鄂東南花崗巖區(qū)不同崩崗侵蝕程度的農(nóng)田土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)

夏棟　蔡崇法　龍莉

摘要：崩崗侵蝕是我國南方花崗巖區(qū)最主要的侵蝕類型，造成該地區(qū)嚴(yán)重的水土流失，導(dǎo)致農(nóng)田沙化嚴(yán)重，土壤質(zhì)量下降。開展崩崗侵蝕對(duì)農(nóng)田土壤質(zhì)量的影響程度研究，能夠拓寬對(duì)崩崗侵蝕對(duì)農(nóng)田質(zhì)量危害的認(rèn)識(shí)以及為沙化農(nóng)田質(zhì)量的改良提供依據(jù)。以湖北省通城縣不同崩崗侵蝕影響程度下（強(qiáng)影響區(qū)、弱影響區(qū)、無影響區(qū)）的水田、旱地土壤為研究對(duì)象，通過室內(nèi)試驗(yàn)分析其土壤理化性質(zhì)，并采用等級(jí)評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)不同崩崗侵蝕影響程度下農(nóng)田的土壤質(zhì)量。結(jié)果表明，水田和旱地的礫石、沙粒含量均表現(xiàn)為強(qiáng)影響區(qū)>弱影響區(qū)>無影響區(qū)，粉粒和黏粒含量則表現(xiàn)相反，而土壤的容重則呈現(xiàn)不規(guī)律的變化，旱地的飽和導(dǎo)水率相對(duì)高于水田的；不同影響區(qū)水田和旱地土壤均呈不同程度的酸性，水田土壤有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量以及陽離子交換量均表現(xiàn)為無影響區(qū)>弱影響區(qū)>強(qiáng)影響區(qū)，但受耕作年限以及種植作物的影響，旱地則表現(xiàn)為無影響區(qū)>強(qiáng)影響區(qū)>弱影響區(qū)。不同影響區(qū)農(nóng)田受崩崗侵蝕影響等級(jí)系數(shù)H、物理性質(zhì)等級(jí)系數(shù)F、化學(xué)肥力性質(zhì)等級(jí)系數(shù)P以及農(nóng)田質(zhì)量等級(jí)系數(shù)A總體上均表現(xiàn)為無影響區(qū)>弱影響區(qū)>強(qiáng)影響區(qū)。系數(shù)值越大，表明農(nóng)田受崩崗侵蝕影響程度越小，說明本研究提出的評(píng)價(jià)方法與結(jié)論能較好地反映出農(nóng)田受崩崗侵蝕影響的效應(yīng)。

關(guān)鍵詞：崩崗侵蝕；農(nóng)田；土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)；花崗巖區(qū)；鄂東南；侵蝕類型；等級(jí)評(píng)價(jià)；容量；導(dǎo)水率

中圖分類號(hào)： S157文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）15-0254-05

