不同播種方式草本植物土壤團(tuán)聚體特征及對根系固土力的影響

劉武江,趙燚柯,段青松,張立蕓,楊苑君,劉宇飛,熊壽德,和貴祥

(1.云南地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)研究院,昆明 650041; 2.昆明市土地開發(fā)整理中心,昆明 650100;3.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院, 昆明 650201;4.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利學(xué)院,昆明 650201;5.大理農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院,云南 大理 671000)

植物護(hù)坡技術(shù)是目前土地生態(tài)整治最常用的手段之一[1]，植物根系生長在土壤中交織形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且自身會擠占土壤空間位置，增大與土壤的摩擦接觸面積，改變土壤原有結(jié)構(gòu)[2]；根系分泌物和微生物活動會改變不同粒徑級的團(tuán)聚體含量，影響土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性[3-4]。根土復(fù)合體在外力作用下，不僅有根系的抗拉作用，土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)對土體也具有骨架穩(wěn)定作用[5]。

Frei等[6]通過三軸試驗(yàn)在冰磧土發(fā)現(xiàn)，土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性與抗剪強(qiáng)度有關(guān)。Zhang等[7]對華南丘陵花崗質(zhì)地區(qū)紅壤的抗剪強(qiáng)度研究時，指出在相同基質(zhì)吸力條件下，土壤黏聚力和摩擦角隨土壤分形維數(shù)的增大而減小，土壤分形維數(shù)隨土壤細(xì)粒含量的增加而增大，細(xì)顆粒損失的整體效應(yīng)會降低抗剪強(qiáng)度。Fattet等[8]在研究植被類型對土壤抗侵蝕性能的影響時，指出慢濕潤后的團(tuán)聚體平均重量直徑MWD與凝聚力C呈顯著正相關(guān)，而Zeng等[9]指出慢濕潤的MWD越高，對應(yīng)的團(tuán)聚體越穩(wěn)定，抗侵蝕能力越強(qiáng)，還發(fā)現(xiàn)林草地的慢濕潤MWD值高于草地。楊幼清等[10]在礦區(qū)排土場進(jìn)行了草本植物根系增強(qiáng)排土場邊坡土體抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)得出混播種植的土體抗剪強(qiáng)度顯著增加，剪切位移正好相反，凝聚力受根系數(shù)量的影響顯著，而內(nèi)摩擦角受土體中粒徑0.25～0.075 mm砂粒含量的影響。鄧超等[11]在研究大豆玉米間作對土壤團(tuán)聚體及固土能力的影響時得出間作的固土能力會被穩(wěn)定性大團(tuán)聚體削弱，而同時土壤團(tuán)聚體分形維數(shù)會增加固土能力?？梢姡寥缊F(tuán)聚體特征對根系固土力會產(chǎn)生影響，但現(xiàn)有研究比較零散。目前不同播種方式的草本植物在生態(tài)修復(fù)中廣泛應(yīng)用，草本植物對土體抗剪強(qiáng)度的影響研究主要集中于根系特征方面[12-14]，而土壤團(tuán)聚體特征對抗剪強(qiáng)度影響的研究較少。本文以兩種草本植物進(jìn)行單播及混播種植，對土壤團(tuán)聚體特征及其對抗剪強(qiáng)度的影響進(jìn)行研究，為采用合理的播種方式進(jìn)行生態(tài)修復(fù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究區(qū)位于昆明市盤龍區(qū)云南農(nóng)業(yè)大學(xué)后山試驗(yàn)基地，種植區(qū)為平地，地理位置為102°44′57′′E，25°7′44′′N，海拔1 930 m，屬亞熱帶—高原山地季風(fēng)氣候。年平均氣溫15℃，年均日照2 200 h左右，無霜期240 d以上。年降雨量900～1 000 mm，年蒸發(fā)量1 856 mm，雨季為7—9月，土壤為山原紅壤，<0.01 mm黏粒為54.61%，1～0.01 mm黏粒為 45.39%，肥力中等。

