普洱茶種植對滇南紅壤大孔隙的影響①

楊 坤，趙洋毅,2*，王克勤,2，段 旭,2，韓姣姣，李耀龍

普洱茶種植對滇南紅壤大孔隙的影響①

楊 坤1，趙洋毅1,2*，王克勤1,2，段 旭1,2，韓姣姣1，李耀龍1

(1 西南林業大學生態與環境學院，昆明 650224；2 國家林業與草原局云南玉溪森林生態系統國家定位觀測研究站，昆明 650224)

為探討滇南典型紅壤下普洱茶種植對土壤大孔隙的影響，以灌草地和茶地為研究對象，采用染色示蹤法觀察土壤剖面，運用Photoshop CS 5、Image pro Plus 6.0軟件進行圖像處理，利用土壤水分穿透曲線和Poiseulle方程研究了該地區的大孔隙特征。結果表明：茶地在耕作層大面積染色中，染色深度可達土層40 cm深度，灌草地于土層2.8 cm深度開始出現大孔隙流，灌草地比茶地更易發生大孔隙流；樣地大孔隙主要集中在當量孔徑0.4 ~ 2.5 mm，其中茶地和灌草地當量孔徑0.4 ~ 1.0 mm大孔隙密度分別占95.2% 和95.5%，當量孔徑>1 mm的大孔隙密度較低，且灌草地大于茶地；大孔隙密度分布為10 ~ 20 cm土層最高，隨著土層深度增加依次遞減，整體上土壤大孔隙密度關系為灌草地>茶地；土壤大孔隙不同當量孔徑密度和染色面積比與土壤飽和導水率呈現顯著性相關關系，當量孔徑>1 mm的大孔隙僅占4.61%，但控制了飽和導水率90.8% 的變異。茶地相較于灌草地土壤結構遭到破壞，水分向下運移速率慢，滲透量減小，致使水土流失加重。

土壤大孔隙；染色示蹤法；茶種植；飽和導水率；滇南

土壤中存在的大孔隙僅占土壤體積的極小部分，其數量的多少及分布特征對土壤水分及溶質的運移產生重要的影響[1-2]。大孔隙的存在能夠使地表徑流較快地進入土壤中形成壤中流，土壤水分及溶質繞過土壤基質，快速到達土壤深層，形成大孔隙流[3]，從而促進水資源的交換及補給，在一定程度上降低水土流失的風險[4]。此外，土壤大孔隙的形成受人為因素影響顯著[5]，農地和果園地等人為干擾強烈的土地中，在降雨、灌溉和施肥等條件下，大孔隙變化將影響氮、磷溶質及土壤中養分物質進入到地下的速度，易造成水資源的污染及土壤侵蝕的加劇，進而影響區域用水安全[6-8]。土壤大孔隙作為土壤的重要參數，具有重要的生態水文效應[9]。

國內外土壤大孔隙研究多集中于森林土壤大孔隙形成機理[9-11]、大孔隙對土壤水分及溶質的運移規律[6,8,12]、大孔隙研究方法[13-15]等方面，并已取得豐碩的研究成果。Thomas和Phillips[16]及Beven和Germann[17]主要對土壤大孔隙成因進行了研究，并將半徑為0.03 ~ 3 mm的孔隙被定義為大孔隙。對于森林土壤大孔隙而言，土壤經過植物根系生長、死亡腐爛、土壤中動物的活動等過程后形成的大孔隙是普遍存在的現象[18]。國內學者陸斌[19]研究不同林分下的土壤大孔隙特征，指出根系腐爛有助于團聚體的形成，對新根生長延伸提供有效的通道。雖然土壤中大孔隙數量很少，但對傳導水流有著重要作用，可明顯地增加入滲，減少地表徑流[9,20-21]。劉目興等[12]研究發現森林土壤大孔隙僅占土壤體積0.15% ~ 4.72%，當量孔徑>1 mm的大孔隙僅占大孔隙總數量的1.26% ~ 8.55%，但決定了飽和導水率84.7% 的變異。可見，土壤大孔隙是山地土壤水分及溶質運移的主要路徑。Reichen-berger等[6]研究表明，由于目前土壤大孔隙的存在導致農業灌水用量和施肥量的增加，縮短了污染物在土壤中停留降解的時間，進而增大地下水受污染的風險。當前，研究土壤大孔隙方法主要有染色法、切片法、穿透曲線法、X射線CT掃描攝像法、張力入滲儀法和地透雷達探測法等[13]。CT掃描法不利于快速反映原始特征，應用尺度小，難以應用于野外原位測試且費用昂貴。染色法能將大孔隙的路徑清晰地呈現在原狀土壤剖面上，非常適用于野外試驗，因此染色法是研究大孔隙較為普遍的方法之一[15,22-25]。

