滇東海峰巖溶盆地石漠化坡地土壤機(jī)械組成和有機(jī)碳的變化特征

陳進(jìn)豪, 范 弢, 戶紅紅

(云南師范大學(xué) 地理學(xué)部， 云南省高原地理過(guò)程與環(huán)境變化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 云南 昆明 650500)

喀斯特地區(qū)由于強(qiáng)烈的巖溶作用，地表破碎，大面積基巖出露，地表形態(tài)起伏多變，發(fā)育有多樣的石溝、石坑、土面等小生境類型，這些小生境由于其形狀、面積不一、土壤厚度不同，受納水分、熱量等環(huán)境因子的差異，導(dǎo)致其土壤的顆粒組成、團(tuán)聚體、有機(jī)碳等存在明顯的空間異質(zhì)性[1-3]；廖洪凱等[2]在研究喀斯特地區(qū)不同小生境有機(jī)碳的空間異質(zhì)性時(shí)發(fā)現(xiàn)石溝小生境、石坑小生境有機(jī)碳保持在較高的含量，在研究不同小生境對(duì)喀斯特地區(qū)有機(jī)碳的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)有機(jī)碳促進(jìn)大顆粒團(tuán)聚體的形成[4]。

喀斯特巖層由于具有特殊的裂隙、管道和地下洞穴系統(tǒng)，導(dǎo)致地表地下形成相互聯(lián)系統(tǒng)一的整體。諸多小生境往往底部與裂隙連通，裂隙上覆土壤由于蠕滑、錯(cuò)落等重力侵蝕方式發(fā)生垂直遷移[5]，造成小生境內(nèi)土壤的沉陷與漏失。小生境裂隙內(nèi)土壤質(zhì)量的好壞影響土壤漏失的發(fā)生[6]；由于漏蝕的發(fā)生存在于地下，具有隱蔽性，無(wú)法直接觀測(cè)，因此大部分采用一些指標(biāo)的變化來(lái)進(jìn)行相關(guān)研究；魏興萍等[7]利用137Cs的垂直變化特征說(shuō)明了巖溶槽谷區(qū)存在土壤漏失，并且發(fā)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)在剖面的垂直變化特征可以反映土壤漏失運(yùn)動(dòng)的規(guī)律；雷俐等[8]研究粵北山地土壤垂直滲漏時(shí)發(fā)現(xiàn)，漏失通道的形狀、大小、發(fā)育成度，植被類型，降雨等因素都會(huì)影響土壤的滲漏，但土壤總體下滲趨勢(shì)無(wú)法改變；楊宇瓊等[9]在研究淺層裂隙土壤機(jī)械組成對(duì)降雨的響應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)降雨過(guò)程中淺層裂隙土壤顆粒發(fā)生遷移；唐益群等[10]發(fā)現(xiàn)土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性影響土壤的滲漏，當(dāng)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性較差時(shí)，土壤易崩解成細(xì)小顆粒，為土壤的漏失提供的有利條件。

