黑土区典型小流域土壤物理特性空间分异及其与水土保持措施的关系.pdf

DOI：10.11689/sc.2023032402李未，张春山，胡伟，等.黑土区典型小流域土壤物理特性空间分异及其与水土保持措施的关系J.土壤与作物，2023，12（4）：353 362.LI W，ZHANG C S，HU W，et al.Spatial differentiation of soil physical properties and its relationship to soil and water conservationmeasures in the typical watershed of Mollisol regionJ.Soils and Crops，2023，12（4）：353 362.黑土区典型小流域土壤物理特性空间分异及其与水土保持措施的关系李未1,3，张春山2，胡伟1，张兴义1（1.中国科学院东北地理与农业生态研究所 黑土区农业生态重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150081；2.拜泉县水务局,黑龙江 拜泉 164700；3.中国科学院大学,北京 100049）摘要：土壤物理性质是评价土壤结构及功能的重要指标，探究水土保持措施对小流域土壤物理性质的影响，有助于为生态环境建设和防蚀措施布设提供理论依据。本研究以黑龙江省拜泉县通双小流域为对象，通过田间采样，选取土壤容重、土壤田间持水量、土壤饱和含水量、土壤水稳定性大团聚体含量（WR0.25）和平均重量直径（MWD）5 种土壤物理性质，运用经典统计学、地统计学和信息熵等方法，分析土壤物理性质的空间分异特征，研究水土保持措施（梯田、等高垄作、乔木林、草地和灌木林）与土壤物理性质的相关性。研究结果表明：通双小流域表层土壤容重、田间持水量、饱和含水量和 MWD 属于中等变异，而土壤 WR0.25属弱变异。各土壤物理性质具有中等强度的空间自相关性，在空间上呈斑块状或带状分布。信息熵结果表明，各土壤物理性质与水土保持措施间存在空间相关性，排序依次为土壤容重、土壤田间持水量/土壤饱和含水量、MWD 和 WR0.25。不同水土保持措施间土壤物理性质存在显著差异，乔木林的土壤容重显著高于梯田、等高垄作和灌木林，而土壤水分含量显著低于梯田、等高垄作和灌木林；草地的土壤 WR0.25含量和 MWD 显著高于梯田和等高垄作。关键词：黑土；水土保持措施；小流域；土壤物理性质；空间分异；信息熵中图分类号：S157.2文献标识码：ASpatial differentiation of soil physical properties and its relationship to soil andwater conservation measures in the typical watershed of Mollisol regionLI Wei1,3，ZHANG Chunshan2，HU Wei1，ZHANG Xingyi1（1.Key Laboratory of Mollisols Agroecology,Northeast Institute of Geography and Agroecology,Chinese Academy of Sciences,Harbin 150081,China；2.Baiquan Water Authority,Baiquan 164700,China；3.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China）Abstract：Soil physical properties are the important indicators for evaluating soil structure and function.Exploring the effects ofsoil and water conservation measures on soil physical properties in small watersheds will be beneficial to provide a theoretical basisfor the ecological environment construction and anti-erosion measures.In this study,Tongshuang small watershed in BaiquanCounty,Heilongjiang Province was selected as the research object.Five soil physical properties,including soil bulk density,soilfield capacity,soil saturated water content,soil water stable macroaggregate content(WR0.25)and mean weight