丁邁，李海俠，李世玉，羅鑫

(1．昆明理工大學(xué)國(guó)土資源與工程學(xué)院，云南昆明650093;2．云南大學(xué)生態(tài)學(xué)與環(huán)境學(xué)院，云南昆明650093)

西雙版納大渡崗茶園土壤磁化率垂直分布特征

丁邁1，李海俠1，李世玉2，羅鑫1

(1．昆明理工大學(xué)國(guó)土資源與工程學(xué)院，云南昆明650093;2．云南大學(xué)生態(tài)學(xué)與環(huán)境學(xué)院，云南昆明650093)

磁性測(cè)量具有靈敏度高、成本低、簡(jiǎn)便、對(duì)樣品無(wú)破壞等特點(diǎn)，已經(jīng)成為研究土壤的主要手段之一。目前有關(guān)土壤磁性的研究多集中在城市土壤、森林、農(nóng)田等領(lǐng)域，而對(duì)于茶園土壤磁性的系統(tǒng)研究尚未見(jiàn)報(bào)道。以普洱茶生產(chǎn)基地云南西雙版納大渡崗茶園土壤為研究對(duì)象，選擇不同植茶年齡的樣地5塊，每塊樣地采集3條土壤剖面，剖面深度為120 cm，采樣間隔20 cm。分析結(jié)果顯示，5塊樣地茶園土壤低頻磁化率平均值的分布范圍是(32×10－8～332×10－8)m3/kg。研究結(jié)果表明:在研究區(qū)耕作管理活動(dòng)和植被類型是影響土壤磁性的重要因素。

土壤;磁化率;垂直分布特征

土壤磁性研究對(duì)于認(rèn)識(shí)土壤形成過(guò)程、土壤特征、土壤分類、土壤調(diào)查等都有重要意義［1］。利用環(huán)境磁學(xué)方法研究土壤環(huán)境問(wèn)題已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。土壤磁測(cè)結(jié)果是以一系列磁性參數(shù)表示的，現(xiàn)有文獻(xiàn)中常用的有磁化率、飽和等溫剩磁和剩余矯頑力等。磁化率是最常用的土壤磁性參數(shù)，它是土壤在外磁場(chǎng)中受感應(yīng)產(chǎn)生的磁化強(qiáng)度與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度的比值，土壤磁化率值反映土壤中鐵磁性礦物含量［2］。茶園在我國(guó)南方種植非常廣泛，作為一種重要的土地利用類型，目前有關(guān)茶園土壤磁化率的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本文選擇普洱茶主要產(chǎn)區(qū)西雙版納大渡崗茶園土壤，研究磁化率的垂直分布特征，并與周邊森林土壤對(duì)比。已有研究表明，引起磁化率變化的原因比較復(fù)雜，如土壤母質(zhì)、類型、氣候、地形、植被等［3］，茶園作為一種特有的植被類型研究其土壤磁性特征對(duì)了解土壤中磁性的形成與轉(zhuǎn)化具有重要意義。

1 材料和方法

1．1樣地描述

樣地位于云南西雙版納大渡崗茶園，海拔900 m，年均氣溫18℃，年均降雨量1 200～1 700 mm，全年氣候溫和濕潤(rùn)、雨熱同季，適宜茶樹生長(zhǎng)。該區(qū)土壤為酸性紅壤，種植的茶樹品種為云南大葉種，喬木型茶樹，種植茶樹之前生長(zhǎng)的闊葉林。大渡崗茶場(chǎng)的萬(wàn)畝茶園被譽(yù)為“綠海茗珠”，周圍是數(shù)萬(wàn)公頃原始森林自然保護(hù)區(qū)，近百公里范圍內(nèi)無(wú)工業(yè)污染源，可以減少人為污染引起的磁性礦物輸入的影響。

1．2樣品采集與處理

選擇5年、10年、22年、33年和56年不同植茶年齡的樣地各一塊，同時(shí)選擇10年茶園周邊森林(種植茶園之前的原有土地利用類型為森林)作為其對(duì)照樣地，每個(gè)樣地均采集3個(gè)剖面，編號(hào)規(guī)則為a年齡－1、a年齡－2和a年齡－3，如a5－1代表5年茶園的第一個(gè)樣品;森林土壤剖面的編號(hào)為a0－1，a0－2和a0－3，分別與a10－1、a10－2和a10－3對(duì)應(yīng)。共計(jì)18條剖面，所有取樣均在晴天進(jìn)行。

