摘要：為探究川西北高寒山地不同海拔高度土壤團聚體分布特征及其穩定性，通過野外調查采樣和室內試驗分析的方式，對四川西部折多山高寒山地6個海拔梯度土壤團聚體特征進行了研究。結果表明：0—20cm土層不同海拔>0.25mm粒徑的土壤中非水穩性團聚體含量占80%以上，水穩定性團聚體含量占70%以上;0—60cm土層>0.25mm粒徑的土壤非水穩定性團聚體總體上呈現隨海拔上升而增加的趨勢，而水穩定性團聚體則呈現出隨海拔升高先逐漸減小后增大的趨勢。不同海拔土壤團聚體中有機質主要分布在>0.25mm粒級中，且呈現隨海拔升高先增加而后降低的趨勢，隨土層深度加深而逐漸降低的趨勢。平均質量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)均呈現出隨海拔降低而逐漸減小的趨勢，分形維數(D)則呈現增大的趨勢，>20cm土層規律不明顯。表明川西高寒山地表層土壤團粒結構穩定性較好，防止土壤退化應是該區生態保護的重點。

　　關鍵詞：土壤團聚體;穩定性;土壤有機質;海拔;高寒山地

　　土壤團聚體作為土壤結構的基本組成單元，不僅綜合了土壤中各種不同形狀、大小、孔隙度和水穩性的團聚體，而且是土壤中養分的載體和微生物的生存環境[1]。同時土壤團聚體的粒徑分布不僅反映土壤結構狀況，而且影響著土壤的通氣、抗蝕、滲水性等，與植被類型、氣候條件等外部因子有重大聯系，是評價土壤肥力和抗蝕性的重要指標[2-4]。此外>0.25mm水穩性團聚體含量(R0.25)、平均質量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)及分形維數(D)常用來描述團聚體的數量和分布狀況，并作為土壤結構的穩定性和抗侵蝕能力的評價指標[5]。

　　因此，通過研究土壤團聚體的分布特征，對于改善土壤肥力、增強土壤生產力、降低土壤可侵蝕性等具有重要意義。近年來，國內外學者相繼開展了關于土壤團聚體及其分布特征的研究，主要集中在不同森林植被類型、不同植被恢復年限以及不同林分發育階段等對土壤團聚體分布及其穩定性的影響。趙友朋等[6]對鳳陽山主要林分類型土壤團聚體及其穩定性的研究表明4種林分土壤水穩定性大團聚體(WSA)(≥0.25mm)含量均在90%以上。土壤水穩定性大團聚體含量及平均質量直徑(MWD)和幾何平均直徑(GMD)均以杉木林的最大，竹林的最小。

　　王小紅等[7]研究了格氏栲天然林轉化為人工林后的土壤團聚體有機碳的分布，發現天然林轉換成人工林會導致土壤大團聚體數量減少，團聚體穩定性下降。莊正等[8]對不同發育階段杉木人工林土壤團聚體分布特征及其穩定性研究表明各發育階段杉木人工林土壤團聚體以>0.25mm大團聚體為主，比例皆達80%以上，且中齡林和成熟林比例在各土層中均高于幼齡林。江仁濤等研究了川西北高寒草地退化對土壤團聚體組成及穩定性的影響[9]。

　　但對于高海拔山地生態系統土壤團聚體分布特征及其穩定性的研究少見報道。川西高寒山地海拔較高，生態環境十分脆弱，對環境及氣候變化尤為敏感。近年來隨著人口增長和放牧強度的增加，對植被、土壤和生態系統過程干擾尤為強烈。尤其是高海拔地區凍融作用使土壤容重減小、孔隙度增大、團聚體水穩性減小[3]，從而使土壤結構改變，穩定性降低，進而對土壤肥力及生態環境的屏障作用產生重大影響。因此，對川西北高寒山地不同海拔土壤團聚體分布特征及其穩定性進行研究，探討海拔梯度及植被類型對土壤團聚體的粒徑分布、組成和穩定水平，為科學評價高寒山地生態系統土壤結構及應對氣候變化提供參考依據。

