融雪期的侵蚀外营力主要以冻融和融雪径流为主,该营力可能会影响土壤结构和团聚体稳定性,从而对融雪侵蚀过程产生影响.在融雪期,融雪径流过程会导致团聚体输移破碎,但是关于冻融对团聚体输移破碎的影响研究鲜有报道.本研究以东北典型黑土区5～7和3～5 mm团聚体为对象,分析了不同冻融次数(0、1、5、10、15和20次)下水稳性团聚体组成、平均重量直径(MWD)、标准化平均重量直径(NMWD)和不同冻融次数、不同输移距离(5、10、15、20、25和30 m)下团聚体输移破碎率(BR)及冻融和输移共同作用对BR的贡献度(CT),研究融雪期典型黑土团聚体输移破碎特征.结果表明:5～7和3～5 mm团聚体冻融循环后主要以0.5-1 mm粒径为主,随着冻融次数增加其MWD值总体呈下降趋势,并且在相同冻融次数下3～5 mm团聚体NMWD大于5～7 mm.5～7和3～5mm团聚体随着输移距离的增加BR逐渐增加,尤其是在1次冻融条件下,与未冻融组相比输移距离为5、10、15、20、25和30 m时BR分别显著增加59.7％、32.2％、13.7％、6.2％、13.4％、7.5％和 60.0％、39.0％、18.4％、13.0％、6.3％、6.1％;但随着冻融次数的增加,BR 增加相对缓慢.团聚体输移破碎主要受输移距离(CT=54.6％)和冻融循环(CT=26.2％)的影响,并且冻融循环主要改变团聚体稳定性,进而影响团聚体输移破碎率.可见,在融雪期,冻融循环降低了土壤团聚体稳定性,致使融雪径流过程中团聚体输移破碎严重,土壤更易随水流迁移引发水土流失,因此,应重视该时期的土壤侵蚀及其防治.

土壤动物在生态系统养分循环中扮演着重要角色,其中土壤节肢动物在凋落物破碎和土壤团聚体形成中起着决定性作用.为探究多年模拟氮沉降对苦竹人工林土壤节肢动物的影响,于2007年11月起在华西雨屏区苦竹人工林进行了每月1次的模拟氮沉降试验,以硝酸铵为氮源,设对照(0 g N·m-2·a-1)、低氮(5gN·m-2·a-1)、中氮(15gN·m-2·a-1)和高氮(30 g N·m-2·a-1)4个处理.在施氮6.5年后分别于2014年1月、10月,2015年1月采集凋落物层和0～15 cm土层样品带回实验室分离鉴定.结果 显示:本试验共观察到土壤节肢动物1852只,隶属于3门7纲18目;凋落物层土壤节肢动物个体数和类群数随施氮浓度的升高而增加,且高氮处理显著高于对照;土壤层土壤节肢动物个体数和类群数随施氮浓度的升高而减少,但与对照相比均不显著;模拟氮沉降对凋落物层和土壤层土壤节肢动物多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均无显著影响.

应用Le Bissonnais法分析冻融循环(0、1、3、5和9)对3～5 mm黑龙江省黑土团聚体稳定性的影响,采用蜡封法分析黑土孔隙度的变化.结果表明:不同粒径团聚体含量随冻融循环次数增加均呈波动状态,团聚体含量变化系数随冻融循环次数的增加逐渐趋于稳定;快速湿润、慢速湿润、预湿润震荡3种处理土壤中＞0.25 mm团聚体含量有明显差异;孔隙度随冻融循环次数的增加而增大,变化范围在32.4％～41.4％.随冻融次数的增加,不同破碎方式下团聚体含量变化程度较低,团聚体平均重量直径与孔隙度呈负相关,表明冻融条件下孔隙度是影响团聚体稳定性的重要因素.

