武雯梅

（山西師范大學生命科學學院，山西 臨汾 041000）

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗選在山西省臨汾市堯都區(qū)，中部盆地海拔為420～509 m，該地屬暖溫帶亞干旱第一氣候區(qū)，暖溫帶大陸半干旱季風氣候，年平均氣溫9～13℃，無霜期197 d，年平均降水約494.19 mm。土壤類型為嶁土。

1.2 樣品采集

采樣時間為2017年10月中旬，選擇了農(nóng)田和林地2個研究對象。農(nóng)田為小麥玉米輪作田，林地為桃樹和杏樹間隔種植。每種土地選取3個樣點作為試驗重復，在兩種土地中隨機選取3個點設置采樣點，按0～10 cm、10～20 cm逐層采集原狀土樣約400 g。

1.3 測定項目和方法

土壤質量含水量的測定采用烘干法，土壤容重的測定采用取土器法，飽和導水率的測定采用定水頭法，團聚體結構的測定采用干篩法、濕篩法，有機質的測定的測定采用重鉻酸鉀外加熱法［1］。

2 結果與分析

2.1 土壤質量含水量

如圖1所示，農(nóng)地的土壤質量含水量明顯高于林地，原因可能是農(nóng)田被翻耕，但林地未被翻耕；農(nóng)田土壤疏松，水分容易下滲?？v向來看，表層土壤含水量高于深層土壤含水量，原因是表層土壤比深層疏松。

總體而言，不同利用方式會影響土壤質量含水量。農(nóng)地土壤含水量顯著高于林地土壤質量含水量，這與農(nóng)作物耗水量小、土壤蒸散量相對較小有關。林地土壤質量含水量總體較小，但差距不大，說明植物耗水特征對土壤水分雖然有影響，但作用較小［2］。

圖1 農(nóng)田和林田土壤質量含水量

2.2 土壤容重

土壤容重是反映土壤結構和持水能力的重要指標。由圖2可以看出，隨著土層深度的增加，土壤容重顯著增大，且不同土層差異顯著，差值范圍為0.12～0.47 g/cm。

圖2 農(nóng)田和林地的土壤容重

表層土壤容重低于深層土壤，主要是因為人工混交林枯落物及腐殖質較厚，加上微生物活動頻繁，使其容重降低。而農(nóng)地表層雖然枯落物和腐殖質極少，但受人為耕作的影響，表層土壤疏松，容重也降低，深層土壤存在犁底層，土壤容重顯著增大，可見人為耕作對土壤理化性質有顯著影響［1］。

2.3 土壤團聚體評價

土壤團粒結構的測定方法分為干篩和濕篩兩種。干篩時稱取約200 g風干后土樣，用孔徑分別為5、2、1、0.5、0.25 mm及0.053 mm的套篩，用電動篩分機進行篩分，時長10 min，稱量每級篩子上殘留的團粒質量，并計算出各級團粒殘留量占土樣總量的百分數(shù)。之后配一份相同比例的50 g的土樣，進行濕篩。濕篩時需充分潤濕團聚體，再用相同的套篩，用濕篩筒上下震動30余次。結束后，將殘留在各級篩孔上的團聚體用水沖入鋁盒，烘干，稱質量，計算水穩(wěn)性團粒含量組成。

團聚體平均質量直徑（MWD）采用公式（1）計算。

式（1）中為某一級別團粒的直徑平均值，Wi為此級別的團粒百分量。一般來說，MWD值大，土壤結構好，相反，則較差。

試驗結果如圖3所示，農(nóng)地的機械穩(wěn)定性以及水穩(wěn)定性均大于林地。這說明農(nóng)地土壤經(jīng)人工翻動及經(jīng)營，土壤結構從各方面來說均優(yōu)于林地土壤。

