晉西北沙化土地土壤機(jī)械組成與有機(jī)質(zhì)的初步研究

蘇志珠, 劉 蓉, 梁愛(ài)民, 馬義娟, 王國(guó)玲, 高君亮, 哈 斯

(1.山西大學(xué) 歷史文化學(xué)院, 太原 030006; 2.太原師范學(xué)院 地理科學(xué)學(xué)院, 山西 晉中 030619;3.中國(guó)科學(xué)院 西北生態(tài)環(huán)境資源研究院, 蘭州 730000; 4.山西大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院, 太原 030006;5.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 沙漠林業(yè)試驗(yàn)中心, 內(nèi)蒙古 磴口 015200; 6.北京師范大學(xué) 資源學(xué)院, 北京 100875)

土地沙化是荒漠化的表現(xiàn)形式之一，其發(fā)生發(fā)展易導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降、土地生物性生產(chǎn)潛力降低、水文氣候狀況惡化以及生物群落衰退等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，受到政府部門(mén)和不同學(xué)科領(lǐng)域?qū)W者們的高度重視。實(shí)質(zhì)上，土地沙化主要是風(fēng)力作用于地表使土壤機(jī)械組成發(fā)生變化的過(guò)程，即富含養(yǎng)分的細(xì)顆粒物質(zhì)被吹蝕，而粗顆粒物質(zhì)殘留地表的粗化過(guò)程。在中國(guó)北方沙漠化監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)指標(biāo)[1-3]中，土壤機(jī)械組成是重要的監(jiān)測(cè)指標(biāo)之一，其粒級(jí)組分的級(jí)配和含量多寡直接影響著土壤的理化性質(zhì)，也是影響土壤養(yǎng)分特別是有機(jī)質(zhì)含量變化的主要因素[4-5]。

晉西北地區(qū)是全國(guó)荒漠化監(jiān)測(cè)與防治的重點(diǎn)地區(qū)之一，也是中國(guó)北方生態(tài)敏感脆弱的農(nóng)牧交錯(cuò)帶的重要組成部分，長(zhǎng)期以來(lái)受自然因素和人為因素的綜合影響，區(qū)域沙化土地分布集中、危害嚴(yán)重，制約著區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展并威脅著周邊地區(qū)的生態(tài)安全。20世紀(jì)90年代以來(lái)，學(xué)者們圍繞本區(qū)土地沙化和生態(tài)恢復(fù)等問(wèn)題開(kāi)展了相關(guān)研究，如土地沙化的現(xiàn)狀和危害及成因[6-7]、土地利用動(dòng)態(tài)及覆被變化研究[8-9]、防護(hù)林時(shí)空變化研究[10]、土地沙化的氣候因素分析[11]，以及人工喬木灌叢植被對(duì)土壤肥力[12]和土壤水分[13]影響研究等。但本區(qū)作為土地沙化易發(fā)生區(qū)域，土壤的機(jī)械組成和有機(jī)質(zhì)及其兩者關(guān)系的研究十分薄弱，不同地類(lèi)土壤機(jī)械組成和有機(jī)質(zhì)的對(duì)比研究鮮見(jiàn)報(bào)道。為此，本文以不同地類(lèi)的土壤機(jī)械組成和有機(jī)質(zhì)為研究對(duì)象，對(duì)比分析農(nóng)田、人工林地和荒地土壤機(jī)械組成和有機(jī)質(zhì)含量及分布特征，并對(duì)二者之間的關(guān)系進(jìn)行探討，以期為晉西北沙化土地類(lèi)型和程度評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，并為土壤質(zhì)量管理及其沙化土地防治效益評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

