《苔藓结皮层对土壤抗蚀性的影响实证探究》8300字（论文）

苔藓结皮层对土壤抗蚀性的影响实证研究摘要苔藓结皮在提高土层含水量和容重、增强土壤抗蚀性、促进土壤生物的繁衍生存和植被演替等方面有很大的作用。本文分别从坡向、坡度、覆盖度来研究苔藓结皮对土壤抗蚀性的影响。通过实验发现，苔藓结皮下土壤深度越深，含水量越高。在0-10cm土层下，土壤含水量阴坡＞阳坡、缓坡＞陡坡、覆盖度100%＞覆盖度50%。影响苔藓结皮因素、深度不同都会影响土壤容重。0-5cm土层下苔藓结皮的土壤容重小于5-10cm土层的土壤容重。在另两个因素坡度、覆盖度影响下，陡坡＞缓坡、50%盖度＞100%盖度。＞0.25mm土壤团聚体破坏率依次是阳坡＞阴坡、陡坡＞缓坡、覆盖度50%＞覆盖度100%；土壤的崩解速率阳坡＞阴坡、陡坡＞缓坡、覆盖度50%＞覆盖度100%，由此可以看出，影响苔藓生长条件不同都能够使土壤的抗蚀性产生变化，生长在阴坡、缓坡的苔藓能够提高土壤的抗蚀性；苔藓覆盖的多少也能够影响土壤的抗蚀性，苔藓覆盖越多，土壤抗蚀性越强。关键词：苔藓结皮层；土壤抗蚀性；土壤团聚体；土壤含水量；土壤容重目录1前言 -4-苔藓结皮层对土壤抗蚀性的影响1前言苔藓结皮（Lichencortex）。苔藓结皮是由隐花植物如苔藓、绿藻、蓝藻及其他微生物和生物体通过假根、菌丝以及分泌物等与其生长基质相互作用形成的复合体[1]。苔藓植物是小型的非维管植物，主要包括藓类和苔类。苔藓结皮主要以藓类为主，苔类植物很少发现。组成苔藓结皮的藓类植物个体非常小，一般在10mm以下，并呈现垫状丛生的外部特征，所以使其具有很好的吸收水和保持水稳定的能力。苔藓结皮覆被显著影响土壤物理、化学和生物学属性,可有效增强土层稳定性和抗蚀性[2]。土壤抗蚀性（erosiondurabilityofsoil）亦称土壤抗蚀力。系指土壤抵抗侵蚀营力(风、雨滴、径流等)破坏、搬运的能力。土壤的抗蚀性与土壤类型、土壤结构、土壤质地、有机质含量、土壤团聚体等指标密切相关，更与地表覆盖物的类型、数量等直接相关。常用作评价土壤抗侵蚀能力的重要指标之一[3]，其强弱与土壤理化性质紧密相关[4]。生物体通过其菌丝体、假根和分泌物与土壤表层颗粒胶结，在土壤表层形成一层致密层，提高土壤抗蚀能力，从而减少土壤侵蚀而保护土壤养分不被流失[5]。苔藓结皮层对增强土壤抗蚀性有着重要意义。1.1研究背景目前国内外大多都在研究苔藓结皮层对干旱和半干旱地区土壤环境改善的作用。诸多研究表明，生物土壤结皮通过表层能量、物质交换作用，养分富集，促进风沙土发育，而固定风沙土上生长的维管植物通过控制风沙危害，降低地表风速，能够拦截沉积足够的粘粒和粉粒，为苔藓结皮层发育提供了良好物质条件，进一步形成完整的苔藓结皮层并覆盖在风沙土表面，对风沙土演变发育具有积极的促进作用[6]。随着人们生活质量的提高，生态环境也有着大幅度的改善，通过土壤含水量、容重、土壤团聚体含量等指标来研究苔藓结皮层对土壤抗蚀性的影响，为今后生态环境更好发展有着重要意义。1.2课题目标及内容1.2.1课题目标通过探讨不同覆盖度、不同年限的苔藓结皮土壤有机质、容重、土壤团聚体、土壤抗冲性等理化指标，分析苔藓结皮层土壤有机质、容重、土壤团聚体与结皮层土壤抗冲性的相关性，为苔藓结皮层的土壤生态改良功能提供理论基础。1.2.2课题内容苔藓结皮层苔藓植物与土壤形成有机的复合体,研究苔藓结皮层物种种类、结皮层覆盖度、结皮层所在坡向、结皮层成长年限对土壤抗蚀性的影响。