地形部位對浙南丘陵竹園土壤性狀的影響

夏嬌嬌，章明奎

(1.青田縣農業農村局，浙江 青田 323900； 2.浙江大學 環境與資源學院，浙江 杭州 310058)

土壤質量是眾多環境條件綜合作用的結果。氣候是造成大范圍土壤質量差異的主要原因，而小范圍內土壤質量的變化多與地形、成土母質有關[1-2]，人為的經營管理加劇了土壤質量在空間上的差異。因此，植物的生長常常因氣候、地形、成土母質不同有較大的變化[3-7]。毛竹是亞熱帶地區山地丘陵重要的經濟林，與其他經濟林采用等高梯地種植不同，毛竹常常順坡而生，分布區坡度較大，而且缺乏水保措施。同時，毛竹園受人為干擾較為頻繁，采筍過程中的挖掘活動及施肥后的翻耕均可導致地表的不穩定，加之亞熱帶地區暴雨頻率較高，因此，毛竹園地常常具有較為明顯的水土流失問題。水土流失可導致地表物質的重新分配，引起不同空間土壤物質組成的分異[8-9]。山地丘陵的地形一般分為正地形與負地形，其支配著地表徑流，影響水分的重新分配，從而改變土壤中養分元素的流失與富集。浙南地區廣泛分布著毛竹園，經營方式卻有著較大的差異，包括粗放經營和集約經營，前者以自然生長為主，不施用肥料；后者常常施用較高的化肥和有機肥。但當前在經營管理上一般不考慮竹園內部肥力等因素的差異。為了解竹園土壤質量的空間分布規律，為經營管理提供依據，研究以浙南地區變質巖發育的施肥與不施肥2種經營模式下的低丘紅松泥竹園為例，采集南坡與北坡的坡麓、坡中和坡頂部位的表層土壤，比較分析了地形部位對竹園土壤物理、化學和生物學性狀的影響。

1 材料與方法

1.1 采樣

在浙南地區分別選擇變質巖發育的不施肥與施肥2種經營模式下的代表性低丘竹園各1個，從坡麓至坡頂的海拔分別在120～260 m和135～280 m，坡麓分別在20°～45°和20°～40°，坡度由坡頂至坡麓逐漸降低。前者為不施肥的竹園，后者為施肥多年的竹園。2個采樣的丘陵竹園均形成于變質巖，土壤類型均為紅松泥。分別在2個丘陵竹林的南坡與北坡的坡麓、坡中和坡頂部位設置觀察點，其中，在坡中根據地形變化的差異進一步分設凹坡和凸坡2種分點，觀察土體厚度，采集0～20 cm表層土壤。每一類別的觀察點各設5個重復。采集的土樣分為2個部分：一部分沿土壤自然結構輕輕掰碎成粒徑<10 mm的小土塊，自然風干，用于測定水穩定性團聚體；另一部分樣品經風干、剔除石塊及植物殘體等雜質后過孔徑2和0.15 mm土篩，測定土壤性質。

1.2 分析方法

水穩定性團聚體含量用濕篩法測定；容重用容重圈測定；土壤有機碳采用重鉻酸鉀氧化法測定；土壤微生物生物量碳采用氯仿熏蒸-硫酸鉀提取[10]-Shimadzu TOC自動分析儀測定；土壤pH、全磷、有效磷、速效鉀含量采用常規法測定[11]；陽離子交換量(CEC)采用醋酸銨交換法測定；水溶性磷用0.02 mol·L-1CaCl2提取；礦物結合態碳和游離態碳采用密度法分離測定[12]；飽和導水率依據LY/T 1218—1999《森林土壤滲濾率的測定》測定。

2 結果與分析

2.1 土體厚度

無論是南坡還是北坡，竹園地土體厚度(指母質層以上土體的總厚度)隨地形部位不同有較大差異，但均表現為坡麓>坡中>坡頂(表1)；坡中-凹坡部位的土體厚度明顯大于坡中-凸坡部位。

表1 不同地形部位竹林土壤物理性狀與化學性狀

2.2 土壤化學性狀

表1結果表明，竹園土壤的pH值表現為從坡頂向坡麓土壤逐漸增加，即地形部位越高，土壤酸性越強。與此同時，表層土壤的CEC也呈現坡麓>坡中>坡頂。

2.3 土壤物理性狀

各地形部土壤的黏粒含量也有明顯的差異(表1)，由高至低呈現：坡麓>坡中>坡頂，坡中-凹坡部位的黏粒含量明顯大于坡中-凸坡部位。土壤的容重均呈現坡麓<坡中<坡頂，即以坡頂的土壤最為堅實，坡麓較為疏松。與容重的變化相反，飽和導水率呈現為坡麓>坡中>坡頂。土壤中水穩定性團聚體呈現由坡頂向坡麓逐漸增加。坡中-凹坡部位的容重低于坡中-凸坡部位，而水穩定性團聚體含量和飽和導水率為坡中-凹坡部位大于坡中-凸坡部位。總體上，坡向對土壤物理性狀影響較小。

