甘鳳玲, 王 濤, 何丙輝, 覃自陽(yáng), 楊 兵

(1.西南大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院/三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 重慶 400715;2.中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院有限公司, 武漢 430071)

2008年發(fā)生的“5·12”汶川大地震不僅引發(fā)次生地質(zhì)災(zāi)害如崩塌、泥石流和滑坡等，其破壞力強(qiáng)，擾動(dòng)范圍極廣，嚴(yán)重威脅著震區(qū)群眾的生產(chǎn)安全和生態(tài)環(huán)境建設(shè)。地震產(chǎn)生了大量的滑坡堆積體，這些滑坡堆積體均為土壤夾雜崩塌所產(chǎn)生的土石混合而成，在降雨的作用下，土石混合體經(jīng)搬運(yùn)和侵蝕進(jìn)入河流與湖泊，其所造成新增水土流失十分劇烈，導(dǎo)致原本脆弱的震后災(zāi)區(qū)修復(fù)更加嚴(yán)峻[1-2]。

土壤是由各種形狀相異的孔隙和土壤顆粒所組成的結(jié)構(gòu)不規(guī)律的多孔介質(zhì)，具有統(tǒng)計(jì)意義上的相似性，是一種較典型的分形特征系統(tǒng)[3]。分形維數(shù)D大小也能有效地表明土壤樣本之間的結(jié)構(gòu)性，能較好地表征震后災(zāi)區(qū)恢復(fù)樣地的土壤理化性質(zhì)，是評(píng)價(jià)震區(qū)植被恢復(fù)土壤抗蝕性和肥力的關(guān)鍵指標(biāo)之一[4]。因此，對(duì)遭受地震嚴(yán)重破壞的汶川災(zāi)區(qū)，研究其土壤顆粒組成對(duì)該地區(qū)生態(tài)建設(shè)和災(zāi)后重建具有重要的實(shí)際意義。植被恢復(fù)是災(zāi)后生態(tài)恢復(fù)和震區(qū)治理的主要措施，當(dāng)前大部分學(xué)者主要研究植被恢復(fù)對(duì)震區(qū)土壤質(zhì)地的影響，主要集中在土壤侵蝕方面，而對(duì)于震區(qū)這種遭受嚴(yán)重破壞下的土壤在植被恢復(fù)下土壤顆粒組成變化的研究較少[5-6]。因此本研究運(yùn)用土壤分形理論，以不同植被恢復(fù)下震區(qū)滑坡堆積體為研究對(duì)象，研究震區(qū)不同植被恢復(fù)程度土壤顆粒徑團(tuán)聚體分形特征進(jìn)行研究，探討汶川震區(qū)植被恢復(fù)的土壤結(jié)構(gòu)特征，為震后生態(tài)恢復(fù)和災(zāi)后重建提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究區(qū)為四川省汶川縣，位于四川盆地西北部邊緣，阿壩藏族羌族自治州東南部，地理坐標(biāo)北緯30°45′—31°43′，東經(jīng)102°51′—103°44′。汶川縣地勢(shì)西北高東南低，自西北向東南傾斜，為高山峽谷地區(qū)?？h具有冬季氣候干燥，夏季溫暖濕潤(rùn)多雨的東亞季風(fēng)氣候特征。汶川南北兩部地區(qū)降雨量相差很大，南多北少，多年平均降水量為1 190.9 mm。汶川縣共有192條支流，支流多呈樹(shù)枝狀，其河流縱橫，溝壑交錯(cuò)[7]。全縣農(nóng)業(yè)土壤類型有：潮土類(即山地沖積土)、黃壤、山地黃棕壤、山地褐色土、山地灰化土、山地草旬土、山地冰凍土、水稻土等。震區(qū)內(nèi)滑坡堆積體高度不一，大小差異較大，坡面坡面大部分裸露，碎石粒徑變化大，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在55.43%～100%，植被覆蓋率平均值在0%～50%之間[8]，詳見(jiàn)圖1。

