川東北丘陵地區(qū)不同土地利用方式的土壤緊實度特征

張軍

摘要[目的] 研究川東北丘陵地區(qū)不同土地利用方式的土壤緊實度特征 。[方法]以西華師范大學(xué)華鳳校區(qū)不同土地利用類型為研究對象，選取25個測樣點，分析丘陵地區(qū)土壤緊實度的變化特征。[結(jié)果]土壤緊實度隨土層深度的增加而增加，隨坡度的增加而降低。但植被條件不同，也可能導(dǎo)致其土壤緊實度有所差異；植被覆蓋率越高，其土壤緊實度越大；植被垂直結(jié)構(gòu)越好，其土壤緊實度越高；枯枝落葉降低了土壤表層的緊實度。[結(jié)論]該研究對川東北丘陵地區(qū)的土地利用與水土保持研究，以及城市綠化的模擬與分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞土地利用； 土壤緊實度；植被覆蓋；人為擾動；坡度

中圖分類號S152文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2017）11-0102-05

Abstract[Objective] To study the characteristics of soil compaction under different land use methods in the hilly area of Northeast Sichuan.[Method] The research object was the land use types of the China West Normal University Campus（Huafeng District） in Nanchong City.There were 25 sampling sites in total.The change of soil compaction in the hilly area was analyzed.[Result] The soil compaction index increased with increasing soil depth and decreased with increasing slope in general.While different plant methods might bring about various soil compaction value；The soil compaction value increased with higher vegetation coverage and better vertical structure of vegetation， and the land surface dry leaves would decrease the soil compaction.[Conclusion] The study of the soil compaction will provide basic data for land use， soil and water conservation research and the simulation and analysis of city greening.

Key wordsLand use；Soil compaction；Plant covering；Anthropogenic disturbances；Slope

土壤緊實度是土壤性質(zhì)的一個方面，指示著土壤抵抗外力的壓實和破碎能力。研究表明，土壤緊實度受作物生長及植物根系[1-3]、土壤養(yǎng)分[4]、植被覆蓋[5]、人為耕作及耕種方式[6-9]、植物豐富度[10]、不同地類[11]、土地整理施工[12]和節(jié)肢動物物種豐富度[13]等因素的影響。同時，土壤緊實度的變化也影響土壤的結(jié)構(gòu)和抵抗侵蝕能力[14]及土壤滲透率[15-16]等土壤性質(zhì)。

關(guān)于川東北丘陵區(qū)土壤緊實度的研究很少，缺少對該地區(qū)土壤的認(rèn)識和土壤的侵蝕退化與防治的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。特別是校園內(nèi)土地利用類型復(fù)雜，人為活動強烈，對土壤緊實度的相關(guān)研究顯得尤為重要。筆者以川東北丘陵地區(qū)西華師范大學(xué)華鳳校區(qū)為例，探討不同土地利用方式下丘陵地區(qū)土壤緊實度的變化特征及規(guī)律，以期為該地區(qū)土壤侵蝕研究與生態(tài)保護(hù)提供理論依據(jù)。

1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于西華師范大學(xué)華鳳校區(qū)，地理位置和測樣點分布見圖1。該區(qū)屬于中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候特征：四季分明，雨熱同季，春早、夏長、秋短、霜雪少、冬暖；光熱水主要分布于農(nóng)作物生長區(qū)；海拔275～325 m；災(zāi)害性天氣（如秋綿雨、干旱、洪澇、大風(fēng)等）頻率較高，持續(xù)時間較長，全年以西北風(fēng)為主。校內(nèi)地形起伏和緩，有鼓樓山和其他2座小山。巖石類型主要為侏羅系上統(tǒng)遂寧組泥巖。學(xué)校為四川省園林式單位，植被覆蓋率較好。土地利用類型主要為草地、灌草地、林地、少量耕地、退耕地等。人為條件下，植被垂直結(jié)構(gòu)較為明顯。

2數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1數(shù)據(jù)來源采用TJSD-750-IV土壤緊實度儀測定校園不同地類條件下的土壤緊實度，這主要是對不同植被條件下的土地進(jìn)行測定（注：高低覆蓋的區(qū)別在于能否看見土壤），共25個測樣點（表1），編號分別為1～25，并測定25個測樣點的坡度。

