应用Le Bissonnais法研究黄土丘陵区土壤团聚体稳定性

 以黄土丘陵区森林草原过渡带燕沟流域植被自然恢复过程中6种植被类型为研究对象,应用LeBissonnais(LB)法测定了不同植被类型下土壤水稳性团聚体,对比分析了LB法3种处理的测定结果与传统湿筛法(Yoder)的差异性。结果表明:在LB法3种湿润处理下,快速湿润处理(FW)对土壤团聚体结构的破坏程度最大,处理后土壤水稳性团聚体以0.05～0.5mm为主;慢速湿润处理(SW)对团聚体的破坏程度最小,处理后土壤水稳性团聚体主要以>2mm团聚体为主;而预湿后扰动处理(WS)对团聚体的破坏程度介于FW和SW之间,处理后土壤团聚体粒径分布比较均匀。说明该区土壤团聚体破坏的主要机制是土壤孔隙中的气泡爆破产生的消散作用。退耕100a期间,植被群落由1年生草本(4a)—多年生灌草(16 a)—半灌木(29 a)—灌木(55 a)—乔木(100a)方向演替过程中,土壤水稳性团聚体由小粒径向大粒径方向转变,土壤结构趋于稳定。LB法3种处理中,FW处理与SW处理所测得>0.5mm团聚体含量和平均重量直径与土壤有机质和物理性黏粒之间存在显著的相关性,而WS处理未达到显著水平(P>0.05)。说明土壤有机质和物理性黏粒主要影响消散和黏粒膨胀引起的崩解作用,而对机械干扰引起的团聚体破坏无明显影响。LB法3种处理中,慢速湿润方法所获得土壤团聚体稳定性特征更接近湿筛法,适宜于黄土丘陵区植被恢复过程中土壤水稳性团聚体的测定。     

湘东地区典型土壤团聚体稳定性的影响因素

[目的]揭示湘东地区土壤团聚体的分布规律及其影响稳定性因素,为研究南方土壤团聚体胶结机制提供一定的理论依据。[方法]在湘东地区选择3种常见成土母质(第四纪红土、花岗岩风化物、板岩风化物)上发育的典型自然林地、水田与旱地,采集表层土壤(0—20cm)与底层土壤(40—60cm),利用湿筛法测定土壤水稳性团聚体组成。[结果]土地利用方式、母质类型及土层部位显著影响土壤团聚体的组成及稳定性,且它们的交互作用也非常明显。不同利用方式下土壤团聚体稳定性总体表现为:水田林地旱地;但利用方式对团聚体稳定性的影响仅局限于表层土壤,同时在花岗岩风化物发育质地较砂的土壤上表现不明显。不同母质间土壤团聚体稳定性呈现出如下规律:第四纪红土板岩风化物花岗岩风化物,但表层土壤或旱地、林地利用下该规律不甚明显。同时,表层土壤团聚体稳定性一般要显著高于底层土壤,但对于第四纪红土发育质地较为黏重的土壤或水田利用方式下并非如此。[结论]成土母质、利用方式、土层部位通过对土壤质地、有机质、氧化物等的影响间接影响着湘东地区土壤团聚体的分布。     

鄂南第四纪粘土红壤团聚体的稳定性及其稳定机制初探

用湿筛法和LeBissonnais法研究了鄂南第四纪红粘土母质发育的两种侵蚀程度的红壤团聚体的稳定性,并且分析了影响供试土壤团聚体稳定性的土壤性质。结果表明,轻度侵蚀的耕作土壤团聚体的稳定性较低,在水的作用下易崩解成较小粒径的水稳性团聚体;强度侵蚀的土壤表层团聚体的稳定性较高,崩解后产生较多的水稳性大团聚体。引起土壤团聚体破坏的主要作用机制是土壤团聚体中的闭蓄空气爆破引起的消散作用;研究区第四纪红壤团聚体的主要胶结物质是土壤中的粘粒、游离氧化铁铝和无定形铁。由于供试土壤中有机质含量很低,在本研究中,有机质含量与土壤团聚体稳定性之间没有显著正相关关系。     