圖1震區(qū)滑坡堆積體

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2016年6月根據(jù)地震后區(qū)域恢復(fù)模式的特點(diǎn)，在該區(qū)域選取6個(gè)具有代表性的震后恢復(fù)土壤樣地為研究對(duì)象。各恢復(fù)樣地分別為：WC01，震后地表完全裸露樣地，坡面幾乎沒(méi)有植被生長(zhǎng)；WC02，震后草地恢復(fù)樣地，樣地零散分布艾草等草本植物，平均植被覆蓋率為10%；WC03，震后灌木恢復(fù)樣地，樣地分布馬桑、艾蒿等灌木植被，平均植被覆蓋率為25%；WC04，震后經(jīng)果林恢復(fù)樣地，樣地分布女貞、復(fù)羽葉欒樹(shù)等穴種經(jīng)濟(jì)作物，平均植被覆蓋率為40%；WC05，震后玉米恢復(fù)樣地，樣地改良種植玉米等農(nóng)作物，平均植被覆蓋率為75%；WC06，震后對(duì)照樣地，樣地完全沒(méi)有受到地震的破壞，樣地平均樹(shù)高7～10 m，植被覆蓋率達(dá)到90%以上。根據(jù)震區(qū)的地形特點(diǎn)將坡面分為坡上、坡中和坡下[9]，并且記錄坡面的海拔、坡度、地理位置和周邊情況，然后在每個(gè)坡面用4個(gè)環(huán)刀和鋁盒采取剖面原狀土，自上而下對(duì)0—10，10—20，20—30，30—40 cm土層進(jìn)行采樣，分別測(cè)定土壤容重、土壤含水率和土壤孔隙。每種恢復(fù)樣地選取3塊典型樣地，一共18塊樣地，并在每個(gè)坡位選取3個(gè)土樣，共采集162個(gè)土樣。各恢復(fù)類型樣地基本特征見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)地基本特征

1.2.1 分析方法 土壤容重、土壤含水率、孔隙度測(cè)定采用環(huán)刀法，土壤團(tuán)聚體的測(cè)定采用干—濕篩法，土壤機(jī)械組成和微團(tuán)聚體的測(cè)定采取吸管法[9]。

土壤分形維數(shù)D采用黃冠華等[10]的方法，模型公式為：

水穩(wěn)性團(tuán)聚體的平均重量直徑(MWD，mm)計(jì)算公式[11]為：

1.2.2 數(shù)據(jù)處理與分析 用Excel 2010軟件進(jìn)行圖表繪制和數(shù)據(jù)處理，并用Spass 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的回歸分析、方差分析和相關(guān)分析等統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 震后不同植被恢復(fù)類型對(duì)土壤大團(tuán)聚體組成的影響

地震引發(fā)了大量的滑坡堆積體，其多為土石混合介質(zhì)，在人為和自然的作用下，均得到了不同程度的恢復(fù)，植被覆蓋率逐年增加，增加了土壤有機(jī)物質(zhì)的來(lái)源，黏粒和粉粒也隨之增多，土壤的團(tuán)聚作用加強(qiáng)。土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單位，也是決定土壤通氣性、肥力和土壤保水性等基本性質(zhì)[12]。

