不同水保措施對土壤可蝕性K值的影響

蔣 濤

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不同水保措施對土壤可蝕性K值的影響

蔣 濤1,2

（1. 濕潤亞熱帶山地生態國家重點實驗室培育基地，福建 福州 350007；2. 福建師范大學地理科學學院，福建 福州 350007）

以寧化水保科教園徑流小區4種水保措施下土壤為研究對象，測定了表層土壤粒徑與有機質組成，利用EPIC模型計算了土壤可蝕性值。結果表明：研究區紫色土均處于高可侵蝕性土壤（>0.35）。土壤可蝕性值與土壤砂粒和粉粒存在顯著顯著相關（<0.01），與黏粒無顯著相關，與粉粒相關系數為0.965，與砂粒存在顯著負相關，相關系數-0.962。不同水保措施下平均土壤可蝕性值變化范圍為0.403 468~0.446 236，差異不顯著，變異程度較低，最大僅為5.2%。

水保措施；可蝕性K值；有機質含量；土壤機械組成

土壤侵蝕是全球性的生態環境問題之一，不僅使土壤質量下降，還會引起水環境惡化等一系列生態問題[1-3]。南方紫色土區土壤侵蝕的發生存在眾多因素的作用，其中土壤本身具有的抗侵蝕能力是重要因素。國內外多數研究中利用土壤可蝕性值來權衡土壤侵蝕程度，它表示土壤易侵蝕的程度，反映了土壤對侵蝕外營力剝離和搬運的敏感性的響應，是大多數侵蝕預報模型和環境效應評價模型的重要土壤參數之一[4]。最初關于土壤可蝕性的研究始于20世紀30年代，米德爾頓和奧爾森對土壤可蝕性已經做了大量的基礎研究[5-6]。自20世紀70年代，（universal soil loss equation，通用土壤流失方程）誕生以來，土壤可蝕性經驗公式引入到土壤可蝕性的研究中。中國的土壤可蝕性研究始于20世紀50年代，多采用抗蝕性、抗沖性等研究方法。朱先軒與蔣定生等學者介紹了國外較成熟的土壤可蝕性經驗模型，并結合中國不同地區的土壤可蝕性值進行了大量基礎性的研究[7-8]。他們認為土壤可蝕性程度的高低與土壤的理化性質存在顯著相關[9-11]。人為擾動會使土壤物理、化學和微生物等方面表現出明顯差異[11]。目前，多數研究集中于不同土地利用下的土壤理化性質[12-13]，進行宏觀的調查與分析，很少焦聚于南方紫色土的土壤可蝕性的研究，特別是針對福建紫色土的土壤可蝕性研究少之又少。鑒于此，本研究以寧化縣科教園不同水保措施下的徑流小區為研究對象，對土壤理化性質及土壤可蝕性進行研究，揭示研究區表土土壤理化性質、土壤可蝕性差異及二者聯系，為該地區紫色土區的水土流失治理及土地的合理利用提供科學的參考。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區概況

研究區位于福建省寧化縣西部石壁鎮水土保持科教園的侵蝕紫色土徑流小區。根據遙感光譜結果，全縣存在水土流失的地區面積高達430.66 km2，占全縣土地總面積17.89%。研究區氣候屬于中亞熱帶季風氣候，年氣溫均值為18.1 ℃。無霜期時間最長，為246 d。年平均總降雨量1 710 mm。全縣降雨四季差異明顯，雨季與旱季顯著，4-7月降雨量最大，11-2月少，暴雨多集中在4-7月，枯水期（11-2月）的降雨量占全年的30%左右，年均相對濕度80%[14]。本文選取研究區的4種水保措施見表1。

表1 研究區基本概況

1.2 樣品的采集與測定

2016年12月在福建省寧化縣西部石壁鎮水土保持試驗站典型侵蝕紫色土徑流小區采集了4種水保措施（PGT、SJ、XS、CK）的土壤，按S型隨機采樣。由于紫色土分化程度較低，土層薄，故采土深度為0~10 cm之間。將采集土除去雜質，經自然風干，采用電位法測定（DDS-307型電導儀和奧立龍868型酸度計）測定pH。土壤粒徑采用激光粒度分析儀（Laser P article Size Analyser，Master Sizer 2000）測定。土壤有機質用丘林法測定。