采用设置不同的样方，通过野外取样和定位观测，探讨苔藓结皮土壤有机质、容重、土壤团聚体对土壤抗冲性的影响，分析不同结皮层对土壤抗蚀性强弱的影响。2样地情况与实验材料2.1实验地区域环境概况2.1.1研究样地的选择吕梁市凤山公园、北川河公园、吕梁学院2.2.2实验仪器表2-1主要设备及出厂设备equipment出厂Factory烘箱青岛海尔股份公司推拉力计常州隆和仪器公司电子分析天平赛多利斯科学仪器公司土壤团聚体分析仪国华电器公司2.2.3实验步骤三月初，我们先对研究样地进行踩点和分析，寻找苔藓结皮分布广泛的地方，确定采样地区。三月中旬，做好准备工作后去凤山公园、北川河公园和吕梁学院进行采样，以苔藓结皮层的深度为定量，坡度、覆盖度、坡向为变量进行取样，每个平行取四组。3测定方法用环形刀取好土壤样方后做好标记，要保持好土壤的原状以及水分，带回实验室开始正式实验，进行下一步实验数据的测量，测量方法为：（1）测定土壤含水量：先将采回来的原状土进行称重，然后放入烘箱烘干后再进行称量，记录数据并计算含水量。（2）测定土壤容重（SBD）：将采回来的土壤样品带回实验室后先称重、再烘干，记录数据根据公式计算土壤容重。（3）测定土壤团聚体含量：采用干筛法和湿筛法分析土壤团聚体的组成特征。干筛法：将烘干后的样品掰成1cm左右大小的样块并挑拣出土壤中大块石子和植物根系。再把掰好的土壤样品放到孔径顺序依次为5、2、1、0.5、0.25mm的标准筛上，以45/min的频率振荡10min，到达时间后，分别对每一层筛面上的土样称重(保留两位小数)，计算每一级干筛团聚体的百分比含量和<0.25mm的土壤团聚体含量，记录数据，然后按照每一级土壤团聚体含量的百分比，配成50g(保留两位小数)的土样，作湿筛分析。湿筛法：先将标准筛的每个筛面从上到下依次为5、2、1、0.5、0.25mm的孔径放好，再将配置好的50g土样放到第一层筛面后，沿着湿筛桶的一侧慢慢倒水，直到使最上面筛面中的土样没过于水面，浸润10min，开始计时，以30次/min的频率振荡10min，机器停止后将每个筛面的水稳定团聚体分别冲洗到小铝盒中，放入80℃的烘箱中烘干，然后称重。（4）测定土壤抗蚀性：用10cm×10cm×10cm的矩形刀在苔藓结皮层下0-10cm处取样，将取好的样品做好标记后用保鲜膜包好带回实验室。试验采用艾固HP-20型推拉力计进行测定，实验开始时先将样品放到特制10mm×10mm网眼的金属网架上，并将网架悬挂在推拉力计下，水桶装满水后放置到样品下方，缓慢的将样品置于水中后，开始记录拉力计的读数并计时。每个样品连续测定时间为30min，如果30min以内土体完全崩解，则测定完成，并记录下土体崩解时间。4数据处理（1）土壤容重（ρ）[7]ρ＝m×100/[V×(100+W)]式中，ρ为土壤容重（g／cm3）；V为环刀容积（cm3）；m为环刀内湿土重（g）；W为环刀内土壤重量含水率（％）。（2）土壤团聚体土壤团聚体平均重量直径(MWD)[8]表示为:MWD=i=1n几何平均直径(geometricmeandiameter，GMD)[8]表示为:GMD=exp（i=1n一般>0.25mm的团聚体为大团聚体,用R0.25R0.25式（a）（b）中，wi表示为某一粒径团聚体的重量百分比,xi表示这一粒径的平均直径，公式（c）中,（3）土壤抗冲性本实验用崩解速率作为分析评价土壤抗蚀性的指标[9]：B=W式中，B为土壤崩解速率，gmin−1；W1数据处理使用Excel2007软件，方差分析采用SPSS19.0软件处理，采用最小显著性差异（LSD）法进行多重比较检验，显著性水平P<0.05。