云南南部是茶樹原產地中心，茶園是該地區比較典型的種植方式。近年來隨著茶葉價格的增長，農民大面積開墾荒山荒坡，廣泛種植茶樹，雖給當地帶來了可觀的收入，但茶農缺乏水土保持觀念，保護水土資源意識薄弱，且茶園處于多山地區，雨季歷時長且相對集中，茶園順坡耕種、清耕作業、大量施肥等活動造成了當地水土流失加劇和水資源污染[26-27]。另外，新建茶園缺乏完善的管理維護措施，大部分處于裸露狀態，土壤結構破壞嚴重，水土流失風險更大[3]。大孔隙結構是影響水土流失的重要因素，大孔隙占總孔隙數量少，但對水的下滲能力影響大，孔徑越大、數量越多對徑流的形成影響就越大，相應地對土壤侵蝕影響也越大[23,25,28]。目前，還未有對普洱茶樹種植影響土壤大孔隙研究的相關報道。因此，本研究選取滇南地區典型茶園為研究對象，以原狀的灌草地為對照，探討在灌草地開墾種植茶樹后對土壤大孔隙特征及水分滲透性的影響，以期為土壤改良以及水土流失防治提供一定的理論基礎和科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于云南省普洱市思茅區踏青河源頭小流域，小流域經緯跨度為22°29′ ~ 22°43′ N，101°10′ ~ 101°26′ E，海拔800 ~ 1 964 m。該區屬南亞熱帶高原性季風氣候，全年溫暖，垂直氣候分布明顯，年降水充沛，但年中分配不均，雨季、旱季界線分明；平均氣溫18.2℃，最冷月1月平均氣溫10.5℃，最熱月6月平均氣溫21.7℃；光熱資源豐富，年平均日照2 125.1 h，日照率為48%；年均降雨量1 524.4 mm，雨季集中在6—10月，占全年降雨量的92.4% 以上。流域土壤類型為山地紅壤，主要生長喬灌木，喬木占大部分。植被均以云南松()、思茅松(())、大葉藤黃()、大芒萁()、藿香薊(L)、齒果酸模(L)等為主。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地選擇及染色試驗 在研究區內的茶園地布設固定試驗樣地3塊，樣地大小為15 m × 15 m，同時在附近灌草地選取地形、土壤條件等相同的地段，布設3塊10 m × 10 m的固定樣地為對照，樣地基本概況見表1。

2017年9—10月，在選定的樣地上除去地表的植物層和枯枝落葉層，平整土壤表面，在確保試驗前1 d無降雨的情況下，以亮藍粉末作為示蹤劑，進行染色試驗。首先，將長、寬、高依次為70、70、50 cm，厚0.5 cm的鐵框埋入土中30 cm，并搗實距鐵框內壁5 cm的土層，以防染料沿鐵框內壁下滲，然后用濃度為4 g/L的亮藍溶液12 L，均勻噴灑于框內的土壤表面，蓋上塑料薄膜。24 h之后，以10 cm厚為一層相應地挖掘5個垂直剖面，然后用1 200萬像素的相機進行拍攝。在每層土壤剖面內，用環刀(高5.2 cm、直徑7 cm)采集原狀土壤，并收集擾動土，經風干處理過篩后測定物理指標(表1)。

