鄂东南花岗岩区不同崩岗侵蚀程度的农田土壤质量评价

2018-02-06夏栋蔡崇法龙莉

江苏农业科学 2017年15期

夏栋　蔡崇法　龙莉

摘要：崩岗侵蚀是我国南方花岗岩区最主要的侵蚀类型，造成该地区严重的水土流失，导致农田沙化严重，土壤质量下降。开展崩岗侵蚀对农田土壤质量的影响程度研究，能够拓宽对崩岗侵蚀对农田质量危害的认识以及为沙化农田质量的改良提供依据。以湖北省通城县不同崩岗侵蚀影响程度下（强影响区、弱影响区、无影响区）的水田、旱地土壤为研究对象，通过室内试验分析其土壤理化性质，并采用等级评价方法评价不同崩岗侵蚀影响程度下农田的土壤质量。结果表明，水田和旱地的砾石、沙粒含量均表现为强影响区>弱影响区>无影响区，粉粒和黏粒含量则表现相反，而土壤的容重则呈现不规律的变化，旱地的饱和导水率相对高于水田的；不同影响区水田和旱地土壤均呈不同程度的酸性，水田土壤有机质含量、碱解氮含量、有效磷含量、速效钾含量以及阳离子交换量均表现为无影响区>弱影响区>强影响区，但受耕作年限以及种植作物的影响，旱地则表现为无影响区>强影响区>弱影响区。不同影响区农田受崩岗侵蚀影响等级系数H、物理性质等级系数F、化学肥力性质等级系数P以及农田质量等级系数A总体上均表现为无影响区>弱影响区>强影响区。系数值越大，表明农田受崩岗侵蚀影响程度越小，说明本研究提出的评价方法与结论能较好地反映出农田受崩岗侵蚀影响的效应。

关键词：崩岗侵蚀；农田；土壤质量评价；花岗岩区；鄂东南；侵蚀类型；等级评价；容量；导水率

中图分类号： S157文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）15-0254-05

崩岗是指在水力和重力共同作用下山坡土体受破坏而崩塌和冲刷的侵蚀现象[1]，也是华南地区水土流失严重的表现特征[2]。尤其是花岗岩风化壳发育地区，崩岗分布较多且密集，因此造成严重的土壤侵蚀和水土流失。崩岗侵蚀量大，单个崩岗区土壤侵蚀模数可达21.0万～37.5万t/（km2·年）[3]，其产沙量和危害程度远大于面蚀和沟蚀。崩岗侵蚀所产生的大量泥沙由沟道排出，变良田为沙砾裸露的沙渍地，流出黄泥水沉积形成新覆蓋层，致使原来熟化的耕作层被淤埋，变高产田为低产田，造成农田质量下降[4-5]。因此，开展崩岗侵蚀对农田土壤质量的影响程度研究，能够拓宽对崩岗侵蚀对农田质量危害的认识以及为沙化农田质量的改良提供依据。针对崩岗侵蚀的研究当前主要集中在崩岗的调查[6]、成因与形成机理[7-10]、岩土特性[11-12]、崩岗的危害及防治[13-16]等方面，对崩岗下游洪积扇区农田的研究则仅限于土壤质地及泥沙来源[17]、养分状况[18-19]等方面。邓羽松等对赣县崩岗洪积扇土壤理化性质在空间分布上的分异规律进行研究，结果指出由扇顶到扇缘，土壤砾石和沙粒质量分数均逐渐减少，粉粒和黏粒质量分数则逐渐增加，土壤肥力也随之呈显著增加趋势[18]。关于不同崩岗侵蚀影响程度下农田土壤理化性质的特点以及农田质量评价，当前则鲜有报道。本研究以湖北省通城县不同崩岗侵蚀影响程度（强影响区、弱影响区和无影响区）下的农田（水田、旱地）土壤为研究对象，分析其土壤理化性质以及评价其土壤质量，结合评价方法分析崩岗侵蚀对农田土壤质量的影响程度，旨在为崩岗侵蚀区农田土壤质量的提升以及对农田的合理利用提供理论和实践依据，同时为农田质量恢复技术的提出奠定理论基础。

1研究地区与研究方法

1.1研究地概况

通城县位于鄂东南，湘、赣、鄂交界处幕阜山北麓，地跨东[LM]经113°36′～114°4′、北纬29°2′～29°24′，属北亚热带季风气候区，光照适中，气候温和，四季分明。年平均气温17 ℃，7月最热，1月最冷。≥10 ℃的积温约为5 058 ℃，无霜期 260 d 左右。通城县雨量充沛，年降水量1 521 mm，主要集中在3—9月，雨热同季。大地构造属扬子地台江南台褶带，南高北低，地形起伏较大，中山、低山、丘陵呈台阶状分布。该区花岗岩形成于燕山期，由于燕山运动巨大南北向挤压力的影响，岩石破裂形成多组节理。岩石风化后，形成疏松较厚的风化壳，低丘地带厚度可达30 m[20]。