　　1研究地區與方法

　　1.1研究區概況

　　研究區位于四川省甘孜州折多山西部(30°00′—30°08′N，101°44′—101°51′E)，折多山為大雪山一脈，屬于青藏高原東緣，最高海拔4962m，埡口海拔4298m。研究區氣候類型為亞寒帶季風氣候與高原大陸性氣候交匯，氣候溫和偏寒，年日照2000～2500h以上，年平均降水量1600mm，年均溫8℃以下，冬季漫長，無明顯夏季。主要土壤種類為高山暗棕壤和高山灌叢草甸土，植被垂直分布帶由云冷杉針葉林過渡到海拔為3800m的高山林線再到4000～4200m的高山灌叢草甸。

　　1.2土壤樣品采集與處理

　　2016年8月在康定縣折多山東坡進行土壤樣品的采集，根據當地林線海拔約在3800m的實際情況，樣地設置以3800m林線上下每隔200m各設兩個海拔梯度，即為3400m，3600m，3800m，4000m，4200m共5個海拔梯度。每個海拔梯度根據小地型植被的差異各設置3個20×20m的標準樣地，并用五點采樣法分剖面深度為0—20cm，20—40cm，>40cm采集樣品，同時用塑料盒采集原狀土做團聚體分析及不同粒徑風干團聚體做有機質含量分析。

　　1.3指標測定及計算方法

　　根據中華人民共和國林業行業標準(LY/T-1999)測定相關指標[10]。土壤容重采用環刀法測定;土壤團聚體分為水穩性團聚體和非水穩性團聚體，非水穩性團聚體用干篩法，水穩性團聚體的分級采用濕篩法測定。土壤有機質含量重鉻酸鉀外加熱法測定。

　　1.4數據處理

　　采用Excel軟件對試驗數據進行整理歸納，采用SPSS20.0軟件對各處理的數據進行方差分析和顯著性檢驗。

　　2結果與分析

　　2.1不同海拔土壤非水穩性團聚體特征

　　團聚體作為組成土壤的重要部分，通過穩定土壤的結構而降低其水土流失，從而起到水土保持的作用。土壤中不同粒級大小聚體所占百分比，可表明團聚體的機械穩定性。各海拔土壤非水穩性團聚體0—60cm土層各粒徑含量大小為(>2mm)>(2～1mm)>(1～0.5mm)>(<0.25mm)>(0.5～0.25mm)，其中>2mm非水穩性團聚體含量最多，0.5～0.25mm含量最小。

　　不同海拔梯度土壤中，0—60cm土壤>2mm非水穩性團聚體含量均值大小順序為：4200m(52.3%)>3600m(50.23%)>3400m(42.38%)>4000m(42.21%)>3800m(41.06%)，且隨海拔梯度變化規律不明顯，呈現出隨海拔升高逐漸減小而又后增大的趨勢。其中海拔4200m的土壤>2mm非水穩性團聚體所占比例最高，而海拔3800m最低。但>2mm非水穩性團聚體在0—20cm土層范圍中，所占比例大小依次為：4200m(60.42%)>3800m(55.74%)>3600m(53.07%)>4000m(49.37%)>3400m(38.87%，)，除4000m外呈現出隨海拔增高而逐漸上升的趨勢，表明0—20cm土層中所含大粒徑團聚體較多，且隨著土層的加深而降低，但其余粒徑規律則不明顯。一般將>0.25mm的團聚體稱為土壤團粒結構體，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[7.8]。

　　計算得到不同海拔土壤>0.25mm粒徑的非水穩性團聚體含量組成大小為：4200m(87.06%)>3600m(86.61%)>3800m(86.08%)>3400m(81.70%)>4000m(80.58%)，其中最大是海拔4200m的土壤，最小的為海拔4000m的土壤，差異不明顯，總體上呈現隨海拔上升而增加的趨勢，4000m處較低可能與該海拔放牧強度較高，植被破壞相對于其他海拔嚴重有關。

　　2.2不同海拔土壤水穩性團聚體特征

　　土壤團聚體穩定性尤其是水穩性團聚體是反映土壤結構的重要指標，與土壤的抗侵蝕能力以及環境質量有著密切的關系[11]。不同海拔的土壤>2mm的水穩性團聚體在各粒徑中比例最高，均值大小順序為：3600m(35.34%)>3800m(34.19%)>4200m(33.88%)>4000m(31.06%)>3400m(30.35%)，呈現出隨海拔升高先降低后增加的趨勢，但差異不顯著。從0—20cm土層看，>2mm的水穩性團聚除4000m外呈現出隨海拔增高而逐漸增加的趨勢，表明0—20cm土層中所含水穩性大粒徑團聚體比例較高，且隨著土層的加深而降低，其余粒徑規律則不明顯。