滇東巖溶盆地屬西南喀斯特片區(qū)典型的生態(tài)脆弱區(qū)，石漠化問(wèn)題嚴(yán)重，盆地內(nèi)缺水嚴(yán)重，周邊山地與坡地喀斯特發(fā)育程度高，地下裂隙縱橫，地表高程起伏侵溶蝕作用強(qiáng)烈，發(fā)育多種類型小生境，水源漏失，地下水深埋，山地與坡地是石漠化發(fā)生的主要地點(diǎn)，特殊的盆—山一體構(gòu)造限制了當(dāng)?shù)氐闹脖换謴?fù)與生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展[11-12]。為此本文通過(guò)研究滇東海峰巖溶盆地小生境裂隙內(nèi)土壤機(jī)械組成、有機(jī)碳、水穩(wěn)性團(tuán)聚體的變化特征，探討滇東海峰巖溶盆地內(nèi)小生境異質(zhì)性特征以及與土壤漏失的關(guān)聯(lián)，以期為海峰水土流失的治理提供一些科學(xué)支持。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于云南省曲靖市沾益縣西部海峰自然保護(hù)區(qū)(103°29′—103°39′E，25°35′—25°57′N)，屬斷陷盆地構(gòu)造。該地區(qū)主要巖石地層為二疊紀(jì)中期的茅口組和棲霞組灰?guī)r，在地殼抬升和地下水溶蝕或侵蝕的作用下，該地區(qū)地表形成了石芽、溶溝、溶丘、溶斗、溶蝕洼地、峰叢、峰林、孤峰等獨(dú)特地貌，地下形成落水洞、豎井、地下河、地下溶洞等地貌形態(tài)。該保護(hù)區(qū)主要植被類型為濕潤(rùn)常綠闊葉林、半濕潤(rùn)常綠闊葉林、硬葉常綠闊葉林、落葉闊葉林、暖溫性針葉林、灌叢、沼澤和水生植被。區(qū)內(nèi)主要土壤類型為紅壤。該區(qū)屬于亞熱帶高原季風(fēng)氣候類型，干濕季分明，全年平均氣溫13.8～14 ℃，年降水量1 073～1 089.7 mm左右，雨季降雨量占年降水量的87.3%。

采樣點(diǎn)位于巖竹小海子大研公路旁的一處因修路而挖開的剖面(103°47′E，25°36′N)和蘭石坡海子犀牛塘落水洞底部的地下暗河(103°36′E，25°45′N)，挖開剖面所處坡地發(fā)育有土面小生境、石溝小生境、石坑小生境，植被是以小鐵仔(Myrsineafricanna)、清香木(Pistaciaweinmannifolia)為主的灌叢，土壤為紅壤，表層疏松，下層緊實(shí)；采樣剖面上存在3種裂隙，且處于同一坡位，相距較近，填充土壤一般都是地表土壤流失沉積，形成具有同期性；小生境底部與裂隙相連，使地表地下形成統(tǒng)一有序的多層生態(tài)空間結(jié)構(gòu)。3種裂隙中，1號(hào)裂隙，剖面上形狀為漏斗形，地表屬于土面小生境，結(jié)合小生境類型和裂隙形態(tài)，將其命名為土面漏斗，土面漏斗上部寬190 cm，中部寬60 cm，下部寬40 cm，土面漏斗剖面出露總體長(zhǎng)為295 cm.。2號(hào)裂隙，剖面上形狀為狹長(zhǎng)形，地表屬于石溝小生境，將其命名為石溝裂隙，石溝裂隙上部寬40 cm，中部較窄處為15 cm，中下部彎曲部分寬21 cm，下部寬為11 cm，石溝裂隙剖面出露總體長(zhǎng)為345 cm。3號(hào)剖面深度較淺，地表屬石坑小生境，將其直接命名為石坑，石坑深度約124 cm左右，寬180 cm左右，底部為基巖。蘭石坡海子犀牛塘落水洞為幾個(gè)落水洞群組成，最大的落水洞底部，存在一條地下暗河。

1.2 樣品采集

土壤樣品為2019年5月采集，每隔20 cm為一層，用小鏟刀采集。共采集土面漏斗樣品15個(gè)，石溝裂隙樣品15個(gè)，土面石坑樣品6個(gè)，另外采集地下暗河土壤樣品一個(gè)。將土樣裝入自封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室，自然風(fēng)干后，將土樣中的植物落葉、殘根、礫石、動(dòng)物殘?bào)w等挑出，一部分研磨成2 mm與1 mm土壤，用于裂隙土壤的機(jī)械組成試驗(yàn)與有機(jī)碳檢測(cè)。一部分將土樣中土塊較大的按其自然破碎面輕輕掰開成直徑1 cm左右的小土塊，用于進(jìn)行裂隙土樣的團(tuán)聚體檢測(cè)。