晉西北地區(qū)位于黃土高原的東緣，為我國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的重要組成部分。在行政區(qū)劃上，主要包括大同市的左云縣，朔州市的朔城區(qū)、平魯區(qū)、右玉縣及山陰縣局部，忻州市的偏關(guān)縣、神池縣、河曲縣、五寨縣、保德縣及岢嵐縣局部。地貌上主要為覆砂黃土丘陵與山間盆地鑲嵌分布，處于黃土高原馬蘭黃土水平分布的第I帶——砂黃土帶[14]，砂黃土為最主要的成土母質(zhì)。氣候區(qū)劃上屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫3.6～7.5℃，多年平均降水量360～470 mm，近50 a來(lái)氣候總體上呈暖干化特點(diǎn)[11]。受氣候、植被和成土母質(zhì)的影響，主要土壤類(lèi)型有栗褐土、淡栗褐土、黃綿土、栗鈣性土、草原風(fēng)沙土。研究區(qū)是我國(guó)荒漠化監(jiān)測(cè)與防治的12個(gè)重點(diǎn)地區(qū)之一，屬京津冀風(fēng)沙源沙化土地治理和示范的重點(diǎn)地區(qū)之一。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

1.2.1 樣品采集與測(cè)試 2015年11月份和2016年6月份，在晉西北沙化土地區(qū)選擇農(nóng)田、人工林地(包括小葉楊、新疆楊和油松)和荒地3種地類(lèi)作為研究樣地，土壤樣品采集使用多點(diǎn)采樣法，即在所選的樣地中分散隨機(jī)選取3個(gè)樣點(diǎn)，在20 cm×20 cm范圍內(nèi)，使用土鉆采集表層(0—20 cm)和下層(20—40 cm)的土樣，將3個(gè)樣點(diǎn)土壤充分混合作為該樣地的代表樣，單個(gè)樣品采集1.0 kg左右，使用GPS對(duì)每個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行定位，并詳細(xì)記錄各樣地的現(xiàn)狀地物與環(huán)境因素。

將采集的土壤供試樣品在室內(nèi)自然風(fēng)干，并去除植物根系，稱(chēng)取10 g以備機(jī)械組成和有機(jī)質(zhì)測(cè)試。土壤機(jī)械組成測(cè)試試驗(yàn)，具體步驟為：(1) 稱(chēng)取1～3 g原狀土壤樣品放入燒杯；(2) 加入10 ml濃度為10%的H2O2溶液，并放置在電熱板上加熱，煮沸至無(wú)氣泡溢出，以去除有機(jī)質(zhì)及多余H2O2；(3) 待其冷卻后加入10 ml濃度為10%的HCl溶液，在電熱板上煮沸至無(wú)氣泡溢出，且顏色變?yōu)辄S綠色，以去除次生碳酸鹽類(lèi)物質(zhì)；(4) 冷卻后加入10 ml摩爾濃度為0.05 mol/L的(NaPO3)6溶液作為分散劑，并置入超聲波清洗器中震蕩10 min；(5) 加入100 ml超純水，靜置24 h，抽取上清液，除去過(guò)量酸，反復(fù)數(shù)次至中和；(6) 取燒杯中底濁物在Mastersizer 2000激光粒度儀上進(jìn)行測(cè)試。該儀器單量程檢測(cè)范圍0.02～2 000 μm，重復(fù)測(cè)量誤差小于2%，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次，取其平均值作為該樣品的測(cè)定結(jié)果，單位以體積百分比表示。

土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)試試驗(yàn)：稱(chēng)取過(guò)0.25 mm篩網(wǎng)的土樣0.1～0.5 g，采用K2Cr2O7-H2SO4法[15]對(duì)土壤樣品中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理 土壤顆粒的機(jī)械組成，其粒度分級(jí)采用美國(guó)制土壤顆粒分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將土壤顆粒組分劃分為極粗砂(1.0～2.0 mm)、粗砂(0.5～1.0 mm)、中砂(0.25～0.5 mm)、細(xì)砂(0.1～0.25 mm)、極細(xì)砂(0.05～0.1 mm)、粉粒(0.002～0.05 mm)和黏粒(<0.002 mm)。所有測(cè)試數(shù)據(jù)在Excel中進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì)分析，土壤機(jī)械組成和有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)分析在IBM SPSS Statistics V20.0中進(jìn)行，其相關(guān)性用Pearson相關(guān)系數(shù)表示，所有結(jié)果圖示化在Origin 8.5中進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤機(jī)械組成