5结果与分析5.1苔藓结皮层下土壤含水量的分析土壤含水量是土壤结构体抵抗外界能力的指标之一。苔藓结皮是由苔藓、藻类及其他微生物和通过假根等与其生长基质相互作用形成的复合体，所以苔藓结皮层下相互交错的假根与微生物等有着锁水的能力，能够保证土壤水分不被流失。本实验所采的样品分别由苔藓的坡向、坡度、覆盖度组成，其含水量如图5-1所示。根据图5-1所知，苔藓结皮层下5-10cm的土壤含水量明显高于0-5cm。0-5cm的土壤距离地面近，其水分的蒸发量大，损失的水分也更多，所以更深处的土壤含水量也高。在0-5cm处，阴坡的土壤含水量（17.92%）显著高于阳坡（8.29%），缓坡处土壤含水量（18.15%）显著高于陡坡（12.73%），盖度为100%苔藓结皮下的土壤含水量（19.89%）显著高于盖度50%（11.03%）。在5-10cm处，阴坡土壤含水量（20.13%）显著高于阳坡（11.25），缓坡处土壤含水量（19.88%）显著高于陡坡（15.02%），而盖度为100%（20.73%）和50%（18.47）处苔藓结皮下土壤含水量没有显著差异。苔藓是一种喜阴的植物，在采样时发现，同样是覆覆盖度100%的苔藓，阴坡的长势比阳坡的好，所以阴坡苔藓结皮层下土壤抵抗外力的能力也较强于阳坡。缓坡处苔藓结皮层0-10m的土壤含水量大于陡坡，因为降雨入渗等各种原因，水能在缓坡处蓄积，导致一部分水渗入土壤，再加上苔藓的锁水能力，使得缓坡处苔藓结皮层下土壤的含水量大于陡坡。覆盖度100%的苔藓结皮层下土壤的含水量要高于覆盖度为50%的土壤，覆盖度为100%的土壤中苔藓生长的根系多，制造的有机物等能提高土壤的黏着力，所以其锁水能力也强于苔藓覆盖度小的土壤。

图5-1苔藓结皮层下土壤含水量注：SWC,土壤含水率；不同小写字母表示同一土层不同条件下土壤含水率差异显著（P<0.05）。5.2苔藓结皮层下容重的分析容重是反映土壤生物结皮物理特性的重要指标，它的变化可以反映表层土壤水分、入渗能力以及抗侵蚀能力强弱的变化[10]。土壤容重越小，表示土壤抵抗外力的作用强，增强土壤抗蚀性。在0-5cm和5-10cm的土层处，阳坡的苔藓结皮下土壤容重显著高于阴坡，由此发现，容重是随着土壤的深度增大而增大。陡坡苔藓结皮的土壤容重显著高于缓坡，随着坡度的增加土壤容重也随之增加。苔藓结皮覆盖度为50%的土壤容重显著高于100%，说明苔藓覆盖度越少土壤容重越高。阴坡、缓坡、覆盖度100%的苔藓结皮下的土壤容重都比较低，说明这些条件下能够提高土壤抗侵蚀的能力。。

图5-2苔藓结皮层下土壤容重注：SBD,土壤容重；不同小写字母表示同一土层不同条件下土壤容重差异显著（P<0.05）。5.3苔藓结皮层下土壤团聚体的分析5.3.1苔藓结皮层下土壤干筛的团聚体粒级分布将三个不同条件（坡向、坡度、覆盖度）下取的土壤样方进行干筛处理，所得出来＞0.25mm机械稳定性团聚体的含量由大到小依次为＞5,5～2,2～1,1～0.5,0.5～0.25mm。在0-5cm的土层下，＞5mm机械稳定性团聚体的含量阴坡显著高于阳坡，缓坡显著高于陡坡，苔藓覆盖度100%显著高于覆盖度50%；5～2mm的机械稳定性团聚体含量阳坡和阴坡、陡坡和缓坡、苔藓覆盖度100%和覆盖度50%均无显著差异；2～1mm的机械稳定团聚体含量阳坡和阴坡、苔藓覆盖度100%和覆盖度50%均无显著差异，而陡坡的2～1mm土壤团聚体含量显著高于缓坡；1～0.5mm、0.5～0.25mm的机械稳定性团聚体含量阳坡和阴坡、陡坡和缓坡、苔藓覆盖度100%和覆盖度50%均无显著差异。