濕篩法測(cè)定震后不同植被恢復(fù)類型土壤的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量(表2)，土壤團(tuán)聚體粒徑分布中<0.25 mm粒徑的團(tuán)聚體為優(yōu)勢(shì)粒徑，其所占比例為27.87%～84.82%；>5 mm和3～1 mm居中；0.5～0.25 mm這一粒徑團(tuán)聚體含量最少，含量為8.86%以下。土壤中的大團(tuán)聚體即大于0.25 mm的粒徑的分布特征和數(shù)量反映了土壤的抗蝕性大小，是土壤中最好的結(jié)構(gòu)體。在不同植被恢復(fù)下的滑坡堆積體在上中下坡位的大團(tuán)聚體比例(R0.25)為46.50%>43.15%>40.71%,而裸地的上中下坡位的R0.25為19.74%，15.18%和17.62%，由此可知裸地R0.25要明顯低于植被恢復(fù)樣地。震區(qū)不同植被恢復(fù)類型下在坡上和坡中的R0.25均為裸地<玉米<草地<經(jīng)果林<灌木<對(duì)照樣地，而在坡下的R0.25為裸地<經(jīng)果林<草地<玉米<灌木<對(duì)照樣地，表明不同坡位和植被恢復(fù)類型對(duì)震區(qū)滑坡堆積體的水穩(wěn)性團(tuán)聚體組成有密切的關(guān)系，在相同坡位下，灌木對(duì)土壤的水穩(wěn)性結(jié)構(gòu)具有很好的改良作用，對(duì)照樣地在原生植被的生長(zhǎng)作用下能夠很好的形成較大的團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，不同的植被類型下的堆積體均顯著高于裸地，差異顯著(p<0.05).相同植被恢復(fù)類型下，裸地、草地和灌木的大團(tuán)聚體數(shù)量表現(xiàn)為坡上>坡下>坡中，玉米地的大團(tuán)聚體數(shù)量表現(xiàn)為坡下>坡中>坡上，經(jīng)果林為坡中>坡上>坡下，表明在不同坡位下的大團(tuán)聚體組成較為復(fù)雜，其含量差異較大。

土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)破壞率是指非水穩(wěn)性團(tuán)聚體在土壤團(tuán)聚體中得比例，包括非穩(wěn)性團(tuán)聚體和水穩(wěn)性團(tuán)聚體[12]。由表2可知，6種震后恢復(fù)類型滑坡堆積體在不同坡位中，對(duì)照樣地的平均團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)破壞率最小，為16.99%；玉米地的土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)破壞率最高，高達(dá)56.44%；其他植被恢復(fù)樣地的土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)破壞率均達(dá)36%以上。除了裸地的>5 mm的土壤團(tuán)聚體的平均含量低于10%，其他各樣地>5 mm土壤團(tuán)聚體的含量均在20%以上，說(shuō)明震區(qū)滑坡堆積體以>5 mm的大粒徑團(tuán)聚體為主。

土壤平均重量直徑(MWD)作為土壤穩(wěn)定性狀況和團(tuán)聚體大小分布的常用指標(biāo)，MWD值越大說(shuō)明土壤穩(wěn)定性越好，團(tuán)聚度越高[13]。從表2可知，本試驗(yàn)采用干篩法測(cè)定的土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體的MWD值為對(duì)照樣地最大，其平均值為3.99 mm，裸地、草地、灌木、經(jīng)果林和玉米類型樣地的土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體的平均MWD與對(duì)照樣地相比，分別減小69.34%，2.76%，27.76%，24.60%和14.17%，依次為1.22，3.89，2.89，3.02，3.43 mm。對(duì)照樣地的濕篩法測(cè)定的水穩(wěn)性團(tuán)聚體的平均MWD為3.15 mm，且MWD隨坡位的降低而降低，坡上中下土層的MWD依次為3.18,3.17,3.10 mm。與對(duì)照樣地相比，裸地、草地、灌木、經(jīng)果林和玉米類型樣地的土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的MWD分別減小74.88%，40.30%，40.73%，46.98%和47.65%。