為對(duì)比不同地類(lèi)的土壤機(jī)械組成，對(duì)各地類(lèi)取表層(0—20 cm)和下層(20—40 cm)供試樣品各粒級(jí)的均值作為該地類(lèi)土壤樣品的代表值(表1)。由表1可知，3種地類(lèi)所有供試樣品的機(jī)械組成中，粗砂、中砂含量極少，兩者之和含量大多數(shù)不足1.00%；黏粒組分含量均小于10.00%，主要以細(xì)砂、極細(xì)砂和粉粒為優(yōu)勢(shì)粒級(jí)，三者之和的含量在90.00%以上。但不同地類(lèi)土壤機(jī)械組成的組分及組合存在差異，農(nóng)田主要以粉粒為主，占粒級(jí)總體含量的59.69%，其次為極細(xì)砂、細(xì)砂和黏粒，分別占粒級(jí)總體的22.48%，10.45%和6.26%；人工林地的極細(xì)砂和粉粒含量大體相當(dāng)，分別為35.89%和35.91%，其次為細(xì)砂和黏粒，分別為23.06%和4.53%；荒地的優(yōu)勢(shì)粒級(jí)為粉粒，含量為42.68%，其次為極細(xì)砂和細(xì)砂，含量分別為29.88%和22.01%，黏粒含量為4.90%。對(duì)比各地類(lèi)土壤機(jī)械組成的組分可以發(fā)現(xiàn)，農(nóng)田的土壤顆粒最細(xì)，荒地次之，人工林地最粗。此外，各地類(lèi)土壤機(jī)械組成的不同組分含量表現(xiàn)出一定的差異，但就平均水平而言，各地類(lèi)土壤顆粒含量均表現(xiàn)為粉粒>極細(xì)砂>細(xì)砂>黏粒，這與研究區(qū)廣泛分布的砂黃土(粒級(jí)組分以粉砂和極細(xì)砂為主)母質(zhì)有關(guān)。

表1 晉西北不同地類(lèi)土壤機(jī)械組成

對(duì)比各地類(lèi)表層(0—20 cm)和下層(20—40 cm)土壤機(jī)械組成的分布狀況(圖1)，其中，農(nóng)田總體上表層與下層不同深度的土壤顆粒組成差別不大，土壤顆粒在深度上的變化無(wú)明顯的分異和富集規(guī)律；人工林地土壤機(jī)械組成上，極細(xì)砂、細(xì)砂和中砂在表層的含量小于下層，而粉粒與黏粒含量則是表層大于下層；荒地整體上表層的細(xì)砂和極細(xì)砂含量稍多于下層，而粉粒含量小于下層，黏粒含量在表層與下層中大體相當(dāng)。在土壤剖面的同一深度層位上，3種地類(lèi)的表層，細(xì)砂含量表現(xiàn)為荒地>人工林地>農(nóng)田，極細(xì)砂含量表現(xiàn)為人工林地≈荒地>農(nóng)田，粉粒和黏粒含量則是農(nóng)田>人工林地>荒地；而在3種地類(lèi)的下層，細(xì)砂含量為人工林地>荒地>農(nóng)田，極細(xì)砂含量為人工林地>荒地>農(nóng)田，粉粒和黏粒含量則是農(nóng)田>荒地>人工林地。上述結(jié)果說(shuō)明，土壤顆粒各粒級(jí)的含量不僅在同一地類(lèi)不同深度的垂向上分異富集狀況存在差異，而且在不同地類(lèi)同一深度的水平層次上也表現(xiàn)出差異性，這除與成土母質(zhì)有關(guān)外，也與土地利用方式相關(guān)。

圖1 不同地類(lèi)土壤顆粒組分含量在不同深度上的分布

2.2 土壤有機(jī)質(zhì)

