久荒地、玉米和农用土豆。

林下主要有长茅草、铁杆蒿、茭蒿、地角、白蒿、臭蒿等伴生植物。

其中柠条表1-1样地概况描述样地名称经度（E）/纬度（N）海拔M坡向坡度退耕年限(年)主要伴生种面积/亩盖度（%）土豆108°07′20″/37°04′39″1439 北偏东28°21°- - 5 0沙棘林1108°07′19″/37°1444 北偏西8°18°12 长茅草、茭蒿388 图1-1 采样地备注：表中“-”表示没有数据。

林种植时间最久，采样区地表植被盖度大，植株茂密，是1999年退耕还林还草封山禁牧以前人们的主要柴火来源，且其大部分生长于荒山荒坡，远离农耕区；杏林1和杏林2是取于同一退耕年限不同坡向、坡度（二者大致隔无定河相望）的两块样地，杏林1靠近农耕区和沙棘林地，杏林2则靠近柠条林地，较杏林1受到的人为影响较小；小叶杨地处省道303边上，受人为干扰较大但其地表腐殖质层较厚，株间种有很小油松幼苗；沙棘林1和沙棘林2是处于同一海拔高度同一坡向的不同退耕年限的两块样地，取样地面积大致相同，二者植被生长悬殊很大，沙棘林1的树木生长高大、茂密，沙棘林2的植被较稀疏、矮小，沙棘林3位于50年之久的杏林1旁边，树木生长状况介于沙棘林1和沙棘林2之间，取样目的是待研究杏林对沙棘林生长的影响；酸桃沙棘混交林处于农耕区旁边，是研究区种植面积不多但经济价值较高的一种植被，酸桃树木较其中的沙棘林树木枝干粗壮、高大。

以上四块样地的选择，旨在研究沙棘林在该区退耕还林工程中对水土的保持所起到的重要作用；油松林枝干矮小，光照充足，退耕年限为8年，地表有较厚得枯枝落叶层；本次取样的荒地为永久性荒地，基于吴起县近几十年的退耕禁牧，在采样的过程中发现该荒地表面形成大面积的生物结皮及大量的苔藓蕨类植物，除野生动物（野兔、山鸡等）外受到的人为干扰很小，地表植物盖度较大，取样目的是待研04′04″沙棘林2 108°07′14″/37°04′08″1454北偏西7°26°10长茅草、白蒿 480沙棘林3 108°07′15″/37°04′10″1420 北偏东50° 20° 12 长茅草、油松 3 90荒地 108°07′12″/37°03′58″1474北偏西30° 28° 永久性荒地蒲公英、白蒿、长茅草地角1 80酸桃沙棘混交林 108°07′14″/37°03′59″1476 北偏西22° 26°10铁杆蒿、长茅草 3 75杏林（1） 108°07′11″/37°04′12″1400 北偏东33° 35° 50 长茅草、铁杆蒿 5 35杏林（2） 108°07′19″/37°04′24″1389 西偏南16° 21° 50 长茅草、白蒿 3 50小叶杨 108°07′14″/37°04′14″1369 北偏东75° 13° 30 长茅草、铁杆蒿、小油松3 55柠条林 108°07′20″/37°04′23″1392 南偏东15° 16° 50 长茅草、臭蒿 3 60油松林 108°07′23″/37°04′13″1368 北偏东55° 19° 10 毛蒿、长茅草、白蒿 10 80玉米 108°07′/37°04′1359 - - - -8 0究荒地表面的生物结皮及苔藓蕨类植物对地表土壤的保护作用；玉米地为该研究区域主要的灌溉地，抽无定河水直接漫灌，一年约1-2次，采样时发现地表有泥沙碎石；农耕区还选择了农用土豆地，人们连续3-4年都在该地种植土豆，种植较单一，很少轮作。