表2 不同植被恢復(fù)類型下土壤各粒級(jí)團(tuán)聚體組成

2.2 震后不同植被類型對(duì)土壤微團(tuán)聚體組成及其分形維數(shù)的影響

直徑小于0.25 mm的土壤團(tuán)聚體稱為微團(tuán)聚體，其對(duì)土壤中營(yíng)養(yǎng)元素和水分的保持、轉(zhuǎn)化及釋供等方面有著重要的發(fā)揮作用，影響著土壤結(jié)構(gòu)的改善和土壤肥力的高低水平[14]。由表3可知，不同植被恢復(fù)模式下各坡位各粒徑含量差異顯著，坡上1～0.25 mm，0.25～0.05 mm，0.05～0.01 mm，0.01～0.005 mm，0.005～0.002 mm，0.002～0.000 1 mm、<0.000 1 mm粒徑微團(tuán)聚體含量平均值分別為44.98%，24.57%，7.08%，8.83%，5.13%，3.80%，5.61%，1～0.25 mm粒徑為優(yōu)勢(shì)粒級(jí)，0.25～0.05 mm為粒徑次優(yōu)勢(shì)粒級(jí)；同樣，根據(jù)計(jì)算不同坡位的各粒徑微團(tuán)聚體含量的平均值，可知在坡上、坡中和坡下的優(yōu)勢(shì)粒級(jí)均為1～0.25 mm，次優(yōu)勢(shì)粒級(jí)為0.25～0.05 mm。分析不同植被恢復(fù)類型的土壤微團(tuán)聚體的平均值，可知1～0.25 mm粒徑含量規(guī)律為經(jīng)果林>草地>灌木>對(duì)照樣地>裸地>玉米；0.25～0.05 mm粒徑含量規(guī)律為裸地>玉米>對(duì)照樣地>草地>灌木>經(jīng)果林；0.05～0.01 mm粒徑含量規(guī)律為對(duì)照樣地>經(jīng)果林>灌木>玉米>裸地>草地；0.01～0.005 mm粒徑含量規(guī)律為玉米>灌木>草地>經(jīng)果林>對(duì)照樣地>裸地；0.005～0.002 mm粒徑含量規(guī)律為草地>灌木>經(jīng)果林>玉米>裸地>對(duì)照樣地；0.002～0.000 1 mm粒徑含量規(guī)律為草地>灌木>玉米>經(jīng)果林>裸地>對(duì)照樣地；<0.000 1 mm粒徑含量規(guī)律為經(jīng)果林>灌木>玉米>草地>裸地>對(duì)照樣地；

特征微團(tuán)聚體的組成比例是土壤保水保肥性能的判別指標(biāo)之一，其能夠較好的反映土壤肥力水平的高低。本研究發(fā)現(xiàn)，不同植被恢復(fù)類型的土壤特征微團(tuán)聚體比例規(guī)律為：草地>灌木>玉米>經(jīng)果林>裸地>對(duì)照樣地，變化范圍為0.111～0.434；<0.01 mm粒徑團(tuán)聚體含量依次為草地>灌木>玉米>經(jīng)果林>裸地>對(duì)照樣地。

土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)體現(xiàn)的是土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)幾何形狀參數(shù)，其分形維數(shù)越高，表明土壤質(zhì)地越細(xì)、黏粒含量越高。本研究中，不同植被恢復(fù)類型的土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)為2.327～2.853，呈現(xiàn)規(guī)律為玉米>經(jīng)果林>灌木>裸地>草地>對(duì)照樣地；與對(duì)照樣地相比，裸地、草地、灌木、經(jīng)果林和玉米的分形維數(shù)分別增加13.89%，13.08%，16.12%，18.49%，22.58%。將土壤微團(tuán)聚體各粒徑含量百分?jǐn)?shù)與分形維數(shù)進(jìn)行回歸分析，結(jié)果表明，不同恢復(fù)類型的滑坡堆積體土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)與1～0.25 mm，0.25～0.05 mm，0.01～0.005 mm，0.005～0.002 mm，0.002～0.000 1 mm，<0.000 1 mm 粒徑含量呈正相關(guān)關(guān)系，與0.05～0.01 mm粒徑含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(R2=0.609**，p<0.01)。對(duì)大粒(>0.01 mm)微團(tuán)聚體與分形維數(shù)進(jìn)行線性回歸，關(guān)系式為D=3.459～0.011X大粒(R2=0.468,p=0.025)，這表明>0.01 mm粒徑含量越多，土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)越小。