研究區(qū)3種地類(lèi)有機(jī)質(zhì)含量測(cè)試結(jié)果(表2)表明，有機(jī)質(zhì)含量總體上表現(xiàn)為農(nóng)田>荒地>人工林地；在土壤剖面的不同深度層位上，3種地類(lèi)的有機(jī)質(zhì)含量也表現(xiàn)出一致性，均為表層(0—20 cm)大于下層(20—40 cm)。據(jù)全國(guó)第二次土壤普查土壤肥力狀況分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[16]，農(nóng)田的有機(jī)質(zhì)平均含量處于中下水平(4級(jí))，人工林地和荒地的有機(jī)質(zhì)平均含量均處于低水平(5級(jí))。與土壤二普肥力狀況分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，研究區(qū)3種地類(lèi)不同深度土壤有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為:表層(0—20 cm)有機(jī)質(zhì)含量，農(nóng)田、荒地的平均狀態(tài)均處于中下水平(4級(jí))，人工林地則處于低水平(5級(jí))；土壤下層(20—40 cm)的有機(jī)質(zhì)含量，農(nóng)田和荒地處于低水平(5級(jí))，人工林地處于很低水平(6級(jí))。上述結(jié)果表明，農(nóng)田中有機(jī)質(zhì)的積累高于人工林地和荒地，這與農(nóng)田長(zhǎng)期受人為的耕作、施肥影響有關(guān)；土壤表層(0—20 cm)有機(jī)質(zhì)的積累高于下層(20—40 cm)，說(shuō)明有機(jī)質(zhì)的積累具有一定的表聚現(xiàn)象，也反映出本區(qū)土壤肥力狀況整體較低，嚴(yán)重影響著土地生物性生產(chǎn)潛力的提高。

2.3 機(jī)械組成與有機(jī)質(zhì)的相關(guān)性

研究區(qū)3種地類(lèi)的土壤樣品中粗砂、中砂含量極少(表1)，故不參與統(tǒng)計(jì)分析，土壤的機(jī)械組成與有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)性見(jiàn)圖2。由圖2可知，研究區(qū)3種地類(lèi)(圖2A，B，C)的土壤機(jī)械組成與有機(jī)質(zhì)含量的關(guān)系表現(xiàn)為:細(xì)砂和極細(xì)砂與有機(jī)質(zhì)含量均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而粉粒和黏粒與有機(jī)質(zhì)含量均呈正相關(guān)關(guān)系。其中，細(xì)砂與有機(jī)質(zhì)含量的負(fù)相關(guān)程度要大于極細(xì)砂，在人工林地中尤為明顯，其細(xì)砂的Pearson相關(guān)系數(shù)達(dá)到-0.91，負(fù)相關(guān)程度大于極細(xì)砂的-0.528；粉粒與有機(jī)質(zhì)含量的正相關(guān)程度大于黏粒，這種差異同樣在人工林地中最為突出。由此可見(jiàn)，在3種地類(lèi)中，人工林地的粉粒和細(xì)砂與有機(jī)質(zhì)的正、負(fù)相關(guān)性最大，而農(nóng)田和荒地的粉粒和細(xì)砂與有機(jī)質(zhì)的正、負(fù)相關(guān)程度則相對(duì)較小。

表2 各地類(lèi)不同深度土壤有機(jī)質(zhì)含量

從所有地類(lèi)的土壤機(jī)械組成與有機(jī)質(zhì)的整體相關(guān)性(圖2D)可以看出，土壤顆粒中粉粒與有機(jī)質(zhì)的正相關(guān)程度最大，為0.608；其次是黏粒，為0.428；細(xì)砂和極細(xì)砂與有機(jī)質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，Pearson相關(guān)系數(shù)分別為-0.590和-0.510。上述結(jié)果顯示，無(wú)論是3種地類(lèi)(圖2A農(nóng)田、B人工林地、C荒地)還是整體(D整體)水平上，土壤機(jī)械組成與有機(jī)質(zhì)的相關(guān)性反映出粉粒是本區(qū)沙化土地中對(duì)有機(jī)質(zhì)積累貢獻(xiàn)最大的粒級(jí)，黏粒次之，而細(xì)砂對(duì)有機(jī)質(zhì)積累的貢獻(xiàn)最小，其次為極細(xì)砂。

