梯田對贛北第四紀紅壤坡地土壤抗蝕性的影響

方少文，鄭海金，楊 潔，喻榮崗

(1.江西省水土保持科學研究所，江西南昌330029;2.江西農業大學國土資源與環境學院，江西南昌330045)

土壤抗蝕性是影響土壤侵蝕的重要因子，是指土壤抵抗降雨、徑流對其分散和懸浮的能力。國內外學者對土壤抗蝕性已做了大量的研究[1-5]，發現采取水土保持措施后，土壤抗蝕性的各項指標均能得到一定程度的改善和提高，但不同治理措施對土壤抗蝕性產生的影響不相同。發展柑橘等亞熱帶果樹是江西乃至南方紅壤區的一項富民工程，但防治果園開發造成的水土流失也成為亟待解決的難題。總體上看，有關研究發育于第四紀紅黏土的紅壤坡地尤其是不同梯田措施下土壤抗蝕性的報道較少。本研究通過野外小區試驗，研究不同梯田措施條件下紅壤坡地土壤抗蝕性的變化，以期選擇適宜的治理措施，為南方紅壤區水土保持生態建設和生態果園開發提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗布設在江西省德安縣境內的江西水土保持生態科技園內。該科技園地處鄱陽湖水系博陽河西岸，屬亞熱帶季風氣候，年均降水量1 350.9 mm，年均氣溫16.7℃，年日照時數1 650～2 100 h，年均無霜期249 d;成土母質以第四紀紅黏土為主，該類土在江西具有廣泛的代表性;地貌為淺丘崗地，海拔在30—100 m之間，坡度多在5°～25°之間;地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林。試驗小區布設在山坡的中下部，坡面土層厚度多為0.5～1.5 m，土壤pH 值為5.0、有機質含量為1.55 g/kg、全氮含量為0.08 g/kg、全磷含量為0.07 g/kg，各項速效養分含量低，具有酸、黏、板、瘦等不良特性。

1.2 試驗設計

在同一坡面布設6個試驗小區(5種梯田處理小區和1個對照小區)，各小區水平面積為100 m2(5 m×20 m)，坡度均為12°。除對照小區外，每個梯田小區設3個臺面，每個臺面的水平面積為30 m2(5 m×6 m)，梯壁高1.45 m，坡比1∶0.27，均于2000年春種植2年生柑橘12株，栽植密度均為2.5 m×3.0 m，距小區兩側各1.25 m，距坡頂2.5 m。試驗處理與設計詳見表1。

表1 試驗處理與設計

1.3 觀測內容與測定方法

2010年在各小區內按S形取5個樣點，每個樣點取表層0～20 cm土壤300 g，用四分法取混合土樣，用保鮮袋裝土樣帶回試驗室供測試分析用。觀測內容與測定方法為:土壤微團聚體和土壤顆粒組成采用吸管法，土壤水穩性團粒結構采用機械篩分法，土壤有機質含量采用重鉻酸鉀法[6]。

土壤抗蝕性與土壤理化性質關系十分密切[7-8]。表征土壤抗蝕性的指標較多，本研究選擇團聚狀況、團聚度、分散率、EVA(受蝕性指數)、侵蝕率等土壤顆粒分散特性指標，以及SPBR(結構破壞率)、WSA(＞0.5 mm水穩性團聚體質量百分數)、EMWD(濕篩水穩性團聚體平均直徑)、MWDC(干濕篩團聚體平均質量直徑差值)、有機質等土壤穩定特性指標進行分析。各個抗蝕性指標計算公式參見文獻[9-12]。

2 結果與分析

2.1 土壤水穩性團粒組成及穩定性

土壤水穩性團聚體的大小、數量和穩定性決定著土壤孔隙的大小和結構的穩定性，影響土壤的通透性和抗蝕性，是表征土壤抗蝕性的重要指標[13]。表2是不同處理措施下表層土壤的穩定特性。從表2可知，對照土壤團聚體干篩時較大粒徑團聚體含量多，較小粒徑團聚體含量少，＞5、5—0.25、＜0.25 mm團聚體含量分別為78.22%、19.39%、2.39%;濕篩時較大粒徑團聚體數量明顯減少而較小團聚體數量增加，＞5、5—0.25、＜0.25 mm團聚體含量分別為0.65%、39.60%、59.75%。由此可知對照土壤團聚體具有干篩時大團聚體數量多而濕篩時小團聚體數量多的特點，即土壤具有干時結塊、遇水易分散的特點。采取梯田措施后，土壤干篩時較大粒徑團聚體數量均有所減少，而濕篩時較大粒徑團聚體數量均有所增加，表明實施梯田措施后土壤結構穩定性得以提高，抗蝕性得到增強。

EMWD是常用的土壤結構性評定指標之一，其值愈大表示結構性愈好[9]。MWDC值小的表明結構穩定性較好[9]。對照土壤EMWD為0.52 mm，MWDC為7.41 mm，反映出該裸露坡地土壤團聚體的穩定性較差。同時，由于缺少植物對土壤的保護作用，土壤團聚體極易被破壞而造成侵蝕。采取梯田措施后，各處理小區土壤的MWDC較對照明顯降低，平均降低了11.07%;而EMWD則明顯增加，平均增加了78.85%。