表1 研究區樣地概況及土壤理化性質

1.2.2 土壤性質及水分穿透曲線測定 土壤容重測定采用環刀法；土壤含水量測定采用烘干法；土壤機械組成測定采用馬爾文3000激光粒度儀法；土壤有機質含量測定采用硫酸-重鉻酸鉀外加熱法；土壤飽和導水率測定采用定水頭環刀法[29]。

將原狀土樣帶回實驗室測定水分穿透曲線。首先，將采集的原狀土壤樣品置于水中浸泡12 h以充分飽和，然后放置于粗砂上放置12 h，使其達到田間持水量，并在環刀上邊緣與土壤樣品接觸的部分涂上凡士林，以保證水分不能通過土壤與環刀壁之間的孔隙直接流出。其次，在土柱上部放置一張濾紙，以防止水分沖刷破壞表層土壤結構。土柱下部過濾板的出流孔密度為5個/cm2。用馬氏瓶控制水頭5 cm，從加水開始計時，當土柱下部有水流出時，每隔5 s收集出流水量，測定其體積，直到水流通量達到穩定為止。

1.2.3 數據處理 1)染色圖像處理。利用Photoshop CS5軟件將拍攝的照片進行樣式編輯及大小調整，通過調整灰度、對比度、顏色替換及降噪處理，將染色區域調整為黑色或灰色、未染色區域調整為白色，調整閾值后獲得水平和垂直剖面的染色圖像，然后用Imagepro plus 6軟件將染色圖像數值化，準確計算垂直剖面每1 cm染色區域的面積比例。

2)土壤大孔隙數量計算。由于土壤水分運動的速率較慢，處于層流的范圍，因而假設土壤孔隙為圓形，利用Poiseulle方程建立流量和孔徑之間的關系[30]，再結合公式(1)~ (4)計算大孔隙的數量()。

式中：為單位流量(cm3/s)；為孔隙面積(cm2)；為流速(cm/s)；為當量孔徑(cm)；為水流實際路徑的彎曲系數，本研究取1.2；為土柱長度(cm)；為水的黏滯系數(g/(cm·s))；Δ為壓力水頭(cm)；為首次加水開始記時的時間()。對任意時間水分出流流量進行觀測，利用式(1) ~ (3)計算出相應的孔隙半徑(即當量孔徑)。將兩孔隙孔徑之間按照一定間隔劃分出一個孔隙范圍，以其平均值作為計算值，當間隔排水量為e時，計算相應大孔隙數量()，如公式(4)。另外，根據水流穩定后的流量計算飽和導水率(s)，并統一換算為10℃的飽和導水率(10)。

2 結果與分析

2.1 普洱茶種植對土壤染色發生區域及其分布的影響

通過野外染色示蹤試驗得到灌草地和茶地各土壤垂直剖面染色照片(圖像中黑色區域為土壤水分運移經過的地方)，結合軟件Photoshop CS 5和Image pro Plus 6.0軟件處理得到大孔隙流的垂直分布圖像，本文選取典型剖面圖展示(以圖1A為例分析，圖1B和1C為重復)。通過茶地垂直剖面染色圖像可以看出，茶地的耕作層(15 cm)以上被亮藍溶液大面積染色，耕作層以下(水平距離15 ~ 40 cm)出現較為狹長的染色區域。在耕作層，人為耕作措施打破了大孔隙的垂直連通性，增加了水平空間水分運移。耕作層的大面積染色表明是基質流主導。處于耕作層以下的大孔隙未被破壞，水分運移時加速了亮藍的垂直運動，但由于該層大孔隙分布的不均勻性，導致染色區域也呈不規則性分布。

相對于茶地，灌草地沒有明顯的耕作區，大孔隙流分布從表層土壤延伸到底層。土壤表層0 ~ 2.8 cm染色均勻，表明是基質流主導；2.8 cm深度以下，亮藍溶液沿著大孔隙快速流動，由于土體的低滲透性，亮藍溶液從大孔隙流進入基質流的側向流動速率較緩慢，因此土壤染色剖面上出現了狹長的染色區域。