1.2 試樣制備

本研究選用2種固土護(hù)坡研究較多且適宜研究區(qū)種植的草本植物：非洲狗尾草(SetariaancepsStapf ex Massey L.)，多年生禾本科狗尾草屬植物，斜生型根系；紫花苜蓿(MedicagosativaL.)，多年生豆科草本植物，垂直型根系[15]。試驗(yàn)設(shè)置素土、單播/非洲狗尾草、單播/紫花苜蓿、混播/非洲狗尾草+紫花苜蓿4個處理，其中素土為對照組。每個處理10個重復(fù)，共計(jì)40個樣品。

試驗(yàn)于2017年7月進(jìn)行，采用Φ110 mm×3.2 mm的PVC管，每50 cm長等距切割并沿中軸線分為兩半，對合后均勻固定3個管卡，并用塑料袋封住底部，制成能盛土的管狀桶。土樣采用試驗(yàn)地15 cm以下土層的原狀土，去除表層雜質(zhì)干擾，將土料過5 mm篩。裝土?xí)r，保證每桶裝同量的土，并使各處理的土壤干密度與試驗(yàn)地原狀土保持一致。每根管內(nèi)種植6株植物，以PVC管中點(diǎn)為中心，均勻種植在半徑為30 mm的圓周上，消除種植密度和間距的影響。將播種完成后的管狀桶做好標(biāo)記，放置在室外，定期澆水管護(hù)。

2018年10月初，植株生長1 a后，4個處理各取9個樣品，共36個立放在水中浸泡24 h后取出，松開緊箍PVC管的管卡，分開PVC管，取出土柱；剪去地上部分，用鋼鋸緩慢平穩(wěn)地將柱體從中間鋸開分為兩節(jié)，每節(jié)的高度為25.0 cm，截取中間20.0 cm為試樣，截面直徑為10.36 cm，分別稱重后計(jì)算柱體的飽和密度。每個柱體取截下的土樣10 g左右，放入鋁盒，稱重后用烘干法測定土樣的飽和含水量[15]。

1.3 柱體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的測定

采用南京土壤儀器廠生產(chǎn)的SJ-1A型應(yīng)變控制式三軸儀進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)是圍壓為0的三軸壓縮試驗(yàn)，根據(jù)摩爾—庫倫理論，只要測出試樣的最大主應(yīng)力，就可以確定摩爾應(yīng)力圓，其頂點(diǎn)的切線即為庫侖直線，該直線為一水平線，其在縱軸上的截距即為黏聚力，內(nèi)摩擦角為0，土體的抗剪強(qiáng)度全部以黏聚力的形式表現(xiàn)[16]。試驗(yàn)步驟按照土工試驗(yàn)規(guī)程[17]進(jìn)行。

1.4 土壤團(tuán)聚體粒徑測定

采用干篩法和濕篩法進(jìn)行機(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性團(tuán)聚體組成分析，試驗(yàn)儀器為TPF-100土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分析儀。具體方法如下：將無側(cè)限抗壓試驗(yàn)結(jié)束后的根土復(fù)合體中的土壤放在室內(nèi)通風(fēng)良好處，當(dāng)樣品稍干時，將土樣沿著自然結(jié)構(gòu)輕輕地掰成直徑約10 mm左右的小塊，風(fēng)干，每個土柱在0—25，25—50 cm土層采集的預(yù)留的風(fēng)干后的土樣稱取400 g置于套篩(孔徑從大到小依次為10，5，2，1，0.5，0.25 mm)的最上層，蓋上上部蓋子后進(jìn)行篩分，以30次/min的頻率震蕩3 min后停止，將>0.25 mm的土壤團(tuán)聚體按照不同粒徑由上到下的次序依次取篩，稱取各孔徑篩上的土樣重量，計(jì)算各粒徑的團(tuán)聚體占總量的百分比。再將干篩后的土樣按上述各粒徑在原狀土所占百分比配備混合土樣50 g置于套篩(孔徑從大到小依次為5，2，1，0.5，0.25 mm)，再放入鐵桶中，緩慢加入水并靜置5 min，以30次/min的頻率濕篩3 min，將各級套篩上的團(tuán)聚體洗入裝有濾紙的漏斗上，將盛有水穩(wěn)性團(tuán)聚體的濾紙放在烘箱內(nèi)，烘干至恒重，然后在大氣中放置一晝夜，使其呈風(fēng)干狀態(tài)，稱重Wwi(精確到0.01 g)，計(jì)算各粒徑的團(tuán)聚體占總量的百分比。

