贛江源土壤團(tuán)聚體崩解機(jī)制

羅美

摘?要：為更好地保護(hù)贛江，采用一種新的土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性測定方法Le Bissonnais（ LB） 法，對贛江源保護(hù)區(qū)土壤類型進(jìn)行土壤團(tuán)聚體崩解研究，研究結(jié)果表明土壤中的團(tuán)聚體>5 mm、5～2 mm、2～0.5 mm、0.5～0.25 mm大小顆粒，在慢速濕潤、快速濕潤、預(yù)濕潤后振蕩3種處理下，顆粒均保持了較強(qiáng)的穩(wěn)定性，有超過75%以上的顆粒仍然保持原來的大小，破碎顆粒較少，顆粒穩(wěn)定性較強(qiáng)，而初始團(tuán)聚體越大，MWD值越大，區(qū)域土壤類型的團(tuán)聚體主要崩解機(jī)制為閉塞空氣壓力的破壞，也就是自然界中干燥的土壤突然遭遇暴雨的情況下產(chǎn)生的破壞，因此植被保護(hù)是更好的保護(hù)贛江源土壤的最有效措施。

關(guān)鍵詞：贛江源;森林土壤;團(tuán)聚體;崩解機(jī)制

中圖分類號：S152.4+82

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-0457（2018）06-0026-05?國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2018.06.005

贛江源是長江重要的一級支流、江西境內(nèi)最大的河流、是江西人的“母親河”——贛江的發(fā)源地[1-2]，也是贛江源頭匯水區(qū)，每年可為贛江提供1×107 m3的國家I類水資源[1]。自然保護(hù)區(qū)共有種子植物794種，森林覆蓋率為94.0% [3]，有國家一、二級保護(hù)動植物南方紅豆杉、伯樂樹、自頸長尾雉、黃腹角雉、云豹等近15種[4]，在生態(tài)環(huán)境、水資源保護(hù)等方面具有重要作用[3，5-6]，但由于山高坡陡、海拔高差大、土層較薄[6]，加上天然降水分布不均、水旱災(zāi)害頻繁發(fā)生，水土流失相當(dāng)嚴(yán)重[3，7];土壤侵蝕的發(fā)生帶來了多方面的嚴(yán)重后果，贛江源水源地生態(tài)功能退化，源區(qū)水質(zhì)變差、水量減少，直接威脅整個贛江流域的用水安全和經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展[3]。而專門針對贛江源土壤侵蝕的相關(guān)研究較少[5]，土壤團(tuán)聚體指示了土壤抗侵蝕能力的強(qiáng)弱[8]，本文采用一種新的土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性測定方法Le Bissonnais（ LB） 法[9]，針對贛江源森林植被條件下不同土壤團(tuán)聚體崩解機(jī)制進(jìn)行研究，試圖探明贛江源土壤類型條件下團(tuán)聚體崩解差異，為贛江源自然保護(hù)區(qū)的水土流失防控提供理論支撐。

1?材料與方法

1.1?研究區(qū)概況

保護(hù)區(qū)位于贛州市東部，屬武夷山脈西南坡，地跨石城、瑞金兩縣（市），E116°03′～116°29′，N25°52′～26°11′，最低海拔354.0 m，最高海拔1389.9 m。具有典型的亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候特點(diǎn)，年平均溫度17.3℃，七月最高氣溫38.5℃，1月最低氣溫-4℃，全年無霜期為246 d。年均日照數(shù)1942 h，年均降雨量2100 mm。該區(qū)域內(nèi)成土母巖主要為花崗巖、石英巖和紫色頁巖，土壤肥力中等，呈中性微酸性。

1.2?樣地設(shè)置

土樣采集點(diǎn)設(shè)置于江西省贛江源自然保護(hù)區(qū)內(nèi)不同海拔高度的木魚形（海拔344 m、紫色土）、隘嶺下（海拔346 m、紅壤）、仙人湖（海拔910 m、山地黃紅壤）、洋地七嶺（海拔920 m、黃紅壤）、棋盤石下（海拔1020 m、黃壤）、雞公崠（海拔1382 m、山地矮林土），每個土壤類型設(shè)置三個重復(fù)樣地。

