關(guān)中西部典型人工生態(tài)林與經(jīng)濟(jì)林林地土壤的剖面特征及土壤粒度組成.docx

1、第36卷第4期2007年12月Vol.36No.4Dec.2007西部林業(yè)科學(xué)JournalofWestChinaForestryScience關(guān)中西部典型人工生態(tài)林與經(jīng)濟(jì)林林地土壤的剖面特征及土壤粒度組成.邱海燕'龐獎(jiǎng)勵(lì)"，郭美娟I,楊節(jié)'（1.陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院，陜西西安710062；2.中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所/黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710075）摘要：對(duì)陜西關(guān)中西部的蘋(píng)果人工經(jīng)濟(jì)林和槐樹(shù)人工生態(tài)林林地土壤剖面的結(jié)構(gòu)、土壤的粒度組成進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明：（1）人工生態(tài)林林地所設(shè)的YSL土壤剖面其土壤的碳酸鈣淋溶作用較人工經(jīng)濟(jì)林林地所

2、設(shè)的YSP土壤剖面強(qiáng)；（2）YSP與YSL土壤剖面不同發(fā)生層，其土壤粘粒與砂的含扯變化差異較粉砂大；（3）YSP土壤剖面的土壤粘粒較YSL±壤剖面的淋失深度淺，但淋溶址大；（4）YSP土壤剖面表層土壤的粘粒含量較YSL土壤剖面高，表明精細(xì)的人為管理方式對(duì)其林地表層土壤的粘化有顯著影響。關(guān)鍵詞：關(guān)中西部；人工生態(tài)林；人工經(jīng)濟(jì)林；林地土壤；剖面特征；粒度組成中圖分類(lèi)號(hào)：S714文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-8246（2007）04-0095-05AComparativeStudyonSoilProfileStructureandGrainSizeofArtificialEcologi

3、calForestandEconomicForestinWesternGuanzhongAreasofShaanxiProvinceQIUHai-yan1,PANGJiang-li1,2,GUOMei-juan1,YANGFang1（1.CollegeofTourismandEnvironmentalSciences,ShaanxiNonnalUniversity,Xi'anShaanxi710062,P.R.China；2.InstituteofEarthEnvironment,ChineseAcademyofScicncev/StateKeyLaboratoryofIxxjtwan

4、dQuatemaGeology,Xi'anShaanxi710075,P.ftChina）Abstract:Thestructureofsoilprofilestructureandgrainsizeofartificialecologicalforestandeconomicforestwerestudied.Theresultswereasthefollows:1）CaCO3eluviationinYSLsoilprofilefromecologicalforestwasbetterthanYSPsoilprofilefromeconomicforest.2）Thecontento

5、fclaysandsandschangedmoresigniGcantthansiltindifferentgenetichorizonsofthetworesearchsoilprofiles.3）ThedepthofclayseluviationinYSPsoilprofileisshallowerthaninYSLsoilprofile,butleachingamountbigger.4）ThesurfaceclaycontentofYSPsoilprofilehigherthanYSLsoilprofile,whichindicatedthatartificialelaboratema

6、nagementaffectedtheclayiGcationsignificantly.Keywords：WesternGuanzhongarea；artificialecologicalforest；artificialeconomicforest,forestsoil；soilprofilestructure;grainsize收精日期：2007-07-20基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40471119);黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金項(xiàng)目(SKLLQG0604)；陜西省自然基金項(xiàng)目(2006D01)。第一作者簡(jiǎn)介：邱海燕(1982-),女，寧夏育銅峽人，碩士研究生，主要從事資源開(kāi)

7、發(fā)與環(huán)境演變方向的研究。通訊作者簡(jiǎn)介：龐獎(jiǎng)勵(lì)(1963-),男，陜西西安人.教授.博士生導(dǎo)師.主要從事土地利用與土壤演變方面的研究°西部林業(yè)科學(xué)96土地是人類(lèi)賴(lài)以生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著土地利用及覆被變化研究的深入，人類(lèi)活動(dòng)所引起的土壤質(zhì)量、性狀等的演變已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者和政府管理部門(mén)關(guān)注的熱點(diǎn)。不同的土地利用方式和管理模式使所用地土壤的一些特性、特征發(fā)生了變化。但是，國(guó)內(nèi)外有關(guān)此方面的研究主要集中于土地利用方式對(duì)所用地耕層土壤的養(yǎng)分、化學(xué)成分、肥力狀況等的影響上，而對(duì)其整個(gè)土壤發(fā)生層物理特征演化的研究卻較少。本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)陜西關(guān)中西部槐樹(shù)(Sophorajaponica)人工生態(tài)林及

