土壤\\( soil\\) 是由固體、液體和氣體組成的三相復合系統，是巖石圈表面能夠生長動物、植物、微生物的疏松表層，是陸生生物生活的基質，是生態系統中生物部分和無機環境部分相互作用的產物，是生態系統中物質與能量交換的重要場所。
土壤在發生和發展過程中產生的一系列物理現象和性質，可概括分為一般物理性質、水分性質、熱量性質和物理機械性質。土壤物理性質主要包括土壤顆粒大小組合比例和排列方式、土壤水分的保持和移動、熱量傳輸和轉化、土壤空氣狀況、土壤力學性質及其變化，以及土壤磁學性質和放射性等。常用來評價土壤物理性質的指標主要有土壤容重、土壤孔性、土壤水分特征等。
1 研究區概況
研究區位于云南省東北部會澤縣城東郊的頭塘小流域，屬金沙江支流牛欄江水系上游，地理坐標為東經103°03' ～ 103°55'，北緯25°48' ～ 27°04'，東經103°24'，北緯 26°27'。流域面積為 3. 98 hm2。最高海拔 4 017. 3 m，最低海拔 695 m，相對高差 3 322. 3m。平均坡度為 26. 77°。該區域地處烏蒙山系主峰地段，滇東高原與黔西高原結合部，是中生代第三紀以來的夷平面\\( 也稱準平面\\) ，由近代強烈隆起的各種外力作用改造形成。氣候屬于滇中高原與滇東北濕潤氣候區的過渡帶，具備春季升溫快和秋季降溫快的云南北部高原氣候的特點。夏、秋季常受赤道海洋的西南季風和來自熱帶海洋的東南季風影響，陰雨天多，雨量充沛; 冬季盛行大陸季風氣候，雨量稀少，雨、旱季分明，降雨主要集中在 6 ～10 月。
2 研究技術與方法
采用空間代替時間的方法，利用宏觀研究與微觀研究相結合的手段，對頭塘小流域退化山地不同植被類型經營模式的土壤物理特性進行研究。
在對研究區域進行全面勘察的基礎上，以樣點估算法和目測估計法相結合的手段選取不同植被類型各自具有代表性地段，設置面積為 20 m × 20 m的標準樣地 3 個，各樣地按“X”型布設 5 個采樣點，每點挖取 2 個層次的土壤剖面，每個剖面深度 0～ 40 cm，分 0 ～ 20 cm、20 ～ 40 cm 2 層進行取樣，用環刀采取原狀土樣品，以測定鮮土含水量、土壤容重、總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度等土壤物理性質。
采用選取參照物進行對比研究的方法，以及野外研究與室內分析相結合的方法，根據典型性原則和代表性原則，在頭塘小流域選取立地條件\\( 海拔、坡位、坡度、坡向、母質、土壤等\\) 基本一致的云南松\\( Pinus yunnanensis\\) ，華山松\\( Pinus armandi\\) 次生演替林，15 a 生滇楊\\( Populus yunnanensis\\) 人工純林，17 a 生云南松人工純林，20 a 生華山松人工純林，云南松、華山松、混交林等作為研究對象，以人為干擾程度最小的云南松、華山松次生演替林作為參照。
通過野外調查采樣、室內樣品分析以及數據處理，從時間和空間上了解該流域不同植被類型對土壤物理特性的影響。
3 結果與分析
3. 1 不同植被類型土壤孔性的空間變化
土壤由固體土粒和粒間孔隙組成，粒間孔隙儲存水分和空氣。所謂土壤孔性就是指能夠反映土壤孔隙總容積的大小，孔隙的搭配及孔隙在各土層中的分布狀況等的綜合特性。當土壤孔性良好時，土壤既能保蓄足夠的水分供植物生長利用，也能保持良好的通氣性以滿足植物的呼吸作用。
對不同植被類型土壤孔性狀況\\( 表 1\\) 的方差分析表明: 不同植被類型的土壤容重、總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度在總體水平上差異顯著。