2.3 震后不同植被恢復(fù)類型的土壤顆粒組成及其分形特征

由表4可知，汶川震區(qū)土壤多為砂質(zhì)壤土，其中裸地為砂質(zhì)黏壤土，草地、灌木、經(jīng)果林和玉米為砂質(zhì)壤土，對(duì)照樣地為砂質(zhì)粉土。各植被恢復(fù)類型下的不同粒徑顆粒含量均達(dá)到極顯著水平(p<0.01)。在砂粒含量(1～0.05 mm)粒級(jí)范圍內(nèi)，經(jīng)果林含量最大，達(dá)到了52.70%，玉米地顆粒含量最小，為38.28%，兩者相差14.42%，此外，裸地、草地、灌木和對(duì)照樣地的顆粒含量分別比玉米樣地大6.52%，7.60%，8.38%和7.58%。在粉粒含量(0.05～0.002 mm)粒級(jí)范圍內(nèi)，對(duì)照樣地的顆粒含量最大，為43.11%，裸地的顆粒含量最小，為12.19%，兩者相差30.92%，草地、灌木、經(jīng)果林和玉米大11.75%，21.11%，11.4%和20.36%。在砂粒含量(1～0.05 mm)粒級(jí)范圍內(nèi)則表現(xiàn)為經(jīng)果林(52.70%)>灌木(46.66%)>裸地(46.18%)>草地(45.88%)>對(duì)照樣地(45.86%)>玉米(38.28%)。在黏粒含量(<0.002 mm)粒級(jí)中，裸地含量最大，為41.63%，對(duì)照樣地含量最少，為11.03%，兩者相差30.6%，草地、灌木、經(jīng)果林和玉米樣地相差為11.45%，21.59%，17.92%和12.46%。

從土壤顆粒的分形維數(shù)可看出，草地的分形維數(shù)最大，為2.938 8，對(duì)照樣地最小，為2.631 6，裸地、灌木、經(jīng)果林和玉米分別為2.903 1，2.786 3，2.826 9，2.837 0。同時(shí)，分形維數(shù)呈隨著黏粒的減小而減小的規(guī)律，隨著粉粒含量的減小而增加。對(duì)分形維數(shù)進(jìn)行變異分析，其變異系數(shù)(CV)為1.65%，說(shuō)明震區(qū)植被恢復(fù)區(qū)土壤顆粒分形維數(shù)變異性極弱(CV>100%為高度變異性，10%粉粒，且隨著黏粒含量的減小，分形維數(shù)隨之減小，隨著土壤砂粒的減小，分形維數(shù)增加。

3 討 論

汶川縣屬四川山區(qū)丘陵區(qū)，在全國(guó)土壤侵蝕類型中屬水力侵蝕類型西南土石山區(qū)，水土流失嚴(yán)重，屬中度、強(qiáng)烈侵蝕，并常有泥石流發(fā)生，是長(zhǎng)江上游泥沙的主要來(lái)源之一[15]。從微觀角度看，土壤侵蝕的實(shí)質(zhì)是土壤顆粒發(fā)生了位移的改變[16]。土壤質(zhì)地是土壤重要的組成，其組成一方面反映土壤水分特征、肥力狀況，另一方面又反映土地利用方式對(duì)土壤侵蝕的影響[17]。土壤顆粒是土壤的重要組成部分，起著支撐植株生長(zhǎng)的作用，其顆粒大小、組成與排列狀況直接影響土壤的基本性狀，與土壤的持肥、持水能力及土壤抗蝕性能有著密切相關(guān)[18]。其中，砂質(zhì)黏土比壤質(zhì)黏土的土壤通氣性更強(qiáng)，但蓄水和保水能力更弱，趙明月[19]等認(rèn)為植被蓋度、相對(duì)海拔和坡位相對(duì)于土地利用類型、坡向和坡度對(duì)土壤粒徑影響較大，從坡上沖刷下來(lái)的細(xì)土粒易沉積在坡下。本文中，不同坡位的土壤組成差異顯著，上坡位和中坡位的植被恢復(fù)下的土壤樣地的土壤砂粒和粉粒平均含量低于對(duì)照樣地，而黏粒平均含量則顯著高于對(duì)照樣地；下坡位的砂粒和黏粒平均含量高于對(duì)照樣地，粉粒平均含量低于對(duì)照樣地。造成這一結(jié)果的主要原因可能是由于在地震造成大量山體松動(dòng)、裂縫、崩塌，地面植被遭到嚴(yán)重破壞，在降雨的作用下，山體的粉砂粒被沖刷并堆積體在中下坡位，導(dǎo)致土壤中的黏粒和粉粒均集中在山體的中下坡位。此外，土壤中的表面石頭過(guò)多，黏粒含量集中在下坡位，使土壤出現(xiàn)板結(jié)、雨水難以下滲、養(yǎng)分含量少等問(wèn)題，從而土壤的供水和儲(chǔ)水能力差，導(dǎo)致震后災(zāi)區(qū)生態(tài)難以得到恢復(fù)。