8、蘋(píng)果(Maluspumila)人工經(jīng)濟(jì)林兩種不同土地利用類(lèi)型林地土壤剖面的研究，探討了其利用方式對(duì)林地土壤的剖面結(jié)構(gòu)以及土壤粒度組成特征的影響。1關(guān)中西部的土地利用類(lèi)別陜西的關(guān)中西部地處暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，與關(guān)中盆地相比，其地勢(shì)較高，氣溫較低，年平均氣溫10.8T,年降水量601mm。區(qū)內(nèi)土地按其利用方式來(lái)分，有農(nóng)耕地、人工經(jīng)濟(jì)林地、人工生態(tài)林地、天然林地等。其中以耕地為主，所種植的農(nóng)作物，主要為小麥、玉米、高粱、油菜，多數(shù)地方一年一熟，少數(shù)地方兩年三熟。天然林以油松林(Pinustabulaefi)77),側(cè)柏林(PZofycZaJzMorj.entalis),山楊林(Populusda

9、vidiana),白樺林2007年(Batulaplayphvlla)為主；人工生態(tài)林以槐樹(shù)林為主；人工經(jīng)濟(jì)林則以蘋(píng)果、核桃(Juglansregia)、柿子(Diospyroskaki)、花椒(Zanthoxylumbungea-num)為主。2研究對(duì)象與方法2.1研究對(duì)象經(jīng)野外大量考察，以關(guān)中西部地區(qū)永壽縣東山村(N34°49,22.6W,E108。02'48.2")種植蘋(píng)果的經(jīng)濟(jì)林地，及主要栽植槐樹(shù)的人工生態(tài)林地為本項(xiàng)目的研究對(duì)象。在人工經(jīng)濟(jì)林地上設(shè)置了YSP±壤剖面，而在人工生態(tài)林地上設(shè)置了YSL土壤剖面(見(jiàn)圖1)。YSP土壤剖面位于該地的黃土臺(tái)墀

10、面上，YSP剖面距YSL剖面約600m,海拔高度1390m,該地長(zhǎng)期以來(lái)為農(nóng)業(yè)用地，于20世紀(jì)80年代末改種蘋(píng)果，已連續(xù)栽種20年，其缺少灌溉條件,林下無(wú)耕種，為關(guān)中西部典型的多年生人工經(jīng)濟(jì)林地。YSL±壤剖面距YSP±壤剖面約600m,海拔高度1400m,該地為人工生態(tài)林地，主要種植的樹(shù)種為槐樹(shù)，另栽有少量的其他樹(shù)種。據(jù)調(diào)查，其槐樹(shù)林的年齡約60年。林地幾乎全為草本植物所覆蓋，草被高約25cmo兩林地的土壤均為第四紀(jì)發(fā)育而成的黃土。圖1研究地的土埴剖面位置圖Fig.1LocationofYSPandYSLsoilprofile第4期邱海燕等：關(guān)中西部典型人工生態(tài)林與經(jīng)濟(jì)林

11、林地土壤的剖面特征及土壤粒度組成972.2研究方法蘋(píng)果經(jīng)濟(jì)林地及槐樹(shù)人工生態(tài)林地所設(shè)置的兩土壤剖面的野外土壤采樣工作在2006年春季進(jìn)行。其土壤剖面為100cmxlOOcmx100cm的一樣坑，從其土壤表層向下每5cm±層厚度連續(xù)采樣，每個(gè)剖面采樣20個(gè)。其土樣所涉及的測(cè)定項(xiàng)目在陜西師范大學(xué)環(huán)境演變實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，所采土樣全部測(cè)定，共做了5次重復(fù)。土樣顏色采用標(biāo)準(zhǔn)比色卡(中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所制，1989)對(duì)比描述。土樣的pH值測(cè)定是使用上海雷磁公司生產(chǎn)的PHSJ-4A型實(shí)驗(yàn)室pH酸度計(jì)；土樣的磁化率測(cè)定用英國(guó)Bartington公司生產(chǎn)的MS-2B型磁化率儀。土樣粒度分析采用英國(guó)Ma