1.3 樣品測(cè)試

土壤的機(jī)械組成試驗(yàn)步驟按照GB7845-87中比重計(jì)法的要求進(jìn)行試驗(yàn)，并將土壤顆粒分為黏粒(<0.002 mm)、粉砂粒(0.05～0.002 mm)、砂粒(2～0.05 mm)。土壤團(tuán)聚體采用濕篩的方法進(jìn)行，并將其分為>5 mm，5～2 mm，2～1 mm，1～0.5 mm，0.5～0.25 mm以及<0.25 mm，共6個(gè)粒級(jí)。有機(jī)碳采用《土壤農(nóng)化分析》[13]中重鉻酸鉀容量法進(jìn)行檢測(cè)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

(1) 土壤團(tuán)聚體幾何平均直徑(geometric mean diameter， GMD)計(jì)算公式[14]

(1)

(2) 土壤團(tuán)聚體平均重量直徑(mean weight diameter， MWD)計(jì)算公式[15]。

(2)

數(shù)據(jù)的分析采用Excel 2013，SPSS 21.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、差異性分析以及圖表的制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同小生境裂隙的機(jī)械組成變化

土面漏斗、石溝裂隙與石坑各小生境的土壤機(jī)械組成見圖1。土面漏斗土壤機(jī)械組成砂粒(2～0.05 mm)含量在53.63%～61.26%之間，粉砂粒(0.05～0.002 mm)含量在7.12%～19.34%之間，黏粒(<0.002)含量在24.41%～39.08%。根據(jù)土壤性質(zhì)的變異系數(shù)對(duì)變異程度進(jìn)行分類[16]：變異系數(shù)<15%時(shí)為小變異，在16%～35%之間的為中等變異，>35%的為高等變異。而土面漏斗黏?？傮w變異系數(shù)為12.77%，屬小變異，砂粒變異系數(shù)為4.15%，屬于小變異，粉砂粒變異系數(shù)為24.25%，屬中等變異?？傮w來(lái)看，砂粒變異程度最小，粉砂粒變異程度最大。不同層次來(lái)看，在0—40 cm，黏粒、粉砂粒、砂粒均出現(xiàn)較大波動(dòng)，在40～300 cm，黏粒呈減少趨勢(shì)，變化較為穩(wěn)定，變異系數(shù)為7.13%，屬于小變異。而在0—200 cm范圍內(nèi)，砂粒含量隨深度的增加，時(shí)增時(shí)降，表現(xiàn)出無(wú)規(guī)律性，其變異系數(shù)為4.64%，盡管仍屬于小變異，但大于總體變異系數(shù)(4.64%>4.15%)。粉砂粒含量也表現(xiàn)出隨深度的增加忽增忽減，規(guī)律性不明顯。

石溝裂隙土壤機(jī)械組成表現(xiàn)為砂粒含量在51.72%～58.22%之間，粉砂粒含量在14.40%～21.66%之間，黏粒含量在23.92%～32.19%之間。砂粒的總體變異系數(shù)為3.8%，屬于小變異，黏粒的變異系數(shù)為7.24%，屬于小變異，粉砂粒的變異系數(shù)為12.7%，屬于小變異。整體來(lái)看，石溝裂隙的顆粒組成隨深度的變化，變異程度均較小，較為穩(wěn)定。不同層次來(lái)看，在0—80 cm處，砂粒呈減少趨勢(shì)，變異系數(shù)為2.03%，粉砂粒呈減少趨勢(shì)，變異系數(shù)為2.84%，黏粒呈增加趨勢(shì)，變異系數(shù)為4.82%。從變異系數(shù)來(lái)看，3種粒級(jí)均屬于小變異，變異程度不大。從3種粒級(jí)隨深度的變化情況來(lái)看，地表顆粒粗化，與土面漏斗一致。在80—160 cm范圍內(nèi)，砂粒呈先增加后持續(xù)減少的趨勢(shì)，黏粒呈減少趨勢(shì)，粉砂粒呈增加趨勢(shì)。且黏粒變異系數(shù)為8.9%，砂粒變異系數(shù)為3.29%，粉砂粒變異系數(shù)為14.72%，盡管仍屬于小變異，但粉砂粒和黏粒變異幅度增大，砂粒變異幅度與整體相比仍較小，但與0—80 cm相比，變異幅度增大。在160—300 cm范圍內(nèi)，黏粒含量呈先增加后減小趨勢(shì)，砂粒含量波動(dòng)較大，整體呈增加趨勢(shì)，粉砂粒呈先減小再增加趨勢(shì)。