云南松、華山松次生演替林的土壤容重、總孔隙度、非毛管孔隙度上下層差異顯著，毛管孔隙度上下層無顯著差異，說明云南松、華山松次生演替林表層生物作用對土壤孔性產生明顯影響，顯著改善了土壤的孔性狀況，形成了利于植物生長發育的良好生態環境; 17 a 生云南松人工純林土壤上下層的孔性狀況無顯著差異，說明 17 a 生云南松人工純林表層生物作用對土壤孔性的作用不明顯，未改善土壤的孔性狀況，云南松林地還沒有形成有利于植物生長發育的良好生態環境; 20 a 生華山松人工純林的土壤上下層容重和總孔隙度差異顯著，毛管孔隙度和非毛管孔隙度的上下層差異不顯著; 15 a 生滇楊人工純林和 20 a 生華山松人工純林比較，15 a 生滇楊人工純林的土壤容重比 20 a 生華山松人工純林的土壤容重小，而孔隙度均比 20 a 生華山松人工純林大，這是由于容重和孔隙度受土壤質地的影響所成的15 a 生滇楊人工純林的質地為黏土，而 20 a 生華山松人工純林屬于壤土; 云南松、華山松人工混交林的孔性變化和 17 a 生云南松人工純林一樣，都是土壤容重、總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度上下層無顯著差異，但云南松、華山松人工混交林的土壤容重比云南松、華山松次生演替林大，比云南松、華山松次生演替林小，孔隙度比云南松、華山松次生演替林小，這可能是由于云南松、華山松人工混交林的土壤質地是砂壤土的原因; 15 a 生滇楊人工純林的土壤上下層容重、總孔隙度、非毛管孔隙度均差異顯著，毛管孔隙度無顯著差異，且容重大于云南松、華山松次生演替林，3 種孔隙度都小于云南松、華山松次生演替林，說明這種經營模式的孔性狀況較山云南松、華山松次生演替林差，植被對土壤孔性狀況的改善作用不如云南松、華山松次生演替林，這可能和滇楊人工林的土壤屬于黏土，還有林齡及離居民區太近有關。
不同植被類型的土壤下層孔性狀況差異不大，容重值 1. 355 ～1. 386，總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度除云南松、華山松混交林偏高外，其余 4 種植被類型均無顯著差異，這說明不同植被類型的土壤具有同源母質特性和一致的成土過程。
從土壤容重同土壤松緊度的關系來看，土壤容重越小，表明土壤越疏松，結構性越好; 反之，則表示土壤緊實而且缺乏團粒結構。不同植被類型土壤表層容重的變化趨勢為\\( 圖 1\\) : 云南松、華山松次生演替林 ＜15 a 生滇楊人工純林 ＜ 云南松、華山松人工混交林 ＜20 a 生華山松人工純林 ＜17 a 生云南松人工純林; 0 ～ 40 cm 的土壤容重的垂直分布規律與土壤有機質均為上層小于下層，上層土壤孔隙多于下層土壤，上層土壤比下層更疏松，結構性也更好，另一方面也清楚表明了植物對土壤表層的深刻作用?！緢D略】
研究結果顯示: 云南松、華山松次生演替林土壤的上下層容重分別比其他 4 種植被類型的土壤上下層容重小，并且云南松、華山松次生演替林土壤容重的垂直空間差異比其他模式的土壤上下層容重差異大，這不僅說明了云南松、華山松次生演替林的土壤最疏松，結構性最好，也說明了表層生物作用對云南松、華山松次生演替林土壤容重的改良作用較大; 15a 生滇楊人工純林的土壤容重僅次于云南松、華山松次生演替林，說明了闊葉林對土壤的改良效果比針葉林要顯著; 云南松、華山松人工混交林的土壤容重僅次于 15 a 生滇楊人工純林，比17 a 生云南松人工純林和 20 a 生華山松人工純林的土壤容重要小很多，這跟云南松、華山松人工混交林的土壤質地為砂壤土有很大關系，但也說明了針葉混交林對土壤的改良作用要優于針葉純林。
不同植被類型土壤孔隙度變化情況如圖 2 所示。由圖 2 可以看出，不同植被類型的土壤表層總孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度的變化趨勢均為: 云南松、華山松人工混交林 ＞ 云南松、華山松次生演替林 ＞15 a 生滇楊人工純林 ＞20 a 生華山松人工純林 ＞17 a 生云南松人工純林。該變化趨勢與土壤表層的容重變化不一致。從 0 ～40 cm 的垂直空間變化規律來看，不同植被類型土壤孔隙度垂直空間變化規律與土壤容重相反，都是上層孔隙度大于下層孔隙度; 不同植被類型的土壤毛管孔隙度除云南松、華山松次生演替林上層稍大一點外，其他 4 種植被類型土壤毛管孔隙度上下層均無顯著差異?！緢D略】