在0-5cm土层，R0.25表现为覆盖度100%＞覆盖度50%。在5-10cm土层下，＞5mm、5～2mm的机械稳定性团聚体含量阳坡和阴坡、陡坡和缓坡、苔藓覆盖度100%和覆盖度50%均无显著差异；2～1mm的机械稳定团聚体含量阳坡和阴坡、缓坡和陡坡均无显著差异，而苔藓覆盖度100%土壤团聚体含量显著高于覆盖度50%；1～0.5mm、0.5～0.25mm的机械稳定性团聚体含量阳坡和阴坡、陡坡和缓坡、苔藓覆盖度100%和覆盖度50%均无显著差异。在5-10cm土层，R0.25表现为缓坡＞陡坡，覆盖度100%＞表1土壤干筛的团聚体粒级分布土层/cm条件土壤团聚体粒径分布/gR0.25＞5mm5-2mm2-1mm1-0.5mm0.5-0.25mm0-5阴坡70.54a23.98a20.52a9.41a2.98a95.15a阳坡40.10c37.17a22.94a17.67a3.54a95.16a缓坡58.50a35.63a8.65b7.43a2.75a94.82a陡坡42.50b35.95a14.85a10.20a2.35a89.81a覆覆盖度100%68.18a25.32a14.10a10.82a3.19a96.08a覆覆盖度50%43.77b28.12a17.85a15.18a4.99a88.83b5-10阴坡51.82a40.28a18.52a9.91a4.32a96.38a阳坡40.39a38.38a25.91a13.56a3.27a96.50a缓坡46.30a34.40a13.28a10.63a2.23a96.03a陡坡42.50a35.95a14.85a10.20a2.35a89.81b覆覆盖度10068.07a24.39a11.19a10.51a2.29a96.16a覆覆盖度50%54.70a32.53a8.80b7.13a2.10a92.92a注：同行不同小写字母表示相同土层不同条件下差异显著（P<0.05）。5.3.2苔藓结皮层下土壤湿筛的团聚体粒级分布将干筛后的土样进行湿筛，湿筛后土壤团聚体粒径分布如表2。在0-5cm的土层下，＞5mm机械稳定性团聚体的含量阴坡显著高于阳坡，缓坡显著高于陡坡，苔藓覆盖度100%显著高于覆盖度50%；5～2mm的机械稳定性团聚体含量阳坡和阴坡、陡坡和缓坡、苔藓覆盖度100%和覆盖度50%均无显著差异；2～1mm、1～0.5mm、0.5～0.25mm的机械稳定团聚体含量阳坡和阴坡、缓坡和陡坡均无显著差异，而苔藓覆盖度100%土壤团聚体含量显著高于覆盖度50%。在0-5cm土层，R0.25表现为阴坡＞阳坡、缓坡＞陡坡、覆盖度100%＞覆盖度50%。在5-10cm土层下，＞5mm、1～0.5mm、0.5～0.25mm的机械稳定性团聚体含量阳坡和阴坡、陡坡和缓坡、苔藓覆盖度100%和覆盖度50%均无显著差异；5～2mm的机械稳定团聚体含量阳坡和阴坡、缓坡和陡坡均无显著差异，而苔藓覆盖度100%土壤团聚体含量显著高于覆盖度50%；2～1mm苔藓覆盖度100%土壤团聚体含量显著高于覆盖度50%。在5-10cm土层，R0.25表现为阴坡和阳坡、缓坡和陡坡、覆盖度100%和覆盖度50%均无显著差异。实验中湿筛条件下土壤大团聚体含量均明显低于干筛条件下所得结果，这可能是由于供试土壤水稳定性团聚体含量较低，使得土壤中非水稳定性大团聚体在湿润条件下破碎为小粒径的团聚体，也使得水稳定性大团聚体含量较低