崩崗是指在水力和重力共同作用下山坡土體受破壞而崩塌和沖刷的侵蝕現(xiàn)象[1]，也是華南地區(qū)水土流失嚴(yán)重的表現(xiàn)特征[2]。尤其是花崗巖風(fēng)化殼發(fā)育地區(qū)，崩崗分布較多且密集，因此造成嚴(yán)重的土壤侵蝕和水土流失。崩崗侵蝕量大，單個(gè)崩崗區(qū)土壤侵蝕模數(shù)可達(dá)21.0萬～37.5萬t/（km2·年）[3]，其產(chǎn)沙量和危害程度遠(yuǎn)大于面蝕和溝蝕。崩崗侵蝕所產(chǎn)生的大量泥沙由溝道排出，變良田為沙礫裸露的沙漬地，流出黃泥水沉積形成新覆蓋層，致使原來熟化的耕作層被淤埋，變高產(chǎn)田為低產(chǎn)田，造成農(nóng)田質(zhì)量下降[4-5]。因此，開展崩崗侵蝕對(duì)農(nóng)田土壤質(zhì)量的影響程度研究，能夠拓寬對(duì)崩崗侵蝕對(duì)農(nóng)田質(zhì)量危害的認(rèn)識(shí)以及為沙化農(nóng)田質(zhì)量的改良提供依據(jù)。針對(duì)崩崗侵蝕的研究當(dāng)前主要集中在崩崗的調(diào)查[6]、成因與形成機(jī)理[7-10]、巖土特性[11-12]、崩崗的危害及防治[13-16]等方面，對(duì)崩崗下游洪積扇區(qū)農(nóng)田的研究則僅限于土壤質(zhì)地及泥沙來源[17]、養(yǎng)分狀況[18-19]等方面。鄧羽松等對(duì)贛縣崩崗洪積扇土壤理化性質(zhì)在空間分布上的分異規(guī)律進(jìn)行研究，結(jié)果指出由扇頂?shù)缴染墸寥赖[石和沙粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)均逐漸減少，粉粒和黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)則逐漸增加，土壤肥力也隨之呈顯著增加趨勢(shì)[18]。關(guān)于不同崩崗侵蝕影響程度下農(nóng)田土壤理化性質(zhì)的特點(diǎn)以及農(nóng)田質(zhì)量評(píng)價(jià)，當(dāng)前則鮮有報(bào)道。本研究以湖北省通城縣不同崩崗侵蝕影響程度（強(qiáng)影響區(qū)、弱影響區(qū)和無影響區(qū)）下的農(nóng)田（水田、旱地）土壤為研究對(duì)象，分析其土壤理化性質(zhì)以及評(píng)價(jià)其土壤質(zhì)量，結(jié)合評(píng)價(jià)方法分析崩崗侵蝕對(duì)農(nóng)田土壤質(zhì)量的影響程度，旨在為崩崗侵蝕區(qū)農(nóng)田土壤質(zhì)量的提升以及對(duì)農(nóng)田的合理利用提供理論和實(shí)踐依據(jù)，同時(shí)為農(nóng)田質(zhì)量恢復(fù)技術(shù)的提出奠定理論基礎(chǔ)。

1研究地區(qū)與研究方法

1.1研究地概況

通城縣位于鄂東南，湘、贛、鄂交界處幕阜山北麓，地跨東[LM]經(jīng)113°36′～114°4′、北緯29°2′～29°24′，屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，光照適中，氣候溫和，四季分明。年平均氣溫17 ℃，7月最熱，1月最冷。≥10 ℃的積溫約為5 058 ℃，無霜期 260 d 左右。通城縣雨量充沛，年降水量1 521 mm，主要集中在3—9月，雨熱同季。大地構(gòu)造屬揚(yáng)子地臺(tái)江南臺(tái)褶帶，南高北低，地形起伏較大，中山、低山、丘陵呈臺(tái)階狀分布。該區(qū)花崗巖形成于燕山期，由于燕山運(yùn)動(dòng)巨大南北向擠壓力的影響，巖石破裂形成多組節(jié)理。巖石風(fēng)化后，形成疏松較厚的風(fēng)化殼，低丘地帶厚度可達(dá)30 m[20]。

1.2崩崗侵蝕影響區(qū)

在通城縣選取若干研究區(qū)，按現(xiàn)階段是否受崩崗影響以及影響的時(shí)間和程度可分為強(qiáng)影響區(qū)、弱影響區(qū)和無影響區(qū)，為更全面地評(píng)價(jià)崩崗對(duì)農(nóng)田質(zhì)量的影響，其中強(qiáng)影響區(qū)選擇了2個(gè)水田，研究各區(qū)依據(jù)及特點(diǎn)參考文獻(xiàn)[21-22]。選定各研究區(qū)農(nóng)田周圍崩崗概況以及耕作年限如表1所示。選定的研究區(qū)域內(nèi)，水田主要是水稻（Oryza sativa）與油菜（Brassica campestris）輪作，旱地種植的是棉花（Gossypium hirsutum）、大豆（Glycine max）、花生（Arachis hypogaea）等作物。

1.4數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)經(jīng)Excel整理后采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)不同影響區(qū)農(nóng)田土壤理化性質(zhì)指標(biāo)值進(jìn)行單因素方差（one-way ANOVA）分析，其多重比較采用Duncans方法進(jìn)行差異顯著性分析，然后進(jìn)行t檢驗(yàn)（P<0.05或P<0.01）。

