吳 鵬，朱 軍，崔迎春，丁訪軍，周 瑋

黔中杠寨小流域不同植被類型土壤抗蝕性研究

吳 鵬，朱 軍，崔迎春，丁訪軍，周 瑋

（貴州省林業(yè)科學(xué)研究院，貴州 貴陽 550005）

為全面評價(jià)黔中杠寨小流域主要植被類型的水土保持功能，以小流域主要的5種植被類型下的表層土壤為研究對象，并以無林地為對照，選取了多個(gè)與土壤抗蝕性相關(guān)的指標(biāo)，分析其不同植被類型下土壤抗蝕性的差異，并采用主成分分析法篩選出了評價(jià)土壤抗蝕性強(qiáng)弱的最佳指標(biāo)，計(jì)算了土壤抗蝕性綜合指數(shù)。結(jié)果表明：(1) 5種不同植被類型的土壤抗蝕性均要優(yōu)于無林地（少數(shù)幾個(gè)指標(biāo)除外），麻櫟灌木林在各抗蝕性指標(biāo)上表現(xiàn)最好，馬尾松+華山松混交林幼林次之；(2) 不同植被類型下評價(jià)土壤抗蝕性的最佳五指標(biāo)分別是：＞0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量、結(jié)構(gòu)破壞率、分散系數(shù)、團(tuán)聚狀況和團(tuán)聚度；(3) 根據(jù)土壤抗蝕性綜合指數(shù)，5種不同植被類型及無林地表層土壤的抗蝕性由強(qiáng)到弱依次為：麻櫟灌木林（1.302）、馬尾松+華山松混交林幼林（1.073）、柳杉幼林（0.190）、杉木+柳杉混交林幼林（-0.145）、柏木幼林（-0.428）、無林地（-1.992）。建議該小流域在石漠化綜合治理和生態(tài)恢復(fù)過程中，應(yīng)加強(qiáng)對麻櫟天然次生林的人為管護(hù)措施，以提高其群落整體生態(tài)效應(yīng)；把馬尾松+華山松混交林作為重要生態(tài)公益林加以營造。

