紫色土是我國主要的土壤類型之一，廣泛分布于長江中上游地區，其面積占全國紫色土資源的 51． 28%，土層淺薄，有機質含量低，抗侵蝕和抗沖刷能力弱，在降雨和徑流沖刷下極易造成嚴重的水土流失。紫色丘陵區作為長江中上游地區生態環境建設的重點區域之一，退耕還林還草是改善生態環境和防治水土流失的根本措施。研究表明，人工林可以有效改善土壤結構，提高土壤抗蝕性。土壤抗蝕性反映土壤抵抗水的分散及懸浮能力的大小，與土壤類型、土地利用方式和人為擾動關系密切。桑樹作為?？粕俚穆淙~喬木，具有生長適應性強、耐旱、耐澇、耐瘠薄以及萌蘗性強的特征，可有效地提高土壤抗蝕性和增強水土保持效益。發展桑蠶產業對生態經濟的綜合效果顯著。采用室內理化性質分析法，筆者研究了紫色丘陵區 3 種不同品種桑樹林地土壤理化性質及其抗蝕性差異，以期為該區桑樹水土保持效益客觀評價提供科學依據。

1 材料與方法

1． 1 試驗區概況
試驗區位于重慶市北碚區西南大學學苑小區，地處 E 106°24'，N 29°48'，海拔253 m，年均氣溫18．5℃ ，年平均降雨量 1 105． 4 mm，5 ～ 9 月降雨量占全年降雨量的 70%，處于北碚向斜中部。試驗土壤為中生代侏羅系沙溪廟祖灰棕紫色沙泥頁巖母質上發育的中性紫色土。在試驗區，選取3 種不同品種桑樹林地，即劍持、嘉陵 20 號和湖桑32 號\\) 。不同樣地類型基本情況見表 1?！颈?】

1． 2 土樣采集與分析
試驗于 2013 年 5 ～ 8 月的每月 15號左右進行，在 3 種桑樹林地內分別選擇標準株，在其附近樣地內采集 0 ～20 cm 土樣，采用土壤農化分析法進行室內物理化學性質測定，其中土壤含水量的測定采用烘干法，土壤容重的測定采用環刀法，有機質的測定采用重鉻酸鉀外加熱法，機械組成的測定采用吸管法，風干團聚體和水穩性團聚體的測定分別采用干篩法和濕篩法。選取粒徑 7 ～ 10mm 土壤顆粒 50 粒，均勻放置在孔徑為 5 mm 土壤篩中，然后靜置于水中，前 10 min 每隔 1 min 記錄 1 次崩解顆粒數，12min 后每隔 3 min 記錄 1 次，連續記錄 30 min，最后計算水穩性指數?？辜魪姸鹊臏y定采用 ZJ 型應變控制式直剪儀。各項理化性質指標的測試均為 3 次重復。

1． 3 土壤抗蝕性指標的測定
在對已有研究成果進行分析的基礎之上，結合該試驗的特點，選取水穩定性指數、結構破壞率、平均重量直徑、幾何平均直徑6 個指標評價土壤的抗蝕性能?！?】


式中，K 為水穩性指數; Pi為第 i 分鐘分散土粒數，i 取 1，2，3，…，10; Ki為第 i 分鐘的校正數; Pj為 10 min 內沒有分散的土粒數; A 為試驗土?？倲?。

結 構 體 破 壞 率 公 式 為:

＞ 0． 25 mm 團聚體含量\\( 干篩 － 濕篩\\)＞ 0． 25 mm 干篩團聚體含量× 100%平均重量直徑: MWD =\ue10dni = 1\\( wixi\\)式中，wi為第 i 粒級團聚體的百分數\\( %\\) ; xi為相鄰兩級團聚體的平均粒徑\\( mm\\) ?！?】


式中，wi為土壤不同粒級團聚體的質量\\( g\\) ; xi為相鄰兩級團聚體的平均粒徑\\( mm\\) 。

1． 4 土壤抗剪性能的測定
按照土工試驗方法 \\( GB /T50123-1999\\) 標準，采用 ZJ 型\\( 三速\\) 應變控制式直剪儀進行快剪試驗測定土壤抗剪強度。采用庫侖公式，計算抗剪強度指標\\( 土壤內摩擦角和土壤黏聚力\\) ?！?】