WSA一定程度上反映了土壤結構的好壞，結構好的其值大些。SPBR表征的是土壤團聚體穩定性，其值越大表明抗蝕性越差[11-12]。對照坡地小區WSA僅為 28.46%，SPBR高達58.77%，這都表明裸露坡地土壤水穩性團粒含量少、粒徑小、結構性差、穩定性弱。梯田措施實施9年后，土壤SPBR均有所降低，平均降低了11.59%，而WSA均有所增加，平均增加了22.66%。

有機質是水穩性團聚體的主要膠結物，其含量越高土壤的抗蝕性就越強。從表2可以看出，裸露對照坡地小區的表層土壤有機質含量較低，為11.41 g/kg，加之WSA很低、SPBR很高，極易引起嚴重的水土流失。采取梯田措施處理的土壤有機質含量高于對照，平均提高了12.80%，這與梯田水土流失較輕、由徑流泥沙攜帶走的有機質含量較少等因素有關。

表2 不同處理措施小區表層土壤穩定特性

綜上所述，采取梯田措施后，經過9年的時間，表層土壤水穩性團粒組成及穩定性發生了一定的變化。與對照相比，梯田措施土壤的SPBR、MWDC明顯降低，而WSA、EMWD和有機質明顯增加，說明梯田能明顯地增加土壤水穩性團粒含量和有機質含量，增大團聚體粒徑，降低土壤結構體破壞率等，從而改善土壤結構性能，增強團粒穩定性。從SPBR、WSA、MWDC這3個指標總體上來看，梯田措施Ⅰ表現最佳;但從有機質指標來看，梯田措施Ⅰ表現又不是特別理想，其原因還有待進一步探究。

2.2 土壤顆粒分散特性

土壤機械組成在土壤形成和農業利用中具有重要意義，改良和培肥土壤的主要目的就是為了改變土壤質地。從表3看出，裸露對照小區土壤顆粒組成集中在＞0.01 mm范圍內，其值占51.87%，而＜0.001 mm的顆粒含量卻相對較少，僅占20.19%，這表明對照坡地紅壤黏粒易遭受淋失。采取梯田措施后，土壤中＜0.001 mm黏粒含量(機械組成)較對照提高了44.13% ～59.93%，而＞0.01 mm顆粒的含量降低了15.23% ～21.90%，表明實施梯田措施后土壤質地得到了明顯改善。

土壤分散特性是指土壤對水的分散與懸浮的程度，一般采用分散率和侵蝕率表示。土壤顆粒是構成土壤結構的主要組分，通過抵抗水分散的微團聚體含量來反映土壤抗侵蝕性能的大小，而分散率的大小與粉粒含量有關，粉粒含量的減少會導致表層土壤顆粒團聚體性能的降低和分散性能的增加[14]。作為土壤分散性和土壤水的輸送特性的EVA也常用來表征土壤抗蝕性[15]。表3顯示:對照坡地土壤團聚狀況、團聚度依次僅為6.18%、30.90%，而分散率和EVA卻分別高達 91.41%和9.41%，這表明裸露坡地土壤團聚狀況差，易遭受侵蝕;裸露對照坡地的表層土壤侵蝕率較大，為12.84%。參考Middleton提出的土壤侵蝕率＞10%者為易蝕、＜10%者為不易蝕的標準，試驗區對照裸露坡地土壤處于易蝕狀態。梯田措施的土壤團聚狀況、團聚度、分散率、EVA、侵蝕率的平均水平分別為13.45%、54.00%、84.80%、8.57%、9.74%，與對照相比，土壤分散率、侵蝕率和EVA明顯降低，分別降低了7.23%、8.93%和24.14%;而土壤團聚狀況和團聚度明顯增加，分別增加了1.17倍和0.75倍。

表3 不同處理措施小區表層土壤顆粒分散特性

從以上分析可知，采取梯田措施后，經過9年的時間，表層土壤顆粒組成和分散特性均發生了一定的變化。與對照相比，梯田措施能夠顯著地改善土壤團聚狀況，提高團聚度，降低分散率、侵蝕率和EVA。從團聚度、EVA、侵蝕率這3個指標看，梯田措施Ⅰ表現最佳;從團聚狀況、分散率這2個指標看，措施Ⅰ表現也較佳，表明水平梯田輔以梯壁植草和前埂后溝技術，能夠明顯地提高土壤的抗蝕性。

3 結語

(1)贛北第四紀紅壤荒坡地土壤抗蝕能力低，這與其缺少地表植被覆蓋，雨滴直接擊打、徑流沖刷、表層土壤有機質分解和流失，引起土壤中有機、無機復合體減少，使土壤顆粒間團聚性能和抗分散性能下降有關。實施不同梯田措施后，表層土壤＜0.001 mm顆粒含量有一定程度的提高，＞0.01 mm顆粒含量有所降低，SPBR、MWDC、分散率、EVA、侵蝕率顯著降低，而WSA、EMWD、團聚狀況、團聚度和有機質等總體在增加，這對提高紅壤的抗蝕性十分有利。

(2)對實施不同梯田措施后土壤顆粒分散性能和水穩性團聚體性能各指標進行分析，可知梯田措施Ⅰ的效果最佳。因此，對于侵蝕坡地修筑梯田進行果業開發，建議采用水平梯田輔以前埂后溝和梯壁植草技術，此種措施配置更有利于改善土壤團聚狀況，提高土壤團聚度，顯著降低土壤分散率和侵蝕率。考慮到培肥地力和鞏固水土保持效果因素，可以在梯埂和溝邊種植一些綠肥或經濟作物。

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