利用各粒徑團(tuán)聚體數(shù)據(jù)，計(jì)算大于0.25 mm團(tuán)聚體含量(R0.25)、平均重量直徑(MWD)、幾何平均值經(jīng)(GMD)、分形維數(shù)(Dd)等土壤團(tuán)聚體特征值。

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1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010軟件和SPSS 18.0軟件對測定數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)，用單因素方差分析法進(jìn)行數(shù)據(jù)間的分析比較，對柱體抗剪強(qiáng)度與不同土壤團(tuán)聚體指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。表中數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差的形式表達(dá)，不同大寫字母表示同一土層不同處理類型之間的差異極顯著(p<0.01)，不同小寫字母表示同一土層不同處理類型之間的差異顯著(p<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播種方式對土壤黏聚力的影響

受壓柱體的飽和密度、飽和含水量、黏聚力見表1。種草3個處理的飽和密度、飽和含水量無顯著差異，固土力(黏聚力增量)以混播紫花苜蓿+非洲狗尾草最高，其次為非洲狗尾草，紫花苜蓿最低。

表1 受壓柱體的飽和密度、飽和含水量、黏聚力

2.2 不同播種方式對土壤團(tuán)聚體組成的影響

與素土相比，種草處理的機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體組成變化主要在<0.25，1～2 mm粒徑范圍內(nèi)，有根土處理<0.25 mm粒徑含量極顯著地小于素土，有根土1～2 mm粒徑含量顯著大于素土，其他粒徑無顯著變化，說明種植草本植物有使<0.25 mm粒徑向1～2 mm粒徑轉(zhuǎn)化的趨勢。但混播與單播之間無顯著性差異。

水穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量4個處理均以<0.25 mm顆粒的含量最高，有根土極顯著小于素土，混播與單播無顯著性差異，混播值最低，其次是2～5 mm顆粒，有根土極顯著大于素土，另外有根土>5 mm，1～2 mm，0.5～1 mm顆粒含量顯著大于素土，混播與單播無顯著性差異，混播值均最高。

對比土壤機(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性團(tuán)聚體組成，4個處理>5 mm水穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量比機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量下降超過70%，而<0.25 mm則相反，在0—25 cm和25—50 cm土層，素土增加40%左右，有根土的增加幅度為50%～70%，說明種植草本植物形成的土壤大團(tuán)聚體在水中不穩(wěn)定，在水中會分散，使小團(tuán)聚體含量增加(圖1)。

圖1 受壓柱體的土壤團(tuán)聚體組成

2.3 不同播種方式對土壤團(tuán)聚體特征的影響

平均重量直徑(MWD)和幾何平均直徑(GMD)是反映土壤團(tuán)聚體大小分布狀況的常用指標(biāo)，MWD和GMD值越大表示土壤平均粒徑的團(tuán)聚度越高，穩(wěn)定性越好[18]。在機(jī)械穩(wěn)定性方面，4個處理的MWD和GMD大小在0—25 cm和25—50 cm土層均表現(xiàn)為：混播>單播非洲狗尾草>單播紫花苜蓿>素土，除了在25—50 cm土層混播的MWD與單播紫花苜蓿差異顯著，其余各土層各處理間的MWD和GMD差異不大。在水穩(wěn)定性方面，在0—25 cm和25—50 cm土層，素土的MWD和GMD小于種草處理，混播值最大；種草處理的MWD與素土存在顯著性差異，單播紫花苜蓿與素土差異不明顯。

分形維數(shù)Dd反映了土壤團(tuán)聚體含量對土壤結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性的影響趨勢，其值越大，團(tuán)聚體的分散度越大，土壤結(jié)構(gòu)越不穩(wěn)定[19]。在機(jī)械穩(wěn)定性方面，與素土相比，3個種草處理的Dd在0—25 cm土層各降低8.19%，11.12%，11.95%，25—50 cm土層各降低9.67%，11.67%，12.37%。種草處理與素土呈極顯著差異，混播與單播無顯著差異，但混播的Dd值最小。在水穩(wěn)定性方面，3個種草處理相比素土，Dd在0—25 cm土層各降低2.95%，4.68%，6.05%，25—50 cm土層各降低3.83%，4.19%，5.23%。種草處理與素土呈顯著差異；混播與素土呈極顯著差異，與單播無顯著差異，混播的Dd值最小。