通過垂直剖面的染色圖像可以看出(圖1A)，茶地染料溶液在還沒有到達土壤基質時就優先通過這些大孔隙向土壤深處運移，因此有大孔隙的存在水流入滲比較快，在相同時間內抵達土層更深處。在大孔隙流路徑中，最深的一條達到40 cm土層深度，而相同時間內，亮藍溶液在沒有大孔隙的土壤基質中僅運移至土層3.4 ~ 8.4 cm深度；而灌草地的大孔隙流運動深度可達33 cm，此時基質流僅運移至3 cm深度。由此可以看出，大孔隙流的存在將水分在土壤中的運移速度至少增加了2倍 ~ 3倍。灌草地的大孔隙流和基質流發生明顯，在2.8 cm深度開始出現分支，在6 cm深度有很多分支出現；而茶地的大孔隙流發生區則相對集中，基質流均勻分布于0 ~ 10 cm土層，在10 cm土層以下開始出現大孔隙流，說明灌草地相對于茶地更易于大孔隙流的發生，茶地的表層土壤不利于大孔隙的形成，阻礙了大孔隙流的下滲深度。茶地和灌草地染色深度集中于0 ~ 20 cm土層，染色寬度相差不大，是因為灌草地上部分土壤是經過人為堆積而形成的。在土壤層6 cm深度以下灌草地剖面大孔隙路徑非常明顯，而茶地在土壤層15 cm深度以下的大孔隙路徑較明顯，說明茶地的耕作措施在一定程度上破壞了大孔隙的垂直連續性，增加了水分的橫向運移通量，增大了水分水平方向上的運動范圍。

2.2 普洱茶種植對土壤大孔隙的影響

2.2.1 不同當量孔徑的大孔隙密度 利用水分穿透曲線計算樣地土壤大孔隙狀況(表2)，結果顯示，研究區灌草地和茶地土壤大孔隙的當量孔徑范圍為0.4 ~ 2.5 mm，其中最小當量孔徑0.4 mm大于水分自由通過孔隙直徑的最小值下限(>0.3 mm)，此時大孔隙內主要以重力水為主，是降雨或灌溉后水流迅速抵達土壤深層的主要路徑[31]。

圖1 土壤垂直染色剖面

大孔隙密度是土壤單位斷面積上的平均大孔隙數量。研究區0 ~ 50 cm土層土壤大孔隙密度在1 609 ~ 30 250個/m2，平均14 026.8個/m2，其中茶地40 ~ 50 cm土層最小，灌草地10 ~ 20 cm土層最大。茶地和灌草地同一土層大孔隙密度為灌草地>茶地。兩樣地內土壤當量孔徑0.4 ~ 1.0 mm的大孔隙密度最大，占大孔隙總數量的95.2% 和95.5%，而當量孔徑>1.0 mm的孔隙數量僅占大孔隙總數量的4.8% 和4.48%。

兩樣地土壤大孔隙數量在10 ~ 20 cm土層最多，隨著土壤深度的增加大孔隙數量逐步減小。其中，灌草地30 ~ 40 cm土層當量孔徑>2.0 mm的大孔隙密度隨著土壤深度的增加呈現負相關，這可能是因該層剖面有大量螞蟻活動導致，螞蟻活動有利于較高范圍孔隙半徑的大孔隙形成。樣地表層(0 ~ 30 cm)土壤中，當量孔徑為2.0 ~ 2.5 mm的平均大孔隙密度為36個/m2，而底層為18個/m2。該級別孔徑土壤大孔隙的形成可能與植物根系和土壤螞蟻活動有關。灌草地平均大孔隙密度為17 225.4個/m2，是茶地的1.5倍。人為的耕作打斷了洞穴、根孔，破壞了土壤表層結構，減少了大孔隙密度。各樣地土壤層總體表現為較大孔徑孔隙密度較小，反之密度越大(表2)。采用Duncan多重比較對不同樣地不同土層深度中各當量孔徑的大孔隙密度及一定深度不同樣地大孔隙數量進行統計分析，結果表明，土壤大孔隙數量隨土壤深度變化的差異整體上不顯著,僅在土壤深度為10 ~ 20 cm時當量孔徑變化量大(<0.05)(表3)。