1.3?樣品制備及研究方法

在選擇好的樣地挖出土壤剖面，去除表層枯枝落葉后，采集原狀土樣用硬質(zhì)鋁盒帶回實(shí)驗(yàn)室。首先沿自然結(jié)構(gòu)面掰開成直徑約10 mm大小的樣塊平鋪于干凈紙上進(jìn)行風(fēng)干。風(fēng)干的土樣用手去除石塊和植物殘體，然后用5 mm、2 mm、1 mm、0.5 mm、0.25 mm的篩組對其進(jìn)行干篩，得出各級風(fēng)干土壤團(tuán)聚體的含量（薩維諾夫法）。將干篩獲得的>5 mm，5～2 mm，2～1 mm，1～0.5 mm，0.5～0.25 mm，<0.25 mm五級團(tuán)聚體放入40℃烘箱中烘24 h，使樣品統(tǒng)一初始含水量。然后進(jìn)行以下三種處理：

A.快速濕潤（fast wetting，F(xiàn)W ）：各級團(tuán)聚體各取5 g輕輕浸沒在盛有50 mL去離子水的250 mL燒杯中，靜置10 min后用移液管把水吸掉;

B.緩慢濕潤（slow wetting，SW）：各級團(tuán)聚體各取5 g輕輕置于濾紙上，往一托盤內(nèi)鋪滿沙子，加入充足的水至水面恰好低于沙平面，毛管吸力約0.3 Kpa，將濾紙移入托盤內(nèi)，飽和30 min;

C.預(yù)濕潤后振蕩（wet stirring，WS）：各級團(tuán)聚體各取5 g輕輕浸沒在盛有50 mL乙醇的250 mL三角瓶中，10 min后用移液管把乙醇吸掉，然后加水至200 ml，用橡皮塞把三角瓶塞緊，用手上下顛倒20次，靜置30 min后，用吸管吸去多余的水。

其次，將已處理的土壤移到預(yù)先浸沒在乙醇中的套篩內(nèi)（孔徑大小依次為5，2，1，0.5，0.2，0.1和0.05 mm），然后雙手抓緊套篩（機(jī)械篩分易導(dǎo)致進(jìn)一步崩解），均勻用力在乙醇中（以減小額外的團(tuán)聚體崩解）上下振蕩5次，再將留在各篩上的團(tuán)聚體用乙醇洗入已編號稱重的鋁盒中，在40℃下烘干，稱重。

同時，團(tuán)聚體穩(wěn)定性采用平均重量直徑（mean weight diameter，MWD）采用正式進(jìn)行計算：

2?結(jié)果與討論

2.1?團(tuán)聚體在不同作用力下的崩解結(jié)果

初始粒級為5～2 mm、2～1 mm、l～0.5 mm、0.5～0.25 mm的團(tuán)聚體經(jīng)過不同濕潤速度處理后的粒徑，不同濕潤速度處理的破壞大小為：快速濕潤>預(yù)濕潤后振蕩>慢速濕潤;而紫色土的2～1 mm及l(fā)～0.5 mm團(tuán)聚體、紅壤及黃紅壤的5～2 mm團(tuán)聚體、山地矮林土的5～2 mm及2～1 mm團(tuán)聚體表現(xiàn)出不一致的破壞程度，破壞大小為：快速濕潤>慢速濕潤>預(yù)濕潤后振蕩。

同時，不同濕潤速度對不同土壤類型的破壞程度不一樣?？焖贊駶櫶幚砥茐淖畲蟮氖羌t壤，其次是紫色土，破壞最小的是山地黃紅壤和黃壤;慢速濕潤處理對土壤產(chǎn)生的破壞因初始粒級的不同而有較大差別，對于5～2 mm及2～1 mm的團(tuán)聚體產(chǎn)生破壞最大的是山地矮林土，破壞最小的是山地黃紅壤，對于小粒級的l～0.5 mm及0.5～0.25 mm團(tuán)聚體產(chǎn)生的破壞最大的是紫色土，破壞最小的仍是山地黃紅壤;預(yù)濕潤后振蕩對土壤產(chǎn)生的破壞同慢速濕潤處理的結(jié)果基本一致。

濕潤處理后的顆粒分布隨處理的不同以及初始團(tuán)聚體的大小不同而不同。但是不同的處理對團(tuán)聚體的破壞均不大，主要都集中在相應(yīng)的初始粒級一級，破壞后的粒級分布基本上均分在初始粒級的下面各級，初始粒級越小，處理后破碎的團(tuán)聚體分布越均勻。

