山地暗棕壤不同剖面深度的團(tuán)聚體分布

胡國強(qiáng) 李 凱 王鐵成

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院生物與制藥工程學(xué)院，吉林 吉林 132101)

1 概述

暗棕壤分布廣，向北（向上）過渡為棕色針葉林土，向南（向下）過渡為棕壤，其分布范圍北起黑龍江東到烏蘇里江，西起大興安嶺中部，南到遼寧省的鐵嶺、清源一帶。具體分布與大興安嶺東坡海拔800m以下，小興安嶺海拔900m以下，完達(dá)山脈和長白山海拔1100m以下，是東北地區(qū)面積最大的森林土壤之一。隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，暗棕壤地區(qū)已不能繼續(xù)進(jìn)行單一的林業(yè)木材生產(chǎn)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，暗棕壤資源的綜合開發(fā)利用已成為可能。

在全球氣溫升高等環(huán)境壓力下，人們希望在不降低土壤肥力的前提下，土地利用變化通過改變土壤有機(jī)碳的輸入、改善土壤條件來改變土壤有機(jī)碳的分解速率，從而控制著陸地生態(tài)系統(tǒng)中碳的含量和轉(zhuǎn)變：緩解大氣中二氧化碳的濃度。團(tuán)聚體對土壤保肥供肥性能、土壤疏松、水溫協(xié)調(diào)以及透水性等具有十分重要的作用，是土壤肥沃程度的標(biāo)志之一，是有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的場所。采用物理濕篩法方法對暗棕壤團(tuán)聚體進(jìn)行分離，詳細(xì)研究暗棕壤團(tuán)聚體數(shù)量量的變化特性。

2 材料與方法

2.1 土壤樣品

本實(shí)驗(yàn)的土壤樣品暗棕壤，采自吉林省吉林市左家自然保護(hù)區(qū)，主要土壤類型為山地暗棕壤，原地帶性植被為針闊混交林，由于人類活動干擾，現(xiàn)在為次生落葉和人工落葉林。

2.2 土壤團(tuán)聚體的分離

采用Cambardella和Elliot（1993）的濕篩法，利用自動震蕩篩（套篩直徑為2mm、0.25 mm、0.053 mm）對土壤團(tuán)聚體進(jìn)行分級，具體操作為：稱取風(fēng)干土樣100g，置于2mm的篩子上，在室溫條件下用蒸餾水浸潤5分鐘，然后以30次/分速度在蒸餾水中振蕩2分鐘，上下振幅為3cm，將篩上的團(tuán)聚體沖洗到燒杯中，<0.053 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體則需在筒內(nèi)沉降48小時，棄去上清液后，將團(tuán)聚體轉(zhuǎn)移至燒杯中。將盛有團(tuán)聚體的燒杯，置于50℃條件下烘干，稱重。

2.3 土壤基本性質(zhì)的測定

堿解氮采用擴(kuò)散法；速效磷采用HClO4-H2SO4法（鉬銻抗比色）；有機(jī)碳采用重鉻酸鉀容量法；pH采用電位法。

3 結(jié)果與討論

3.1 山頂團(tuán)聚體的分布

圖1給出山頂不同土層團(tuán)聚體的分布情況，從圖中可知山頂0-20cm和20-40cm土層團(tuán)聚體分布相同，2-0.25 mm粒級團(tuán)聚體的數(shù)量最多40.9 %，49.8 %），0.25 -0.053 mm粒級團(tuán)聚體的數(shù)量次之30.2 %，28.5 %），<0.053 mm粒級的數(shù)量較少16.7 %，14.0%），>2mm粒級的數(shù)量最少；40-60cm和60-80cm土層團(tuán)聚體粒級分布相同，<0.053 mm粒級的最多40.3 %，46.6 %），2-025mm粒級的次之29.6 %，44.6 %），0.25 -0.053 mm粒級較少20.0 %，18.4 %），>2mm粒級的少11.6 %，5.5 %）；80-100cm土層團(tuán)聚體分布表現(xiàn)為2-0.25 mm粒級的最多(44.6 %)，>2mm的其次，0.25 -0.053 mm粒級的較少，<0.053 mm粒級的最少(13.9 %)。

圖1 山頂不同土層團(tuán)聚體的分布

隨著土壤層次的加深>2mm粒級變化趨勢不明顯，2-0.25 mm粒級團(tuán)聚體的數(shù)量表現(xiàn)為現(xiàn)增加后減小在增加的趨勢，0.25 -0.053 mm粒級團(tuán)聚體的數(shù)量表現(xiàn)為逐漸減小的趨勢，<0.053 mm粒級表現(xiàn)為先減小后增加再減小的趨勢，與2-0.25 mm粒級的變化趨勢恰好相反。

3.2 山腰團(tuán)聚體的分布

山腰不同土層團(tuán)聚體的分布如圖2，從圖中可以看到，土壤團(tuán)聚體的分布與山頂相比發(fā)生了變化，其中40-60cm，60-80cm，80-100cm的團(tuán)聚體分布與0-20cm土層團(tuán)聚體的分布表現(xiàn)相同，從大到小的順序依然為2-0.25 cm，0.25 -0.053 mm，<0.053 mm，>2mm。而20-40cm的粒級分布則表現(xiàn)為<0.053 mm粒級的含量最高41.6 %），2-0.25 mm的次之35.3 %），>2mm粒級最少2.7 %），與山頂40-60cm和60-80cm土層的分布趨勢一致。