广东省赤红壤区土壤团聚体有机碳和铁氧化物特征及稳定性

通过野外采样和室内分析相结合,以广东省赤红壤区花岗岩(G)、第四纪红土(Q)和砂页岩(S)母质发育的林地(FL)、水田(PF)和旱地(UL)土壤为研究对象,分析了土壤团聚体有机碳及其组分和不同形态铁氧化物含量,探究了其对土壤团聚体稳定性的影响及贡献。结果显示:(1)3种母质发育的3种利用方式土壤团聚体均以>0.25 mm为主,2~5 mm团聚体以花岗岩母质发育林地土壤最高(58.51%),0.25~2 mm团聚体以花岗岩(62.93%)和第四纪红土(59.21%)母质发育水田和旱地土壤最高;土壤团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)以砂页岩母质发育林地土壤最高;(2)3种母质发育林地土壤团聚体有机碳及其组分主要分布在2~5 mm粒径中,水田和旱地土壤团聚体有机碳及其组分主要分布在<0.053 mm粒径中;3种母质发育林地土壤团聚体铁氧化物含量主要分布在<0.053,0.25~2 mm粒径中,水田和旱地土壤团聚体铁氧化物含量主要分布在<0.053 mm粒径中。(3)相关分析和主成分分析表明,MWD、GMD与团聚体HAC、HAC/FAC、Fe fr和Fe co呈显著相关(P<0.05);不同母质和利用方式以砂页岩母质发育的林地土壤团聚体胶结能力最好。研究表明,不同母质和利用方式土壤团聚体HAC、HAC/FAC、Fe fr和Fe co含量分布差异显著,进而影响了土壤团聚体分布和稳定性,同时砂页岩母质发育的林地土壤团聚体结构较稳定。     

不同耕作措施对旱作农田土壤水稳性团聚体稳定性的影响

为了探明陇中黄土高原旱作农田土壤水稳性团聚体崩解机制,以连续进行15年的不同耕作措施长期定位试验为研究对象,利用LB湿筛法(快速湿润法、慢速湿润法和预湿润后扰动法)和传统湿筛法探索了传统耕作(T)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕(NT)、免耕+秸秆覆盖(NTS)4种耕作措施对陇中黄土高原旱作农田土壤水稳性团聚体稳定性的影响及其破坏机制。结果表明:不同耕作措施下,4种湿筛法处理后,0.25 mm非水稳性团聚体含量排序为:传统湿筛法快速湿润法预湿润后扰动法慢速湿润法;4种湿筛法处理后,团聚体平均重量直径排序为:慢速湿润法预湿润后扰动法快速湿润法传统湿筛法;不同耕作措施下,土壤团聚体相对崩解指数高于相对机械破坏指数。不同湿筛法处理后,在0~5 cm和5~10 cm土层均以NTS的水稳性团聚体含量和平均重量直径最高,且NTS处理的平均重量直径显著(P≤5%)高于NT和T处理;而10~30 cm土层,TS处理的水稳性团聚体含量和平均重量直径最高,且显著高于T处理的平均重量直径,但与NTS处理的平均重量直径无显著差异。不同耕作措施下的团聚体崩解指数和机械破坏指数均以T处理最高,NT次之,NTS处理最低。秸秆对0~5cm、5~10 cm、10~30 cm土层的团聚体崩解指数和机械破坏指数的降低均具有显著效应,而免耕仅在0~5 cm土层具有显著效应。因此,该区水稳性团聚体分散主要是由于水分入渗而引起的,且快速湿润时的破坏最大;同时,NTS处理可有效提升土壤水稳性团聚体稳定性,更有利于该区农田水土保持。     

亚热带土壤团聚体测定方法的比较研究

应用湿筛法、Emerson法、机械和化学分散法、LeBissonnaia法对亚热带第四纪红土发育的富铁土团聚体组成和稳定性进行评价,土壤团聚体数量和稳定性指标分别用0.25mm水稳性团聚体含量(WSA)、团聚体平均重量直径(MWD)和团聚体破坏率(PAD)表示。结果表明,3种方法测定的MWD值呈极显著正相关;土壤团聚体数量和稳定性与土地利用方式密切相关,林地和园地较高,荒地和母质最低;5～2、2～1和1～0.5mm团聚体经快速湿润(FW)、慢速湿润(SW)和预湿后扰动(WS)处理后,团聚体MWD均表现为WSSWFW,相对消散系数(RSI)为31%～45%,表明团聚体崩解的主要物理机制是团聚体中闭塞空气引起的消散作用。3种方法具有可比性,反映土壤团聚体特性和稳定机制,可将其团聚体数量和稳定性指标作为衡量土壤质量和抗蚀性的重要指标。     