土壤中大于0.25 mm的團(tuán)聚體稱為土壤大團(tuán)聚體含量R0.25，其數(shù)量和分布特征能夠表征土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[20]。3個種草處理的機(jī)械穩(wěn)定性R0.25比素土提高了12.76%～23.36%，且與素土呈極顯著差異，混播與單播無顯著差異，混播的R0.25值最高。4個處理水穩(wěn)定性R0.25在0—25 cm和25—50 cm土層均表現(xiàn)為：混播>單播非洲狗尾草>單播紫花苜蓿>素土；除了在0—25 cm土層，單播紫花苜蓿與素土呈顯著差異，3個種草處理R0.25極顯著大于素土；與機(jī)械穩(wěn)定性相比，R0.25值較小，說明柱體內(nèi)水穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量比機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體低。

因此，從機(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性團(tuán)聚體特征來看，種植草本植物，特別是混播種植，能夠降低土壤的Dd，提高土體的R0.25和MWD，對GMD影響不明顯(表2—3)。

表2 受壓柱體的土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體指標(biāo)

2.4 不同種植方式草本植物土壤團(tuán)聚體特征與根系固土力的關(guān)系

從機(jī)械穩(wěn)定性來看，素土GMD，Dd與黏聚力的相關(guān)系數(shù)較大，最小的是R0.25，GMD與黏聚力呈顯著相關(guān)。3個種草處理的相關(guān)系數(shù)表現(xiàn)出：Dd>R0.25>MWD>GMD。4個處理的Dd與黏聚力相關(guān)性最好，相關(guān)系數(shù)為：混播>單播>素土，混播達(dá)到極顯著相關(guān)。

表3 受壓柱體的土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體指標(biāo)

從水穩(wěn)定性來看，素土的相關(guān)系數(shù)大小與機(jī)械穩(wěn)定性一致：GMD>Dd>MWD>R0.25，Dd與黏聚力出現(xiàn)顯著相關(guān)性。3個種草處理相關(guān)系數(shù)表現(xiàn)一致：Dd>R0.25>MWD>GMD。4個處理的Dd與黏聚力的相關(guān)系數(shù)為：混播>單播>素土，混播和單播均呈極顯著相關(guān)。3個種草處理的R0.25相比機(jī)械穩(wěn)定性方面，相關(guān)系數(shù)更高，單播、混播出現(xiàn)顯著、極顯著相關(guān)。

整體來看，4個處理的黏聚力與機(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性團(tuán)聚體的MWD，GMD，R0.25呈正相關(guān)，與Dd呈負(fù)相關(guān)。各處理的水穩(wěn)定性團(tuán)聚體特征與黏聚力的相關(guān)性大小關(guān)系與機(jī)械穩(wěn)定性一致，但整體優(yōu)于機(jī)械穩(wěn)定性。素土的GMD與黏聚力的相關(guān)系數(shù)最高，R0.25最低，但種草處理的GMD相關(guān)系數(shù)最低，R0.25相比素土提高2～8倍。4個處理的團(tuán)聚體指標(biāo)中Dd與黏聚力的相關(guān)性最好，其次是R0.25?；觳サ腄d在機(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性兩個方面，與黏聚力均呈極顯著相關(guān)(表4)。

表4 根土復(fù)合體黏聚力C與土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)指標(biāo)的相關(guān)性

3 討 論

3.1 不同播種方式對土壤團(tuán)聚體組成的影響

機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體組成是指土體具有抵抗外力或抵抗外部環(huán)境變化而保持原有形態(tài)的團(tuán)粒構(gòu)成[21]。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明：在機(jī)械穩(wěn)定性方面，4個處理的機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量以2～5 mm顆粒含量最高，3個種草處理大于素土，混播大于單播，3個種草處理在1～2 mm粒徑含量顯著大于素土，素土<0.25 mm粒徑含量極顯著的大于3個種草處理。這與張家洋等[22]在研究混播紫花苜蓿與無芒雀麥的機(jī)械穩(wěn)定團(tuán)聚體表征一致，且混播與單播差異顯著。根系對土顆粒具有綁扎和膠結(jié)作用，而混播種植使有膠結(jié)作用的分泌物增加[23]，促進(jìn)和加快小顆粒團(tuán)聚，種草處理的小顆粒含量比素土快速減少，轉(zhuǎn)而種草處理的大顆粒含量比素土快速增加。