閆建梅等[20]研究表明，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的分形維數(shù)越大，土壤的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)越差。本研究發(fā)現(xiàn)震后不同植被恢復(fù)的樣地中，其土壤結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性均得到提高，且其土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)研究呈現(xiàn)為玉米>經(jīng)果林>灌木>裸地>草地>對(duì)照樣地，其中草地和裸地相差不大。說(shuō)明植被恢復(fù)樣地中，其土壤結(jié)構(gòu)均未達(dá)到震前土壤結(jié)構(gòu)的水平，鄧浩俊等[15]研究表明：造成地震災(zāi)區(qū)土壤分形變大的原因是，地震擾動(dòng)使得土壤質(zhì)地和坡面結(jié)構(gòu)改變，表層有機(jī)膠結(jié)物大量流失。對(duì)震后災(zāi)區(qū)進(jìn)行植被修復(fù)中，草地和灌木的修復(fù)能力較林地好，這可能是因?yàn)榱值赝寥赖母翟诙虝r(shí)間內(nèi)尚未形成完整的根系，再加上汶川地震造成的土壤養(yǎng)分流失非常嚴(yán)重，碎石含量較多，土壤穩(wěn)定性差，林地的樹(shù)苗尚在幼齡階段，所以土壤分形維數(shù)較高，震區(qū)植被生長(zhǎng)的環(huán)境惡劣，而草本作物卻能夠在貧瘠環(huán)境中生長(zhǎng)，并且草地和灌木樣地根系在短時(shí)間內(nèi)能迅速成長(zhǎng)，其枯落物也較林地多，有機(jī)質(zhì)含量能迅速周轉(zhuǎn)，對(duì)改良土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的效果要比林地高，唐駿等[13]研究也顯示在短時(shí)間內(nèi)，草本相對(duì)于林地的生態(tài)恢復(fù)具有較好的水土保持能力，其改良效果要優(yōu)于林地。而玉米樣地是因?yàn)樵谌藶楹偷卣鸬臄_動(dòng)下，土壤結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，雖然植被恢復(fù)能夠加速土壤團(tuán)聚體的形成，增加植被蓋度及土壤養(yǎng)分等，實(shí)際上，因?yàn)榈卣鹪斐傻耐寥澜Y(jié)構(gòu)破壞非常嚴(yán)重，植被生長(zhǎng)的土壤環(huán)境十分惡劣，要恢復(fù)一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)，尤其對(duì)于土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)地的改良需要一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的恢復(fù)過(guò)程，再加上震區(qū)土壤結(jié)構(gòu)的特殊性，其植被恢復(fù)的效果與該地區(qū)沒(méi)有遭受地震災(zāi)害的土壤有很大差異，不能照搬前人植被恢復(fù)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)根據(jù)震區(qū)的受損情況和恢復(fù)目的選擇恰當(dāng)?shù)闹脖换謴?fù)模式。