2結(jié)果與分析

2.1不同影響區(qū)農(nóng)田土壤物理性質(zhì)分析

由表4可知，在水田利用方式下，強(qiáng)影響區(qū)農(nóng)田的礫石含量較高，分別為（17.84±0.99）%、（13.20±0.74）%，均顯著高于其他影響區(qū)農(nóng)田的礫石含量（P<0.05），粉粒含量和黏粒含量則較低；而無影響區(qū)的4號(hào)農(nóng)田上述指標(biāo)的含量則表現(xiàn)相反；2號(hào)農(nóng)田的容重最高，為（1.23±0.05） g/cm3，4號(hào)農(nóng)田的飽和導(dǎo)水率最高，為6.29×10-4 cm/s，顯著高于其他水田（P<0.05）。在旱地利用方式下，不同影響區(qū)的礫石含量、沙粒含量、粉粒含量、黏粒含量的變化趨勢(shì)與水田利用方式下一致，隨著崩崗侵蝕影響程度增大，礫石含量、沙粒含量增加而粉粒含量、黏粒含量下降；強(qiáng)影響區(qū)的5號(hào)農(nóng)田的飽和導(dǎo)水率最高，為4.51×10-3 cm/s，顯著高于其他影響區(qū)的水田和旱田（P<0.05）；弱影響區(qū)的6號(hào)農(nóng)田的容重最高，為（1.37±0.02） g/cm3。endprint

2.2不同影響區(qū)農(nóng)田土壤化學(xué)性質(zhì)分析

由表5可知，水田和旱地的pH值除無影響區(qū)的7號(hào)農(nóng)田呈弱酸性外，其他農(nóng)田土壤均呈不同程度的酸性，且4號(hào)農(nóng)田土壤酸性明顯。在水田利用方式下，無影響區(qū)4號(hào)農(nóng)田的有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量均最高，特別是堿解氮含量、有效磷含量顯著高于1、2、3號(hào)農(nóng)田（P<005）；陽離子交換量則以1號(hào)農(nóng)田最高，其次為4號(hào)農(nóng)田。在旱地利用方式下，無影響區(qū)7號(hào)農(nóng)田的有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量均最高，且顯著高于5、6號(hào)農(nóng)田的值（P<0.05），但弱影響區(qū)的6號(hào)農(nóng)田各指標(biāo)值除pH值外，其他指標(biāo)均顯著低于強(qiáng)影響區(qū)5號(hào)農(nóng)田（P<005），可能與耕作措施有關(guān)；5號(hào)農(nóng)田和7號(hào)農(nóng)田的陽離子交換量差別不大?？傮w來看，水田和旱地土壤的各化學(xué)性質(zhì)受崩崗侵蝕的影響明顯，不同的影響程度下，各指標(biāo)的含量差異較大。

2.3不同影響區(qū)農(nóng)田受崩崗侵蝕影響等級(jí)評(píng)價(jià)

結(jié)合表1中的調(diào)查概況，由表6可知，總體上水田和旱地土壤各指標(biāo)的分系數(shù)、受崩崗影響等級(jí)系數(shù)H以及物理性質(zhì)等級(jí)系數(shù)F值基本表現(xiàn)為無影響區(qū)>弱影響區(qū)>強(qiáng)影響區(qū)，3號(hào)與4號(hào)農(nóng)田的F值以及5號(hào)與6號(hào)農(nóng)田的F值之間無差別。農(nóng)田崩崗侵蝕影響等級(jí)系數(shù)H以及物理性質(zhì)等級(jí)系數(shù)F值越大，表明其受崩崗侵蝕影響程度越小，4、7號(hào)農(nóng)田的F、H值均最高，受影響程度最小。從實(shí)際的調(diào)查來看，崩崗侵蝕嚴(yán)重區(qū)以及分布較多的區(qū)域，作物生長狀況以及產(chǎn)量等均較差，農(nóng)田崩崗侵蝕影響等級(jí)系數(shù)以及物理性質(zhì)等級(jí)系數(shù)分析結(jié)果與實(shí)際狀況基本吻合。