式中，Tf為土壤抗剪強度; δ 為作用在剪切面上的橫向應力;φ 為土壤內摩擦角; C 為土壤黏聚力。

2 結果與分析

2． 1 桑樹林地土壤理化性質特征
桑樹林地能有效地改善土壤物理性質，明顯增加土壤有機質含量。土壤容重影響土壤水分、空氣、養分以及耕作阻力等土壤理化性質，其大小與土壤質地、土壤結構及有機質含量等有關。由表 2 可知，不同樣地類型的土壤容重在1．25 ～1．29 g/cm3間變化，其大小依次為桑樹 C ＞桑樹 B ＞ 桑樹 A。3 種桑樹對土壤的物理性質均有改善作用，其中以桑樹 A 效果最好。不同樣地土壤顆粒組成均以粗粉粒含量\\( 0．05 ～0．001 mm\\) 最高，其數值在54． 35% ～ 64． 17% 之間，而黏粒\\( ＜ 0． 001 mm\\) 、砂粒\\( 0． 050～ 1． 000 mm\\) 含量均較低，表明桑樹及其根系的存在促進土壤細顆粒成分的保持。各樣地土壤有機質含量在 16． 88 ～30． 67 g /kg 間范圍變化，其大小依次為桑樹 A ＞ 桑樹 B ＞ 桑樹 C，表明在 3 種桑樹種類中，桑樹 A 對有效提高土壤有機質、維持土壤結構穩定性、增強土壤的抗侵蝕性等具有較高的能力?！颈?】

2． 2 桑樹林地土壤團聚體結構特征
土壤團聚體即土壤結構，是指土壤所含的大小不同、形狀不一、有不同孔隙度、機械穩定性和水穩性的團聚體總合，是鑒定和評價土壤抗蝕性的重要指標。團聚體穩定性及其粒徑分布是團聚體的2 個重要特征。由表 3 可知，3 種桑樹林地具體性質差異在0． 05 水平顯著，且其各粒徑風干土壤團聚體含量分布不均勻。在土壤團聚體粒徑分布中，桑樹 B ＞0． 25 mm 風干土團聚體含量最大，桑樹 C 最小; ＞5． 00 mm 風干土團聚體含量以桑樹 A 最大，比桑樹 C 提高了23．03%，表明桑樹A 對促進土壤團粒結構的形成更有優勢，可使得土壤結構得到有效的改善，提高土壤抗侵蝕能力?！颈?】


土壤團聚體穩定性是衡量土壤質量和土壤抗蝕性的重要指標，可用于評價土壤在降雨侵蝕和徑流沖刷作用下的破壞程度。土壤樣品經濕篩處理后，不穩定的團聚體將會發生崩解，土壤團聚體組成結構也隨之發生改變。一般將 ＞0． 25 mm 的團聚體稱為土壤團粒結構體。它是維持土壤結構穩定的基礎。其含量越高，土壤結構的穩定性越大。由表3 可知，各樣地 ＞ 2． 00 mm 水穩性團聚體含量明顯比風干土團聚體減小，＜ 0． 50 mm 水穩性團聚體含量顯著增加。其中，桑樹 B ＞0．25 mm 的水穩性團聚體含量略高于其余 2 個林地，分別為桑樹 A、桑樹 C 的1．22、1．06 倍。這表明桑樹 B在降雨后具有較優的固結土壤能力，避免土壤分散為過小的顆粒隨水流流走，形成土壤侵蝕。

2． 3 桑樹林地土壤抗蝕性特征
土壤抗蝕性是指土壤抵抗降雨、徑流對其分散和懸浮的能力，在侵蝕外營力一定的情況下可反映土壤潛在水土流失特征。選擇常用土壤抗蝕性評價指標即土壤水穩定性指數、土壤結構破壞率、平均重量直徑和幾何平均直徑對桑樹林地土壤抗蝕性進行評價。

由表 3 可知，各樣地土壤結構破壞率在 36．43% ～47．59%范圍內，其中以桑樹 B 土壤團聚體結構破壞率最小，僅為桑樹A 的 0． 76 倍，說明該桑樹土壤結構穩定性更好，抗侵蝕能力更強。