长期不同施肥方式对华北地区温室和农田土壤团聚体形成特征的影响

土壤的团聚状况是土壤重要的物理性质之一,团聚体数量是衡量和评价土壤肥力的重要指标。施用有机肥是提高土壤有机碳(SOC)含量、促进土壤团聚体形成和改善土壤结构的重要措施。本文以华北地区曲周长期定位试验站的温室土壤和农田土壤为研究对象,运用湿筛法,对比研究施用化肥(NP)、有机肥加少量化肥(NPM)、单施有机肥(OM)3种施肥方式对温室和农田两种利用方式土壤水稳性团聚体含量、分布和稳定性的影响,以提示施肥措施对不同土地利用方式土壤水稳性团聚体特征的影响。结果表明:在温室土壤和农田土壤中,OM处理较NP和NPM处理显著降低了土壤容重,增加了土壤有机质含量(P0.05),且在0~10 cm土层中效果最为明显。其中在温室土壤0~10 cm土层,单施有机肥处理(OM1)的土壤容重为1.17 g·cm~(-3),分别较施用化肥(NP1)和有机肥加少量化肥(NPM1)处理降低12.0%和8.6%,OM1的土壤有机质含量为54.81 g·kg~(-1),较NP1和NPM1增加104.8%和35.7%;在农田土壤0~10 cm土层,单施有机肥处理(OM2)的土壤容重为1.19 g·cm~(-3),较施用化肥(NP2)、有机肥加少量化肥(NPM2)分别降低8.5%和7.0%,OM2的土壤有机质为22.67 g·kg~(-1),较NP2、NPM2分别增加23.1%和15.0%。温室土壤和农田土壤中,0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm层土壤团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均为OMNPMNP;OM处理下水稳性团聚体的分形维数(D)值最低,NP处理下最大。OM处理显著降低0~20 cm土层内水稳性团聚体的D值,表层0~10 cm土层效果最为明显,土壤结构明显得到改善;相比农田土壤,温室土壤稳定性指标变化最为明显,团聚体结构改善效果最好。土壤有机质含量与0.25 mm水稳性团聚体含量间呈极显著正相关关系(P0.001),说明土壤有机质含量越高,0.25 mm水稳性团聚体的含量就越高,土壤团聚体水稳性越强,土壤结构越稳定。因此有机施肥方式能在补充土壤有机碳库和有效养分含量的同时,显著增加土壤中大团聚体的含量及其水稳性,是提高华北平原农田土壤、尤其是温室土壤结构稳定性和实现土壤可持续发展的有效措施。     

不同母质发育的红壤电荷特性研究

研究了3种不同母质发育的红壤中电荷的差异,比较了不同母质对电荷的影响。结果表明:3种母质发育的红壤中,紫色土发育的红壤中全部负电荷含量明显高于花岗岩发育的红壤和第四纪红色黏土发育的红壤;第四纪红色黏土发育的红壤中正电荷的含量明显高于花岗岩发育的红壤和紫色土发育的红壤;第四纪红色黏土发育的红壤、花岗岩发育的红壤和紫色土发育的红壤中正电荷与pH呈显著性负相关;第四纪红色黏土发育的红壤正电荷与有机质呈显著负相关,花岗岩发育的红壤和紫色土发育的红壤中正电荷与有机质含量呈显著正相关;第四纪红色黏土发育的红壤和紫色土发育的红壤正电荷与黏粒含量呈一元二次线性关系,花岗岩发育的红壤正电荷与黏粒含量呈极显著负相关;紫色土发育的红壤吸附的NH4+-N含量最高,第四纪红色黏土发育的红壤吸附的NO3--N含量最高。通过对3种母质发育的土壤电荷特性的研究,可为不同母质的红壤进行合理施肥与管理提供科学依据。     