石坑機(jī)械組成表現(xiàn)為砂粒含量為60.04%～62.09%，粉砂粒含量為6.67%～16.94%，黏粒含量為22.44%～32.9%?？傮w來(lái)看，砂粒含量呈減少趨勢(shì)，黏粒呈減少趨勢(shì)，粉砂粒呈增加趨勢(shì)。并且砂?？傮w變異系數(shù)為1.07%，粉砂粒變異系數(shù)為6.09%，黏粒變異系數(shù)為14.37%。3種粒級(jí)都屬于小變異，但砂粒變異程度最小，說(shuō)明砂粒隨深度的變化最穩(wěn)定，黏粒含量波動(dòng)較大，變異程度高。

圖1 土面漏斗、石溝裂隙、石坑小生境的機(jī)械組成

對(duì)土面漏斗、石溝裂隙與石坑的土壤粒級(jí)進(jìn)行差異性分析。同一小生境，砂粒，粉砂粒和黏粒之間存在顯著差異(p<0.05)。不同小生境，土面漏斗的砂粒與石坑、石溝裂隙均存在顯著差異，黏粒差異不顯著(p>0.05)，并且土面漏斗的粉砂粒與石坑粉砂粒不存在顯著差異，與石溝裂隙的粉砂粒存在顯著差異(見圖2)。

注:不同大寫字母表示同一樣地不同粒級(jí)間差異顯著(p<0.05);不同小寫字母表示同一粒級(jí)不同樣地間差異顯著。

2.2 不同小生境裂隙的有機(jī)碳的變化

研究區(qū)有機(jī)碳含量分布見圖3。土面漏斗有機(jī)碳在3.05～12.58 g/kg之間，石溝裂隙有機(jī)碳在6.73～30.65 g/kg之間，石坑有機(jī)碳在6.15～10.21 g/kg之間。土面漏斗與石溝裂隙均存在地表有機(jī)碳匯聚現(xiàn)象。即地表有機(jī)碳含量高，地下有機(jī)碳含量較低。但石坑土壤有機(jī)碳并未遵循該特性。表現(xiàn)為地表表層含量小，底部含量大的特點(diǎn)。差異性分析發(fā)現(xiàn)土面漏斗在地表0—120 cm范圍內(nèi)與石坑的有機(jī)碳差異不顯著(p>0.05)，與石溝裂隙存在顯著差異(p<0.05)。

2.3 不同小生境裂隙的水穩(wěn)性團(tuán)聚體的變化

團(tuán)聚體的水穩(wěn)性通常采用濕篩所得的>5 mm和>0.25 mm團(tuán)聚體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)所謂水穩(wěn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)。研究表明[17]，>0.25 mm的土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體是土壤中最好的結(jié)構(gòu)體，通常被稱作土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體，其數(shù)量往往反應(yīng)土壤的穩(wěn)定性。

土面漏斗、石溝裂隙和石坑小生境的水穩(wěn)性團(tuán)聚體見圖4。土面漏斗土壤濕篩所得>5 mm團(tuán)聚體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在0.14%～26.71%，>0.25 mm團(tuán)聚體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在60.02%～83.78%。石溝裂隙土壤濕篩所得>5 mm團(tuán)聚體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在0.02%～9.48%，>0.25 mm團(tuán)聚體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在64.37%～85.94%。石坑土壤濕篩所得>5 mm團(tuán)聚體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在7.14%～24%之間，>0.25 mm團(tuán)聚體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在75.23%～83.19%?？傮w來(lái)看，土面漏斗、石溝裂隙和石坑其水穩(wěn)性隨深度的增加都出現(xiàn)逐漸減少趨勢(shì)。表現(xiàn)為大顆粒團(tuán)聚體隨深度逐漸減少，細(xì)顆粒逐漸增多。