杠寨小流域；植被類型；土壤抗蝕性

水土流失是世界第1號環(huán)境問題，是我國的第1大隱患，我國因水土流失每年造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)400多億元[1]。目前，國家正在西部地區(qū)實(shí)施的退耕還林還草工程，其目的就是解決我國嚴(yán)重的水土流失問題[2]。國內(nèi)外學(xué)者一直把土壤抗蝕性研究作為水土保持學(xué)科研究的重要內(nèi)容之一[3]，提高土壤抗蝕性是防治水土流失、促進(jìn)生態(tài)恢復(fù)的有效途徑之一。土壤抗蝕性(soil anti-erodibility)是指土壤抵抗水的分散和懸浮的能力[4]，是評價(jià)土壤是否易受侵蝕營力破壞的標(biāo)準(zhǔn)[5]。關(guān)于土壤抗蝕性國內(nèi)外都有不少研究報(bào)道[1-14,16-18,20-22]，在我國，黃土高原地區(qū)的土壤抗蝕性研究取得了較大進(jìn)展[7-10,18]；但是針對喀斯特地區(qū)的研究還比較少，趙洋毅等[11-13]比較了黔中花溪地區(qū)4種巖性土壤抗蝕性的強(qiáng)弱，同時(shí)探討了4種自然植被下土壤抗蝕性差異；胡寧等[14]研究了巖溶石漠化山地不同退耕模式土壤抗蝕性及其與結(jié)構(gòu)體分形關(guān)系；陳佳等[3]研究了桂西北喀斯特地區(qū)不同土地利用類型的土壤抗蝕性。但是由于地形地貌的復(fù)雜多變，不同類型喀斯特區(qū)土壤抗蝕性有很大差異；另外由于不同植被類型固持土壤、改良土壤作用的差異，使得不同植被下土壤抗蝕性也有一定差異。因此，本文以黔中杠寨典型喀斯特小流域在退耕還林工程中營造的主要植被類型（柏木幼林、柳杉幼林、馬尾松+華山松混交林幼林和杉木+柳杉混交林幼林）以及麻櫟灌木林和用以對照的無林地為研究對象，選取了多個(gè)與土壤抗蝕性相關(guān)的指標(biāo)，對比探討了不同植被類型下土壤抗蝕性的特征和差異，并采用主成分分析法，篩選出了評價(jià)該小流域不同植被類型下土壤抗蝕性強(qiáng)弱的最佳指標(biāo)，計(jì)算出了土壤抗蝕性綜合指數(shù)，旨在能為該區(qū)域土壤侵蝕和水土保持研究提供一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)為該區(qū)域石漠化綜合治理、生態(tài)恢復(fù)、退耕還林工程中林分結(jié)構(gòu)的調(diào)整及適宜樹種的篩選提供一定的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究地位于貴州省開陽縣高寨苗族布依族鄉(xiāng)杠寨小流域，流域面積3 020.15 hm2，屬烏江水系的支流清水江流域，清水江是烏江中游右岸的大支流之一，發(fā)源于苗嶺山脈北麓的平壩縣活龍冷水沖；地處開陽縣南面，地理位置東經(jīng)107o70′～ 117o00′，北緯 26o51′～ 26o55′，平均海拔 600～1 350 m；巖溶地貌類型以丘原山地為主，主要出露巖石為石灰?guī)r、白云巖、灰質(zhì)白云巖、砂頁巖；石漠化以輕度、中度為主，以及部分強(qiáng)度石漠化；冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，年平均氣溫11.6℃～15.3℃，年無霜期250 d左右，常年降雨量約為1 200 mm，雨熱同期，雨量充沛且多集中在夏季6、7、8三個(gè)月，占降雨量50%左右；森林覆蓋率為35%，植被屬亞熱帶常綠闊葉林和常綠針葉闊葉混交林，森林樹種有馬尾松、杉、柏等，經(jīng)濟(jì)林樹種主要有核桃、桃子、李子等；土壤主要為地帶性黃壤。林地植被主要有白櫟Quercus fabri Hance、毛栗Castanea seguinii 、小果南燭Lyonia ovalifolia var.elliptica、小果薔薇Rosa cymosa Tratt.、杜鵑Rhododendron simsii & R.spp.、 火 棘Pyracantha fortuneana、山胡椒Lindera glauca.、石生鼠李Rhamnus davurica Pall.、 鹽 膚 木Rhus chinensis Mill、 芒 Miscanthus、 菜 蕨 Callipteris esculenta、蓋蕨Athyrium minimum Ching、狗脊蕨Woodwardia japonica、金星蕨Parathelypteris nipponica.、蝴蝶花Herba Iridis Japonicae、苔草Carex tristachya、茅草Imperata cylindrica。

2 研究方法

2.1 樣地的設(shè)置

于2010年12月在黔中腹地杠寨小流域內(nèi)，在全面的踏查的基礎(chǔ)上,選擇了柳杉Cryptomeria fortunei幼林（CF1）、柏木Cupressus funebris幼林(CF2)、麻櫟Quercus acutissima灌木林（QA）、杉木Chinese Fir+柳杉混交林幼林（CFF）以及馬尾松Pinus massoniana+華山松Pinus armandii混交林幼林（PMA）等5種不同植被類型，并以無林地（CK）為對照，分別建立20 m×20 m 的樣方進(jìn)行常規(guī)調(diào)查，記錄其坡度、坡向、冠幅等常規(guī)指標(biāo)，其樣地具體情況見表1。

表1 樣地基本情況Table 1 Information of investigation plots

2.2 樣品的采集

分別在5種不同植被類型的樣地及作為對照的無林地內(nèi)，沿坡面從左到右等間距布設(shè)3個(gè)重復(fù)采樣點(diǎn)，在土壤表層0～20 cm內(nèi)，用環(huán)刀取原狀土以測定土壤水分-物理性質(zhì)；用大鋁盒取原狀土，帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干后干篩以測定水穩(wěn)性團(tuán)聚體、抗蝕指數(shù)等指標(biāo)；另外在每個(gè)采樣點(diǎn)按S形布點(diǎn)，取表層(0～20 cm)土壤進(jìn)行混合，然后采用四分法分取樣品1 kg左右，帶回室內(nèi)風(fēng)干后，以測定土壤的有機(jī)質(zhì)含量、機(jī)械組成、微團(tuán)聚體等理化性質(zhì)。