這說(shuō)明粉粒和細(xì)砂是研究區(qū)不同地類(lèi)土壤有機(jī)質(zhì)積累與否最關(guān)鍵的兩個(gè)粒級(jí)。

圖2 不同地類(lèi)土壤機(jī)械組成與有機(jī)質(zhì)的相關(guān)性

3 討 論

研究區(qū)廣泛分布的第四紀(jì)砂黃土是最主要的成土母質(zhì)，砂黃土含砂量較高和質(zhì)地疏松等性質(zhì)決定了土壤機(jī)械組成特征和有機(jī)質(zhì)積累過(guò)程。受砂黃土母質(zhì)的影響，本區(qū)3種地類(lèi)土壤機(jī)械組成均以細(xì)砂、極細(xì)砂和粉粒為主，且粉粒含量居多，各粒級(jí)含量比例與黃土性土壤——褐土較為一致[17]，與黑土[18]和紅壤[19]相比則存在明顯差異。顯然，成土母質(zhì)不同及其所處的生物氣候帶不一樣，土壤理化性質(zhì)存在明顯的差異。

為探討晉西北沙化土地區(qū)不同地類(lèi)的土壤機(jī)械組成和有機(jī)質(zhì)含量，選擇覆砂黃土區(qū)的農(nóng)田(地形較平坦)、人工林地(包括小葉楊、新疆楊和油松)和荒地(半坡丘陵)開(kāi)展研究，成土母質(zhì)均為第四紀(jì)砂黃土，僅地形坡度和坡面徑流沖刷造成地表顆粒物質(zhì)粗細(xì)有差異，這3種地類(lèi)可以代表研究區(qū)的基本地類(lèi)情況。因此，土地利用類(lèi)型的選擇是造成土壤理化性質(zhì)差異的主要因素之一。研究區(qū)3種地類(lèi)土壤機(jī)械組成中粒級(jí)含量變化表現(xiàn)為:農(nóng)田土壤中粒級(jí)含量是粉粒>砂粒>黏粒，人工林地和荒地的粒級(jí)含量為砂粒>粉粒>黏粒，但荒地的粉粒和黏粒含量多于人工林地。農(nóng)田長(zhǎng)期受耕作、翻耕、施肥等人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)影響，砂黃土母質(zhì)逐漸熟化，細(xì)粒物質(zhì)不斷增加，有機(jī)質(zhì)含量高于人工林地和荒地；人工林地中由于種植年限較短(多為10 a左右和近年來(lái)新栽植的幼林)、樹(shù)冠遮陽(yáng)等影響，其林下生物量較低，生物結(jié)皮發(fā)育程度較低且零星分布(考察中少見(jiàn)成片的生物結(jié)皮)，腐殖質(zhì)化作用微弱，土壤母質(zhì)的礦物質(zhì)化學(xué)風(fēng)化作用較弱，因此在機(jī)械組成上粗顆粒含量較多，有機(jī)質(zhì)含量較低；荒地和人工林地相比，荒地多一年生草本植物，且草本的地上生物量和地下生物量大于林間地生物量，在成土過(guò)程中腐殖質(zhì)化作用有利于母質(zhì)的風(fēng)化。此外，荒地草本捕獲的大量降塵可隨枯枝落葉直接歸于土壤中，結(jié)果是荒地的粉粒含量大于人工林地，但相關(guān)研究表明，林地土壤的粉粒含量要明顯高于荒草地[20]，這是由于本區(qū)的人工林地種植年限較短，而在生態(tài)恢復(fù)的前期，相同的恢復(fù)年限下，荒草地對(duì)細(xì)顆粒的聚集多于林地[21]，說(shuō)明在生態(tài)恢復(fù)的前期，荒草地較種植的人工林地有利于沙化土地的改良。對(duì)于土壤剖面不同層位而言，其機(jī)械組成也存在差異。農(nóng)田因受到人為機(jī)械翻耕，表層(0—20 cm)與下層(20—40 cm)土體的機(jī)械組成差異不明顯；人工林地表層土壤的粉粒和黏粒大于下層，這是由于表層受草本植物覆蓋、根系和生物結(jié)皮等影響，土壤顆粒不斷細(xì)化的結(jié)果；荒地表層粗顆粒含量多于下層，這是荒地的表層相對(duì)于下層在冬春季更容易受到風(fēng)蝕所致。值得指出的是，已有的研究[22-23]結(jié)果表明，隨著植被恢復(fù)年限的增加，母質(zhì)逐漸向土壤演化；由此說(shuō)明，土壤理化性質(zhì)差異除受農(nóng)田、林地和荒地不同土地利用方式影響外，恢復(fù)年限也是造成其差異的重要因素。