2.2研究方法將所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和作圖，分析丘陵地區(qū)不同條件下的土壤深度—緊實度曲線變化規(guī)律；再取3種類型樣地5、10、15、20 cm土壤緊實度平均值進(jìn)行分析；最后在其他條件相同的情況下，探討坡度、植被覆蓋情況、枯枝落葉、植被的物理特征及結(jié)構(gòu)對土壤緊實度的影響。

3結(jié)果與分析

3.1不同土層深度的土壤緊實度特征由圖2可知，除喬木下低覆蓋草地在0～20 cm，隨土層深度的增加土壤緊實度隨之增加外，其他測樣點其土壤緊實度均不同程度的下降。具體表現(xiàn)：稀疏枯草地在土層深度7 cm處迅速下降，其原因可能是人為踐踏致使表層土壤緊實度較高；竹林地在土層深度9 cm處下降，可能是植物根系導(dǎo)致曲線異常；枯草皮在土層深度22 cm處先升高后急劇下降，可能是因為土壤中含礫石，導(dǎo)致土壤緊實度升高后又迅速下降。其他測樣點，雖在一定土層深度有所下降，但最終趨于和緩。整體呈隨土層深度的增加土壤緊實度也隨之增加的趨勢。

不同植被下的土壤緊實度不同，不同土層深度的變化也不同。研究表明，在流動沙丘區(qū)土壤表面緊實度越大，植物種數(shù)和個體數(shù)量越多[10]。說明人為擾動下的土壤與流動沙丘土壤表面緊實度有明顯差異，植物生長與其變化規(guī)律不明圖1地理位置（a）和測樣點分布（b）

由圖2可知，9號樣地（半裸地）的土壤緊實度較其他樣地大?？梢酝茰y，在該區(qū)域內(nèi)半裸地條件下，土壤受到自然或人類活動影響發(fā)生板結(jié)，導(dǎo)致其緊實度增加。

由圖3可知，在5、10 cm處3種類型樣地的緊實度差異較大，而在15、20 cm處3種類型樣地的緊實度較為接近。這可能是植物根系、人類活動和生物作用等在深土層的影響較低。由此推斷，土壤緊實度隨著土層深度的增加隨之增加。不同土地利用類型其表面差異較大，深層趨于一致。

3.2不同覆蓋條件的土壤緊實度特征圖3中裸地的平均土壤緊實度最大，林地次之，草坪最小。裸地條件下，經(jīng)風(fēng)力和陽光照射等作用，土壤干燥度大，緊實度較高。林地可以降低土壤的緊實度，而草坪下的土壤緊實度較低，可能是人為翻挖降低了緊實度。

由圖4可知，在土層深度<5 cm和>20 cm，喬木下低覆蓋草地的土壤緊實度大于高覆蓋草地。李寧等[5]對內(nèi)蒙古中西部地區(qū)土壤緊實度的研究表明，植被覆蓋度越高，土壤緊實度越大。低覆蓋草地條件下表層土壤緊實度較高，其原因是覆蓋率低、水分蒸發(fā)和陽光照射，增加了土壤緊實度。

3.3不同植被類型的土壤緊實度特征由圖5可知，無葉喬木下的土壤緊實度比有葉喬木下的土壤緊實度大。落葉喬木受到季節(jié)變化其物理特征有所改變，無葉喬木下土壤裸露、陽光照射和水分蒸發(fā)，增加其土壤干燥度，導(dǎo)致其土壤緊實度偏大。在土壤治理中土壤板結(jié)是嚴(yán)重問題，而適宜的種植草木，可以降低土壤緊實度，防治土壤板結(jié)。研究表明，緊實區(qū)的根系分布和非緊實區(qū)完全不同，前者根系淺層分布多，后者根系深層分布多[17]。對于不同緊實度土壤的治理需要考慮植物的生長特征，合理規(guī)劃治理。

不同植被對土壤緊實度影響顯著[18]。緊實度降低會導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)松散、土體抗沖刷能力降低；而緊實度增加會導(dǎo)致土體板結(jié)，不利于植物生長。植物垂直結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，其土壤緊實度越大。在今后校園的土壤治理中，要對植物垂直結(jié)構(gòu)作出合理規(guī)劃，才能有效地防治土壤侵蝕、退化及板結(jié)。因此，在改善校園生態(tài)過程中，應(yīng)考慮土壤特性及植物特性，合理規(guī)劃，因地制宜，做到有效防范和保護(hù)。