2.3 樣品的分析方法

土壤容重和土壤水分-物理性質(zhì)的測定采用環(huán)刀法《LY/T1215-1999》；土壤滲透率的測定采用環(huán)刀法《LY/T1218-1999》；土壤有機(jī)質(zhì)采用外加熱重鉻酸鉀-濃硫酸氧化-容量法《LY/T1237-1999》；土壤顆粒組成（機(jī)械組成）和微團(tuán)聚體的測定采用吸管法《LY/T1225-1999》；土壤大團(tuán)聚體的測定采用機(jī)械篩分法（干篩法和濕篩法）《LY/T1227-1999》[15]。土壤抗蝕指數(shù)測定參照文獻(xiàn)[11]。

2.4 評價(jià)指標(biāo)

衡量土壤抗蝕性強(qiáng)弱的指標(biāo)很多，不同學(xué)者對抗蝕性指標(biāo)的選用也不盡相同。由于研究區(qū)域及其它條件的差異，選用指標(biāo)取決于多種因素，單一性指標(biāo)只能反映土壤對侵蝕營力的相對敏感性，無法定量求取已知侵蝕營力下的土壤侵蝕量，選用多種指標(biāo)組合則更能全面地反應(yīng)土壤的實(shí)際抗蝕能力[16-18]。該文選用了以下10個(gè)指標(biāo)：

(1) 有機(jī)質(zhì)含量 (g/kg)；

(2) ＞0.25 mm團(tuán)聚體含量(%)；

(3) ＞0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量(%)；

(4) 結(jié)構(gòu)破壞率(%) = ＞0.25 mm 團(tuán)聚體分析值(干篩-濕篩) / ＞0.25 mm團(tuán)聚體干篩分析值×100%；

(5) 水穩(wěn)性團(tuán)聚體平均重量直徑EMWD=（式中：Xi為第i級的平均直徑，i=1,2,…,N；Wi為第i級的土壤質(zhì)量；Wt為供試土壤總質(zhì)量）；

(6) 土壤團(tuán)聚狀況 = ＞0.05 mm微團(tuán)聚體分析值 - ＞0.05 mm土壤機(jī)械組成分析值；

(7) 團(tuán)聚度(%) = 團(tuán)聚狀況 / ＞0.05 mm微團(tuán)聚體分析值×100%；

(8) 分散率(%) = ＜0.05 mm微團(tuán)聚體分析值 /＜0.05 mm機(jī)械組成分析值×100%；

(9) 分散系數(shù)(%) = ＜0.001 mm微團(tuán)聚體分析值 / ＜0.001 mm機(jī)械組成分析值×100%；

(10) 抗蝕指數(shù) = (土?？倲?shù)-崩解土粒數(shù)) / 土?？倲?shù)。

2.5 數(shù)據(jù)處理方法

相關(guān)數(shù)據(jù)處理均應(yīng)用Excel和SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件[19]中的相關(guān)程序完成。

3 結(jié)果與分析

3.1 有機(jī)質(zhì)含量

土壤有機(jī)質(zhì)是水穩(wěn)性團(tuán)粒的主要膠結(jié)劑，能夠促進(jìn)土壤中團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，增加土壤的疏松性、通氣性和透水性，對改善土壤結(jié)構(gòu)和提高土壤抗蝕性具有重要作用，而國內(nèi)外已有大量研究采用土壤有機(jī)質(zhì)含量變化作為土壤抗蝕性指標(biāo)之一[17]。由圖1可知，不同植被類型下表層土中（0～20 cm）土壤有機(jī)質(zhì)含量的表現(xiàn)為：麻櫟灌木林（QA）(51.86 g/kg)＞馬尾松+華山松混交林幼林(PMA)(40.75 g/kg)＞柳杉幼林（CF1）(39.41 g/kg)＞杉木+柳杉混交林幼林(CFF)(32.45 g/kg)＞柏木幼林(CF2)(25.62 g/kg)＞無林地(CK)(18.60 g/kg)；通過方差分析的結(jié)果表明，不同植被類型表層土壤有機(jī)質(zhì)含量之間的差異達(dá)到極顯著水平（F=8.75**）；采用最小顯著差法（LSD法）進(jìn)行多重比較：除馬尾松+華山松混交林幼林外，有機(jī)質(zhì)含量最高的麻櫟灌木林同其它不同植被類型間均存在顯著差異；除柏木幼林外，對照的無林地同其它不同植被類型間也存在顯著差異；所以僅從有機(jī)質(zhì)含量這一指標(biāo)來看，麻櫟灌木林的抗蝕能力最強(qiáng)，馬尾松+華山松混交林幼林、柳杉幼林和杉木+柳杉混交林幼林抗蝕能力次之，柏木幼林和無林地則最差。