diameter(MWD),were selected through field sampling.The spatial differentiation characteristics of soil physical properties were analyzed by classicalstatistics,geostatistics and information entropy,and the correlation between soil and water conservation measures(terrace,contourridge,forestland,grassland and shrubland)and soil physical properties was studied.The results showed that the surface soil bulkdensity,field capacity,saturated water content and MWD in Tongshuang small watershed were moderately variated,while soilWR0.25 was weakly variated.The soil physical properties were spatial autocorrelated moderately and exhibited patchy or banded 收稿日期：2023 03 24；修回日期：2023 08 13.基金项目：国家重点研发计划项目（2021YFD1500800）；国家自然科学基金项目（42177312 和 41701313）.第一作者简介：李未（1998-），女，硕士研究生，主要从事土壤生态与土壤侵蚀研究.E-mail:.通信作者：张兴义（1966-），男，博士，研究员，主要从事黑土生态研究.E-mail:.土壤与作物 2023 年 12 月 第 12 卷 第 4 期Soils and Crops,Dec.2023,12（4）：353 362distribution in space.The information entropy showed that there was a spatial correlation between soil physical properties and soiland water conservation measures,with the order of soil bulk density,soil field capacity/soil saturated water content,MWD andWR0.25.There were significant differences in soil physical properties among different soil and water conservation measures.The soilbulk density of arbor forest was significantly higher than that of terrace,contour ridge and shrubland;the soil moisture characteris-tics were significantly lower than that of terrace,contour ridge and shrubland;and the soil WR0.25 content and MWD of grasslandwere significantly higher than those of terrace and contour ridge.Key words：Mollisols；soil and water conservation measures；small watershed；soil physical properties；spatial differentiation；information entropy 0引言土壤物理性质是反映土壤结构和功能的重要指标，可调节土壤中的水肥气热传输，影响植物生长和土壤水文过程1。受自然因素（地形地貌、气候等）和人为因素的共同作用，土壤物理性质具有高度的空间异质性2，即使在土壤类型和质地相同的区域，土壤的物理性质在空间上差异明显3 4。自然因素对土壤物理性质的影响相对稳定，人为因素主要通过改变植被空间格局促使土壤物理性质发生变化5。相关研究表明，在水土流失严重区，实施水土保持措施能够有效改善土壤物理性质，提高土壤质量6。田宁宁等7在晋西黄土区的研究指出，与荒草地相比，乔木林的土壤容重较小，具有较好的透气性和持水性。薛萐等8在黄土丘陵区的研究发现，坡耕地改造为梯田后，随着改造年限的增加，土壤物理性质和土壤质量显著提高。徐勤学等9在喀斯特地区的研究发现，灌木林比梯田入渗性能好，孔隙度较大，土壤容重较小。