柠条(Caragana korshinskii Kom.)种植是黄土高原地区生态环境建设中重要的人工植被恢复措施.选择黄土丘陵区条带种植15、25和35年的柠条坡地,以荒草坡地为对照,运用Le Bissonnais法分析柠条种植不同年限和坡位对0-40 cm土层团聚体分布及其稳定性的影响.结果 表明:长时间柠条种植对土壤团聚体稳定性的影响主要在0-20 cm土层;不同处理下土壤大团聚体(＞0.25 mm)含量总体表现为柠条35年＞柠条25年＞柠条15年＞荒草地,表明柠条种植年限增加促进了大团聚体的形成.从坡面尺度看,柠条平均重量直径整体表现为坡下＞坡上＞坡中;在上坡的柠条35年样地具有最大值(3.08 mm),但在下坡荒草地显著高于柠条林地(P＜0.05).基于相对消散指数和相对机械破碎指数,上中坡土壤团聚体均对消散作用和机械破碎作用较敏感,而下坡的下层土壤团聚体对破碎作用更敏感.冗余分析表明,土壤有机碳和粘粒含量与柠条平均重量直径呈显著正相关关系(P＜0.05).种植年限是影响土壤团聚体稳定性的主要因素,解释了30.4％的变异;其次是土层(2.75％)和坡位(0.61％).总体而言,柠条种植年限增加有利于促进黄土丘陵区土壤团聚体稳定性提升,但这种影响在不同坡位具有差异:在上中坡团聚体稳定性均随种植年限增加而增强,在下坡则先降后增.

通过定量调控土粒表面电场强度,采用湿筛法和模拟降雨试验,研究了土壤表面电场对东北黑土团聚体稳定性和土壤侵蚀的影响.结果 表明:1)随着土壤本体溶液电解质浓度的降低,土壤颗粒表面电位绝对值和电场强度均不断增加,宾县黑土和克山黑土表面电场强度均可达108 V·m-1数量级;2)随着土粒表面电场增强,土壤团聚体的破碎程度增大,平均重量直径表现为先急剧减小而后保持不变;3)通过人工模拟降雨试验可知,随本体溶液电解质浓度降低,颗粒表面电场增强,土壤流失强度增大.当电解质浓度＜0.01 mol·L-1,对应宾县黑土和克山黑土的表面电位绝对值分别大于210和209 mV时,土壤累积流失量随时间的分布曲线较为接近,表明0.01 mol·L-1是影响土壤侵蚀强度的电解质临界浓度值;4)土壤累积流失量与团聚体平均重量直径之间表现出良好的线性关系.综上,当雨水进入土壤,土粒表面电场增强,引发土壤团聚体破碎并释放大量细颗粒,最后在雨水冲刷作用下发生侵蚀.该研究结果可为深入理解东北黑土区土壤水蚀机理提供新的思路.

探究不同林龄杉木人工林土壤团聚体各形态磷素的分布特征有利于提升杉木人工林土壤磷素有效性.本研究选取位于广西融水县的幼龄(9 a)、中龄(17 a)、成熟(26 a)杉木人工林和邻近撂荒地(CK),利用干筛法将采集到的表层(0～20 cm)原状土壤分为4个粒级团聚体(＞2、1～2、0.25～1和＜0.25 mm),测定各粒级团聚体中不同形态磷组分.结果表明:1)不同林龄杉木人工林土壤团聚体组成差异显著,CK和各林龄杉木人工林中＞2 mm粒级团聚体含量显著较高,随林龄的增长先增后减,在17 a时最高;土壤平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)的变化趋势与＞2 mm粒级团聚体一致.2)CK和各林龄杉木人工林中各粒级土壤团聚体全磷、无机磷和有机磷含量差异均不显著,而土壤有效磷含量在＞2 mm粒级团聚体中显著较高,达1.23～7.33 mg·kg-1;不同林龄杉木人工林土壤团聚体及全土全磷、有效磷和无机磷含量均显著高于CK,并随杉木林龄的增长先增后减,全土总磷和有效磷含量在9 a时最高,分别为322.40和7.33 mg·kg-1,全土无机磷含量在17 a时最高,为114.05 mg·kg-1;全土有机磷含量随杉木林龄的增长先增再减再增,在9 a时最高,为210.00 mg·kg-1.3)不同粒级土壤团聚体磷储量与土壤团聚体组成比例显著相关.CK和各林龄杉木人工林中＞2 mm粒级团聚体各形态磷储量较高.除有机磷外,各形态土壤磷储量均随杉木林龄的增长先增后减.综上,林龄17 a之前,杉木人工林的种植有利于提升土壤团聚体稳定性,促进土壤磷素水平的提升;林龄17 a后,＞2 mm粒级团聚体的破碎导致土壤团聚体稳定性和土壤磷素供应水平逐渐下降.因此,在杉木人工林培育栽种17 a以后应重视土壤中＞2 mm粒级团聚体的保护,以保障土壤质量,维持土壤供磷水平.