圖3 土面漏斗、石溝裂隙、石坑有機(jī)碳含量分布

圖4 土面漏斗、石溝裂隙、石坑>5 mm和>0.25 mm團(tuán)聚體重量比分布

>5 mm和>0.25 mm的土壤團(tuán)聚體含量在一定程度上體現(xiàn)了土壤的水穩(wěn)性特征，但仍存在一定的問(wèn)題。通常采用平均重量直徑(MWD)和幾何平均直徑(GMD)，來(lái)說(shuō)明土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定狀況，數(shù)值越大，土壤水穩(wěn)性越好[17]。土面漏斗、石溝裂隙和石坑的MWD和GMD見圖5，土面漏斗MWD在0.6～3.3 mm之間，GMD在0.36～1.74 mm之間，MWD與GMD變化趨勢(shì)相似，都呈現(xiàn)隨深度的增加逐漸減小趨勢(shì)。石溝裂隙MWD在0.82～2.28 mm之間，GMD在0.44～1.28 mm之間，MWD與GMD都隨深度的增加逐漸減小。石坑MWD在1.87～2.89 mm之間，GMD在0.86～1.31 mm之間。總體來(lái)看土面漏斗、石溝裂隙和石坑的MWD與GMD都隨深度的增加，呈減小趨勢(shì)，與>5 mm和>0.25 mm的土壤團(tuán)聚體含量所得結(jié)果一致。說(shuō)明土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性隨深度的增加呈逐漸減少趨勢(shì)。

圖5 土面漏斗、石溝裂隙與石坑幾何平均直徑和平均重量直徑

3 討 論

3.1 不同小生境土壤的空間異質(zhì)性

3.1.1 不同小生境土壤機(jī)械組成的差異 通過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，3種小生境的土壤機(jī)械組成變化特征存在差異。土面漏斗在0—40 cm的表層，砂粒含量逐漸減少，粉砂粒含量逐漸減少，黏粒含量逐漸增大，這與雷俐等[8]人的研究一致，細(xì)顆粒物滲漏或流失，導(dǎo)致粗顆粒物滯留，表現(xiàn)出地表粗顆?；厔?shì)[10]。在280 cm處，土面漏斗與巖層層面有一定的接觸，比較巖層層面的土壤(黏粒27.22%，砂粒53.18%，粉砂粒19.61%)與土面漏斗280 cm處土壤(黏粒25.56%，砂粒54.10%，粉砂粒19.34%)的顆粒組成，發(fā)現(xiàn)二者具有相似性，推測(cè)巖層層面對(duì)土面漏斗有一定的補(bǔ)給作用。總體來(lái)看土面漏斗土壤粒徑變化隨深度的增加，時(shí)增時(shí)減，表現(xiàn)出無(wú)規(guī)律性，這與楊宇瓊等[9]的研究結(jié)果一致。

石溝裂隙呈現(xiàn)出分段式的規(guī)律性，即在某段范圍內(nèi)土壤顆粒隨深度呈現(xiàn)出規(guī)律性。這與石溝裂隙存在一條自上而下貫穿裂隙的粗根有關(guān)。王大力等[18]人在研究植物根孔時(shí)發(fā)現(xiàn)植物根系(包括植物的地下根狀莖)在生長(zhǎng)過(guò)程中以及根系死亡后土壤中易形成孔道，土壤水分和溶質(zhì)易沿這些通道優(yōu)先流失。而土壤的細(xì)顆粒也易沿這些通道，隨水流流失。而且在土面漏斗與石溝裂隙底部，黏粒含量均出現(xiàn)減少，推測(cè)底部仍存在細(xì)小的裂隙，細(xì)粒徑土壤仍向深部繼續(xù)滲漏[8]。