喻荣岗等10在侵蚀红壤区的研究结果表明，与裸地相比，草地和梯田降低了土壤容重，增加了土壤持水性，提高了土壤团聚体稳定性。翟星雨等11在黑土区的研究结果认为，等高垄作可降低水土流失对土壤水分空间再分配的影响，具有良好的水土保持作用。东北黑土区作为世界四大片黑土区之一，是我国重要的粮食安全保障基地12。受长期垦殖和不合理的人类活动影响，该区水土流失加剧，土壤结构严重破坏，肥力下降，土地退化十分严重13。该区黑土层厚度由开垦初期的 50 60 cm 减少至 20 30 cm 左右，长期监测结果表明坡耕地正以每年 2 3 mm 的速率变薄14。黑土侵蚀退化已经成为当前危害黑土区粮食可持续发展的主要因素，开展黑土区水土保持生态建设显得尤为重要。我国自 1979 年以来实施了诸如三北防护林等各种水土保持措施，极大地改善了土壤物理性质15。然而，现有水土保持措施对土壤物理性质的研究多集中在黄土高原以及南方丘陵区16，较少涉及东北黑土区，特别是小流域尺度的长期效应研究。本研究以实施水土保持措施三十余年的通双小流域为研究对象，运用经典统计学和地统计学方法，分析土壤物理性质在小流域的空间异质性，借助信息熵原理，探究水土保持措施与土壤物理性质的空间相关性，明晰水土保持措施对土壤物理性质的影响，以期为区域水土保持生态建设提供科学依据。1材料与方法 1.1研究区概况研究区为黑龙江省拜泉县通双小流域（1261445 1261715E，472600 472830N），位于东北漫川漫岗黑土区，属中温带大陆性季风气候，年均气温为 1.28，年均降水量为 490 mm17。小流域面积为 9.92 km2，地势东高西低，丘陵起伏，海拔为 200 300 m。土壤类型主要为黑土，农作物主要为玉米（Zea mays L）和大豆（Glycine max）。自 20 世纪 80 年代土地开垦以来，小流域发生了严重的水土流失。为此，小流域从 1980 年开始布设了五种不同类型的水土保持措施，包括梯田、等高垄作、人工乔木林、草地和人工灌木林（图 1）。其中，梯田和等高垄作位于坡上和坡中部；乔木林位于坡顶，主要种植落叶松（Larix gmeinii）和樟子松（Pinus sylvestris）；草地位于坡下和坡谷；灌木林位于坡谷，主要种植灌木柳（Salix saposhnikovii）15。354土 壤 与 作 物第 12 卷采样点Sampling points居民地Residential land灌木林Shrubland乔木林Forestland农地Farmland草地Grassland0 0.5 123 kmN图 1研究区水土保持措施和采样点分布图Fig.1Soil and water conservation measures and soil sampling points distribution in the study area 1.2土壤采样及测定方法土壤样品采集时间为 2016 年 6 月，整体根据网格法采样，间距约为 500 m，根据样点的可达性和水土保持措施的代表性适当调整采样间距，累计采集 292 个样点。考虑到当地农耕地为机械旋耕，旋耕深度为 20 cm 左右，为了对比分析不同水土保持措施的效果，所有水土保持措施的采样深度均设为 20 cm，采用“S”型采样法，采集后将土样充分混合后利用四分法取约 1 kg 土壤于塑封袋内，注明编号，带回实验室。土壤容重采用环刀法测定18，土壤田间持水量和土壤饱和含水量采用环刀浸泡法测定18。风干后的土壤采用真空慢速浸润法测定水稳性团聚体19，根据土壤团粒分析仪（DIK-2001，日本）测定的各粒级团聚体的数据计算土壤水稳定性大团聚体含量和平均重量直径。1.3数据分析与处理 1.3.1土壤水稳性团聚体指标土壤水稳性大团聚体（WR0.25）含量的计算方法：WR0.25=Mr0.25MT（1）Mr0.25式中：为粒径 0.25 mm 的团聚体重量（g）；MT为土样总重量（g）。平均重量直径（MWD）的计算方法：MWD=ni=1WiXi（2）XiWi式中：为筛分出来的任一粒径范围团聚体的平均直径（mm）；为任一粒径范围团聚体的总量占土壤样品干重的分数。1.3.2经典统计学利用 SPSS 22.0 软件进行经典统计学分析，当数据的变异系数小于 0.1 时为弱变异；变异系数处于0.1 和 1 之间时为中等变异；变异系数大于 1 时为强变异20。1.3.3地统计学利用 GS+9.0 软件对研究区土壤物理性质进行地统计学的空间自相关分析和半方差函数的拟合计算。根据 R越接近与 1，RSS 越小的原则，选择 Kriging 插值分析模型。半方差函数公式如下：r(h)=12N(h)N(h)i=1Z(xi)Z(xi+h)2（3）r(h)N(h)Z(xi)Z(xi+h)xixi+h式中：表示间距为 h 的平方差函数值；是距离为 h 时成对采样点的总数；和分别表示在 和位置上土壤物理性质的含量值。第 4 期李未等：黑土区典型小流域土壤物理特性空间分异及其与水土保持措施的关系355 块金值与基台值的比值被称作块金效应，可以直观的表示空间变异的程度。