對(duì)選定的每個(gè)樣地，詳細(xì)調(diào)查土地利用歷史、茶園栽培管理中的施肥、修剪和采茶等基礎(chǔ)情況。在選取的樣點(diǎn)上挖一個(gè)土壤剖面，沿著垂直方向每20 cm一層，在每層的中間取土樣，取樣深度為120 cm，共6層，為0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm和100～120 cm，分別記作a層、b層、c層、d層、e層和f層。將樣品放入樣品袋，貼好標(biāo)簽，同一樣品的標(biāo)簽寫2份，袋子內(nèi)外各一。

1．3測(cè)定方法

在室內(nèi)將樣品自然風(fēng)干、過(guò)篩，放在瑪瑙缽中研磨(不損傷自然顆粒)，然后將土樣裝入無(wú)磁性的樣品盒待測(cè)。先稱取樣品的質(zhì)量，再利用MFK1-FA磁化率儀測(cè)量樣品低頻磁化率(頻率為976 Hz)，測(cè)量結(jié)果為體積磁化率κlf，質(zhì)量磁化率χlf=κlf/ρ，ρ為樣品的密度。

2 結(jié)果分析與討論

各年份茶園樣地土壤剖面的磁化率變化曲線見(jiàn)圖1。

圖1各年份茶園土壤磁化率垂直分布

對(duì)各樣地土壤磁化率的垂直分布特征進(jìn)行分析。從圖中可以看出每塊茶園樣地的3條剖面具有較好的一致性，不同樣地之間存在差異。我們利用3條剖面的平均值來(lái)分析每塊樣地磁化率的垂直變化特征。

5年茶園、33年茶園的土壤磁化率垂直分布特征大致相同，都是隨著土層深度的增加而減小，減小的速率都是先慢后快再慢，它們都在土壤剖面的a層(0～20 cm)取得磁化率極大值，分別為210 m3/108kg和332 m3/108kg;在土壤剖面的f層(100～120 cm)取得磁化率極小值，分別為48 m3/ 108kg和49 m3/108kg。10年茶園與22年茶園、56年茶園土壤磁化率垂直分布特征大致相同，都是隨著土壤深度增加磁化率先增大再減小，10年和56年茶園在土壤剖面的第3層(40～60 cm)取得極大值，分別為263 m3/108kg和262 m3/108kg;22年茶園在第2層取得極大值82 m3/108kg;均在土壤剖面最后一層(100～120 cm)取得極小值，分別為110 m3/108kg、32 m3/108kg和46 m3/108kg。對(duì)比5塊茶園樣地的磁化率值，各層均是22年茶園的最小，a～c層土壤磁化率約為其它4個(gè)茶園同層的1/2～1/3。

綜上分析可得，該區(qū)茶園土壤磁化率的垂直分布特征表現(xiàn)為兩種形式，5年茶園和33年茶園的土壤磁化隨著土層深度的增加而減小;10年茶園、22年茶園和56年茶園土壤磁化率隨著土壤深度增加磁化率先增大再減小。但是所有茶園土壤垂直分布特征也存在共同點(diǎn)，表現(xiàn)為0～60 cm層磁化率值相對(duì)較大，磁化率的極大值均出現(xiàn)在該深度范圍內(nèi)，該土層深度各條土壤剖面磁化率值變化范圍也較大;60～120 cm層土壤磁化率從淺至深遞減，各條剖面逐漸趨于一致，至100～120 cm層達(dá)最小值。

根據(jù)之前的分析結(jié)果，茶園土壤磁化率在100～120 cm層均為最小值，分別為48 m3/108kg、65 m3/108kg、32 m3/108kg、48 m3/108kg、46 m3/108kg?？梢?jiàn)研究區(qū)土壤磁化率在100～120 cm層差異很小，尤其是5年、33年和56年基本上是相同。另外據(jù)野外調(diào)查結(jié)果，該區(qū)出露的基巖均為長(zhǎng)石石英砂巖，成分上差異不大;5年茶園剖面的最底層出現(xiàn)不規(guī)則狀紫紅色砂巖風(fēng)化的碎石，可見(jiàn)該深度已經(jīng)接近母質(zhì)層。成土母質(zhì)決定了土壤磁性的“本底”和形成上壤中次生鐵磁性礦物的材料［4］。本文5塊研究樣地磁化率的本底值基本一致，但是各樣地土磁化率剖面存在明顯差異，0～60 cm層磁化率與底層相比明顯增大，最大磁化率值為底層的2～6倍。分析引起以上變化及差異的可能原因有3點(diǎn):一方面是種植茶樹的影響，有研究表明植物生長(zhǎng)的局部環(huán)境有利于弱磁性或無(wú)磁性含鐵礦物向強(qiáng)磁性礦物轉(zhuǎn)化;也可在根系周圍形成富含鐵氧化物的外套;還能為微生物的生長(zhǎng)提供養(yǎng)分，使微生物聚集;另外，植株的分解也能產(chǎn)生超細(xì)磁鐵礦。另一方面是種植方式的影響。5年、33年茶園土壤磁化率垂直變化特征相似，呈現(xiàn)從表層遞減趨勢(shì)，該兩塊樣地為平地種植;10年、22年和56年茶園土壤磁化率垂直變化規(guī)律相似，呈現(xiàn)先增大后減小趨勢(shì)。這3塊樣地為梯田種植，相比平地種植，梯田種植的茶園土壤受人類活動(dòng)和外界的影響大，梯田的通風(fēng)透光條件較好，空氣易進(jìn)入土層，會(huì)改變土壤中的氧化還原等條件［5-6］。此外，5年和33年茶園相比其它茶園離村莊較近，人為活動(dòng)引起的外源磁性礦物輸入也可能引起表層磁化率的升高。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)不同植茶年齡的5塊茶園樣地及周邊森林0～120 cm的土壤磁化率進(jìn)行分層測(cè)試和分析，得出以下主要認(rèn)識(shí)。