石坑土壤堆積屬于整體填充，各層土壤起始的粒級(jí)差異不大，但由于存在細(xì)小裂隙，砂粒由于粒徑較大，垂直滲漏不明顯，而粉砂粒和黏粒由于粒徑較小發(fā)生滲漏，但裂隙可能越往下越細(xì)小，導(dǎo)致粉砂粒每層沉積一小部分，而黏粒則繼續(xù)向下滲漏，出現(xiàn)粉砂粒逐漸增大，黏粒逐漸減少的趨勢(shì)，而由于石坑底部不發(fā)生滲漏，在石坑底部100—120 cm范圍內(nèi)，黏粒沉積，含量增加，粉砂粒在滲漏過(guò)程中，每層沉積，導(dǎo)致最底部沉積時(shí)，粉砂粒含量增加并不明顯。本次采樣還發(fā)現(xiàn)海峰濕地的落水洞底部存在一條地下暗河。地下暗河土壤砂粒、粉砂粒含量較高，黏粒含量較低(黏粒17.03%，砂粒55.48%，粉砂粒27.49%)。這與唐益群等[10]人所得溶洞中土壤顆粒以黏粒為主的結(jié)果不一致，與曹建華等[19]人的研究結(jié)果一致。這說(shuō)明土壤的地下漏失主要以地表土壤隨地表徑流流入低洼的落水洞、豎井等地下通道，坡地的裂隙主要起存儲(chǔ)土壤作用，進(jìn)入地下通道的量很少。因此要減緩當(dāng)?shù)氐乃亮魇В渌词侵卫淼年P(guān)鍵。

3.1.2 小生境裂隙土壤有機(jī)碳的差異 有機(jī)碳含量在土面漏斗與石溝裂隙中呈現(xiàn)出表聚現(xiàn)象。這與魏興萍等[7]研究所得結(jié)論一致，即巖溶區(qū)土壤有機(jī)碳仍遵循土壤的表聚特性。石坑底部有機(jī)碳含量高，與羅海波等[3]，劉方等[1]所研究的一致。因?yàn)槭有纬沙跗谂c石溝裂隙一樣具有匯聚作用，有機(jī)碳等養(yǎng)分匯聚于底部，隨著石坑內(nèi)土壤逐漸增多，匯聚作用逐漸減小，當(dāng)石坑內(nèi)土壤與周邊土壤等高時(shí)，由于其面積較小，表層植被少，土壤侵蝕加水土流失，導(dǎo)致地表形成的有機(jī)碳被地表徑流沖走。因而石坑地表有機(jī)碳含量較低，底部含量較大。石溝裂隙表層有機(jī)碳含量顯著高于土面漏斗和石坑。這與廖洪凱等[20]人的研究結(jié)果一致。這是因?yàn)槭瘻狭严毒哂袇R聚水分、養(yǎng)分的功能，且地表的枯枝落葉可能會(huì)隨水流匯聚到石溝裂隙中，大量的枯枝落葉經(jīng)過(guò)生物的分解轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)。因而表層有機(jī)碳要高于石坑與土面漏斗。

總體來(lái)說(shuō)，小生境裂隙由于地表小生境的差異，導(dǎo)致地表植被覆蓋度，枯落物的匯聚、水分的接收、吸納、蒸發(fā)等存在較大的差異[1]，再加上裂隙的形狀、裂隙內(nèi)根系的發(fā)育、有無(wú)邊緣土壤補(bǔ)給以及裂隙是否貫通地下空間等因素，導(dǎo)致小生境裂隙內(nèi)土壤性質(zhì)存在異質(zhì)性。