表2土壤湿筛的团聚体粒级分布土层/cm条件土壤团聚体粒径分布/gR0.25/%＞5mm5-2mm2-1mm1-0.5mm0.5-0.25mm0-5阴坡5.29a1.16a1.25b2.64b1.74b28.92b阳坡3.18b1.60a1.90b3.90b1.45b25.39b缓坡3.45b1.44a0.97b2.69b2.97b23.01b陡坡2.62c1.57a1.22b2.62b2.21b23.22b覆覆盖度100%3.67b2.60a3.00a8.06a6.54a42.06a覆覆盖度50%3.16b1.60a1.49b2.22b1.69b20.85b5-10阴坡0.54a0.60b0.85b2.06a2.14a20.14a阳坡1.65a0.90b1.53a2.89a3.10a12.37a缓坡1.25a1.01b0.90b1.49a1.89a19.33a陡坡0.86a0.59b1.01b2.35a3.63a13.06a覆覆盖度100%2.74a2.78a2.43a3.44a2.25a30.27a覆覆盖度50%0.66a0.92b0.77b1.97a1.96a16.35a注：同行不同小写字母表示相同土层不同条件下差异显著（P<0.05）。5.3.3苔藓结皮层下土壤团聚体稳定性土壤团聚体平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）一般用来评价土壤团聚体分布状况与稳定性，土壤中大团聚体所占百分比越多，MWD和GMD值越大，土壤团聚体稳定性越高[12]。不同的条件对土壤团聚体机械稳定性的影响不一样。根据表3，在土壤深度0-5cm时，MWD和GMD值表现为阴坡显著高于阳坡，说明阴坡的团聚体稳定性要强于阳坡。苔藓覆盖度100%显著大于覆盖度50%，覆盖度100%的团聚体稳定性要强于覆盖度50%。在土壤深度5-10cm时，MWD和GMD值表现为阴坡＞阳坡，苔藓覆盖度100%＞覆盖度50%，缓坡＞陡坡。表3苔藓结皮层下土壤团聚体稳定性土层/cm指标条件阴坡阳坡陡坡缓坡覆覆盖度100%覆覆盖度50%0-5MWD/mm4.51a3.71d4.75a4.69a3.96b3.92cGMD/mm9.21a4.22b11.80a11.72a6.01b4.13b5-10MWD/mm3．95a3.32a3.38a4.07a3.70a3.51aGMD/mm5.03a3.25b3.02b6.80a3.93a3.06b注：同列不同小写字母表示相同土层不同条件下差异显著（P<0.05）。5.3.3苔藓结皮层下土壤团聚体破坏率根据公式计算可得土壤团聚体的破坏率，如表4。土壤的破坏率越大，土壤抗蚀性越弱。通过表4可知，土层深度不同土壤团聚体的破坏率也不相同，5-10cm的土层破坏率大于0-5cm土层。在0-5cm土层，阳坡的土壤破坏率显著高于阴坡，陡坡和缓坡的土壤破坏率无显著差异，苔藓覆盖度100%的土壤破坏率显著高于覆盖度50%。说明阴坡、覆盖度100%的苔藓结皮下土壤的破坏率都比较低，提高了土壤的抗蚀性。在5-10cm土层，阳坡和阴坡的土壤破坏率无显著差异，而缓坡和苔藓覆盖度100%的土壤破坏率均大于陡坡和覆盖度50%。