表2 不同當量孔徑的大孔隙密度

表3 大孔隙數量隨土壤深度變化的差異顯著性

注：同列不同小寫字母表示不同土層間差異達到顯著水平(<0.05)。

2.2.2 染色面積比 灌草地土體5個垂直剖面染色面積比率隨深度變化規律如圖2所示，隨著土層深度的增加，土體染色面積整體呈現減小趨勢，表層0 ~ 2 cm內，剖面2-1 ~ 2-4都能達到65% 以上，只有剖面2-5為36% 左右，但是剖面2-5較剖面2-1 ~ 2-4染色面積比率下降較慢，變化幅度較小，剖面中染色最深可達39 cm，于36 ~ 39 cm深度染色變化趨近于0-5個染色剖面平均染色面積每1 cm占20.3%，在1 cm處各層染色面積差異最大，標準差為0.24，變異系數為0.61。各剖面染色面積垂直變化過程中峰值不同，剖面2-1和2-2染色面積下降變化較大，剖面2-3 ~ 2-5變化較小，剖面2-1在9 cm處和19 cm處出現雙峰，剖面2-2在4 cm和20 cm處出現反彈，前者反彈幅度較大后者很小；剖面2-3在15 cm和26 cm處出現細微反彈，剖面4出現較多的反彈點；剖面2-5于37 cm處出現單峰，這是由于染色劑在下滲過程中土壤大孔隙和滲透性的土壤基質之間具有較高的交互作用[15]，因此，每個大孔隙附近都有一部分土壤基質被染色，導致土壤剖面染色面積不因土壤深度而呈現單調遞減。

由圖2可以看出，茶地垂直剖面染色面積于土層10 ~ 25 cm波動較頻繁，尤其是剖面1-3 ~ 1-5，剖面1-1變化較頻繁，但是幅度較小，剖面1-2整體趨于單調遞減，說明該土層范圍內由于水分下滲過程中發生橫向側流，從而導致染色面積會突然增大。剖面1-1 ~ 1-3表層土0 ~ 3 cm范圍內，染色面積均值可達68%，染色深度最深可達40 cm，但剖面1-4和剖面1-5平均染色面積低至12%，染色深度最深可達40 cm。觀測表明，土壤中植物根系分布特征是影響土壤染色比例出現上述波動變化的主要原因，也說明剖面1-3和剖面1-4在垂直空間上的孔隙連通性較好。由圖2可以看出，茶地染色面積波動變化程度較灌草地嚴重，各剖面染色面積變化波動較大，表現出異質性，整體上茶地染色面積較灌草地大。

圖2 土壤垂直剖面染色面積變化

2.3 普洱茶種植對土壤飽和導水率的影響

土壤入滲性能、持水能力、溶質遷移等特征受諸多因素影響，飽和導水率是其中一個重要物理指標，是研究水分運移規律的重要參數，而土壤大孔隙是影響飽和導水率的重要指標[9]。對各土層不同當量孔徑的大孔隙密度和土壤飽和導水率與染色面積進行相關分析(表4)，發現當量孔徑為0.4 ~ 2.0 mm的大孔隙密度與飽和導水率的相關關系極顯著(<0.01)，由于土層10 ~ 20 cm大孔隙密度變化較大，對該土層土壤飽和導水率的影響較高。當量孔徑為2.0 ~ 2.5 mm的大孔隙數量較少，不同土層其數量變化相對其他當量孔徑較小，但其與土壤飽和導水率呈極顯著相關(<0.01)，說明當量孔徑為2.0 ~ 2.5 mm的大孔隙對水分運移有較大影響。在研究區內土壤染色面積與土壤飽和導水率顯著相關(<0.01)，說明大孔隙孔徑和密度分布共同影響土壤水分下滲。當量孔徑在0.4 ~ 2.0 mm范圍內，隨著孔徑降低，大孔隙密度和飽和導水率相關性也逐漸降低，表明土壤水分運移特性與大孔隙孔徑特征密切相關。灌草地10 ~ 30 cm土層豐富的根系和螞蟻活動形成的土壤大孔隙使其具有較強的滲透性；茶地10 ~ 20 cm土層較多的根系是其具有較好滲透性的重要原因。