圖1 不同植被類型表層土壤有機(jī)質(zhì)含量Fig.1 Topsoil organic matter content of different vegetation types

3.2 土壤團(tuán)聚性能

土壤團(tuán)聚體具有一定的機(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性，它是由土壤顆粒凝聚、膠結(jié)和黏結(jié)而相互聯(lián)結(jié)組成的，它的數(shù)量和穩(wěn)定性是衡量土壤抗蝕性的重要指標(biāo)，土壤大團(tuán)聚體含量增加使得土壤孔隙度、入滲能力和土壤持水量均得到有效改善[20]。由表1可知，不同植被類型土壤干篩團(tuán)聚體的結(jié)構(gòu)組成多以＞7mm以上的為主，其中麻櫟灌木林、杉木+柳杉混交林幼林和馬尾松+華山松混交林幼林＞7mm的團(tuán)聚體含量都在80%以上，柏木幼林＞7mm的團(tuán)聚體含量為59.43%，所占比例最低；＞0.25mm土壤干篩團(tuán)聚體含量的排序?yàn)椋郝闄倒嗄玖?98.25%)＞杉木+柳杉混交林幼林(97.83%)＞馬尾松+華山松混交林幼林(96.24%)＞柳杉幼林(94.78%)＞無林地(92.55%)＞柏木幼林(91.64%)；方差分析的結(jié)果表明，不同植被類型＞0.25mm土壤干篩團(tuán)聚體含量之間的差異達(dá)到極顯著水平（F=5.61**）；采用最小顯著差法（LSD法）進(jìn)行多重比較：無林地和柏木幼林同麻櫟灌木林、杉木+柳杉混交林幼林和馬尾松+華山松混交林之間均存在顯著或極顯著差異，但是無林地同柏木幼林之間差異不顯著，柳杉幼林同其它不同植被類型間差異不顯著。

表2 不同植被類型表層土壤團(tuán)聚體( 干篩) 組成Table 2 Composition of topsoil aggregate in different vegetation types

3.3 水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量、平均重量直徑和結(jié)構(gòu)破壞率

水穩(wěn)性團(tuán)聚體是由有機(jī)質(zhì)膠結(jié)而成的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，可以改善土壤結(jié)構(gòu)，而且被水浸濕后不易解體，具有較高的穩(wěn)定性[12]。因此，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量可以作為抗蝕性的評價(jià)指標(biāo)。由表3可知，不同植被類型＞0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量為：麻櫟灌木林(80.47%)＞馬尾松+華山松混交林幼林(78.18%)＞柳杉幼林(76.21%)＞杉木+柳杉混交林幼林(75.31%)＞柏木幼林(66.70%)＞無林地(54.67%)，分別比無林地高出25.80%、23.51%、21.54%、20.65%和12.03%；方差分析結(jié)果：不同植被類型＞0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量之間的差異達(dá)到顯著水平（F=3.36*）；采用最小顯著差法（LSD法）進(jìn)行多重比較：5種不同植被類型相互之間差異不顯著；除了柏木幼林外，其它不同植被類型與無林地之間差異顯著。一般而言，用有機(jī)質(zhì)含量和土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量作指標(biāo)來評價(jià)土壤的抗蝕性時(shí)，二者之間的變化基本是一致的[12,21]；本文兩者之間的關(guān)系亦是如此。相關(guān)分析結(jié)果表明：＞0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量和土壤有機(jī)質(zhì)含量之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（r=0.914*, n=6）。不同植被類型土壤表層的結(jié)構(gòu)破壞率為：麻櫟灌木林(18.10%)＜馬尾松+華山松混交林幼林(18.77%)＜柳杉幼林(19.59%)＜杉木+柳杉混交林幼林(23.02%)＜柏木幼林(27.22%)＜無林地(40.94%)，相關(guān)分析結(jié)果表明：土壤表層的結(jié)構(gòu)破壞率和土壤有機(jī)質(zhì)含量之間呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.880*,n=6）。從不同植被類型的水穩(wěn)性團(tuán)聚體平均重量直徑（EMWD）來看，麻櫟灌木林、馬尾松+華山松混交林幼林、柳杉幼林、柏木幼林和杉木+柳杉混交林幼林分別比無林地高了2.30 mm、2.18 mm、2.03 mm、2.01 mm和1.68 mm，且不同植被類型同無林地之間差異顯著（F=4.96*）。