1.2崩岗侵蚀影响区

在通城县选取若干研究区，按现阶段是否受崩岗影响以及影响的时间和程度可分为强影响区、弱影响区和无影响区，为更全面地评价崩岗对农田质量的影响，其中强影响区选择了2个水田，研究各区依据及特点参考文献[21-22]。选定各研究区农田周围崩岗概况以及耕作年限如表1所示。选定的研究区域内，水田主要是水稻（Oryza sativa）与油菜（Brassica campestris）轮作，旱地种植的是棉花（Gossypium hirsutum）、大豆（Glycine max）、花生（Arachis hypogaea）等作物。

1.4数据处理

数据经Excel整理后采用SPSS 16.0统计分析软件对不同影响区农田土壤理化性质指标值进行单因素方差（one-way ANOVA）分析，其多重比较采用Duncans方法进行差异显著性分析，然后进行t检验（P<0.05或P<0.01）。

2结果与分析

2.1不同影响区农田土壤物理性质分析

由表4可知，在水田利用方式下，强影响区农田的砾石含量较高，分别为（17.84±0.99）%、（13.20±0.74）%，均显著高于其他影响区农田的砾石含量（P<0.05），粉粒含量和黏粒含量则较低；而无影响区的4号农田上述指标的含量则表现相反；2号农田的容重最高，为（1.23±0.05） g/cm3，4号农田的饱和导水率最高，为6.29×10-4 cm/s，显著高于其他水田（P<0.05）。在旱地利用方式下，不同影响区的砾石含量、沙粒含量、粉粒含量、黏粒含量的变化趋势与水田利用方式下一致，随着崩岗侵蚀影响程度增大，砾石含量、沙粒含量增加而粉粒含量、黏粒含量下降；强影响区的5号农田的饱和导水率最高，为4.51×10-3 cm/s，显著高于其他影响区的水田和旱田（P<0.05）；弱影响区的6号农田的容重最高，为（1.37±0.02） g/cm3。endprint

2.2不同影响区农田土壤化学性质分析

由表5可知，水田和旱地的pH值除无影响区的7号农田呈弱酸性外，其他农田土壤均呈不同程度的酸性，且4号农田土壤酸性明显。在水田利用方式下，无影响区4号农田的有机质含量、碱解氮含量、有效磷含量、速效钾含量均最高，特别是碱解氮含量、有效磷含量显著高于1、2、3号农田（P<005）；阳离子交换量则以1号农田最高，其次为4号农田。在旱地利用方式下，无影响区7号农田的有机质含量、碱解氮含量、有效磷含量、速效钾含量均最高，且显著高于5、6号农田的值（P<0.05），但弱影响区的6号农田各指标值除pH值外，其他指标均显著低于强影响区5号农田（P<005），可能与耕作措施有关；5号农田和7号农田的阳离子交换量差别不大。总体来看，水田和旱地土壤的各化学性质受崩岗侵蚀的影响明显，不同的影响程度下，各指标的含量差异较大。

2.3不同影响区农田受崩岗侵蚀影响等级评价

结合表1中的调查概况，由表6可知，总体上水田和旱地土壤各指标的分系数、受崩岗影响等级系数H以及物理性质等级系数F值基本表现为无影响区>弱影响区>强影响区，3号与4号农田的F值以及5号与6号农田的F值之间无差别。农田崩岗侵蚀影响等级系数H以及物理性质等级系数F值越大，表明其受崩岗侵蚀影响程度越小，4、7号农田的F、H值均最高，受影响程度最小。从实际的调查来看，崩岗侵蚀严重区以及分布较多的区域，作物生长状况以及产量等均较差，农田崩岗侵蚀影响等级系数以及物理性质等级系数分析结果与实际状况基本吻合。

2.4不同影响区农田化学肥力性质等级和农田质量等级系数评价

由表7可知，各指标分肥力系数Pi与其含量值的变化趋势一致，总体来看，水田的化学肥力性质等级系数P表现为无影响区>弱影响区>强影响区，但旱地的化学肥力性质等级系数P则表现为无影响区>强影响区>弱影响区。水田和旱地的质量等级系数A均表现为无影响区>弱影响区>强影响区。结合实际的调查情况来看，农田质量等级系数能够反映农田受崩岗侵蚀的影响程度，与实际状况基本吻合。

