黔东北低山丘陵喀斯特地区典型小流域土壤理化性质研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 黔东北低山丘陵喀斯特地区典型小 流域土壤理化性质研究 摘要：采用实地野外取样调查和 实验室检测分析的方法，以高墙河小流 域为例研究黔东北低山丘陵喀斯特地区 典型小流域内不同土地利用方式下土壤 理化性质的空间变化及剖面含量分布。 结果表明，该小流域内土壤质量较高， 有机质含量及土壤中氮、磷、钾等元素 含量均较丰富。从土地利用类型看， 土壤耕作层孔隙度、田间持水量大小顺 序为水田林地旱地，有机质平均含量 表现为林地水田旱地，而氮、磷、钾 3 种元素的含量没有呈现出共同的规律 性，主要是受人为施肥的影响。从空 间分布看，容重大小顺序为上游中游 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 下游；孔隙度和田间持水量的变化趋势 与之相反。土壤有机质、氮素、磷素、 钾素等的含量空间变化趋势均呈现出下 游中游 上游，尤其以旱地的有机质含 量变化最为明显，表明该小流域存在一 定的水土流失现象，且主要发生在旱地。 中国论文网 /8/view-13000088.htm 关键词：小流域；土地利用类型； 土壤理化性质；空g 分布；土壤剖面 中图分类号：S151.9 文献标识 码：A 文章编号：0439-8114（2017） 22-4271-04 DOI：10.14088/ki.issn0439- 8114.2017.22.015 Abstract： Adopting the analysis method of field sampling investigation and laboratory testing， taking the small watershed of Gaoqiang River as an example， the spatial distribution and content distribution profile of soil physical and chemical properties of the northeastern -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 Guizhou hilly area of Karst watershed under different land uses were studied. The results showed that： the quality of soil in the small watershed was higher， and the content of organic matter and nitrogen， phosphorus and potassium in soil were rich. From the land use types， the magnetism of soil porosity and the water holding capacity of the order of paddy land woodland dry land. The average content of organic matter was paddy land woodland dry land， but not the content of three elements of nitrogen， phosphorus and potassium showed the common law， which was mainly influenced by artificial fertilization. From the view of spatial distribution， the order of the bulk density was upstream middle reaches lower reaches； The variation trend of porosity and field capacity was opposite. The content of -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 spatial variation of soil organic matter， nitrogen， phosphorus， potassium all showed lower reaches middle reaches upstream， which especially changes in the content of organic matter in the most obvious， indicating that the phenomenon had certain water loss and soil erosion of small watershed， and mainly in the dry land. Key words： small watershed； land use types； soil physical and chemical properties； space distribution； soil profile 土壤作为生物、气候、母质、地 形、时间等自然因素和人类活动综合作 用下的产物，不仅是人类生存的物质基 础，还是人类最早开发利用的生产资料 1。