水穩(wěn)定性團(tuán)聚體組成反映的是土體在水中或遇水土體尋求穩(wěn)定而具有的土粒結(jié)構(gòu)。本研究發(fā)現(xiàn)4個處理>5 mm水穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量相比機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量下降較多，<0.25 mm顆粒明顯增加，種草處理<0.25 mm顆粒含量極顯著小于素土，混播小于單播。可以看出，土體在水中都會產(chǎn)生部分顆粒的破裂和剝離，素土結(jié)構(gòu)單一，在水中土顆粒易潰散，大顆粒逐漸變成小顆粒；而有根土形成的大團(tuán)聚體相比素土更穩(wěn)定，不易受水力作用而破壞。藺芳等[31]在砂壤土區(qū)分別采用紫花苜蓿/無芒雀麥、紫花苜蓿/黑麥草進(jìn)行了長達(dá)6 a的混播和單播種植，發(fā)現(xiàn)不同種植方式下土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的變化主要為<0.25 mm粒徑明顯減少，3～2 mm和2～0.5 mm粒徑明顯增加，而且5～3，3～2 mm粒徑的大團(tuán)聚體含量與其有機(jī)碳含量、有機(jī)質(zhì)含量均呈極顯著正相關(guān)，<0.25 mm正好相反?？梢娭参锓N植有利于增加土壤大粒徑團(tuán)聚體膠結(jié)劑的膠結(jié)作用，混播更突出。

3.2 不同播種方式對土壤團(tuán)聚體特征的影響

平均重量直徑MWD、幾何平均直徑GMD、大團(tuán)聚體含量R0.25和分形維數(shù)Dd是常用來評價土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的4個指標(biāo)，通常情況下，MWD，GMD和R0.25值越大，Dd值越小則土壤團(tuán)聚體越穩(wěn)定[24-25]。萬海霞等[32]指出MWD，GMD與R0.25呈正相關(guān)，與Dd呈負(fù)相關(guān)。

MWD的大小主要受各徑級所占比例的影響，而GMD由于粒徑經(jīng)過對數(shù)函數(shù)lnx運(yùn)算，GMD與>1 mm顆粒含量呈正相關(guān)，與≤1 mm呈負(fù)相關(guān)[27]。本研究結(jié)果表明：在機(jī)械和水穩(wěn)定性方面，混播的MWD，GMD均大于單播和素土。唐駿等[19]對排土場進(jìn)行植被恢復(fù)的研究中，人工草地種植十多年后，MWD和GMD均顯著大于素土，對應(yīng)的水穩(wěn)定性團(tuán)聚體組成中>5，2～5，1～2，0.5～1 mm的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都大于素土，與本研究一致。

在本研究中，在機(jī)械和水穩(wěn)定性方面，種草處理的R0.25極顯著大于素土，且混播高于單播，Dd正好相反。魏亞飛等[26]將紫薯、毛葉苕子、荒草套種在獼猴桃果園，也得到套種模式在不考慮坡位變化時均比單作提高機(jī)械和水穩(wěn)定性R0.25。張家洋等[22]的研究中，其Dd與本研究基本吻合，混播<單播<素土。可見，種植草本植物后，土壤中根系分泌物、微生物及其代謝物質(zhì)增多[3-4]，提高了土體內(nèi)的有機(jī)質(zhì)含量[31]，促進(jìn)大團(tuán)聚體的形成，降低了土體的離散程度，土體結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，混播種植更為突出[23]，將豆科植物和禾本科植物混播，可促進(jìn)氮素養(yǎng)分的互通利用，增強(qiáng)共生效應(yīng)，更有利于土壤大團(tuán)聚體的形成[33]。