1.3 EPIC

模型是指把土壤侵蝕和土壤生產力結合起來的一個綜合性模型，由氣候、水文、侵蝕沉淀等9個因子及36個方程組成。土壤是各種營力作用的對象，它自身的抗侵蝕性是指土壤易受侵蝕動力破壞的能力，也是土壤對侵蝕介質剝蝕和搬運的敏感性，表征土壤承受降雨和徑流分離及輸移等過程的綜合性能[15]。本文根據所測定的土壤理化性質，采用型計算土壤可蝕性值。

(1)式中，a代表砂粒含量（%，粒徑0.05 mm ~ 2 mm），i代表粉粒含量（%，粒徑0.002 mm~ 0.05 mm），i代表黏粒含量（%，粒徑<0.002 mm），代表有機質含量（%，=有機碳含量×1.724；n=1-a/100。

1.4 數據處理

SPSS17.0分析數據，采用17.0 Pearson相關分析分析不同水保措施的影響因子。

2 結果與分析

表2為不同水保措施下的土壤理化性質。從表中可知，在不同水保措施下，土壤的有機質含量存在顯著差異（<0.05）。不同水保措施下，小區和小區從坡上到坡下表現為有機質遞增趨勢，而小區和小區表現為坡中大于坡上和坡下。不同處理措施的土壤有機質含量大小順序依次為和，和小區有機質差異顯著（<0.05）。從表2中還可見，所測定的土樣中粉粒（0.002 mm-0.05 mm）含量最多。黏粒（<0.002 m）從多到少依次，與有機質變化規律基本一致。砂粒（>0.05 mm）從多到少依次為，這與安國英等[17]研究結論基本一致。不同水保措施下土壤機械組成主要受到植被類型、母質、降雨、生物、地形等因素的影響。在同一坡面，土壤機械組成存在的差別，主要因為不同水保措施下所采用的植被覆蓋種類不同[16]。

表2 研究區土壤理化性質

注：所有數據以平均值±標準誤差表示。同一列中，用不同字母表示不同水保措施下，對應理化性質差異顯著（p<0.05），用同一字母表示差異不顯著。

表3 不同水保措施下土壤可蝕性K值統計特征

注：值為美制單位。

由土壤可蝕性值公式計算出不同水保措施下土壤可蝕性值。并依據“我國東部丘陵區土壤可蝕性值的分級標準”[18]對可蝕性值分級。不同水保措施下，值均大于0.35時，土壤處于高可侵蝕性。由此，研究區不同水保措施下土壤均處于高可侵蝕性土壤。

表3為不同水保措施下可蝕性值特征。統計發現，研究區土壤值變化范圍為0.40~0.44，不同水保措施下差異不顯著，變異程度較低，最大僅為5.2%。土壤可蝕性從上到下逐漸增強，即坡下比坡上更易受到侵蝕，這與王彬研究結論一致[19]。因此，對于土壤表層侵蝕的防治，是水土保持的關鍵舉措。

表4是可蝕性K值變化影響因子相關分析。從表4可知，土壤砂粒和粉粒存在極顯著負相關（<0.01），相關系數為-0.909，說明土壤中砂粒、粉粒存在密切相關。不同水保措施土壤可蝕性值與土壤粉粒與沙粒存在顯著相關（<0.01），與土壤粉粒存在極顯著相關，相關系數高達0.965，與砂粒存在顯著負相關，相關系數為-0.962。不同水保措施下土壤可蝕性值與土壤黏粒及有機質無顯著相關。土壤黏粒與土壤含水率存在顯著相關（<0.05）。