12、lvern公司生產(chǎn)的Mastersi-zer-s型激光粒度儀進(jìn)行測(cè)量，分析誤差小于2%。具體方法是：取0.8g風(fēng)干土樣置于250mL燒杯中，加入約10mL10%的除去樣品中的有機(jī)質(zhì)；加入5mL0.05mol/L的(Na2PO3)6,作為分散劑；樣品導(dǎo)人樣品粒度儀的樣品池進(jìn)行測(cè)量,重復(fù)測(cè)量5次，取其平均值為最后結(jié)果。3研究結(jié)果3.12種林地的土壤剖面特征野外觀察和室內(nèi)土樣測(cè)定發(fā)現(xiàn)，YSP和YSL的土壤剖面構(gòu)型有一定的差異。YSP剖面呈A-AB-BC構(gòu)型，YSL剖面呈O-A-AB-BC構(gòu)型,其剖面特征見(jiàn)表1。剖面土地利發(fā)生代號(hào)用方式層磁化率pH值表1YSP和YSL土壤剖面的特征Tab.1Profi

13、lecharacteristicsofYSPandYSL獨(dú)色及結(jié)構(gòu)YsKlsAABBC0AABBC025cm：濁黃棕10YR5/4,粉砂粘土質(zhì)地，疏松，大量植物根系、孔隙和蚯蚓糞。AB,：2535cm,濁黃橙10YR6/3,粉砂粘土質(zhì)地，較緊實(shí)，少址植物根系,較多孔隙和蚯蚓糞。AB2：35-45cm,濁黃橙10YR6/4,粉砂粘土質(zhì)地，較疏松，少見(jiàn)植物根系,大址孔隙和蚯蚓糞。BCt:4565cm,濁黃橙10YR7/3,粉砂粘土質(zhì)地，較緊實(shí)，少見(jiàn)植物根系，中等數(shù)址孔隙和蚯蚓糞，較多粉霜狀碳酸鹽CBC2；65100cm,濁黃橙10YR7/3,粉沙粘土質(zhì)地，緊實(shí)，少址孔隙和蚯蚓糞。U10cm,濁黃橙

14、10YR5/3,新砂粘土質(zhì)地，疏松，大址植物殘?bào)w與孔隙C10-30cm,濁黃橙10YR5/3,粉砂粘土質(zhì)地，較疏松,大量植物根系、孔隙和蚯蚓糞。30-55cm,濁黃橙10YR6/3,粉砂粘土質(zhì)地，較緊實(shí),較多植物根系，大址孔隙和蚯蚓糞，少量粉霜狀碳酸鹽。BCM585cm,濁黃橙10YR6/4，粉砂粘土質(zhì)地，緊實(shí)，中等數(shù)量孔隙和蚯蚓糞，大量粉霜狀碳酸鹽CBC2：85100cm,濁黃橙10YR6/4,粉沙粘土質(zhì)地，緊實(shí)，少址孔隙與粉霜狀碳酸鹽。134.98.19138.08.44149.78.49118.68.5469.98.35101.38.07104.58.3899.78.36101.18.4

15、2107.08.323.2兩種林地的土壤粒度組成從粒度分析結(jié)果可看出，兩林地土壤剖面土樣的粉砂含最差異均不大，而粘粒和砂含量差異明顯，且兩者呈反相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)為-0.655,顯著性水平0.05)。另外，兩林地土壤剖面的土壤粘粒含量在表層均顯示了最低水平，砂的含量則相反。YSP剖面土壤粘粒的含量在AB2層達(dá)到最大(24.9%);而YSL剖面土壤粘粒含量的最高值(22.5%)則出現(xiàn)在BG層(見(jiàn)表2)。98西部林業(yè)科學(xué)2007年4討論4.1兩種土地利用方式對(duì)林地土壤剖面的影響由表1可見(jiàn)，兩土壤剖面的剖面構(gòu)型有一定差異,YSP土壤剖面呈A-AB-BC構(gòu)型，YSL±壤剖面呈0-A-AB-BC