块金效应小于 0.25 表示具有较强的空间自相关性，受结构性因素影响较大；块金效应在 0.25 0.75 之间表示具有中等强度的空间自相关性，受随机性因素和结构性因素的共同影响；块金效应大于 0.75 表示具有较弱的空间自相关性，受随机性因素影响较大15。变程反映了研究对象中某一区域化变量的空间自相关性作用的影响范围，变程越小，空间相关范围越小，空间变异越强，表示越受人为活动的影响21。1.3.4信息熵xiP(xi)H(X)信息熵是用来表示某一信息源所发出的多种信息的平均信息量22，设 为离散型随机变量，其分布概率则为，设 n 为样本总体，则信息源 X 信息熵公式为：H(X)=ni=1P(xi)logaP(xi)（4）P(xi,yj)iH(X,Y)对数的底 a 一般取 2。当两个信息源 X 和 Y 为二维随机变量时，它们的联合分布概率为（=1，2，n；j=1，2，m），则 X 和 Y 的联合信息熵为23：H(X,Y)=ni=1mj=1P(xi,yj)logaP(xi,yj)（5）H(X,Y)H(X)+H(Y)H(X,Y)/H(X)+H(Y)当，且可用反应变量 X 和 Y 之间的相关性，两个信息源相关性用 K 来表示24：K=1H(X,Y)H(X)+H(Y)（6）0,1K 的取值范围为。当 K=0 时，表示 X 和 Y 不相关；当 K 0 时，表示 X 和 Y 具有相关性；K 值越大，表示二者之间的相关程度越高。利用 SPSS 22.0 软件中的单因素方差分析（One-way ANOVA）不同水土保持措施间土壤物理性质的差异，数据进行 Pearson 相关分析以及 LSD 显著性检验（P 0.5，表明理论变异函数模型能够较好的用于土壤性质的空间异质性分析。土壤容重的最佳拟合模型为高斯模型，土壤田间持水量、土壤饱和含水量以及 WR0.25的最佳拟合模型为指数模型，MWD 的最佳拟合模型为球状模型。土壤容重、田间持水量、饱和含水量、WR0.25以及 MWD 的块金效应值为 0.30 0.50，属于中等强度的空间相关性，各土壤物理性质的变程变幅为 511 694 m，说明这些土壤性质的变异受结构性因素和随机性因素的共同影响。2.2.2土壤物理性质空间分布特征各土壤物理性质在小流域空间上整体呈斑块状或带状分布（图 2）。其中，土壤容重呈斑块状分布，高值区集中分布在南部区域，少量分布在东部区域，低值区分布在东北部和东南部区域。土壤田间持水量356土 壤 与 作 物第 12 卷高值区主要集中分布在研究区的北部和西部区域，少量分布在中部和偏东南部区域，低值区分布在东部和南部区域；土壤饱和含水量高值区分布在研究区北部和东南部区域，低值区分布在南部和西部区域，总体呈现从东部到西部逐渐递减的趋势。土壤 WR0.25含量高值区分布较为分散，在北部、西北部区域均有分布，低值区分布在东部和东南部区域；MWD 高值区集中分布在西部区域，少量分布在北部区域，低值区分布在东部和东南部区域。2.3水土保持措施与土壤物理性质的关系 2.3.1皮尔逊相关分析相关分析结果显示（表 3），水土保持措施与土壤容重和 MWD 呈极显著正相关关系（P 0.01），与 WR0.25呈显著正相关关系（P 0.05）；而水土保持措施与土壤田间持水量和饱和含水量呈极显著负相关关系（P 0.01）。土壤容重与土壤田间持水量、土壤饱和含水量呈极显著负相关关系（P 0.01）。土壤田间持水量和土壤饱和含水量呈极显著正相关关系（P 0.01）。WR0.25和 MWD 呈极显著正相关关系（P 0.01）。2.3.2空间相关性分析本研究采用信息熵原理对土壤物理性质与水土保持措施的空间相关性进行分析，计算土壤物理性质与水土保持措施的分布概率以及二者的联合分布概率，并计算了土壤容重和水土保持措施的联合分布概率矩阵（表 4）。将该矩阵按照公式（4）（6）计算得到土壤容重与水土保持措施的空间相关系数 K 为 0.11。其他物理指标与水土保持措施的空间相关系数计算方法如前所示。土壤田间持水量、饱和含水量、WR0.25 表 1土壤物理性质的经典统计学分析Table 1Descriptive statistics of soil physical properties土壤性质Soil properties最小值Minimum value最大值Maximum value中值Median平均值Mean标准差Standard deviation变异系数CV偏度Skewness峰度Kurtosis容重Bulk density/(gcm3)0.811.561.111.130.140.120.520.16田间持水量Field capacity/%21.565.037.737.78.130.220.260.26饱和含水量Saturation capacity/%25.875.649.048.19.580.200.000.40WR0.25Water stable aggregate content/%58.094.076.075.36.820.090.290.27MWDMean weight diameter/mm0.223.931.651.690.670.400.610.62 