表4土壤团聚体破坏率土层/cm＞0.25mm土壤团聚体破坏率%阴坡阳坡陡坡缓坡覆覆盖度100%覆覆盖度50%0-582.62b90.04a88.67a89.76a79.65c92.59a5-1091.71a95.21a89.11b93.62a86.60c93.22a注：同列不同小写字母表示相同土层不同条件下差异显著（P<0.05）。5.4苔藓结皮层下土壤抗蚀性的分析土壤抗蚀性主要是指土壤抵抗水的分散和悬浮的能力，土壤崩解是衡量土壤抗蚀性的重要指标，是指土壤在静水中发生破裂解体塌落或强度减弱的现象，土壤崩解速率越小，土壤抗蚀性越强，反之土壤抗蚀性越弱[13]。通过实验发现，阳坡苔藓结皮下土壤的崩解速率要比阴坡的高0.49gmin−1；陡坡苔藓结皮下土壤的崩解速率要比缓坡的高0.30gmin−1；苔藓结皮覆盖度50%下土壤的崩解速率要比覆盖度100%的高0.37gmin−1。阳坡和覆盖度50%下土壤崩解速率最大，表5苔藓结皮层下土壤抗蚀性能测定条件崩解量（g）崩解速率（gmin−1）坡向阳坡296.879.53阴坡288.049.04坡度缓坡289.069.05陡坡299.299.35覆覆盖度50%302.729.46100%290.889.096结论（1）通过土壤含水量发现，苔藓结皮下土壤深度越深，含水量越高。苔藓结皮下5-10cm土层的含水量高于0-5cm土层。在不同的因素坡向、坡度、覆盖度下，土壤的含水量也不相同。0-10cm土层下土壤含水量，阴坡＞阳坡、缓坡＞陡坡、覆盖度100%＞覆盖度50%。（2）通过计算土壤容重值发现，影响苔藓结皮的因素、深度不同都会影响土壤容重。0-5cm土层下苔藓结皮的土壤容重小于5-10cm土层。0-5cm的土层接近地表，随着苔藓结皮根系的发育，地上分泌的各种有机质增多，使得该层的土壤比较稀松，土壤之间大孔隙增加，容重减小，土壤的侵蚀能力减小，抗蚀性增大。在另两个因素坡度、覆盖度影响下，陡坡＞缓坡、50%覆盖度＞100%覆盖度，说明，苔藓结皮在缓坡处和100%覆盖度下对土壤的作用更大，能够增强土壤的抗蚀性。（3）通过实验发现，不同苔藓结皮层下土壤干筛＞0.25mm机械稳定性团聚体的含量由大到小依次为＞5、5～2、2～1、1～0.5、0.5～0.25mm。在0-5cm土层下，R0.25表现为阴坡＞阳坡、缓坡＞陡坡、覆盖度100%＞覆盖度50%，说明阴坡、缓坡、覆盖度100%的土壤在自然状态下，其土壤团聚体的稳定性要强于阳坡、陡坡、覆盖度50%的土壤。苔藓在阴坡、缓坡的长势较好，使得土壤的根系生长旺盛等原因提高了土壤的稳定性。土壤的破坏率越小，抗蚀性越强。＞0.25mm土壤团聚体破坏率依次是阳坡＞阴坡、陡坡＞缓坡、覆盖度50%＞（4）土壤崩解速率越小，土壤抗蚀性越强。通过实验可知，土壤的崩解速率阳坡＞阴坡、陡坡＞缓坡、覆盖度50%＞覆盖度100%，说明坡向、坡度都会对苔藓的生长产生影响，进而会使土壤的抗蚀性发生变化。苔藓覆盖度越高，土壤的抗蚀性越强。

7展望（1）本文仅从坡向、坡度、覆覆盖度三个方向研究苔藓结皮对土壤抗蚀性的影响。在今后研究中，应该扩展多个方向例如苔藓结皮年限等对土壤抗蚀性的影响。（2）本文仅以吕梁地区为研究区，因此，本文中得出的结论是否适用于大部分地区用来作为改善环境的依据仍需增加尺度以获得更普遍的结论。（3）在进行研究时应该也要着重考虑在苔藓结皮层下微生物以及根系对土壤抗蚀性的影响。

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