　　>0.25mm粒徑的水穩性團聚體含量組成大小為：3800m(80.18%)>3600m(78.67%)>4200m(75.01%)>3400m(74.14)>4000m(72.03%)。>0.25mm粒徑的土壤水穩性團聚體含并隨海拔升高呈現先升高后降低趨勢，在3800m林線處最高，說明海拔3800m林線附近土壤的抗水力侵蝕性相對較好，低于和高于林線的土壤水穩定性相對較差。不同海拔土壤<0.25mm的水穩性團聚體含量則呈現相反的規律，均值大小順序為：4000m(27.97%)>3400m(25.85%)>4200m(25.00%)>3600m(21.34%)>3800m(19.82%)。另外，同一粒徑同一土層不同海拔差異性不顯著。

　　2.3不同海拔土壤非水穩性團聚體有機質含量

　　土壤腐殖質是土壤團聚體的主要膠結劑，同時也是土壤有機質保存的重要場所，對土壤的肥力和結構特征尤其在提高土壤團聚體穩定性方面具有重要的意義。由表4可以看出，從整體來看，有機質含量主要集中在>0.25mm粒徑的大團聚體中，占比在80%左右，含量大小順序為：3800m(361.25g/kg)>4200m(315.01g/kg)>3600m(276.19g/kg)>4000m(269.14g/kg)>3400m(265.05g/kg)，以3800m處最高，隨海拔升高呈現先增加而后降低的趨勢，隨著土層深度加深而呈現出逐漸降低的趨勢。

　　<0.25mm粒徑的團聚體則規律不明顯。在0—20cm土層中，各粒徑非水穩性團聚體中有機質含量均表現3800m>4200m>3600m>4000m>3400m，即呈現出較為明顯的隨海拔升高先增加而后降低的趨勢、20—40，40—60cm的變化規律不明顯。>0.25mm粒徑的團聚體中有機質相同海拔土壤同一層中，隨著土壤團聚體粒徑的變化其有機質含量變化沒有明顯規律性且差異不明顯。

　　3討論

　　3.1不同海拔土壤團聚體特征

　　土壤團聚體組成以及其穩定性是評估土壤結構穩定性的重要指標之一[12]。一般將>0.25mm的團聚體稱為土壤團粒結構體，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[6]。本研究發現在川西高寒山地不同海拔>0.25mm粒徑的土壤中非水穩性團聚體含量和水穩性團聚體含量均較高，其中非水穩性團聚體含量各海拔均達到80%以上，最高達87.06%，水穩定性體含量占70%以上，最高達到80.18%，尤其是在0—20cm土層中，>2mm粒徑團聚體含量在各粒徑中含量也最高，說明研究區川西高寒山地土壤團聚體穩定性高。這與大多數學者認為土壤中>0.25mm粒徑的土壤中團聚體含量占比大，團聚體穩定性也就好的結論相符[11-19]。

　　從分布規律來看，0—60cm土層>0.25mm粒徑的土壤非水穩定性團聚體均值總體上呈現隨海拔上升而增加的趨勢，而水穩定性團聚體則呈現出隨海拔升高先逐漸減小后增大的趨勢。說明海拔3800m林線附近土壤的抗水力侵蝕性相對較好，低于和高于林線的土壤水穩定性相對較差。表明土壤團聚體穩定性與植被類型密切相關，3800m林線是一個轉折，林線以上海拔較高的灌叢草甸植被雖然風干團聚體較高，但其水穩性團聚體則相對較低，說明其更容易被破壞。因此，保護高山林線植被對高寒山地生態環境穩定及防止水土流失具有重要意義。

　　3.2不同海拔土壤團聚體有機質含量

　　團聚體和有機碳的關系密切，土壤有機碳是團聚體形成的物質基礎，土壤有機碳的分解轉化受團聚體影響，從而影響到土壤肥力的發揮[7]。本研究發現不同海拔土壤團聚體有機質主要分布在>0.25mm粒級中，這與江仁濤[17]、李柏橋[18]、苑亞茹等[20]學者的研究結果相同。從海拔梯度分布情況看，土壤團聚體有機質呈現隨海拔升高呈現先增加而后降低的趨勢，其中以3800m處最高，與>0.25mm水穩定性團聚體分布規律類似，<0.25mm粒徑的團聚體則規律不明顯。