表 2土壤物理性质的半方差函数参数Table 2Semi-variance function parameters of soil physical properties土壤性质Soil properties模型Model块金值C0Nugget基台值C0+CSill块金效应Nugget effect变程Variation/m决定系数 R2Determinationcoefficient残差Residual RSS容重Bulk density/(gcm3)高斯Gaussian0.010.020.506180.671.49105田间持水量Field capacity/%指数Exponentia40.267.10.405550.6771.4饱和含水量Saturation capacity/%指数Exponentia56.894.80.405110.8164.8WR0.25Water stable aggregate content/%指数Exponentia34.249.80.316940.7147.6MWDMean weight diameter/mm球状Spherical0.310.450.306220.517.42103第 4 期李未等：黑土区典型小流域土壤物理特性空间分异及其与水土保持措施的关系357 和 MWD 的空间相关系数 K 分别为 0.06、0.06、0.02 和 0.04。这说明土壤物理性质之间存在空间相关性，大小顺序依次为：土壤容重，土壤田间持水量/土壤饱和含水量，MWD 和 WR0.25。2.3.3差异性分析不同水土保持措施间各土壤性质间差异显著（图 3，P 0.05）。乔木林和草地的土壤容重显著高于梯田、等高垄作和灌木林，分别比梯田、等高垄作和灌木林高 16.5%、17.6%和 14.4%以及 13.8%、14.8%和 11.7%。不同水土保持措施间土壤水分特征存在差异。乔木林的土壤田间持水量和土壤饱和含水量显著低于梯田、等高垄作和灌木林，分别比梯田、等高垄作和灌木林低 16.9%、15.9%和 19.7%（梯田）以及 20.2%，22.6%和 19.7%（等高垄作）。不同水土保持措施间 WR0.25和 MWD 存在差异。草地的土壤WR0.25含量和 MWD 显著高于梯田和等高垄作，分别比梯田和等高垄作高 6.64%和 6.34%，61.3%和 69.7%。3讨论本研究中土壤物理性质的变程范围为 515 694 m，大于本次采样的间距 500 m，说明本次采样满足 容重Bulk density/(gcm3)1.37田间持水量Field capacity/%55.0饱和含水量Saturation capacity/%65.6MWDMean weight diameter/mm3.06WR0.25Water stable aggregatecontent/%86.30 0.5 123 kmN0 0.5 123 kmN0 0.5 123 kmN0 0.5 123 kmN0 0.5 123 kmN图 2土壤物理性质的空间分布Fig.2Spatial distribution of soil physical properties358土 壤 与 作 物第 12 卷空间分析的要求。块金效应值范围为 0.30 0.50，说明土壤物理性质均有中等强度的空间自相关性，主要受结构性因素和随机性因素共同影响。结构性因素指自然因素，包括气候、地形地貌和土壤类型等20。随机性因素指人类活动，包括水土保持措施、施肥、灌溉、耕作等25。本研究引用信息熵原理发现土壤物理性质与水土保持措施具有空间相关性，空间相关系数范围为0.02 0.11，说明水土保持措施不是影响土壤物理性质的唯一因素，可能的原因是水土保持措施并不能充分代表随机性因素的影响。除随机性影响外，结构性因素对土壤物理性质的空间异质性产生影响。邱扬26在黄土丘陵区的研究指出，土壤水分的空间异质性受坡位、坡度和土地利用等的共同作用。土壤容重反映土壤紧实度和孔隙状况27，受植物根系分布、耕作等的影响。本研究中乔木林土壤容重显著高于梯田、等高垄作和灌木林，这与魏建兵15等的研究结果一致，可能的原因是其根系发达且分布较 表 3水土保持措施与土壤物理性质各参数的相关系数Table 3Correlation coefficients between soil and water conservation measures and soil physical properties水土保持措施Soil and waterconservation measures容重Bulk density/(gcm3)田间持水量Field capacity/%饱和含水量Saturation capacity/%WR0.25/%MWD/mm水土保持措施Soil and waterconservation measures1容重Bulk density/(gcm3)0.38*1田间持水量Field capacity/%0.20*0.71*1饱和含水量Saturation capacity/%0.31*0.90*0.79*1WR0.25/%0.13*0.070.040.071MWD/mm0.29*0.020.060.020.67*1注：*表示相关系数在0.05水平上差异显著；*表示相关系数在0.01水平上差异显著。