3.3 不同播種方式草本植物土壤團(tuán)聚體特征與抗剪強(qiáng)度的相關(guān)性

植物根系會改變土壤團(tuán)聚體的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響土體的穩(wěn)定性。從本研究的相關(guān)性來看，4個處理的團(tuán)聚體指標(biāo)Dd與黏聚力的相關(guān)性最好，Dd在兩個方面均較高。3個種草處理在兩個方面也表現(xiàn)出Dd最高，其次是R0.25和MWD，GMD最低?；觳サ腄d在兩個方面都與黏聚力C呈極顯著相關(guān)。Pirmoradian等[28]在探討分形維數(shù)對干旱地區(qū)石灰性土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響時，將Dd與MWD，GMD進(jìn)行比較，表明Dd比MWD，GMD更適合于量化耕作處理引起的土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性。Zhang等[7]指出Dd隨土壤細(xì)粒含量(黏粒、粉粒)的增加而增大，而土壤含水率會影響細(xì)粒含量，同時指出在基質(zhì)吸力不變時，Dd降低會影響土壤黏聚力C。這說明分形維數(shù)Dd是衡量土體黏聚力C的一個重要指標(biāo)，植物通過Dd對土體產(chǎn)生較大影響，混播更為明顯[11]。Fattet[8]和Zeng[9]等研究指出土體受水時間長形成的慢濕潤MWDSW相比濕潤時間短的快濕潤MWDFW和機(jī)械擊穿MWDMB，與黏聚力C呈顯著正相關(guān)，混播的慢濕潤MWDSW值高于單播。結(jié)合本試驗(yàn)的土體抗壓強(qiáng)度是采用不固結(jié)不排水的三軸試驗(yàn)進(jìn)行的，試驗(yàn)過程中土體處于飽和狀態(tài)，水分會影響土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，所以水穩(wěn)定性團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)特征與抗剪強(qiáng)度的相關(guān)性更接近真實(shí)情況，本試驗(yàn)的水穩(wěn)定性團(tuán)聚體特征與黏聚力的相關(guān)性優(yōu)于機(jī)械穩(wěn)定性，混播的水穩(wěn)定性MWD與凝聚力的相關(guān)系數(shù)大于單播，呈顯著相關(guān)。鄧超等[11]采用大豆玉米間作時指出，間作后根系生物化學(xué)作用會調(diào)整土壤結(jié)構(gòu)并形成更多大團(tuán)聚體，土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)能間接反映根系的生化作用對固土能力的影響。本研究發(fā)現(xiàn)，3個種草處理的R0.25與黏聚力的相關(guān)系數(shù)僅次于Dd，混播大于單播。大團(tuán)聚體會形成骨架結(jié)構(gòu)，具有抵抗施加的垂直應(yīng)力的作用，提高土體穩(wěn)定性。目前來說，分形維數(shù)和大團(tuán)聚體含量對土體黏聚力影響較大，混播種植能促進(jìn)分形維數(shù)和大團(tuán)聚體含量變化進(jìn)而增強(qiáng)土體黏聚力。就本研究來看，團(tuán)聚體的結(jié)構(gòu)受根系的影響較大，今后還需結(jié)合根系特征和根系分泌物做進(jìn)一步定量分析研究。此外，土壤水分會影響團(tuán)聚體的形成及穩(wěn)定，而植物的生命活動，包括呼吸作用、光合作用、蒸騰作用，以及土壤的蒸發(fā)作用都會影響土壤水分分布規(guī)律[29]，而混播種植的植物特征相對單播也有較大變化[30]，生命活動也會有所不同。混播通過影響土壤水分來改變團(tuán)聚體特征，進(jìn)而影響抗剪強(qiáng)度也有待做進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

(1)種植草本植物有利于小團(tuán)聚體向大團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化，混播優(yōu)于單播。

(2)素土的大團(tuán)聚體含量R0.25和分形維數(shù)Dd與種草處理呈極顯著性差異。種植草本植物能夠提高土體的大團(tuán)聚體含量，降低土壤的分形維數(shù)，混播優(yōu)于單播。

(3)分形維數(shù)Dd與黏聚力的相關(guān)性最好，混播在機(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性均達(dá)到極顯著性差異；種草能提高大團(tuán)聚體含量R0.25與黏聚力的相關(guān)性，混播改變了土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高了團(tuán)粒結(jié)構(gòu)指標(biāo)與C的相關(guān)性，分形維數(shù)對于土體黏聚力的貢獻(xiàn)最大。