土壤质量作为土壤的固有属性，是 自然和人为因素共同作用的结果2，而 土壤理化性质是土壤质量最直观的表现， 土地利用方式的变化直接影响着土壤理 化性质的变化3。大量研究表明，土壤 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 容重、孔隙率、含水量、有机质、全量 养分以及有效养分等在不同土地利用方 式下都有较大差异4-6。 黔东北低山丘陵喀斯特地区土壤 肥力贫富差距大，农业生产活动较强烈， 且降水多以夏季暴雨为主，导致夏季时 期该地区存在较严重的土壤侵蚀现象。 在贵州省大力推进高标准基本农田建设 的背景下，本研究选择该地区高墙河小 流域为研究区，研究该小流域土壤理化 性质在不同土地利用方式下的变化，探 讨土壤质量状况，为黔东北低山丘陵喀 斯特地区进行以小流域为基本单元进行 高标准基本农田建设及后续的土地经营 活动提供科学依据，同时为该地区的水 土保持防治、生态修复和农业生产结构 调整提供理论依据。 1 材料与 方法 1.1 研究区概况 研究区位于贵州省铜仁市江口县 坝盘镇高墙村、坝盘镇的北部，处于东 经 1085307-1085636，北纬 27 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 4357-274707，地处贵州高原向湘西 丘陵过渡的斜坡地带，是在黔东北低山 丘陵区，低中山深切割侵蚀-溶蚀地貌。 研究区属亚热带大陆季风气候，据江口 县气象站 19612010 年气象资料统计 （缺 1969 年） ，多年平均气温 16.3 ， 年均日照 1 257.3 h，无霜期 288 d 左右， 年均相对湿度 81%，多年平均最大风速 7.8 m/s。流域降水量充沛，但年内分配 不均匀，年际变化较大。研究区内的主 要土地利用方式为水田、旱地和林地。 水田的土种为红泥田，旱地的土种为硅 铝层薄层红壤土和硅铝质厚层黄红壤。 研究区属于亚热带常绿落叶、阔叶林植 被类型，现多演变为次生植被，种类较 为丰富，主要涉及大戟科 （Euphorbiaceae） 、金缕梅科 （Hamamelidaceae） 、榆科（ Ulmaceae） 、 蚌壳蕨科（Dicksoniaceae） 、樟科 （Lauraceae） 、蔷薇科（Rosaceae） 、禾 本科（Gramineae ） 、鳞始蕨科 （Lindsaeaceae） 、紫萁科 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 （Osmundaceae） 、猕猴桃科 （Actinidiaceae） 、葡萄科（Vitaceae） 、 壳斗科（Fagaceae）等。 1.2 方法 1.2.1 采样方法 根据已有研究区 的地形数据资料，于 2015 年 10 月中下 旬，在高墙河小流域的上、中、下游分 别选取 3 种土地利用类型的土壤取样， 即典型水田、旱地和林地区域。依据每 种土地利用方式在研究区域内的空间分 布状况，均匀地选择样点进行土壤采样， 每种土地利用类型选取 3 个剖面，剖面 深度 100 cm，水田分 3 个土层（即耕作 层、犁底层和心土层）取样，旱地和林 地分 2 个土层（耕作层和心土层）取样， 共采集 63 个土样。将土壤样品带回实 验室，在贵州省山地资源研究所实验室 风干、磨碎、过筛后备用。 1.2.2 指标的测定方法 土壤物理 性质测定方法7：容重、最大田间持水 量和土壤孔隙度均采用环刀法（200 cm3）测定。其中，土壤总孔隙度用 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 Pt=（1-D/s）100%来计算，Pt 为土壤 总孔隙度，D 为土壤容重，s 为土壤密 度，本研究取值 2.60 g/cm3；毛管孔隙 度用 Pc=土壤田间持水量D 计算，Pc 为毛管孔隙度；非毛管孔隙度用 P0=Pt- Pc 计算，P0 为非毛管孔隙度。 土壤化学性质测定方法7：土壤 全氮采用 KT260 凯氏定氮仪测定；全 磷采用 HClO4-H2SO4 法测定；全钾采 用 HF-HClO4 消煮、火焰光度法测定； 水解氮采用碱解扩散法测定；速效磷采 用钼锑抗比色法测定；速效钾采用火焰 光度法测定；有机质采用重铬酸钾容量 法测定；pH 采用 pH 计测定7。 2 结果与分析 2.1 不同土地利用类型对土壤物 理性质的影响 土壤容重的大小反映了土壤松紧 状况，且与土壤孔隙的大小和数量密切 相关8。容重小说明土壤疏松多孔，有 良好的通气透水性能，更适宜作物生长； 容重大则表明土壤相对紧实，透水通气 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 性能较差。土壤孔隙度的大小决定了土 壤的水气状况，故田间持水量的大小主 要取决于土壤的孔隙状况。最大程度地 改善土壤的持水性能，对于水土保持具 有重要意义9。不同土地利用类型下耕 作层土壤的物理性质见表 1。从表 1 可 以看出，不同土地利用类型对土壤的物 理性质有很大影响，旱地土壤容重最大， 林地次之，水田容重最小，平均分别为 1.20、1.13 和 1.10 g/cm3；而土壤总孔 隙度及田间持水量的变化正好与之相反， 3 种土地利用类型土壤总孔隙度表现为 水田林地 旱地，平均值分别为 57.40%、56.20%和 53.80%，田间持水 量同样表现为水田（39.04%）林地 （33.50%）旱地（31.33% ） 。从整个小 流域的空间分布来看，上游土壤容重最 大，中游次之，下游最小，分别为 1.22、1.13、1.09 g/cm3；孔隙度与田间 持水量的变化表现为下游中游上游。 