表4 可蝕性K值變化影響因子相關分析

注：**在置信度（雙測）為0.01時，相關性顯著。*在置信度（雙測）為0.05時，相關性顯著。

3 討論

土壤可蝕性作為定量估算土壤侵蝕狀況的重要參數，反映土壤自身對以剝離和搬運為主要形式的侵蝕外營力的敏感程度[20]。不同水保措施下可蝕性值存在顯著差異，且隨著土壤深度的不斷增加，值不斷增大[21]。本研究區土壤值明顯高于其他地區[22-23]，甚至比紅壤崩崗侵蝕區高，這說明了南方紫色土具有高可侵蝕性[24]。由值的相關分析發現，值與粉粒和砂粒存在極顯著相關，而黏粒與有機質則無顯著相關，與土壤顆粒砂粒含量及粉粒含量呈負相關，其中小區明顯低于其他小區。這可能與侵蝕狀況、生物措施、工程措施和植被類型等因素有關。首先，小區值最小，是因為這種水保措施采取的整地方式為山邊溝+魚鱗坑，這種工程措施可以有效的阻控徑流泥沙，防止土壤養分以及有機質的流失，山邊溝+魚鱗坑一方面可以攔截降雨，增加降雨的入滲，另一方面坡面的不平整亦能增加地表的粗糙度，降低降雨動能的侵蝕。其次，與種植金銀花等植被有關，這一方面能增加地表的覆蓋度，減少徑流侵蝕，另一方面金銀花的枯枝落葉可增加土壤表層的有機質。再者金銀花地表密度大，人為干擾因素少，更有利于有機質的積累。XS小區K值最大，是由于這種水保措施采取了順坡+穴狀種植油茶。順坡種植，地表產流產沙量大，坡面侵蝕導致土壤流失更為嚴重。種植油茶不同于金銀花，油茶植被覆蓋度相對較低，油茶果殼多被采摘，地表無枯枝落葉，采摘油茶人為干擾更為嚴重。

4 結論

研究區紫色土均處于高可侵蝕性土壤（>0.35）。土壤值與土壤粉粒和沙粒存在顯著相關（<0.01）。土壤值和土壤粉粒存在極顯著相關，相關系數高達0.965。與砂粒存在顯著負相關，相關系數為-0.962；而土壤值與土壤黏粒及有機質卻無顯著相關。研究區不同水保措施下土壤平均可蝕性值變化范圍為0.40~0.44,差異不顯著，變異程度較低，最大僅為5.2%。可蝕性從高到低依次是，海拔越低，土壤可蝕性越強。

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The Effect of Different Water Conservation Measures on theValue of Soil Erosion

JIANG Tao1,2

(1. State Key Laboratory of Subtropical Mountain Ecology (Funded by Ministry of Science and Technology and Fujian Province), Fuzhou 350007, China; 2. College of Geographical Sciences, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China)

The Study collected including conservation science park runoff plot of soil under the four kinds of soil conservation measures, the determination of runoff plots under the four kinds of soil conservation measures of surface soil mechanical composition and determination of organic carbon (TOC) analysis of soil erosionvalue. The results showed that (1) Purple soil in the study area was in highly erosive soil (>0.35). Soilvalue was affected by soil particles and sand grains (<0.01). (2) Soilvalue was influenced by soil particles and sand grains (<0.01), and thevalue of soil was significantly correlated with soil particle size, and the correlation coefficient was 0.965, which was significantly negative correlation with sand grains, and the correlation coefficient was -0.962; (3) The variation range ofvalue in the study area was 0.403 468~0.446 236, and the difference was not significant under different water conservation measures, and the variation was low, with the maximum being 5.2%.

water conservation measures;value; organic carbon content; composition of soil machinery

K903

A

1009-9115(2019)03-0147-04

10.3969/j.issn.1009-9115.2019.03.035

福建省社會發展指導性（重點）項目（2016Y0024）

2018-05-08

2018-07-18

蔣濤（1990-），男，安徽阜陽人，碩士研究生，研究方向為自然資源與環境。

（責任編輯、校對：王淑娟）