Note：*indicates correlation coefficient is significantly different at P 0.05；*indicates correlation coefficient is significantly different at P 0.01.表 4土壤容重与水土保持措施之间的联合分布概率矩阵Table 4United distributing probability matrix between soil bulk density and soil and water conservation measures水土保持措施Soil and waterconservation measures土壤容重含量分级Soil bulk density content classification/(gcm3)1.5 BD1.3 BD 1.51.1 BD 1.30.9 BD 1.1BD 0.9P(yj)梯田Terrace/3/29235/29250/2921/29289/292等高垄作Contour ridge/2/29243/29275/2923/292123/292乔木林Forestland2/29220/29230/2926/292/58/292草地Grassland/7/2925/2922/2921/29215/292灌木林Shrubland/4/2923/292/7/292P(xi)2/29232/292117/292136/2925/292/注：P(xi)和P(yi)分别为土壤容重分布概率和水土保持措施类型分布概率，数值分别为表中每列和每行之和。其中，以3/292 为例，3代表梯田措施在1.3BD1.5的样本数量，292代表总样本数。Note:P(xi)abd P(yi)is the distribution probability of soil bulk density and soil and water conservation measures,respectively;the values are thesum of each column and each row in the table,respectively.Taking 3/292 as an example,3 represent the soil samples with soil bulk density thatranged from 1.3 to 1.5 gcm 3,and 292 represents the total number of samples.第 4 期李未等：黑土区典型小流域土壤物理特性空间分异及其与水土保持措施的关系359 深，耗水量大，在生长过程中地下根系引起土壤的压实作用，土壤容重增大，草地受人类干扰以及牲畜的踩踏也会使土壤紧实度增加27，容重变大。梯田和等高垄作在长期耕作下土壤疏松，土壤容重较低。灌木林地处沟谷，有机质含量随生长年限的增加逐渐增大，同时随着灌木凋落物增加，促进了有机质的积累，因此容重相对较低28。土壤田间持水量和饱和含水量分别反映土壤有效水的上限和土壤的最大蓄水持水能力。本研究发现乔木林的田间持水量和饱和含水量显著低于梯田、等高垄作和灌木林，这与邵臻16等的研究结果相似，可能的原因是土壤持水能力取决于土壤的容重，土壤田间持水量和饱和含水量与土壤容重呈极显著负相关也证实了这一点，土壤容重越大，土壤越疏松，土壤持水能力越强。本研究中乔木林的土壤容重最大，则持水 1.81.51.20.90.6容重Bulk density/(gcm3)梯田Terrace等高垄作Contour ridge乔木林Forestland草地Grassland灌木林Shrubland梯田Terrace等高垄作Contour ridge乔木林Forestland草地Grassland灌木林Shrubland梯田Terrace等高垄作Contour ridge乔木林Forestland草地Grassland灌木林Shrubland梯田Terrace等高垄作Contour ridge乔木林Forestland草地Grassland灌木林Shrubland梯田Terrace等高垄作Contour ridge乔木林Forestland草地Grassland灌木林Shrublandn=89n=123n=58n=15n=7bbaab806040200田间持水量Field capacity/%aababa80604020饱和含水量Saturation capacity/%aabba6420平均重量直径Mean weight diameter/mmccbabc100806040土壤水温性团聚体Water stable aggregate content/%bbabaab注：不同小写字母表示在不同水土保持措施下土壤性质差异显著（P 0.05）。