3.2 小生境裂隙土壤穩(wěn)定性對(duì)土壤漏失的影響

滇東海峰地區(qū)屬巖溶斷陷盆地構(gòu)造，地下裂隙縱橫，地表石牙出露，小生境類型復(fù)雜多樣。由于巖溶區(qū)成土緩慢，土層淺薄，土體不連續(xù)，土壤多集中于小生境內(nèi)；小生境內(nèi)土壤的好壞很大程度上影響了滇東巖溶盆地植被的恢復(fù)與水土流失的治理。土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單位[21]，其構(gòu)成比例以及穩(wěn)定性的變化，直接影響土壤結(jié)構(gòu)的好壞。本次研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)土面漏斗、石溝裂隙內(nèi)填充土壤>5 mm和>0.25 mm的團(tuán)聚體以及MWD與GMD均隨深度的增加呈逐漸減少趨勢(shì)，這說(shuō)明土壤的穩(wěn)定性隨深度的增加在逐漸減小。小生境裂隙底部土壤穩(wěn)定性差，經(jīng)雨水的浸潤(rùn)，土壤易崩解成更細(xì)小的顆粒，在底部存在管道聯(lián)通的狀況下，繼續(xù)向土層深處滲漏，最終漏失堆積于地下空間內(nèi)(溶洞或暗河)。有機(jī)碳的膠結(jié)作用有助于土壤大顆粒團(tuán)聚體的形成與穩(wěn)定性能的增強(qiáng)，團(tuán)聚體則吸附、包被有機(jī)碳，降低有機(jī)碳的分解速率，起到保護(hù)有機(jī)碳的作用[22-23]，兩者具有一定耦合關(guān)系。本次發(fā)現(xiàn)雖然有機(jī)碳和土壤團(tuán)聚體之間不存在顯著相關(guān)關(guān)系，但二者的整體變化趨勢(shì)一致，都隨土層深度的增加呈逐漸減小趨勢(shì)，這也是解釋水穩(wěn)性團(tuán)聚體為什么隨土層深度的增加而穩(wěn)定性降低的原因之一。

植物措施是鞏固土壤，增強(qiáng)土壤有機(jī)碳含量，減少水土流失的有效措施[24]。對(duì)于小生境應(yīng)該合理保護(hù)和利用，選取合適的植被種類，種植深根系落葉植被，促進(jìn)土壤的有機(jī)碳含量的增加，有助于大顆粒團(tuán)聚體的形成；發(fā)揮植被根系的錨固和加筋作用[25-26]，促使土壤和根系形成“根—土復(fù)合體”[24]，增強(qiáng)土壤的抗侵蝕能力，減緩了土壤的漏失。

4 結(jié) 論

(1) 地表小生境與地下裂隙相互聯(lián)系，形成統(tǒng)一有序的多空間生態(tài)結(jié)構(gòu)。根據(jù)地表小生境類型和裂隙形態(tài)特征，初步將這種統(tǒng)一的空間生態(tài)結(jié)構(gòu)以小生境結(jié)合裂隙形態(tài)加以分類命名。命名為土面漏斗、石溝裂隙；土面漏斗地表屬土面小生境，地下裂隙為漏斗形，表層有機(jī)碳含量較低；石溝裂隙地表屬石溝小生境，地下裂隙為狹長(zhǎng)形，表層有機(jī)碳含量較高。

(2) 地表小生境類型、地下裂隙形態(tài)、裂隙內(nèi)有無(wú)根系以及裂隙是否貫通地下空間等因素的差異導(dǎo)致海峰巖溶盆地小生境裂隙土壤存在異質(zhì)性。土面漏斗、石溝裂隙和石坑各小生境土壤機(jī)械組成主要以砂粒為主；石溝裂隙砂粒含量顯著低于土面漏斗和石坑，粉砂粒含量顯著高于土面漏斗和石坑；土面漏斗和石溝裂隙土壤發(fā)生滲漏，在無(wú)根系時(shí)，土壤顆粒滲漏存在無(wú)規(guī)律、隨機(jī)性；當(dāng)存在粗根時(shí)，土壤顆粒優(yōu)先以根土之間的通道滲漏；當(dāng)裂隙或漏斗底部存在貫通時(shí)，土壤以細(xì)顆粒繼續(xù)發(fā)生滲漏；土面漏斗和石溝裂隙有機(jī)碳含量遵循土壤有機(jī)碳表聚特性，石坑有機(jī)碳不遵循，石溝裂隙表層有機(jī)碳含量高于土面漏斗和石坑。

(3) 小生境裂隙底部土壤團(tuán)聚體隨深度的增加，穩(wěn)定性逐漸減小，細(xì)顆粒團(tuán)聚體含量逐漸增多，易發(fā)生土壤的漏蝕，深根系植被介入裂隙土壤，有助于改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤有機(jī)碳含量，增強(qiáng)其抗侵蝕性能，對(duì)于地下水土的保持有重要作用。