2.2?崩解后土壤的MWD值分布特征

不同濕潤處理后的MWD值因不同初始粒級團(tuán)聚體而存在差異，山地矮林土和黃紅壤5～2 mm粒級的團(tuán)聚體預(yù)濕潤后振蕩處理MWD值最大，其余四種土壤類型的MWD 值均以5～2 mm粒級團(tuán)聚體慢速濕潤處理最大。從表1可知，快速濕潤與慢速濕潤及預(yù)濕潤后振蕩之間存在顯著差異，而慢速濕潤與預(yù)濕潤后振蕩之間不存在顯著差異。土壤中的團(tuán)聚體組成差異較大，基于本實(shí)驗(yàn)團(tuán)聚體樣品處理的方式，可以將土壤中的團(tuán)聚體分成>5 mm、5～2 mm、2～0.5 mm、0.5～0.25 mm顆粒大小，在慢速濕潤、快速濕潤、預(yù)濕潤后振蕩3種處理下，顆粒均保持了較強(qiáng)的穩(wěn)定性，有超過75%以上的顆粒仍然保持原來的大小，破碎顆粒較少，表明顆粒穩(wěn)定性較強(qiáng)，而初始團(tuán)聚體越大，MWD值越大（見表1），團(tuán)聚體不同初始大小5～2 mm、2～l mm、1～0.5 mm和0.5～0.25 mm四個級別之間也存在顯著差異性，MWD大小為預(yù)濕潤后振蕩>慢速濕潤>快速濕潤（表1）。結(jié)果同鄭曉萍等[10]和Chenu.等[11]的研究結(jié)論一致，而與Zhang Bin&R.Horn[12]和Amézketa等[13]的研究結(jié)果不同（快速濕潤<預(yù)濕潤后振蕩<慢速濕潤），可能因?yàn)轭A(yù)濕潤后振蕩處理是先將團(tuán)聚體浸入乙醇中，除去或減小了粘粒的膨脹，只有強(qiáng)度不太大的機(jī)械作用，而慢速濕潤是在蒸餾水中慢慢充分飽和，使粘粒的膨脹達(dá)到最大并且這種膨脹作用力大于WS所受的機(jī)械力。表明快速濕潤破壞性最大，預(yù)濕潤后振蕩的破壞性最小。因此，區(qū)域土壤類型的團(tuán)聚體主要崩解機(jī)制為閉塞空氣壓力的破壞，也就是自然界中干燥的土壤突然遭遇暴雨的情況下產(chǎn)生的破壞。

3?結(jié)論與討論

贛江源土壤團(tuán)聚體的崩解機(jī)制排序?yàn)橄?微裂隙>機(jī)械崩解，團(tuán)聚體的崩解機(jī)制主要是土壤快速濕潤時，擠壓團(tuán)聚體孔隙中的閉塞空氣而產(chǎn)生的壓力，且土壤團(tuán)聚體初始粒級越小，團(tuán)聚體的破壞也越小，即土壤團(tuán)聚體粒級越大越容易遭到雨水等外力因素的破壞。團(tuán)聚體穩(wěn)定性表現(xiàn)為：山地黃紅壤>紅壤>黃紅壤>黃壤>紫色土>山地矮林土。因此植被保護(hù)是更好的保護(hù)贛江源土壤的最有效措施。

參?考?文?獻(xiàn)：

[1]?鄧聯(lián)福，陳?平.贛江哪得清如許為有源頭活水來——江西省石城縣林業(yè)局加強(qiáng)贛江源頭保護(hù)紀(jì)實(shí)[J].中國林業(yè)，2005，5（9）：47.

[2]?程宗錦.贛江探源[J].江西社會科學(xué)，2003（4）：231-233.

[3]?何建陽.水土保持重點(diǎn)建設(shè)工程與贛江源區(qū)水源地保護(hù)[J].中國水土保持，2005（11）：30-31.

[4]?羅振瑞，羅水長生.贛江源自然保護(hù)區(qū)現(xiàn)狀與發(fā)展對策[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2013（23）：184，187.

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[13]?Amézketa，E.，M.J.Singer，& Y.Le Bissonnais.Testing a new procedure for measuring water-stable aggregation [J].Soil Science Society of America Journal，1996（60）：888-894.