16、構(gòu)型，且土壤發(fā)生層厚度及一些理化特征有一定差異（見(jiàn)表1、表2）。剖面土壤深度/cm<225050-20000-2521.173.35.625-3522.174.53.4YSP35-4524.971.33.8456522.773.14.26510020.872.36.901019.372.77.910-3020.575.24.2YSL30-5521.874.04.255-8522.574.03.58510021.471.96.6表2YSP和YSL土壤剖面的土81粒度分布Tab.2GrainsizedistributionofYSPandYSLumYSL土壤剖面特征表明，由于人工生態(tài)林地免受

17、翻耕擾動(dòng)，其林地表層形成了由枯枝落葉累積而成的厚約10cm的0層。其下是厚約20cm的A層,而人工經(jīng)濟(jì)林地的YSP土壤剖面的A層較之要厚，這與該林地土糞持續(xù)不斷堆墊有關(guān)，其作物生長(zhǎng)過(guò)程與林地土糞堆墊同步進(jìn)行，使其土層逐步加厚，使該林地形成厚達(dá)25cm左右的暗色腐殖質(zhì)層。在YSP土壤剖面中，其土壤的AB層存有一定的分異，AB.層土壤較AB?層土壤緊實(shí)，其原因可能是，此林地在栽種蘋(píng)果之前為農(nóng)耕田，土層AB】所處位置是以前的犁底層，而土層AB?很可能是以前的古耕作層。另外，在YSL土壤剖面A層的底部（25cm左右）即見(jiàn)碳酸鈣膠膜，在BG層的土壤中其碳酸鈣膠膜大量存在。這主要是由于YSL土壤剖面所處的

18、槐樹(shù)人工生態(tài)林其林地免受人為擾動(dòng)，表層被茂密的林灌草所覆蓋，因而其生物活動(dòng)強(qiáng)烈，林地土壤的上部進(jìn)行著較強(qiáng)的腐殖質(zhì)化過(guò)程，土體中進(jìn)行著強(qiáng)的脫鈣、淋溶作用，較好地保存了碳酸鈣向下淋溶的印跡，即碳酸鈣膠膜通體存在。而在YSP土壤剖面中，僅在BG層見(jiàn)到碳酸鈣膠膜存在，且富集程度也不及YSL土壤剖面BG層。其所處的蘋(píng)果人工經(jīng)濟(jì)林林地由于受除草等人為活動(dòng)的影響，其林地的植被覆蓋度較低，林地土壤表層的蓄水能力較弱，所以淋溶作用遠(yuǎn)不及生態(tài)林地。加之，農(nóng)事活動(dòng)的擾動(dòng)使得靠近地表的碳酸鈣膠膜被破壞分散，不易見(jiàn)到。4.2兩種土地利用方式對(duì)林地土壤質(zhì)地的影響兩種土地利用方式其林地土壤的各粒級(jí)粒度的分布存在一定的差異，

19、其中以粘粒與砂粒的差異最,為顯著（粘粒變異系數(shù)均大于4.6%,砂的變異系數(shù)均接近30%）,而粉砂的差異不大（變異系數(shù)均小于2%,變異系數(shù)=標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值X100%）,見(jiàn)圖2。32§28眼24留201612840YSPYSLYSPYSLC.V.粘C.C.V.妙圖2YSP與YSL±®剖面不同發(fā)生層的土壤粒度變異系敷Fig.2CoefficientofgrainsizevariationindifferentgenetichorizonsinYSPandYSLsoilprofileYSP土壤剖面，其土層AB2土壤粘粒的含量最大（24.9%,表2）。因?yàn)閅SP土壤剖面所