浙南易蚀土壤的团聚体稳定性及其稳定机理

土壤团聚体的数量和稳定性是衡量土壤质量和可蚀性的重要指标。应用常规湿筛法和Le Bissonnais法测定了紫砂岩母质发育的柑橘园土壤团聚体稳定性,分析了土壤团聚体稳定性与胶结物质组成的关系。结果表明,供试土壤团聚体稳定性差异较大,湿筛法测定的水稳性团聚体MWD在0.75～3.49mm,MWD干筛-湿筛为0.15～2.89mm;Le Bissonnais法测定的水稳性团聚体平均MWD为1.57～3.12mm,其平均MWD与湿筛法测定的0.25mm团聚体含量、MWD、5～2mm团聚体破坏率和MWD干筛-湿筛呈极显著相关,表明两种方法测定的结果具有可比性;5～2mm土壤团聚体经快速湿润(FW)、慢速湿润(SW)和预湿后扰动(WS)3种处理后,团聚体崩解产物的MWD表现为FWSWWS,团聚体崩解产物的粒级分布随处理方式不同而不同,经快速湿润处理后,大多数团聚体崩解,崩解成较小粒径的水稳性团聚体,表明崩解的主要机制是由于团聚体内部的闭塞空气产生的压力引起的;土壤团聚体的稳定性指标与黏粒和游离氧化铁含量呈显著正相关,而有机质主要影响水稳定性团聚体的数量,它与土壤中MWD呈极显著正相关。     

石灰岩土壤结构稳定性及影响因素研究

用萨维诺夫法分析了不同岩溶生态系统土壤团聚体的组成特征及差异,并研究了土壤结构胶结物质对石灰岩土壤结构稳定性的影响.结果表明,各岩溶生态系统土壤干筛团聚体含量高,差异较小,但湿筛后水稳性团聚体含量差异显著.灌丛夹马尾松生态系统土壤水稳性团聚体及水稳性大团聚体含量最高,团聚体的稳定性也最好,坡耕地和退耕地土壤水稳性团聚体及大团聚体含量则显著降低.相关分析表明,有机质含量及腐殖质品质是影响研究区石灰岩土壤水稳性团聚体含量、组成特征及稳定性的主要因素.     

我国南方不同母质土壤pH剖面特征及酸化因素分析

【目的】母质是影响土壤理化性质的主要因素之一,研究不同母质土壤pH的剖面特征及主要影响因素,为防治土壤酸化提供依据。【方法】选取湖南祁阳白茅草植被下七种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩、石灰岩、紫色页岩、河流冲积物)发育的土壤,测定不同层次(0-20、20-40、40-60、60-80和80-100 cm)土壤pH,通过比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm) pH的差异来表征表层土壤是否酸化及酸化程度;测定0-20 cm土层的酸碱缓冲容量、有机质含量、阳离子交换量、比表面积及颗粒组成,分析影响表层酸化的主要因素。【结果】石灰岩剖面土壤的pH (8.46~8.72)最高,呈强碱性,其次为河流冲积物(7.37~7.87)、紫色页岩土壤(7.41~8.00),呈碱性;花岗岩、第四纪红土、红砂岩、板页岩四种母质发育的红壤呈酸性或强酸性,以花岗岩红壤pH (5.31~5.70)较高,其次为第四纪红土(4.62~4.97)、红砂岩红壤(4.31~4.67),板页岩红壤pH (4.25~4.49)最低。比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm)土壤的pH,发现七种母质剖面土壤的表层均出现了pH降低,说明表层已出现酸化现象,酸化程度大小依次为:紫色页岩土壤>河流冲积物土壤、花岗岩红壤>第四纪红土、红砂岩红壤>石灰岩土壤、板页岩红壤。对表层土壤的比表面积、颗粒组成(黏粒、粉粒、砂粒含量)和pH、酸碱缓冲容量、阳离子交换量、有机质含量共八种理化因素进行逐步线性回归分析,由于多种因素的相互影响,七种母质土壤并未发现影响表层酸化的主要因素,但在四种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩)发育的酸性红壤中阳离子交换量是影响表层酸化的主要因素。【结论】土壤阳离子交换量与表层红壤酸化差值呈显著负相关,是影响第四纪红土、红砂岩、板页岩和花岗岩四种酸性红壤表层酸化的主要因素之一。     