3.1不同影响区农田土壤物理性质分析

在水田和旱地2种土地利用方式下，随着崩岗侵蚀影响程度增大，砾石含量、沙粒含量增加，而粉粒含量、黏粒含量下降。这是由于崩岗发生侵蚀后，从沟道内带走大量的泥沙至下游的农田。崩岗分布较多的区域农田受泥沙掩埋的面积越多，同时花岗岩风化壳土层中含大量的难以风化的石英颗粒，容易造成土壤呈现粗化的趋势。不同的崩岗侵蚀影响程度下，土壤的容重呈现不规律的变化，水田利用方式下强影响区的1、2号农田的容重分别为最大值、最小值，但旱地的最大值出现在弱影响区的6号农田。崩岗侵蚀形成的洪积扇区土壤颗粒组成以石英砂为主[26]，由细砾、粗砂和粉砂组成明显韵律层[27]，而土体结构状况主要取决于粗细颗粒之间重排填充作用[28]，土体颗粒间排列最紧密时，容重最大，因此不同影响区农田土壤的容重呈現不同的变化。此外，耕作措施以及耕作时间的长短对土壤容重也有影响[29]。土壤中的大孔隙对土壤水运动影响极大，旱地的饱和导水率相对高于水田，与该影响区域的土壤质地较粗有关[29]，可以看出旱地的沙粒含量较水田的高。

3.2不同影响区农田土壤化学性质分析

研究区域土壤主要为花岗岩风化的红壤，土体呈酸性，而从崩岗口流出的浑水不仅含大量固体颗粒，而且酸性很大，影响耕种能力[30]。水田和旱地的土壤均呈不同程度的酸性。水田利用方式下，随着崩岗侵蚀影响程度增大，有机质含量、碱解氮含量、有效磷含量、速效钾含量以及阳离子交换量均下降，特别是有效磷含量极低。由崩岗侵蚀冲刷下来的泥沙碱解氮含量、速效磷含量较低，属于肥力较低的土壤[19]。崩岗发育过程中，表层土壤被侵蚀，红土层出露以后，土壤中养分不能再进行积累，有机质含量极低[15，31]，有效养分含量迅速降低（除钾含量较高），而pH值又较低，磷在酸性环境中有效性就更低[31]，因此冲刷至农田的泥沙中养分含量极低。1号农田由于崩岗洪积物冲毁排水设施形成冷浸田，长期浸水，故其阳离子交换量较高。旱地利用方式下，由于6号农田耕作年限短，土壤熟化度低，同时在采样时6号农田种植的是大豆和花生，而5号农田种植的是棉花和少量的大豆，豆科植物的固氮作用对肥力提高也有一定的促进作用，因此弱影响区6号农田各指标含量均低于强影响区5号农田，耕作措施在提高农田肥力过程中的作用不可忽视。

3.3不同影响区农田质量等级评价

水田利用方式下弱影响区3号农田与无影响区4号农田的F值相同，旱地利用方式下强影响区5号农田与弱影响区6号农田的F值也相同，且弱影响区6号农田的P值反而高于强影响区5号农田，表明各分等级系数在一定程度上能够反映出农田受崩岗侵蚀的影响程度，但不全面。结合3个分等级系数得出的农田质量等级系数A则在总体上反映出农田受崩岗侵蚀的影响程度，且与实际的作物生长状况调查结果以及产量水平相一致，表明本研究提出的等级评价方法适用于崩岗侵蚀影响下的农田质量评价。土壤质量的综合评价是土壤的物理性质、化学指标、土壤生物活性特征等因素的综合体现[32-33]，因此评价崩岗侵蚀影响下农田的质量要全面选择土壤质量的指标，建立其评价标准。本研究仅采用农田与崩岗距离、治理情况、土壤的物理性质以及化学性质作为评价的指标，下一步的研究工作将深入探讨土壤评价指标的选择，优化评价方法，以全面评价崩岗侵蚀影响下的农田质量。

4结论

随着崩岗侵蚀影响程度增大，水田和旱地的砾石含量、沙粒含量增加，而粉粒含量、黏粒含量下降，而土壤的容重呈现不规律的变化，水田有机质含量、碱解氮含量、有效磷含量、速效钾含量以及阳离子交换量均下降，特别是有效磷含量，但受耕作年限以及作物类型的影响，旱地的弱影响区各化学指标含量均低于强影响区。旱地的饱和导水率相对高于水田的饱和导水率，且2种利用方式下的土壤均呈不同程度的酸性。endprint

不同影响区农田受崩岗侵蚀影响等级系数H、物理性质等级系数F以及化学肥力性质等级系数P的影响，总体上基本表现为无影响区>弱影响区>强影响区，在一定程度上能够反映出农田受崩岗侵蚀的影响程度，但不全面，而综合分析得出的农田质量等级系数A则在总体上反映出农田受崩岗侵蚀的影响效应，且与实际的作物生长状况调查结果以及产量水平相一致，表明本研究提出的等级评价方法适用于崩岗侵蚀影响下的农田质量评价。

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