研究結果顯示: 云南松、華山松次生演替林的土壤上下層總孔隙度和毛管孔隙度都分別比其他 4 種植被類型大，并且云南松、華山松次生演替林土壤上下層總孔隙度和毛管孔隙度差異顯著，說明云南松、華山松次生演替林的土壤孔性狀況最好，孔隙搭配合理，既保水也通氣，而且土壤表層的生物對土壤孔性狀況的改善作用明顯; 15 a 生滇楊人工純林、20 a生華山松人工純林和云南松、華山松人工混交林土壤總孔隙度和非毛管孔隙度的垂直空間差異顯著，其中 20 a 生華山松人工純林的土壤孔隙度最小，云南松、華山松人工混交林的土壤孔隙度大于云南松、華山松次生演替林，這是由于 20 a 生華山松人工純林和云南松、華山松人工混交林受到各自土壤容重和土壤質地的影響，使土壤孔性狀況發生改變所導致的; 17 a 生云南松人工純林土壤孔隙度在垂直空間上的差異均不顯著，這個跟云南松林地的立地條件和土壤表層植被群落組成簡單，植被種類較少有關。
3. 2 不同植被類型土壤水分特征空間變化
通過 SPSS 軟件對不同植被類型的土壤水分特征進行方差分析\\( 表 2\\) ，結果顯示: 不同植被類型間的土壤水分特征，即鮮土水含量、飽和水、毛管水和吸濕系數在總體上達極顯著差異; 不同植被類型的土壤表層水分特征具有不同的變化趨勢。表層土壤鮮土水的變化趨勢為云南松、華山松次生演替林 ＞15 a 生滇楊人工純林 ＞ 20 a 生華山松人工純林 ＞ 云南松、華山松人工混交林 ＞17 a 生云南松人工純林;表層土壤飽和水和田間水的變化趨勢均為: 云南松、華山松次生演替林 ＞15 a 生滇楊人工純林 ＞20 a生華山松人工純林 ＞ 17 a 生云南松人工純林 ＞ 云南松、華山松人工混交林; 表層土壤吸濕系數變化趨勢為云南松、華山松次生演替林 ＞ 15 a 生滇楊人工純林 ＞17 a 生云南松人工純林 ＞ 云南松、華山松人工混交林 ＞20 a 生華山松人工純林?！颈砺浴?/p>
17 a 生云南松人工純林、20 a 生華山松人工純林、云南松、華山松人工混交林的土壤上下層鮮土水和毛管水差異顯著; 土壤飽和水除了 17 a 生云南松人工純林的上下層無顯著差異外，其他 4 種植被類型的土壤飽和水上下層差異顯著; 云南松、華山松次生演替林和 20 a 生華山松人工純林的土壤上下層吸濕系數差異顯著，云南松、華山松人工混交林和15 a 生滇楊人工純林的土壤吸濕系數上下層無顯著差異。由圖 3 可知: 不同植被類型的土壤上下層水分特征變化規律均為鮮土水 ＜ 毛管水 ＜ 飽和水，飽和水和毛管水含量的垂直空間變化與吸濕系數一樣都是表層大于下層，這也符合土壤孔隙度的變化規律;除了云南松、華山松人工混交林外，其他 4 種植被類型的土壤飽和水垂直空間差異最大，即全容水量差異最大; 17 a 生云南松人工純林的鮮土水含量最低，云南松、華山松人工混交林的土壤飽和水、田間水和吸濕系數最低，說明研究區域的原始植被被破壞后所形成的不同植被類型的土壤水分特征出現了不同程度的退化，尤其是土壤飽和水和毛管水的表層含量衰減程度最大，說明人為干擾對土壤表層水分特征的影響較大。
4 結論與討論
通過對不同植被類型的土壤物理特性分析發現:
1\\) 研究區域的原始植被被破壞后，土壤物理特性也呈現出不同程度的退化。不同植被類型土壤物理特性恢復趨勢為 15 a 生滇楊人工純林 ＞ 云南松、華山松人工混交林 ＞20 a 生華山松人工純林 ＞17 a生云南松人工純林。其中 17 a 生云南松人工純林的土壤退化嚴重，對林下土壤養分的積累作用微小，對土壤物理性質的改良作用也甚小。由此可見闊葉林和混交林對土壤的恢復作用大于純林。
2\\) 通過對 2 種不同林分的針葉人工純林土壤理化性狀的研究，以及與云南松、華山松次生演替林和云南松、華山松人工混交林的對比研究，發現20 a生華山松人工純林對土壤理化性狀的恢復作用雖然不如云南松、華山松次生演替林和云南松、華山松人工混交林，但是土壤物理特性也呈現出 20 a 生華山松人工純林優于 17 a 生云南松人工純林的趨勢，表明華山松對土壤環境的恢復作用優于云南松，且林齡對這種恢復作用有一定的影響。
參考文獻:
［1］ 鮑士旦 . 土壤農化分析［M］. 北京: 中國農業出版社，2000.
［2］ 北京林業大學 . 土壤學\\( 上冊\\) ［M］. 北京: 中國林業出版社，2001.
［3］ 格日樂，姚云峰 . 土地退化防治綜述［J］. 內蒙古林學院學報: 自然科學版，1998，20\\( 2\\) : 47－53.
［4］ 李天杰 . 土壤環境學［M］. 北京: 高等教育出版社，1996: 284－296.
［5］ 孫向陽 . 土壤學［M］. 北京: 中國林業出版社，2006.
［6］ 中國科學院南京土壤研究所 . 土壤理化分析［M］. 上海: 上?？茖W出版社，1978.