降雨过程中红壤表土结构变化与侵蚀产沙关系

通过人工模拟降雨和表土微形态观测,研究了发育于泥质页岩、第四纪红粘土和花岗岩3种母质的红壤在降雨侵蚀过程中表土土壤结构的变化及其对侵蚀的影响。结果表明:降雨过程中,泥质页岩红壤极易形成土壤结皮,增加径流,响应结皮的形成,径流速率和含沙量较高,且迅速达到最大值,随后径流稳定而含沙量持续下降。第四纪红粘土红壤团聚体稳定,较难形成结皮,且结皮易被破坏,导致侵蚀过程中产流产沙量较低,均随降雨时间的延长而呈缓慢上升趋势。花岗岩红壤基本上不能产生结皮,粗化现象严重,因此产流量和产沙量也较低;由于土壤团聚体稳定性差以及径流的选择性运移,泥质页岩红壤和花岗岩红壤侵蚀泥沙中细颗粒(<0.02mm)含量远高于土壤中该粒径颗粒。而第四纪红壤侵蚀泥沙中粗颗粒较多,以多级团聚体的团聚体为主。     

中国亚热带红壤团聚体稳定性与土壤化学性质的关系

The stability of aggregates in the surface soil is crucial to soil erosion and runoff generation. Thus, to understand the stability and the breakdown mechanisms of soil aggregates as well as the relationship between aggregate stability and selected soil chemical properties, such as different forms of Fe and Al oxides, organic matter, CEC and clay content, the aggregates of slightly and severely eroded red soils derived from Quaternary red clay in subtropical China were analyzed using the routine wet sieving and the Le Bissonnais methods. The results indicated that the aggregates of the severely eroded soils were more stable than those of the slightly eroded soils. Different aggregate breakdown mechanisms resulted in different particle size distribution. The slaking from entrapped air in aggregates severely destroyed the soil aggregates, especially in the slightly eroded soils. Meanwhile, mechanical breakdown and microcracking had little effect on the aggregates compared to slaking. The fragments resulting from slaking were mainly microaggregates that increased in size with increasing clay content. The main fragment size of the slightly eroded soils was 1.0-0.2 mm, while for the severely eroded soils it was 5.0-2.0 mm and 1.0-0.5 mm. Overall, more than 20% of the fragments were smaller than 0.2 mm. In addition, aggregate stability was positively and often significantly correlated with Fe_d, Al_d, Fe_o and clay content, but significantly and negatively correlated to SOC.     

广东省不同母质发育土壤颗粒分布的分形维数特征

采集广东省主要成土母质(玄武岩、砂页岩、第四纪红土和花岗岩)发育的林地、耕地和园地土壤剖面各发生层土壤,测定了土壤颗粒组成、有机质、CEC等理化性质,探讨了不同母质发育土壤颗粒分布的分形维数特征及其与土壤理化性质的关系。结果表明,玄武岩、第四纪红土、花岗岩和砂页岩发育土壤分形维数变幅分别为2.923 9~2.981 2,2.858 8~2.937 7,2.769 3~2.923 1和2.544 6~2.885 6;玄武岩和第四纪红土发育土壤颗粒分布分形维数与砂页岩发育土壤存在显著差异。土壤颗粒分布的分形维数随土壤深度增加呈增大的趋势,相同母质发育土壤的深层土壤颗粒分布的分形维数接近一致。玄武岩和第四纪红土发育土壤颗粒分布的分形维数在不同深度土壤之间变幅较小,砂页岩和花岗岩发育土壤变幅较大。土壤颗粒分布的分形维数与砂粒含量呈极显负相关,与黏粒含量呈极显著正相关,与土壤全磷、速效钾、全铁、CEC、有机质、全氮、碱解氮呈极显著或显著正相关;土壤颗粒分布的分形维数可以作为表征土壤肥力状况指标。     