土壤水穩性指數是表征土粒水穩性隨時間變化的破壞特征，是衡量土壤抗蝕性的重要指標之一。由圖 1 可知，桑樹 A 的團聚體破損率明顯小于其余 2 種桑樹。桑樹 A 的土壤團聚體在前 3 min 崩解速率稍快，但總體相比其余 2 種桑樹而言較平緩; 桑樹 B 的崩解速率在 15 min 時趨于緩慢，與桑樹 C 接近，表明在最初土壤干燥時，桑樹 B 與桑樹 C 的土壤團聚體遇水崩解較強烈，在降雨或徑流條件下更易發生水土流失; 而桑樹林地土壤團聚體破損率在整個崩解過程中均呈緩慢增加的趨勢，在試驗第 30 分鐘時其團聚體破損率為 62% ～70%。各樣地類型土壤水穩性指數大小依次為桑樹 B ＞桑樹 A ＞桑樹 C，表明桑樹 B 可改善土壤抗侵蝕能力。

土壤團聚體平均重量直徑\\( MWD\\) 和幾何平均直徑\\( GMD\\) 是反映土壤抗蝕性的重要指標。由圖 2 可知，桑樹 A 的風干團聚體和水穩性團聚體的 GMD 和 MWD 略高于其余 2 個桑樹。風干團聚體 GMD 和 MWD 均表現為桑樹 A＞ 桑樹 B ＞ 桑樹 C; 水穩性團聚體 GMD 和 MWD 均表現為桑樹B ＞ 桑樹A ＞ 桑樹C，其中桑樹B水穩性團聚體的GMD為 1． 06mm，是桑樹C的1． 24倍，其MMD為1． 33mm，是桑樹 C 的2．25 倍。這表明桑樹 B 土壤水穩性團聚體穩定性較好，土壤結構穩定性、抗侵蝕能力相對較強。

2． 4 桑樹林地土壤力學性質特征
土壤抗剪強度是在極限應力的條件下土體的一部分相對另一部分滑動\\( 剪切\\) 時土體抵抗剪切破壞的極限強度，也是表征土壤抗侵蝕能力的重要指標之一。由圖 3 可知，不同桑樹林地土壤內摩擦角表現為桑樹 B ＞桑樹 C ＞桑樹 A，說明桑 B 土壤相較其他 2 個樣地土壤而言，更易保持穩定，不易被水流剪切破壞。土壤的黏聚力與容重有較大的關系，容重越大，土體越緊實，土壤黏聚力越高。該試驗土壤黏聚力表現為桑樹C ＞桑樹A ＞桑樹 B，說明桑樹 C 具有較高的土壤固結性，土壤本身不易被破壞。該結果與之前對容重的分析結果相一致。這可能是由于桑樹 C 根系對土壤的加固作用，它在土壤固結方面優于其余 2 個桑樹種類。

3 結論

\\( 1\\) 3 種不同品種桑樹均可明顯改善土壤物理性質，增加土壤有機質含量，改善土壤結構。3 種桑樹林地中以劍持土壤理化性質的改良效果最好，其顆粒組成中以粗粉粒\\( 0. 050 ～0．001 mm\\) 含量最高\\( 64．17%\\) ，土壤有機質含量最大\\( 30．67 g/kg\\) 。

\\( 2\\) 3 種桑樹林地土壤團聚體分布不均勻且有較明顯的差異。嘉陵 20 號 ＞ 0． 25 mm 風干土團聚體含量及 ＞ 0． 25mm 水穩性團聚體含量均最高，分別為 97% 和61． 66% ，分別比其余2 種桑樹提高 2% ～3% 和 4% ～11%，表明該桑樹土壤團聚體穩定性最好。

\\( 3\\) 3 種桑樹林地中以嘉陵 20 號土壤水穩性指數和水穩性團聚體 GMD 和 MWD 最大，土壤結構破損率最小。這表明該桑樹對提高土壤抗侵蝕性能效果最好。

\\( 4\\) 3 種桑樹林地中以嘉陵 20 號內摩擦角最高，其數值為 13．712°，說明該桑樹土壤穩定性最好; 黏聚力以湖桑 32號最高\\( 43．85 kPa\\) ，說明該桑樹土壤固結性最好，土壤本身不易受到破壞侵蝕。

參考文獻

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