表3 不同植被類型表層土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量、平均重量直徑和結(jié)構(gòu)破壞率Table 3 The content of water-stable topsoil aggregate, mean weight diameter and structural damage rate of different vegetation types

綜合水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量、結(jié)構(gòu)破壞率和水穩(wěn)性團(tuán)聚體平均重量直徑這幾個(gè)指標(biāo)分析可知：植被在改良土壤結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)土壤抗蝕性能方面有著顯著的作用；不同植被類型土壤表層的抗蝕能力從強(qiáng)到弱依次為：麻櫟灌木林＞馬尾松+華山松混交林幼林＞柳杉幼林＞杉木+柳杉混交林幼林＞柏木幼林＞無林地。

3.4 以微團(tuán)聚體含量為基礎(chǔ)的土壤抗蝕性指標(biāo)

團(tuán)聚狀況表示土壤顆粒的團(tuán)聚程度，其值大則土壤抗蝕性強(qiáng)。團(tuán)聚度以＞0.05mm微團(tuán)聚體分析值占土壤相應(yīng)粒級的百分比來表示土壤抗蝕性強(qiáng)弱，團(tuán)聚度越大則土壤抗蝕性越強(qiáng)[21]。由表4可知，不同植被類型表層土壤團(tuán)聚狀況排序?yàn)椋厚R尾松+華山松混交林幼林(24.07%)＞麻櫟灌木林(19.45%)＞柏木幼林(16.25%)＞柳杉幼林(8.37%)＞杉木+柳杉混交林幼林(6.79%)＞無林地(6.31%)；團(tuán)聚度表現(xiàn)為：馬尾松+華山松混交林幼林(58.16%)＞麻櫟灌木林(44.50%)＞柏木幼林(28.89%)＞柳杉幼林(28.40%)＞無林地(21.60%)＞杉木+柳杉混交林幼林(18.04%)。

表4 不同植被類型表層土壤的團(tuán)聚狀況、團(tuán)聚度、分散率及分散系數(shù)Table 4 Aggregation situations, aggregation degree,dispersion rate and dispersion coefficient of different vegetation types

分散率和分散系數(shù)均以分析中低于規(guī)定粒級的顆粒，視為完全分離的顆粒，用完全分離的顆粒與機(jī)械組成分析值來表示土壤抗蝕性，分散率和分散系數(shù)越大，土壤抗蝕性越弱[3,21]。由表4可知，不同植被類型表層土壤的分散率和分散系數(shù)均以麻櫟灌木林和馬尾松+華山松混交林幼林最小，杉木+柳杉混交林幼林和柳杉幼林居中，無林地和柏木幼林為最大。

3.5 土壤抗蝕指數(shù)

土壤的抗蝕性是指土壤抵抗水分散和懸浮的能力，它是影響土壤侵蝕的重要因子，土粒在水中的穩(wěn)定性越強(qiáng)，崩解的速度越慢，抗蝕性能就越強(qiáng)，抗蝕指數(shù)就越大 ；水浸檢驗(yàn)是檢驗(yàn)土壤抗蝕性能強(qiáng)弱的內(nèi)在指標(biāo)[13]。從抗蝕指數(shù)來看（圖2），不同植被類型土壤表層的抗蝕能力強(qiáng)弱順序?yàn)椋郝闄倒嗄玖?90.67%)＞柏木幼林(86.00%)＞柳杉幼林(84.00%)＞馬尾松+華山松混交林幼林(82.67%)＞杉木+柳杉混交林幼林(74.00%)＞無林地(44.67%)，有林地的抗蝕性能均遠(yuǎn)高于無林地，由此也可說明植被對土壤抗侵蝕能力的影響很大，增加植被覆蓋率能增加土壤的抗蝕性。

圖2 不同植被類型表層土壤抗蝕指數(shù)Fig. 2 Topsoil anti-erosion indexes of different vegetation types