The influence of organic matter on aggregate stability in some British soils

The stability of aggregates from 26 soils selected from agricultural areas was measured by wet-sieving and the results correlated with sand, silt, clay, nitrogen, organic matter and iron contents and with cation exchange capacity. Highly significant correlations were obtained for the relationships between aggregate stability and organic matter and some properties associated with it. No other soil constituent investigated had a significant relationship with aggregate stability, indicating that organic matter is mainly responsible for the stabilization of aggregates in these soils. The relationships between aggregate stability, and organic matter content plus some of its component fractions were examined in more detail using 120 soils. Total organic matter, total carbohydrate and humic material extracted by various reagents each gave highly or very highly significant correlations with aggregate stability. However, whilst it was not possible to distinguish whether any one organic component was more important than another, the results indicate that soil organic matter levels can be used diagnostically to identify soils which may show problems of structural instability.     

Stability of soil aggregates in relation to organic constituents and soil water content

The effects of soil organic matter content, soil water content and duration of wet-sieving on aggregate stability of soils with contrasting cropping histories were investigated. Long-term pasture samples had a greater aggregate stability than long-term arable samples. However, air-drying aggregates before wet-sieving increased the aggregate stability of long-term pasture samples, but decreased that of long-term arable samples. With increasing duration of wet-sieving, the proportion of water-stable aggregates declined until a near-constant value was reached for each sample. Thus, within a sample there are aggregates possessing a wide range of stabilities; with increasing time under arable cropping there is an increase in the proportion of unstable aggregates present, and the measured aggregate stability, therefore, declines. Unstable aggregates (defined as those dispersed after wet-sieving for 1 min) generally had lower organic matter content than stable ones (those still intact after sieving for 15 min). The aggregate stability of a regrassed site (13 years of arable plus 2 years of pasture) was markedly higher than that of a corresponding site from 15 years of arable cropping. Nonetheless, levels of organic matter (organic C, total N and hydrolysable carbohydrate) were almost identical at the two sites. However, aggregates from the regrassed site did have a higher biomass C and water-extractable carbohydrate content than those from the 15-year arable site. For a group of soils with varying cropping histories, aggregate stability was significantly more closely correlated with hot water-extractable carbohydrate content than with organic C or hydrolysable carbohydrate content. It is suggested that the hot water-extractable carbohydrate fraction may represent a pool of carbohydrate involved in the formation of stable aggregates.     

秸秆与氮肥配施对潮土微生物活性及团聚体分布的影响

为了探索秸秆还田与氮肥配施对砂质潮土微生物活性与土壤团聚体的影响.采用室内培养的方法,在定量秸秆条件下,通过控制尿素用量,研究不同氮肥用量与秸秆配施比例对砂质潮土的有机质、土壤微生物量碳、氮含量、土壤酶活性以及土壤团聚体的影响.结果 表明:与CK相比,秸秆配施适量氮肥,能显著提高土壤有机质(29.04％～41.90％)...     

苎麻对红壤旱地土壤团聚体及其特性的影响

采用干、湿筛法研究了种植苎麻和花生对红壤旱地土壤团聚体及其特性的影响,并比较分析了土壤团聚体及土壤理化性质与地表径流和土壤侵蚀量的关系。结果表明:(1)与花生地相比,苎麻地有机质、田间持水量、总孔隙度、沙粒分别升高了28.44%,10.06%,5.65%和53.13%,土壤容重、粉粒和黏粒则分别降低了7.20%,14.85%和34.95%,均达显著性差异水平(p0.05)。(2)团聚体平均重量直径(MWD)、稳定性指数(ASI)显著升高(p0.01),苎麻地土壤团聚体稳定性优于花生地;(3)两处理均以0.25~1mm粒径团聚体保存几率最大,抗水蚀能力最强。(4)地表径流量和土壤侵蚀量与土壤有机质、沙粒含量、1mm的干团聚体、0.5mm的水稳性团聚体、MWD以及ASI呈极显著负相关关系(p0.01),而与粉粒、黏粒、0.25mm干团聚体、0.053mm的水稳性团聚体、呈极显著正相关关系(p0.01)。