在自然狀態(tài)下，土壤有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于枯枝落葉的氧化分解，其含量的多寡受制于地上植被及其根系有機(jī)質(zhì)的輸入和分解的動(dòng)態(tài)平衡[24-25]。農(nóng)田因其特殊性，有機(jī)質(zhì)含量高于人工林地和荒地，但由于農(nóng)田作物、荒地年限、人工林地樹(shù)種等差異，也存在農(nóng)田的有機(jī)質(zhì)含量少于荒地和人工林地的情況[26]。由于不同類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)所生產(chǎn)有機(jī)物的數(shù)量、組成和向土壤歸還方式的不同，它們?cè)诔赏吝^(guò)程中的作用也存在差異，譬如，木本植物每年只有少量有機(jī)物以枯枝落葉的方式歸還于土壤中，草本植物每年植株主體死亡后幾乎全部歸還于土壤，加之恢復(fù)年限差異，致使荒地總體上有機(jī)質(zhì)含量大于人工林地?？葜β淙~均在土壤表層聚集，這些有機(jī)殘?bào)w在微生物的參與下，分解轉(zhuǎn)化形成腐殖質(zhì)在土壤表層富集，結(jié)果是3種地類(lèi)土壤剖面中表層(0—20 cm)有機(jī)質(zhì)含量明顯高于下層(20—40 cm)。

一般而言，土壤細(xì)顆粒對(duì)有機(jī)質(zhì)的吸附作用是有機(jī)質(zhì)積累的主要因素，故存在正相關(guān)關(guān)系，但不同地區(qū)的土壤機(jī)械組成與有機(jī)質(zhì)的相關(guān)性也存在差異。在雅魯藏布江山南寬谷區(qū)[27]，<0.002 mm，0.002～0.05 mm，0.05～0.1 mm和0.1～0.25 mm粒級(jí)組分與有機(jī)質(zhì)在99%的顯著水平上呈正相關(guān)關(guān)系；在黔北地區(qū)[28]，矮灌木根區(qū)的有機(jī)質(zhì)與1～0.05 mm粒級(jí)組分呈正相關(guān)，而與0.05～0.001和<0.001 mm呈負(fù)相關(guān)，非根區(qū)的有機(jī)質(zhì)僅與1～0.05 mm呈負(fù)相關(guān)，而與其他粒級(jí)相關(guān)性均不顯著。就晉西北沙化土地區(qū)而言，不同地類(lèi)的土壤有機(jī)質(zhì)含量與細(xì)砂(0.1～0.25 mm)和極細(xì)砂(0.05～0.1 m)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與粉粒(0.002～0.05 mm)和黏粒(<0.002 mm)則呈正相關(guān)關(guān)系，與多數(shù)研究結(jié)果相一致[29-31]。這可從三方面解釋其成因:一是單位體積的細(xì)顆粒土壤的比表面積大于單位體積的粗顆粒土壤，因此暴露出更多的正電荷位與帶負(fù)電荷的腐殖質(zhì)結(jié)合；二是土壤有機(jī)質(zhì)易與土壤細(xì)顆粒結(jié)合形成有機(jī)—無(wú)機(jī)復(fù)合體，因此，土壤顆粒粒徑越小，越易被腐殖質(zhì)包裹；三是細(xì)顆粒鍵合的有機(jī)質(zhì)比有機(jī)質(zhì)本身更能抵抗微生物的分解，且土壤細(xì)顆粒具有較差的孔隙度，這一特性使細(xì)顆粒一旦與有機(jī)質(zhì)結(jié)合，則難以被微生物分解而易于積累。因此，土壤有機(jī)質(zhì)的含量與粉粒和黏粒的含量呈正相關(guān)關(guān)系，與砂粒則呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。值得指出的是，土壤細(xì)顆粒對(duì)有機(jī)質(zhì)積累的影響因素是多方面的，諸如粉粒與黏粒含量[32]、黏粒礦物種類(lèi)及其性質(zhì)[33]、土地利用方式[34]、氣候因素[35]等。