3.6 土壤抗蝕性各指標(biāo)的主成分分析

為了進(jìn)一步了解不同植被類型的土壤綜合抗蝕性能以及各土壤抗蝕性因子對土壤抗蝕性的貢獻(xiàn)，選取了有機(jī)質(zhì)含量（X1）、＞0.25 mm團(tuán)聚體含量(X2)、＞0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量(X3)、結(jié)構(gòu)破壞率(X4)、水穩(wěn)性團(tuán)聚體平均重量直徑EMWD(X5)、土壤團(tuán)聚狀況(X6)、團(tuán)聚度(X7)、分散率(X8)、分散系數(shù)(X9)、抗蝕指數(shù)(X10) 等以上10個(gè)與土壤抗蝕性較為密切的指標(biāo)，考慮到各指標(biāo)間的信息重疊和相互間的關(guān)聯(lián)性，因此對其進(jìn)行了主成分分析法，以較少的公因子代替原有指標(biāo)，并盡可能保留原有指標(biāo)的信息量，以最佳評價(jià)指標(biāo)綜合評價(jià)不同植被類型的土壤抗蝕性強(qiáng)弱。為了使因子載荷矩陣中的系數(shù)更加顯著，在因子分析過程中對初始因子載荷矩陣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，對因子和原始變量間的關(guān)系進(jìn)行重新分配，使相關(guān)系數(shù)向0～1分化，從而使公因子更加容易解釋[23]（表5）。

由表5可知，主成分1貢獻(xiàn)率達(dá)76.51%，主成分2貢獻(xiàn)率達(dá)12.63%，二者累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)89.14%（＞85.00%），占總變異的絕大部分，信息損失量僅10.86%，可以滿足主成分分析對信息損失量的要求，表明選用前2個(gè)主成分基本上能反映該小流域不同植被類型的土壤抗蝕性能。對主成分1貢獻(xiàn)率最大的是X3、X4和X9，其中X3為正向貢獻(xiàn)，X4和X9為負(fù)向貢獻(xiàn)，說明＞0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量越高，結(jié)構(gòu)破壞率和分散系數(shù)

表5 不同植物類型表層土壤抗蝕性指標(biāo)因子旋轉(zhuǎn)后的載荷、特征根和累積貢獻(xiàn)率Table 5 Loading factor, characteristic parameter, and cumulative contribution rate of topsoil anti-erodibility index of different vegetation types after factor rotation

越小，土壤的抗蝕性越強(qiáng)；對主成分2貢獻(xiàn)率最大的是X6和X7，均為正向貢獻(xiàn)，說明土壤團(tuán)聚狀況和團(tuán)聚度越好，土壤的抗蝕性能越強(qiáng)。

由經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理的各變量與特征向量之間的線性組合和每一主成分占總主成分之和的比例計(jì)算得到不同植被類型綜合主成分分值（F綜）。計(jì)算方法如下：

式中：Fi—第i主成分值，aij—第i主成分對應(yīng)的特征向量，x*—變量標(biāo)準(zhǔn)化后的值，λi—為第i個(gè)特征根 ,λ總=λ1+λ2，F(xiàn)綜—綜合主成分分值 (簡稱綜合分值)，計(jì)算結(jié)果見（表6）。

表6 不同植物類型表層土壤抗蝕性綜合指數(shù)Table 6 Comprehensive index of topsoil anti-erodibility of different vegetation types

從表6可以看出，不同植被類型表層土壤抗蝕性綜合指數(shù)由強(qiáng)到弱排序?yàn)椋郝闄倒嗄玖郑抉R尾松+華山松混交林幼林＞柳杉幼林＞杉木+柳杉混交林幼林＞柏木幼林＞無林地，其中麻櫟灌木林、馬尾松+華山松混交林幼林和柳杉幼林綜合主成分值為正值，其余均為負(fù)值，差異明顯。

4 結(jié)論與討論

(1) 通過對黔中杠寨小流域5種不同植被類型表層土壤的有機(jī)質(zhì)含量、團(tuán)聚體指標(biāo)和抗蝕指數(shù)等表征土壤抗蝕性指標(biāo)的測定，并與無林地進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)除了少數(shù)幾個(gè)指標(biāo)外，各植被類型的土壤抗蝕性均要優(yōu)于無林地，無林地對應(yīng)的各抗蝕性指標(biāo)的實(shí)測值基本上也都是最差的，表明植被在與土壤相互作用過程中，對土壤持水固土性能有一定的改善促進(jìn)作用。麻櫟灌木林在各抗蝕性指標(biāo)上表現(xiàn)最好，其改良土壤結(jié)構(gòu)和提高土壤抗蝕性的作用最為明顯，其原因可能是因?yàn)槁闄倒嗄玖肿鳛槁淙~闊葉林，不僅生物量歸還量大，而且凋落物易分解轉(zhuǎn)化等造成的；馬尾松+華山松混交林幼林在各抗蝕性指標(biāo)上表現(xiàn)稍差與麻櫟灌木林，但要優(yōu)于其他幾種植被類型；建議該小流域在以后石漠化綜合治理和生態(tài)恢復(fù)過程中，對麻櫟天然次生林應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜藶楣茏o(hù)措施，以提高其群落整體生態(tài)效應(yīng)；可以把馬尾松+華山松混交林作為重要生態(tài)公益林加以選擇和營造。