2.4不同影響區(qū)農(nóng)田化學(xué)肥力性質(zhì)等級(jí)和農(nóng)田質(zhì)量等級(jí)系數(shù)評(píng)價(jià)

由表7可知，各指標(biāo)分肥力系數(shù)Pi與其含量值的變化趨勢(shì)一致，總體來看，水田的化學(xué)肥力性質(zhì)等級(jí)系數(shù)P表現(xiàn)為無影響區(qū)>弱影響區(qū)>強(qiáng)影響區(qū)，但旱地的化學(xué)肥力性質(zhì)等級(jí)系數(shù)P則表現(xiàn)為無影響區(qū)>強(qiáng)影響區(qū)>弱影響區(qū)。水田和旱地的質(zhì)量等級(jí)系數(shù)A均表現(xiàn)為無影響區(qū)>弱影響區(qū)>強(qiáng)影響區(qū)。結(jié)合實(shí)際的調(diào)查情況來看，農(nóng)田質(zhì)量等級(jí)系數(shù)能夠反映農(nóng)田受崩崗侵蝕的影響程度，與實(shí)際狀況基本吻合。

3.1不同影響區(qū)農(nóng)田土壤物理性質(zhì)分析

在水田和旱地2種土地利用方式下，隨著崩崗侵蝕影響程度增大，礫石含量、沙粒含量增加，而粉粒含量、黏粒含量下降。這是由于崩崗發(fā)生侵蝕后，從溝道內(nèi)帶走大量的泥沙至下游的農(nóng)田。崩崗分布較多的區(qū)域農(nóng)田受泥沙掩埋的面積越多，同時(shí)花崗巖風(fēng)化殼土層中含大量的難以風(fēng)化的石英顆粒，容易造成土壤呈現(xiàn)粗化的趨勢(shì)。不同的崩崗侵蝕影響程度下，土壤的容重呈現(xiàn)不規(guī)律的變化，水田利用方式下強(qiáng)影響區(qū)的1、2號(hào)農(nóng)田的容重分別為最大值、最小值，但旱地的最大值出現(xiàn)在弱影響區(qū)的6號(hào)農(nóng)田。崩崗侵蝕形成的洪積扇區(qū)土壤顆粒組成以石英砂為主[26]，由細(xì)礫、粗砂和粉砂組成明顯韻律層[27]，而土體結(jié)構(gòu)狀況主要取決于粗細(xì)顆粒之間重排填充作用[28]，土體顆粒間排列最緊密時(shí)，容重最大，因此不同影響區(qū)農(nóng)田土壤的容重呈現(xiàn)不同的變化。此外，耕作措施以及耕作時(shí)間的長短對(duì)土壤容重也有影響[29]。土壤中的大孔隙對(duì)土壤水運(yùn)動(dòng)影響極大，旱地的飽和導(dǎo)水率相對(duì)高于水田，與該影響區(qū)域的土壤質(zhì)地較粗有關(guān)[29]，可以看出旱地的沙粒含量較水田的高。

3.2不同影響區(qū)農(nóng)田土壤化學(xué)性質(zhì)分析

研究區(qū)域土壤主要為花崗巖風(fēng)化的紅壤，土體呈酸性，而從崩崗口流出的渾水不僅含大量固體顆粒，而且酸性很大，影響耕種能力[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，隨著崩崗侵蝕影響程度增大，有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量以及陽離子交換量均下降，特別是有效磷含量極低。由崩崗侵蝕沖刷下來的泥沙堿解氮含量、速效磷含量較低，屬于肥力較低的土壤[19]。崩崗發(fā)育過程中，表層土壤被侵蝕，紅土層出露以后，土壤中養(yǎng)分不能再進(jìn)行積累，有機(jī)質(zhì)含量極低[15，31]，有效養(yǎng)分含量迅速降低（除鉀含量較高），而pH值又較低，磷在酸性環(huán)境中有效性就更低[31]，因此沖刷至農(nóng)田的泥沙中養(yǎng)分含量極低。1號(hào)農(nóng)田由于崩崗洪積物沖毀排水設(shè)施形成冷浸田，長期浸水，故其陽離子交換量較高。旱地利用方式下，由于6號(hào)農(nóng)田耕作年限短，土壤熟化度低，同時(shí)在采樣時(shí)6號(hào)農(nóng)田種植的是大豆和花生，而5號(hào)農(nóng)田種植的是棉花和少量的大豆，豆科植物的固氮作用對(duì)肥力提高也有一定的促進(jìn)作用，因此弱影響區(qū)6號(hào)農(nóng)田各指標(biāo)含量均低于強(qiáng)影響區(qū)5號(hào)農(nóng)田，耕作措施在提高農(nóng)田肥力過程中的作用不可忽視。