表4 飽和導水率與大孔隙密度的相關系數

注：**表示在<0.01水平顯著相關。

對當量孔徑?1 mm的大孔隙密度與飽和導水率作回歸分析，發現該孔徑范圍的大孔隙密度和飽和導水率呈線性關系，且相關性高(圖3)。當量孔徑?1 mm的大孔隙密度僅占總大孔隙密度的4.61%，但控制了飽和導水率90.8% 的變異。這與劉目興等[12]的三峽庫區森林土壤大孔隙特征對飽和導水率影響的回歸分析結果相似。土壤飽和導水率越大，土壤的入滲能力越強，地表產流就會越少，降低土壤流失量。灌草地土壤孔隙密度大于茶地，土壤飽和導水率大于茶地，說明種植茶樹在一定程度上影響了土壤結構，進而使水土流失加劇。

3 討論

通過對普洱茶地和灌草地土壤結構中的大孔隙染色形態特征進行對比分析，進而得出普洱茶種植對紅壤大孔隙的影響，有研究表明植被狀況的不同在一定程度上造成了土壤大孔隙染色形態間的差異[3]，同時人為干擾活動對大孔隙流染色形態變化也產生了重要影響。本研究中得到的灌草地土壤剖面染色形態變化特征反映出其土壤孔隙發育較茶地好，這一結果與陳曉冰[32]對四面山4種土地利用類型的大孔隙流現象研究結果相一致。由于翻耕、除草等干擾活動導致農耕地表層(耕層)土壤大孔隙結構受到破壞，土壤結構松軟且相對較均勻，該區域的染色水流入滲形式表現為基質流入滲，而耕作層下土壤孔隙結構保持原有狀態，因而染色分化程度較高。灌草地土壤剖面大孔隙密度均大于茶地。因此，茶地相對于灌草地不易發生大孔隙流，尤其在暴雨天氣下濺蝕能力強，且茶地不能快速地將雨水滲透到土壤深層，導致水土流失加重。

圖3 土壤飽和導水率與>1 mm 大孔隙密度的相關關系

本研究區兩種植被下土壤大孔隙半徑范圍比田香姣等[33]的研究結果范圍大0.4 mm，比劉目興等[12]結果小0.4 mm，比陸斌等[9]結果小1.2 mm，主要集中在0.4 ~ 2.5 mm，這可能是因為林地喬木居多，根系粗大且數量多，枯枝落葉層厚。>0.1 mm的各當量孔徑大孔隙密度與飽和導水率顯著相關，這與劉目興等[12]及王偉等[23]研究結果基本一致。整體表現為大孔隙密度隨當量孔徑的增大而減小，當量孔徑0.4 ~ 0.6 mm的孔隙密度最大，當量孔徑>1.0 mm的孔隙數量僅占大孔隙總數量的4.61%，但控制了飽和導水率90.8% 的變異。土壤飽和導水率與不同孔徑的大孔隙密度、大孔隙染色面積比均存在顯著正相關關系，與劉目興等[12]、陸斌等[9]、王偉等[3]的研究結果基本一致。研究區土壤大孔隙染色面積比在1% ~ 57%，平均為21.2%，與時忠杰等[34]六盤山地區大孔隙染色面積比對比，發現研究區變異系數與平均值較大，可能是茶地土壤表層大孔徑密度少，以基質流為主，水分下滲慢。土壤染色面積比關系為茶地>灌草地，可能是因為茶地基質流深度較大使染色面積寬度范圍大；土壤大孔隙密度表現為灌草地>茶地，說明原狀土壤較之耕作土壤孔隙狀況更好，從土壤肥力角度看，灌草地能更好地調節土壤中的水分，減少水土流失。