4 結(jié) 論

在對(duì)晉西北沙化土地考察和土壤樣品試驗(yàn)測(cè)試的基礎(chǔ)上，對(duì)農(nóng)田、人工林地和荒地3種地類(lèi)的土壤機(jī)械組成、有機(jī)質(zhì)進(jìn)行了分析，并探討了機(jī)械組成與有機(jī)質(zhì)含量之間的關(guān)系，初步獲得以下三點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

(1) 受砂黃土成土母質(zhì)的影響，晉西北沙化土地區(qū)不同地類(lèi)的土壤機(jī)械組成粉粒(0.002～0.05 mm)>極細(xì)砂(0.05～0.1 mm)>細(xì)砂(0.1～0.25 mm)>黏粒(<0.002 mm)，其他粒級(jí)顆粒含量極少，細(xì)砂、極細(xì)砂和粉粒為優(yōu)勢(shì)粒級(jí)，三者含量占總體粒級(jí)的90%以上。對(duì)不同地類(lèi)土壤機(jī)械組成而言，農(nóng)田粉粒和黏粒含量最多，其次為荒地，人工林地最少。不同地類(lèi)土壤剖面深度層位上，農(nóng)田受翻耕等生產(chǎn)活動(dòng)干擾，土壤機(jī)械組成表層(0—20 cm)與下層(20—40 cm)差別不大；人工林地內(nèi)受林間地表植被影響，表層(0—20 cm)土壤顆粒組成較下層(20—40 cm)細(xì)；荒地因地表裸露缺乏植被保護(hù)，受冬春季風(fēng)蝕影響明顯，表層(0—20 cm)土壤機(jī)械組成略粗于下層(20—40 cm)。

(2) 晉西北沙化土地區(qū)不同地類(lèi)土壤有機(jī)質(zhì)的含量，總體上表現(xiàn)為農(nóng)田>荒地>人工林地。由于土壤有機(jī)質(zhì)積累過(guò)程具有表聚現(xiàn)象，3種地類(lèi)的有機(jī)質(zhì)含量在不同深度上的分布，均表現(xiàn)為表層(0—20 cm)大于下層(20—40 cm)。

(3) 晉西北沙化土地區(qū)的不同地類(lèi)中，細(xì)砂(0.1～0.25 mm)和極細(xì)砂(0.05～0.1 mm)與有機(jī)質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，粉粒(0.002～0.05 mm)和黏粒(<0.002 mm)與有機(jī)質(zhì)含量則呈正相關(guān)關(guān)系。在相關(guān)程度上，細(xì)砂(0.1～0.25 mm)和粉粒(0.002～0.05 mm)與有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)(正或負(fù))程度最大，說(shuō)明細(xì)砂(0.1～0.25 mm)和粉粒(0.002～0.05 mm)是研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)積累與否最關(guān)鍵的兩個(gè)粒級(jí)。