3.4不同土層坡度的土壤緊實度特征由圖6a可知，3個樣地在土層深度<5 cm時土壤緊實度隨坡度的增大而增大；土層深度5～19 cm土壤緊實度變化無明顯規(guī)律；在土層深處，坡度越小土壤緊實度越大。理論上表層坡度越大越易移動，其土壤緊實度越低，但在這3個樣點恰相反。可能是表層根系分布較多所致。

由圖6b可知，植被相同條件下，坡度越大，土壤緊實度越小，其土體越易滑落，越易發(fā)生土壤侵蝕。坡度越大越易發(fā)生滑坡等自然災(zāi)害，且坡腳等坡積物的緊實度與周邊土體的緊實度也會千差萬別，因此在自然災(zāi)害的防治中土壤緊實度及特性都是必要考慮條件。

由圖6c可知，植被相同其緊實度也可能存在差異。竹林下的草本主要為麥兜，土層深度<6 cm其坡度增大土壤緊實度減小，土層深度>6 cm其坡度增大土壤緊實度也增大。其變化的原因可能是4號土壤中含礫石。

一般情況下，隨著坡度的增加，其土壤緊實度有所下降。但由于植被條件等不同，也可能導(dǎo)致其土壤緊實度有所差異。由圖6d可知，坡度相同情況下，不同植被條件下的樣點其緊實度存在明顯差異。

3.5枯枝落葉條件下的土壤緊實度由圖7a可知，半裸地的土壤緊實度大于有枯枝落葉的裸地。由于0～10 cm土層土壤含有枯枝落葉，形成腐殖質(zhì)，致使該層土壤緊實度較其他土層小[19]，可以推測枯枝落葉降低土壤的緊實度。土壤緊實度隨著踐踏強度和踐踏次數(shù)的增加呈上升趨勢[20]，根據(jù)觀察，半裸地的緊實度異常偏高最可能是人為踐踏嚴(yán)重所致。

由圖7b可知，在土層深度<11 cm時，高覆蓋枯草皮的土壤緊實度大于有落葉的高覆蓋枯草皮土壤緊實度；在土層深度>11 cm時，有落葉高覆蓋枯草皮的土壤緊實度大于高覆蓋枯草皮土壤緊實度，說明在高覆蓋枯草皮條件下，有落葉的枯草皮降低了土壤表層的緊實度，相當(dāng)于疏松的枯枝落葉層。由此可知，枯枝落葉可以降低土壤表層的緊實度。

4結(jié)論與討論

川東北丘陵地區(qū)不同土地利用方式對土壤緊實度的影響顯著。一般情況下，土壤的緊實度隨深度的增加而增加，隨著坡度的增加，其土壤緊實度有所下降。不同植被條件也可能導(dǎo)致其土壤緊實度有所差異：植被覆蓋率越高，其土壤緊實度越大；植被垂直結(jié)構(gòu)越好，其土壤緊實度越高；枯枝落葉會降低土壤表層的緊實度。

校園中主要是踐踏造成土壤壓實，也有機械壓實和人為翻挖改變土壤的緊實度。自然作用也可改變土壤的緊實度，圖7枯枝落葉下土壤緊實度變化

Fig.7The change of soil compaction under dry branches and fallen leaves如土壤的自重、雨水的淋溶等。該研究表明，深草覆蓋草地的土壤深度—緊實度曲線與坡度較小的喬木下高覆蓋草地一致。說明在今后的土壤治理中，以自然恢復(fù)為主，才能保持適宜的緊實度。人為活動既可以防治土壤板結(jié)和侵蝕的發(fā)生，使土壤朝著適宜的方向發(fā)展；也可以破壞土壤性質(zhì)，使得土壤侵蝕、退化現(xiàn)象嚴(yán)重。今后需要更準(zhǔn)確地分析其土壤緊實度變化的原因，考慮土壤水分、物質(zhì)組成等條件。

松緊過度的土壤對植物生長不利，但以往人們在研究土壤緊實度對植物的影響時，僅注重高緊實度對土壤理化性質(zhì)及植物的不利影響[21-24]，而忽視了低緊實度對植物帶來的危害[3]。不同植物適應(yīng)不同緊實度的土壤，做好這些理論準(zhǔn)備，可以有效地保護(hù)土壤質(zhì)量，防治土壤侵蝕或板結(jié)。土壤緊實度對于校園或者其他條件下的土地利用都是必不可少的考慮條件，是在自然災(zāi)害與恢復(fù)中的一個重要指標(biāo)。

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