圖3 林地與農(nóng)地的機械穩(wěn)定性與水穩(wěn)定性

在試驗中，由于濕篩操作失誤，導致無法獲得粒徑大于2 mm及小于0.053 mm2個級別團聚體的含量和百分比，因此水穩(wěn)定性的試驗結果不能做定量分析，只能定性比較農(nóng)地與林地的水穩(wěn)定性。

2.4 毛管持水量和飽和含水量的測定

毛管持水量及飽和含水量如圖4、5所示。通常而，土壤的持水量、毛管持水量、吸濕量以及最大吸濕量隨團聚體粒徑的減小而增加，而土壤通氣和透水的速度、孔隙度會隨著團粒粒徑的減小而下降。土壤的水分性質受土壤結構的影響，如孔隙的物理性質、不同土壤顆粒（包括單粒、復粒、團粒）的穩(wěn)定性及排列方式等，毛管含水量和飽和含水量受土壤的結構、質地、有機質占比以及土壤的利用性質的影響，而土壤水分性質受土壤質地的影響，究其原因是土壤的離子交換能力、表面吸附力等物理性質會隨著土壤顆粒的粗細變化和比表面積的增減而變化。

圖4 林地及農(nóng)地的毛管持水量

圖5 林地及農(nóng)地的飽和含水量

2.5 飽和導水率的測定

飽和導水率受土壤質地、孔隙分布、容重以及有機質含量等的影響，其中孔隙分布特征對土壤飽和導水率的影響最大。土壤空隙度越大，土壤容重越小，飽和導水率（Ks）值越大。Ks值綜合反映了多孔介質對某種流體的阻礙作用。因此，Ks值取決于多孔介質的基質特征和在多孔介質中流動的流體的某些物理性質，如密度和黏度。但絕大多數(shù)情況下，不考慮水的物理性質的變化，將水的物理性質看作恒量。

圖6 農(nóng)地與林地的土壤容重

測量結果顯示（見圖6），農(nóng)地0～10 cm深土層的土壤Ks值大于10～20 cm深土層的土壤Ks值；林地0～10 cm深土層的土壤Ks值小于10～20 cm深土層的土壤Ks值；林地10～20 cm深土層的土壤Ks值小于農(nóng)地10～20 cm深土層的土壤Ks值。這可能是因為農(nóng)地淺層土壤經(jīng)人工翻耕，土壤空隙度增大、容重減小、飽和導水率增大，林地深層土壤雖遭受人為因素干擾較小，但深層土壤中樹木根系發(fā)達，微生物活動頻繁，孔隙度高，Ks值較高。

2.6 有機質的測定

用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測定土壤有機質含量的原理：在外加熱法的條件下（170～180℃油浴，沸騰5～6 min），首先用過量重鉻酸鉀·硫酸標準溶液氧化土壤中有機質（碳），并以FeSO4滴定，利用所消耗的K2Cr2O7量計算有機質含量。故公式為：

土壤有機質含量/（g/kg）=

式（2）中：V0為滴定空白所用的FeSO4含量，V為滴定土樣時所用的FeSO4含量，5為所加K2Cr2O7體積，c為1/6 K2Cr2O7標準溶液濃度，3為1/4碳原子的摩爾質量（g/mol），1.742為將測定的土壤有機碳換算成有機質的平均換算系數(shù)，1.1為有機碳氧化矯正指數(shù)，m為風干土壤質量（g），k為水分系數(shù)。

研究發(fā)現(xiàn)不同深度的有機質含量都很豐富，農(nóng)田的有機質含量更高些。主要原因是該地輪作種植季節(jié)性植物——玉米和小麥，每年有部分枯落物回歸農(nóng)地，導致農(nóng)地土壤中根系種類及數(shù)量較多，于地表下大范圍分布。林地種植為多年生木本——果樹，其年枯枝落葉量較少，有機質回歸土壤較少，導致林地有機碳含量比農(nóng)地低（見表1）。綜上，不同的土地利用方式影響了農(nóng)地和林地的有機質含量。

表1 農(nóng)地與林地的土壤有機質含量