1)該區(qū)茶園土壤磁化率的垂直分布特征表現(xiàn)為兩種形式，平地種植的5年茶園和33年茶園的土壤磁化隨著土層深度的增加而減小;梯田種植的10年、22年和56年茶園土壤磁化率隨著土壤深度增加磁化率先增大再減小。

2)所有茶園土壤垂直分布特征表現(xiàn)為0～60 cm層磁化率值相對(duì)較大，各條土壤剖面磁化率值變化范圍也較大;60～120 cm層土壤磁化率值隨深度遞減，各條剖面逐漸趨于一致。

有關(guān)茶園土壤磁化率分布特征的研究目前尚無(wú)報(bào)道，本文為了解茶園土壤磁化率特征提供了一個(gè)案例。但是僅分析了茶園土壤磁化率的垂直變化特征，有待進(jìn)行綜合土壤磁性參數(shù)分析，確定不同深度土層中的磁性礦物類型、磁疇狀態(tài)等，進(jìn)一步研究茶園土壤中磁性礦物形成與轉(zhuǎn)化機(jī)制。

［1］楊萍果，毛任釗，翟正麗．土壤磁性的應(yīng)用研究進(jìn)展［J］．土壤，2008(2):153－158．

［2］盧升高，白世強(qiáng)．杭州城區(qū)土壤的磁性與磁性礦物學(xué)及其環(huán)境意義［J］．地球物理學(xué)報(bào)，2008，51(3):762－769．

［3］陳滿榮，俞立中，張衛(wèi)國(guó)，等．山西耕作土壤樣品磁性空間分異及其環(huán)境意義［J］．生物磁學(xué)，2006(1):1－6．

［4］張衛(wèi)國(guó)，俞立中，許羽．環(huán)境磁學(xué)研究的簡(jiǎn)介［J］．地球物理學(xué)進(jìn)展，1995(3):95－105．

［5］周文娟，楊小強(qiáng)，周永章．環(huán)境磁學(xué)磁性參數(shù)簡(jiǎn)介［J］．中山大學(xué)研究生學(xué)刊:自然科學(xué)(醫(yī)學(xué)版)，2006(1):82－89．

［6］盧升高，俞勁炎．土壤磁學(xué)及其應(yīng)用研究進(jìn)展［J］．土壤學(xué)進(jìn)展，1991(5):1－8．

Vertical Distribution of Magnetic Susceptibility in Tea Plantation Soil of Dadugang，Xishuangbanna

DING Mai1，LI Haixia1，LI Shiyu2，LUO Xin1
(1．Faculty of Land and Resources Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming，Yunnan 650093，China; 2．Institute of Ecology and Environment，Yunnan University，Kunming，Yunnan 650093，China)

Magneticmeasurementishighlysensible，lowcost，convenient．ItsnondestructiveMagnetic measurement has become one major method to make a study of soil．Currently，soil magnetic study is mostly concentrated on urban regions，forest and agricultural soil，while the comprehensive researches on soil magnetic in tea plantation are not involved．Soil magnetic susceptibility of Pu’er Tea production base in Dadugang Xishuangbanna will be investigated in this paper．We chose five areas which grows tea trees of different ages to take three soil profile in each testing area．The depth of each profile is 120 cm and sampling interval is 20 cm．The results indicate that the average value of LF magnetic susceptibility ranges from 32×10－8m3/kg to 332×10－8m3/ kg．All the results above show that farming administration activity and the vegetation are the main factors that influence the soil magnetic susceptibility．

Soil;Magnetic susceptibility;Vertical distribution characteristics

X53

A

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．004

2016－12－26

丁邁(1990－)，男，河南南陽(yáng)人，在讀碩士研究生，研究方向:磁法勘探，手機(jī):17787015164，E-mail:64750505@qq．com．