3.3不同影響區(qū)農(nóng)田質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)

水田利用方式下弱影響區(qū)3號(hào)農(nóng)田與無影響區(qū)4號(hào)農(nóng)田的F值相同，旱地利用方式下強(qiáng)影響區(qū)5號(hào)農(nóng)田與弱影響區(qū)6號(hào)農(nóng)田的F值也相同，且弱影響區(qū)6號(hào)農(nóng)田的P值反而高于強(qiáng)影響區(qū)5號(hào)農(nóng)田，表明各分等級(jí)系數(shù)在一定程度上能夠反映出農(nóng)田受崩崗侵蝕的影響程度，但不全面。結(jié)合3個(gè)分等級(jí)系數(shù)得出的農(nóng)田質(zhì)量等級(jí)系數(shù)A則在總體上反映出農(nóng)田受崩崗侵蝕的影響程度，且與實(shí)際的作物生長狀況調(diào)查結(jié)果以及產(chǎn)量水平相一致，表明本研究提出的等級(jí)評(píng)價(jià)方法適用于崩崗侵蝕影響下的農(nóng)田質(zhì)量評(píng)價(jià)。土壤質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)是土壤的物理性質(zhì)、化學(xué)指標(biāo)、土壤生物活性特征等因素的綜合體現(xiàn)[32-33]，因此評(píng)價(jià)崩崗侵蝕影響下農(nóng)田的質(zhì)量要全面選擇土壤質(zhì)量的指標(biāo)，建立其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。本研究僅采用農(nóng)田與崩崗距離、治理情況、土壤的物理性質(zhì)以及化學(xué)性質(zhì)作為評(píng)價(jià)的指標(biāo)，下一步的研究工作將深入探討土壤評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇，優(yōu)化評(píng)價(jià)方法，以全面評(píng)價(jià)崩崗侵蝕影響下的農(nóng)田質(zhì)量。

4結(jié)論

隨著崩崗侵蝕影響程度增大，水田和旱地的礫石含量、沙粒含量增加，而粉粒含量、黏粒含量下降，而土壤的容重呈現(xiàn)不規(guī)律的變化，水田有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量以及陽離子交換量均下降，特別是有效磷含量，但受耕作年限以及作物類型的影響，旱地的弱影響區(qū)各化學(xué)指標(biāo)含量均低于強(qiáng)影響區(qū)。旱地的飽和導(dǎo)水率相對(duì)高于水田的飽和導(dǎo)水率，且2種利用方式下的土壤均呈不同程度的酸性。endprint

不同影響區(qū)農(nóng)田受崩崗侵蝕影響等級(jí)系數(shù)H、物理性質(zhì)等級(jí)系數(shù)F以及化學(xué)肥力性質(zhì)等級(jí)系數(shù)P的影響，總體上基本表現(xiàn)為無影響區(qū)>弱影響區(qū)>強(qiáng)影響區(qū)，在一定程度上能夠反映出農(nóng)田受崩崗侵蝕的影響程度，但不全面，而綜合分析得出的農(nóng)田質(zhì)量等級(jí)系數(shù)A則在總體上反映出農(nóng)田受崩崗侵蝕的影響效應(yīng)，且與實(shí)際的作物生長狀況調(diào)查結(jié)果以及產(chǎn)量水平相一致，表明本研究提出的等級(jí)評(píng)價(jià)方法適用于崩崗侵蝕影響下的農(nóng)田質(zhì)量評(píng)價(jià)。

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