20、處的土地利用類(lèi)型以前為農(nóng)耕田，被改種為蘋(píng)果人工經(jīng)濟(jì)林之后，其林地土壤的植物根系活動(dòng)加深，表層土壤粘粒隨下行水順蘋(píng)果樹(shù)根系可淋失至其犁底層之下的地方。這也表征著隨著土壤粘粒的可下遷至ab2土層，使土層ab2的土壤逐漸變得黏重，而疏松程度逐漸降低，AB±層呈現(xiàn)的土壤上下分異會(huì)逐漸消失。但由于此蘋(píng)果林地栽種只有20年，改造作用時(shí)間還較短，所以前林地所遺留的土壤分異仍在一定程度上存在。而YSL土壤剖面的土壤粘粒含景的最高值（22.5%）則出現(xiàn)在BG層，這主要是人工生態(tài)林地的枯枝落葉層中產(chǎn)生的有機(jī)酸較多，使其林地土壤中的下行水呈酸性，溶液中的H代換并進(jìn)一步淋洗掉較多的代換性鹽基，伴之而來(lái)的是膠

21、體分散、粘粒下移，再加之林地歷史長(zhǎng)，植物根系活動(dòng)第4期邱海燕等：關(guān)中西部典型人工生態(tài)林與經(jīng)濟(jì)林林地土壤的剖面特征及土壤粒度組成99深，部分土壤粘粒隨著下行水等順著根系可到達(dá)更深的土層。另外，YSP土壤剖面的A層土壤粘粒的含量較高(21.12%),而YSL土壤剖面A層土壤的粘性含量?jī)H20.5%(見(jiàn)表2),這可能與其林地土壤發(fā)生過(guò)程有關(guān)。蘋(píng)果人工經(jīng)濟(jì)林地的管理方式較精細(xì)，施用的有機(jī)施肥較多，其作物秸桿等采用了粉碎精細(xì)的還田方式，有效提高了有機(jī)殘?bào)w的分解速度和有機(jī)物的合成速度，促進(jìn)了林地土壤的熟化進(jìn)程，使土壤中粘土含量增加。通過(guò)表2分析可見(jiàn)，YSP土層剖面的AB2±層的土壤粘粒較BC2層的

22、增幅為4.1%,YSL土壤剖面中BC,層土壤粘粒較BC2層的增幅僅1.1%,這暗示YSP土壤剖面表層土壤粘粒淋溶的深度雖然不及YSL土壤剖面，但其淋失量較YSL±壤剖面大得多。由此對(duì)比可見(jiàn)，人工經(jīng)濟(jì)林地由于人為的精細(xì)管理帶來(lái)的林地土壤粘化作用是較顯著的。5結(jié)論(1) 關(guān)中西部的人工生態(tài)林地土壤的碳酸鈣淋溶較人工經(jīng)濟(jì)林林地強(qiáng)，且由于免于人為活動(dòng)擾動(dòng)，其林地土壤的碳酸鈣向下淋溶印跡保存完好，碳酸鈣膠膜通體可見(jiàn)。(2) 關(guān)中西部的人工經(jīng)濟(jì)林與人工生態(tài)林其林地土壤剖面，均表現(xiàn)出土壤粘粒和砂變異系數(shù)較大，而粉砂的變異系數(shù)較小的待征。(3) 在關(guān)中西部的人工經(jīng)濟(jì)林地中，土壤粘粒的淋溶深度較人工生

23、態(tài)林地淺，但其淋溶強(qiáng)度較人工生態(tài)林地強(qiáng)。(4) 關(guān)中西部人工經(jīng)濟(jì)林地表層的土壤粘粒向下淋溶量大，且含量較人工生態(tài)林林地高，人類(lèi)的精細(xì)管理使其林地表層土壤的粘化作用顯著。致謝:在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)等工作中得到張建高級(jí)工程師、張旭老師、王利軍老師、文青、淮態(tài)、朱美玲、常美蓉、張彩云的熱情幫助，在此表示衷心的感謝C參考文獻(xiàn)：1史培軍，宋長(zhǎng)宵，景貴飛.加強(qiáng)我國(guó)土地利用/土地覆蓋變化及其對(duì)生態(tài)環(huán)境安全影響的研究J.地球科學(xué)進(jìn)展,2002,17(2):161-168.2 郭玉紅，郎南軍，和麗萍，等.元謀干熱河谷8種植被類(lèi)型的林地土壤特性研究J.西部林業(yè)科學(xué),2007,36；56-64.3 IslamKR.RRWei

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