分析比較不同植被恢復(fù)樣地土壤各分形維數(shù)，可知灌木、經(jīng)果林、玉米和對(duì)照樣地表現(xiàn)為D濕篩>D顆粒>D微團(tuán)>D干篩，裸地表現(xiàn)為D濕篩>D干篩>D顆粒>D微團(tuán)，草地表現(xiàn)為D顆粒>D濕篩>D微團(tuán)>D干篩，玉米表現(xiàn)為D濕篩>D微團(tuán)>D顆粒>D干篩，D顆粒的最大值出現(xiàn)在草地樣地，D微團(tuán)最大值出現(xiàn)在玉米樣地上，而對(duì)照樣地的土壤D顆粒、D微團(tuán)值最小。土壤顆粒組成的分形維數(shù)隨著植被的恢復(fù)等級(jí)的增加而減少，但均顯著大于對(duì)照樣地。這說(shuō)明震后災(zāi)區(qū)植被恢復(fù)下的土壤分形維數(shù)相對(duì)于未受損區(qū)較大，土壤黏粒較多，土壤極易出現(xiàn)板結(jié)，通透性變差，并且在地震的次生災(zāi)害作用下，土壤有向粘質(zhì)化發(fā)展的方向。同時(shí)，從植被恢復(fù)等級(jí)來(lái)看，土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)大體上是隨著植被恢復(fù)程度的提高而提高；各植被恢復(fù)下的土壤風(fēng)干團(tuán)聚體經(jīng)過(guò)濕篩處理后，分形維數(shù)均顯著升高。

趙世偉[21]指出植被恢復(fù)就是利用土壤—植被之間的相互關(guān)系來(lái)改良土壤結(jié)構(gòu)和提高土壤肥力，盡而達(dá)到改良生態(tài)環(huán)境的目的。Zhou H[22]通過(guò)同步輻射對(duì)團(tuán)聚體內(nèi)部微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，表明植被恢復(fù)能夠增加土壤的孔隙性，改良土壤內(nèi)部的微結(jié)構(gòu)。Hao等[23]研究分析了土壤與植被的演替過(guò)程，發(fā)現(xiàn)不同的植被恢復(fù)類型在土壤水分、土壤肥力和土壤結(jié)構(gòu)的改良過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。本文研究了不同植被恢復(fù)類型對(duì)汶川震區(qū)土壤團(tuán)聚體數(shù)量和粒徑分布的影響，雖然不同植被恢復(fù)下土壤有著不同的改善，但由于受地震災(zāi)區(qū)的次生災(zāi)害，土壤黏粒的增加使土壤變得板結(jié)，有機(jī)質(zhì)難以積累，因此震后災(zāi)區(qū)土壤在短時(shí)間內(nèi)很難得到修復(fù)，因此，在震后災(zāi)區(qū)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，還需對(duì)后期植被與土壤之間的相互關(guān)系進(jìn)行深入研究，為震區(qū)植被的快速恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié) 論

(1) 震區(qū)土壤微團(tuán)聚體主要以大粒徑(>0.01 mm)微團(tuán)聚體為主，>0.01 mm粒徑含量越多，土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)越小。各植物恢復(fù)樣地干團(tuán)聚體中>0.25 mm經(jīng)過(guò)濕篩后均大量減少，只有<0.25 mm土壤團(tuán)聚體含量有所提高。土壤顆粒分形維數(shù)為2.631 6～2.938 7，且土壤顆粒分形維數(shù)與土壤黏粒含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系、與土壤粉粒含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。這與前人研究的結(jié)論相類似，較細(xì)顆粒含量決定分形維數(shù)的大小。

(2) 不同植被恢復(fù)樣地土壤各分形維數(shù)，可知灌木、經(jīng)果林、玉米和對(duì)照樣地表現(xiàn)為D濕篩>D顆粒>D微團(tuán)>D干篩，裸地表現(xiàn)為D濕篩>D干篩>D顆粒>D微團(tuán)，草地表現(xiàn)為D顆粒>D濕篩>D微團(tuán)>D干篩，玉米表現(xiàn)為D濕篩>D微團(tuán)>D顆粒>D干篩，D顆粒的最大值出現(xiàn)在草地樣地，D微團(tuán)最大值出現(xiàn)在玉米樣地上，而對(duì)照樣地的土壤D顆粒、D微團(tuán)值最小。

(3) 通過(guò)回歸分析表明黏粒含量是影響震區(qū)顆粒分形維數(shù)的主要原因，均可通過(guò)黏粒含量確定土壤顆粒的分形維數(shù)，而分形維數(shù)則在一定程度上反映了震區(qū)土壤結(jié)構(gòu)的特征。

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