圖2 山腰不同土層團(tuán)聚體的分布

隨著土層的加深，>2mm粒級變化趨勢不明顯，2-0.25 mm粒級表現(xiàn)為先減小后增加再減小的趨勢，0.25 -0.053 mm粒級團(tuán)聚體表現(xiàn)為先減小后增加再減小再增加的趨勢，<0.053 mm粒級表現(xiàn)為先增加后減小再增加的趨勢，與2-0.25 mm粒級的變化趨勢也相反。

3.3 山腳團(tuán)聚體的分布

如圖3所示，山腳0-20cm土層和60-80cm土層團(tuán)聚體的分布與山頂，山腰0-20cm土層的分布規(guī)律相同。20-40cm和40-60cm土層表現(xiàn)為<0.053 mm粒級團(tuán)聚體的含量最高，0.25 -0.053 mm粒級的次之，2-0.25 mm粒級的數(shù)量較少，>2mm粒級的數(shù)量最少，80-100cm土層團(tuán)聚體的分布為<0.053 mm粒級的含量最高42.4 %），2-0.25 mm的次之29.2 %），>2mm粒級最少6.3%），與山頂40-60cm和60-80cm土層和山腰20-40cm土層的分布特點(diǎn)一致。

圖3 山腳不同土層團(tuán)聚體的分布

山腳土層逐漸加深后，>2mm粒級變化趨勢不明顯，2-0.25 mm粒級團(tuán)聚體的數(shù)量呈先減小后增加再減小的趨勢，0.25 -0.053 mm粒級表現(xiàn)為先增加后減小的趨勢，<0.053 mm粒級表現(xiàn)為先增加后減小再增加的趨勢，與2-0.25 mm粒級的變化趨勢仍相反。

3.4 山體團(tuán)聚體的分布

對山頂、山腰和山腳，0-100cm土層各粒級總質(zhì)量與土壤總質(zhì)量求比值，可得圖4，山體暗棕壤的各粒級中2-0.25 mm粒級的數(shù)量最多，>2mm粒級的數(shù)量最少，而0.25 -0.053 mm和<0.053mm粒級的居中。不同海拔地理位置的>2mm粒級的數(shù)量為山頂最高，2-0.25 mm粒級數(shù)量相比，山腰>山頂>山腳，<0.053mm粒級的數(shù)量為山腳>山頂>山腰。

圖4 山體不同高度位置土壤團(tuán)聚體的分布

4 討論

山頂、山腰和山腳0-20cm表層土壤團(tuán)聚體的分布相同，2-0.25 mm粒級團(tuán)聚體的數(shù)量最多，2-0.25 mm粒級團(tuán)聚體的數(shù)量次之，<0.053 mm粒級的數(shù)量較少，>2mm粒級的數(shù)量最少。符合表層土壤團(tuán)聚體的總體分布特征，與李凱等對黑土團(tuán)聚體的分布研究結(jié)果相同。山體團(tuán)聚體總量上以2-0.25 mm粒級團(tuán)聚體的數(shù)量最多，范圍在34.2 -60%，說明2-0.25 mm粒級團(tuán)聚體更有利于穩(wěn)定山地暗棕壤的結(jié)構(gòu)。土壤被滑塌下來的物質(zhì)埋藏起來，攜帶來部分原先土壤剖面所埋藏的形態(tài)特征，山腰與山腳0-20cm，20-40cm,40-60cm,和60-80cm的團(tuán)聚體百分含量分布格局與山頂20-40cm,40-60cm,60-80cm，和80-100cm相似。說明暗棕壤的周期性更新疏松物質(zhì) 森林落葉等），在重力作用下會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)組成相似的剖面。山頂，山腰和山腳土壤團(tuán)聚體的數(shù)量隨著土層深度的變化呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，綜合來說2-0.25 mm和<0.053 mm粒級增長變化趨勢截然相反，二者互為消長。體現(xiàn)了團(tuán)聚體的形成轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，不同來源的有機(jī)化合物作為團(tuán)聚體間的膠結(jié)物質(zhì)Elliot,1986;Golchin et al.,1994）大團(tuán)聚體被認(rèn)為是微團(tuán)聚體結(jié)合的，穩(wěn)定態(tài)微團(tuán)聚體（<0.25 mm）緊密結(jié)合形成了穩(wěn)定態(tài)的大團(tuán)聚體>0.25 mm）。當(dāng)外界的作用力較小時，土壤團(tuán)聚體表現(xiàn)為水穩(wěn)性，進(jìn)一步增加外力會導(dǎo)致團(tuán)聚體破碎成<0.02 mm的顆粒。山體為臺地升高形成的，屬于緯度地帶性的成土過程，具有一定的坡度，土壤風(fēng)化程度隨著海拔高度的增加而降低，>2mm的團(tuán)聚體主要為砂礫，山頂?shù)谋壤罡?。山頂為陡坡，外界作用力較強(qiáng)，山腰為緩坡，外界作用力較弱，山腳為山頂和山腰物質(zhì)滑落，崩塌并堆積而形成的，特別是隨著地表徑流遷移來的細(xì)土物質(zhì)較多。因此，各粒級總量上，不同海拔地理位置的2-0.25 mm粒級數(shù)量相比，山腰>山頂>山腳，<0.053 mm粒級的數(shù)量為山腳>山頂>山腰。