　　不同海拔、不同粒徑的土壤有機質含量均隨著土層深度加深而呈現出逐漸降低的趨勢。本研究中，不同海拔各土層中土壤各粒徑團聚體有機質含量表現為隨著土層加深而減少的趨勢。這與黃曉強等[19]北京山區典型人工林土壤團聚體研究和苑亞茹等[20]對東北黑土區的研究也表明隨著土壤層次的加深，土壤有機碳含量均呈現了逐漸降低趨勢的結果相同。

　　從整體來看，各海拔高度的土壤中大團聚體有機質含量相對較高，據王淑平等[21]研究表明隨著海拔高度增加水分適宜但溫度較低，土壤微生物的活動受到抑制，有利于有機質的積累，所以海拔高度的變化影響土壤溫度和土壤水分的變化，在這兩種因素共同作用下，土壤中有機物含量隨著海拔高度升高呈現先升高后降低趨勢，這與本研究結果相似。

　　3.3不同海拔土壤團聚體

　　MWD，GMD及D的變化特征土壤團聚體平均質量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)和分形維數(D)，是用于評價團聚體穩定性十分重要的指標，常用來反映團粒結構的穩定性，可以表示團聚體顆粒大小和粒級分布情況[17]。MWD和GMD值越大，表明土壤大團聚體含量越高，土壤團聚程度越高，土壤結構更加穩定[9，22]。

　　本研究中，0—20cm土層各海拔高度土壤非水穩性團聚體與水穩性團聚體MWD，GMD都呈現隨海拔高度的升高變化趨勢，20—40，40—60cm土層規律不明顯。隨土層深度的增加，非水穩性團聚體與水穩性團聚體MWD，GMD均呈現下降的趨勢。趙友朋[6]、劉艷等[22]研究表明，同一林分中，隨土層的加深，土壤水穩性大團聚體含量和穩定性均呈下降趨勢，與本研究結果類似，不同海拔高度非水穩性團聚體與水穩性團聚體分形維數(D)則與MWD，GMD呈現相反的規律性。本研究發現>0.25mm水穩性團聚體含量與非水穩定性團聚體呈顯著正相關，與團聚結構破壞率呈負相關，說明不同海拔高度土壤大團聚體含量越多，土壤團粒大小分布越均勻，團聚結構被破壞的程度就越低，土壤結構穩定性越強。

　　4結論

　　(1)不同海拔>0.25mm粒徑的土壤中非水穩性團聚體含量占80%以上;水穩定性體含量占70%以上，尤其是在0—20cm土層中，>2mm粒徑團聚體含量在各粒徑中含量也最高，說明研究區川西高寒山地土壤團聚體穩定性高。從分布規律看，0—60cm土層>0.25mm粒徑的土壤非水穩定性團聚體總體上呈現隨海拔上升而增加的趨勢，而水穩定性團聚體則呈現出隨海拔升高先逐漸減小后增大的趨勢。

　　(2)從整體來看，有機質含量主要集中在>0.25mm粒徑的大團聚體中，占比在80%左右。以3800m處最高，隨海拔升高呈現先增加而后降低的趨勢，隨著土層深度加深而呈現出逐漸降低的趨勢。<0.25mm粒徑的團聚體則規律不明顯。不同海拔、不同粒徑的土壤有機質含量均隨著土層深度加深而呈現出逐漸降低的趨勢。

　　(3)0—20cm土層各海拔高度土壤非水穩性團聚體與水穩性團聚體MWD，GMD都呈現隨海拔高度的升高變化趨勢，0—20cm土層土壤不同海拔土壤隨土層深度的增加，非水穩性團聚體與水穩性團聚體MWD，GMD均呈現出隨海拔降低而逐漸減小的趨勢，分形維數D則呈現增大的趨勢。>20cm土層規律不明顯。研究發現在高寒山地土壤中>0.25mm水穩性團聚體含量與非水穩定性團聚體呈顯著正相關，與團聚結構破壞率呈負相關，表明表層土壤團粒結構穩定性較好，一旦破壞將對高寒山地生態系統帶來嚴重后果，防止土壤退化應是該區生態保護的重點。

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　　土壤論文投稿刊物：土壤通報是中國科協主管、中國土壤學會主辦、沈陽農業大學承辦的土壤學與肥料學學術期刊。