4 結論

1)從土壤垂直剖面染色圖片得出，灌草地相對于茶地更容易發生大孔隙流，茶地的耕作層(0 ~ 15 cm)受到農耕措施的影響，導致大孔隙被破壞，造成基質流層深度增加，增大了水平方向上的運動范圍；耕作層下大孔隙特征保持完整，水分垂直流通性好，深度可達40 cm。灌草地在土層2.8 cm深度開始出現大孔隙流，最深可達33 cm。

2)研究區大孔隙當量孔徑集中于0.4 ~ 2.5 mm，兩種樣地內當量孔徑0.4 ~ 1.0 mm的大孔隙密度最大，占大孔隙總數量的95.2%(普洱茶地)和95.5%(灌草地)，當量孔徑>1 mm的大孔隙密度較少，但該孔隙孔徑是水分運移的主要通道。大孔隙密度分布主要表現為表層多于下層，且各土層均為灌草地>茶地。

3)當量孔徑>1 mm的大孔隙密度和土壤染色面積比與飽和導水率呈現顯著正相關關系，該孔徑范圍內大孔隙密度僅占總大孔隙密度的4.61%，但控制了飽和導水率90.8% 的變異，較大孔隙孔徑控制土壤水分垂直運移。茶地土壤孔隙密度小，相對地飽和導水率也小，導致地表徑流、水土流失量增大。

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Effects of Planting Pu’er Tea on Macropores in Typical Red Soil in South of Yunnan

YANG Kun1, ZHAO Yangyi1,2*, WANG Keqin1,2, DUAN Xu1,2, HAN Jiaojiao1, LI Yaolong1

(1 College of Ecology and Environment, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China; 2 Yuxi Forest Ecosystem Research Station, State Forestry and Grassland Administration of China, Kunming 650224, China)

In order to study the effect of planting Pu’er tea on macropores in the typical red soil in South of Yunnan, an experiment was conducted in shrub-grassland and tea land, staining tracer was used to observe soil profiles, Photoshop CS5 and Image Pro Plus were used to edit images of dyed soil profiles, then penetration curves of soil moisture and Poiseulle equation were used to study the characteristics of soil macropores. The results showed that the tea land was dyed in large area in plough layer, the dyeing depth was up to 40 cm. Macropore flow appeared since 2.8 cm depth in shrub-grassland. Macropore flow happened more easily and frequently in shrub-grassland than in tea land. Macropores were mainly concentrated in width of 0.4 – 2.5 mm, and 0.4 – 1.0 mm macropores of tea and shrub-grass lands accounted for 95.2% and 95.5%, respectively. >1 mm macropores were less, and more easily found in shrub-grassland. Macropores mainly appeared in depth of 10 – 20 cm, and decreased with the increase of soil depth. Macropore density was higher in shrub-grassland than in tea land. Soil hydraulic conductivity significantly correlated with equivalent diameter densities of soil macropores and dyeing area. >1 mm micropores only accounted for 4.61% in area but controlled 90.8% variation of hydraulic conductivity. Compared with shrub-grassland, soil structure was damaged in tea land, where water moved down slowly and infiltration capacity was decreased, thus, aggravated soil erosion.

Soil macropore; Staining tracer method; Tea planting; Saturated hydraulic conductivity; South of Yunnan

云南省重點研發計劃項目(2018BB018)、國家自然科學基金項目(31860235，31760149，31560233)、國家級大學生創新訓練計劃項目(201810677016)、國家林業與草原局林業科技創新平臺運行補助項目(2018-LYPT-DW-162)和云南省自然生態監測網絡監測項目(2018-YN-12)資助。

(yyz301@foxmail.com)

楊坤(1992—)，男，陜西西安人，碩士研究生，主要從事水土保持研究。E-mail：583391307@qq.com

S157.1

A

10.13758/j.cnki.tr.2019.03.023