Note：Different lowercase letters indicated significant differences in soil properties under different soil and water conservation measures(P 0.05).图 3不同水土保持措施下的土壤物理性质Fig.3Soil physical properties under different soil and water conservation measures360土 壤 与 作 物第 12 卷能力最弱，梯田和等高垄作措施改变了耕地的地形，减少地表径流的发生，增加土壤入渗，改善土壤蓄水状况。土壤水稳性团聚体反映土壤结构的稳定性，WR0.25和 MWD 数值越大，表明土壤团聚体越稳定，土壤物理特性越好。不同水土保持措施可以改变土壤的微环境影响土壤团聚体的稳定性。本研究发现草地土壤的 WR0.25和 MWD 显著高于梯田和等高垄作，这与前人的研究结果相一致27，可能的原因是草地受干扰较弱，有机质氧化分解较慢，加之枯落物层的存在，土壤微生物活动产生的胶结物质促进土壤的团聚作用29；而等高垄作和梯田在常年耕作作用下较大的团聚体被破坏，有机质氧化分解较快，团聚体间的胶结物质减少，土壤团聚作用减弱27。从水土保持的角度出发，营造水保林，修筑梯田，等高改垄等措施对减少土壤侵蚀都有积极的作用，对于水土保持措施效果较差的区域以及农耕地，施加有机肥及秸秆还田等，改善土壤结构，提高土壤质量，促进区域土地资源的可持续利用。4结论（1）通双小流域表层土壤容重、田间持水量、饱和含水量和 MWD 属于中等变异，而土壤 WR0.25属弱变异。各土壤物理性质的块金效应值为 0.30 0.50，具有中等强度的空间自相关性，说明变异受结构性因素和随机性因素的共同影响。各土壤物理性质在空间上呈斑块状或带状分布。（2）各土壤物理性质与水土保持措施间存在空间相关性，排序依次为土壤容重，土壤田间持水量/土壤饱和含水量，MWD 和 WR0.25。乔木林的土壤容重显著高于梯田、等高垄作和灌木林，土壤水分特征显著低于梯田、等高垄作和灌木林；草地的土壤 WR0.25含量和 MWD 显著高于梯田和等高垄作。参考文献 (References)：陈樟昊，余坤勇，刘健，等.闽西竹林土壤物理性质的空间变异格局J.东北林业大学学报，2017，45（8）：4956.CHEN Z H，YU K Y，LIU J，et al.Spatial heterogeneity of soil physical properties of Phyllostachys heterocycla cv.pubescens forest,westernFujianJ.Journal of Northeast Forestry University，2017，45（8）：4956.1 黄昌勇.土壤学 M.北京:中国农业出版社,2000:21-132.HUANG C Y.Soil science M.Beijing:China Agriculture Press,2000:21-132.2 LI J，MIN Q W，LI W H，et al.Spatial variability analysis of soil nutrients based on GIS and geostatistics:a case study of yisa township,Yunnan,ChinaJ.Journal of Resources and Ecology，2014，5（4）：348355.3 LEVIN S A.The problem of pattern and scale in ecology:the Robert H.MacArthur award lectureJ.Ecology，1992，73（6）：19431967.4 谭一波，田红灯，郑威，等.广西猫儿山森林群落土壤物理性质空间变异及其环境影响因素J.广西林业科学，2017，46（2）：123129.TAN Y B，TIAN H D，ZHENG W，et al.Spatial variation of soil physical properties of forest community and its environmental impactfactors on Maoer Mountain,GuangxiJ.Guangxi Forestry Science，2017，46（2）：123129.5 LAL R.Carbon sequestrationJ.Philosophical Transactions of the Royal Society B:Biological Sciences，2008，363（1492）：815830.6 田宁宁，张建军，李玉婷，等.晋西黄土区退耕还林地涵养水源和保育土壤功能评价J.水土保持学报，2015，29（5）：124129.TIAN