(2) 通過對選取的10個(gè)與土壤抗蝕性較為密切的指標(biāo)，進(jìn)行主成分分析，所的結(jié)果與各個(gè)指標(biāo)單獨(dú)分析結(jié)果基本一致；＞0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量、結(jié)構(gòu)破壞率、分散系數(shù)、團(tuán)聚狀況和團(tuán)聚度是評價(jià)該小流域不同植被類型土壤抗蝕性強(qiáng)弱的最佳五指標(biāo)；該小流域不同植被類型表層土壤抗蝕性綜合指數(shù)由強(qiáng)到弱排序?yàn)椋郝闄倒嗄玖郑抉R尾松+華山松混交林幼林＞柳杉幼林＞杉木+柳杉混交林幼林＞柏木幼林＞無林地。

致謝：貴州大學(xué)林學(xué)院程富東、張旭賢等在成文過程中給予的支持和幫助，特此致謝！

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Study on soil anti-erodibility of different vegetation types in Gangzhai small watershed of central Guizhou Province

WU Peng, ZHU jun, CUI Ying-chun, DING Fang-jun , ZHOU Wei
(Guizhou Forestry Academy, Guiyang 550005, Guizhou, China)

In order to evaluate the function of soil and water conservation about the major vegetation types in Gangzhai small watershed of central Guizhou, the top soil under the five vegetation types and the bare land were chosen as the research objective, and the soil anti-erodibility related indicators were selected, the erodibility differences in the different vegetation types were analyzed, and the principal component analysis was used to screen the best indicator of the evaluation of soil erosion resistance strength, the corrosion resistance of composite index was calculated, The results show that (1) the erodibility of five different vegetation types were superior to non-forest land (except for a few indicators), Quercus acutissima was the best in the performance of corrosion resistance index,mixed Forest of Pinus massoniana and Pinus armandii were in the second place; (2) the best evaluation five indicators under different vegetation types in the erodibility were more than 0.25 mm water-stable aggregate content, the rate of structural damage, the dispersion coefficient, aggregation situations and aggregation degree; (3) according to soil anti-erodibility comprehensive index, five different types of vegetation and woodland top soil erodibility index corrosion resistance were from strong to weak: acutissima shrub (1.302), young mixed forest of Pinus massoniana and Armand Pine (1.073), young Cryptomeria (0.190), mixed young forest of China fir and Chinese cryptomeria, Cryptomeria (-0.145), young cypress plantation (-0.428), bare land (-1.992). It is suggested that the small watershed in after rocky desertification and ecological recovery processacutissima natural secondary forest should be the appropriate human management and protection measures, in order to improve the community overall ecological effects select and create mixed forest of pine masson and armand as an important ecological public welfare .

Gangzhai small watershed; vegetation types; soil anti-erodibility

2012-01-24

貴州喀斯特地區(qū)石漠化綜合治理監(jiān)測評價(jià)指標(biāo)體系與監(jiān)測示范（黔科合0Z字[2009]2）；貴州省林業(yè)廳重大項(xiàng)目：貴州森林生態(tài)效益監(jiān)測與評價(jià)（黔林科合[2010]）重大01號；《貴州省公益林可持續(xù)經(jīng)營技術(shù)研究創(chuàng)新能力建設(shè)》（黔科合院所創(chuàng)能[2009]4002）

吳 鵬（1983—），男，山西高平人，助理研究員，從事森林培育及喀斯特森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究；

E-mail:zuishaoxu@163.com

朱 軍，研究員，從事森林土壤及“3S”技術(shù)研究，E-mail: zhujun8821@vip.163.com

S741.7

A

1673-923X(2012)08-0064-07

[本文編校：吳 彬]