可见，田间持水量与土壤孔隙度呈正相 关，与容重呈明显负相关关系。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 2.2 不同土地利用类型对土壤化 学性质的影响 2.2.1 土壤酸碱性 土壤酸碱性是 影响土壤肥力的重要因素之一，一方面 它直接影响作物的生长，另一方面，它 能够使部分土壤性质发生变化，如土壤 酸碱性影响着微生物的生命活动及分布， 进而对土壤可溶性养分的含量分布产生 影响；土壤酸度对土壤中钙、镁、磷等 元素的形态和有效性、有机质的分解、 土壤营养元素的释放与转化等都有直接 影响10。由表 2 可知，不同土地利用 类型下表层土壤 pH 平均处于 4.755.10，差异不大，表现为林地 （5.10）水田（4.97）旱地（4.75） 。 研究区旱地、水田和林地土壤 pH 整体 都呈强酸性，表明成土母质对土壤酸碱 性起着决定性作用10 。 2.2.2 有机质 土壤有机质是衡量 土壤肥力高低的重要标志，不仅是植物 养分的重要来源，且对改善土壤物理性 质、提高土壤保蓄性和供给性能起重要 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 作用11。由表 2 可知，高墙河小流域 内土壤有机质含量达到国家三级标准及 以上（依全国第二次土壤普查的分 级标准，下同） 。就土地利用类型而言， 该小流域内土壤有机质平均含量呈现出 林地（44.82 g/kg）水田（41.26 g/kg）旱 地（31.97 g/kg） 。从空间分布看，下游 （42.68 g/kg） 中游（39.71 g/kg） 上 游（35.67 g/kg） ，由此可知，该小流域 存在水土流失现象，且主要发生在旱地， 旱地土壤有机质的空间分布明显不均， 表现为下游（38.04 g/kg） 中游（30.79 g/kg）上游（27.07 g/kg） 。 2.2.3 氮素 由表 2 可知，高墙河 小流域土壤氮素含量丰富，从空间分布 上看，下游土壤全氮平均含量最高，为 2.74%，中游其次，为 2.50%，上游最 低，为 2.02%；速效氮平均含量表现为 中游（277.38 mg/kg） 下游（275.40 mg/kg）上游（261.4 mg/kg） 。在旱地、 水田和林地 3 种土地利用类型中，土壤 全氮平均含量分别为 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 2.04%、 2.64%、2.58%，表现为水田 林地旱地；速效氮的平均含量分别为 211.81、295.43、306.93 mg/kg，表现为 林地水田 旱地，原因可能是该研究区 内林地多为原始森林，人为干扰少，常 年富集较多土壤养分，而水田和旱地由 于人为活动频繁，施肥追肥不均，导致 对土壤养分影响较大。 2.2.4 磷 素 由表 2 可知，高墙河小流域内耕地 土壤磷素平均含量较高，水田及林地土 壤磷素平均含量均达到国家一级标准， 旱地土壤全磷含量较其他两种土壤类型 较低。从空间分布看，全磷平均含量呈 现出下游（1.16 g/kg） 中游（0.98 g/kg）上游（0.92 g/kg）的趋势，速效 磷平均含量也同样呈现出相同趋势，下 游（132.59 mg/kg） 中游（132.43 mg/kg）上游（109.84 mg/kg） 。从土地 利用类型看，全磷在旱地、水田、林地 中的平均含量分别为 0.76、1.20、1.11 g/kg，依次表现为水田林地旱地；速 效磷在 3 种土地利用类型中的平均含量 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 表现为林地（158.86 mg/kg） 水田 （116.88 mg/kg）旱地（99.12 mg/kg） 。 2.2.5 钾素 由表 2 可知，高墙河 小流域土壤钾素含量虽丰富，但分布不 均。从空间分布看，全钾平均含量表现 出下游（29.89 g/kg） 中游（23.99 g/kg）上游（19.98 g/kg）的现象；速 效钾平均含量表现为下游（211.50 mg/kg）中游（196.75 mg/kg） 下游 （167.12 mg/kg） 。就土地利用类型而言， 全钾在旱地、水田、林地耕作层土壤中 的平均含量分别为 22.85、25.20、25.80 g/kg，依次表现为林地水田旱地，速 效钾在 3 种土壤中的平均含量分别为 180.29、195.16、199.93 mg/kg，表现为 林地水田 旱地。 2.3 不同土地利用方式下剖面土 壤理化性质的对比分析 不同土地利用类型下，垂直剖面 土壤的理化性质会出现不同程度的变化。 由表 3 可知，在同一土壤层，土壤容重 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 14 与总孔隙度和田间持水量呈负相关，随 着土壤层次的加深，容重增大，孔隙度 和田间持水量则呈下降趋势；耕作层土 壤 pH 最低，其均值为 4.94，随着土壤 层次的加深，pH 增大；土壤有机质含 量随土层的加深而降低，其中水田下降 趋势最为明显，旱地其次；氮素和磷素 在各层的含量呈现出很明显的自上而下 减小的现象，即耕作层犁底层心土层， 具有明显的表聚性；水田土壤中钾素含 量呈现出自上而下先增加后降低的特点， 即犁底层的钾素含量最高。 3 小结与讨论 通过对高墙河小流域 3 种不同土 地利用类型下土壤理化性质的分析，得 出黔东北低山丘陵喀斯特地区不同的土 地利用类型对土壤理化性质的影响。 1）从整体上看，