2.4 土壤有機質和養分

對土壤有機質、有效磷和速效鉀的分析結果(表2)表明，不施肥經營條件下，竹林土壤有機碳和微生物生物量碳均表現為坡麓>坡中>坡頂，土壤速效鉀含量坡頂>坡中>坡麓，全磷和有效磷的含量無明顯的變化規律。施肥經營條件下，坡位之間土壤有效磷和速效鉀的差異明顯大于不施肥經營條件下。相同坡位的北坡土壤有機碳及微生物生物量碳含量明顯高于南坡；位于坡中部位的凹坡土壤有機碳和微生物生物量碳含量明顯高于凸坡。竹林土壤中礦物結合態碳隨有機碳積累的增加而增加，但礦物結合態碳占有機碳的比例隨有機碳積累的增加而下降，而游離態碳的比例隨有機碳積累的增加而增加。

表2 不同地形部位竹林土壤有機碳和養分含量

坡向對土壤有機質的積累有一定的影響，在相同的地形部位，北坡土壤有機碳、礦物結合態碳和微生物生物量碳均高于南坡。施肥改變了土壤磷素形態，其水溶性磷、速效磷含量和比例明顯高于不施肥經營竹林。

3 小結與討論

坡位、坡向及坡形的差異可明顯改變土壤性狀。坡位的不同導致相對海拔高差的變化，從而影響土壤物質的輸入與輸出。在山區，坡頂部的表土不斷被剝蝕，導致底土層暴露出來，延緩了土壤的發育，產生了土體薄、有機質含量低、土層發育不明顯的土壤或粗骨性土壤。坡麓地帶或山谷低洼部位，常接受由上部侵蝕搬運來的沉積物，也阻礙了土壤發育，產生了土體深厚、整個土體有機質含量較高但發生土層分異不明顯的土壤。坡地土壤的物質遷移是由高處搬運至低處，也就是說坡頂的土壤物質隨流水可向坡麓遷移，其結果導致坡頂物質損失、坡麓物質的增加，表現為坡頂土層變薄，土壤有機質、養分因隨土壤物質遷移減少，而坡麓因接受上坡物質，有機質、養分呈增加的趨勢。與此同時，坡頂土壤中的鉀等鹽基物質因淋溶逐漸損失，導致土壤酸化及pH的下降。因此，表現為土壤CEC、有機碳、水穩定性團聚體含量和微生物生物量碳均表現為坡麓>坡中>坡頂，土壤速效鉀含量坡頂>坡中>坡麓；土壤pH一般是坡麓高于坡中和坡頂。由于坡頂屬侵蝕區，其土壤多形成于殘積物上，土壤較為堅實，容重較高；而坡麓因接受坡頂物質來源，屬堆積區，土體較松散。因此，竹園土體厚度自坡麓、坡中至坡頂逐漸降低，土壤容重一般是坡麓<坡中<坡頂。由于土壤物質的選擇性流失(細顆粒優先流失)，因此，土壤黏粒含量和滲透率一般表現為坡麓>坡中>坡頂。

坡向的不同可影響土壤的水熱狀況，影響植物的生長和有機質的分解。南坡土壤的溫度高于北坡，而土壤水分與溫度相反，為北坡高于南坡。因此，一般是北坡植被生物量較高，而土壤有機質分解較慢，導致北坡土壤的有機質高于南坡。相應地北坡土壤水穩定性團聚體及微生物生物量碳含量明顯高于南坡。凹坡因地勢較緩，水土流失較弱，土體一般要比凸坡厚，表層中養分和有機質的積累相對也較多。由于竹園土壤中有機質主要來自枯枝落葉，隨著進入土壤中枯枝落葉的增加，土壤有機質也顯著增加，而由于林地土壤有機質分解相對較慢，積累在土壤中的有機質主要為分解較弱的顆粒態有機質，因此，竹園土壤中礦物結合態碳占有機碳的比例隨有機碳積累的增加而下降。

施肥增加了土壤中活性養分，增加了地表物質遷移的強度，從而增加了不同坡位之間物質遷移的數量，因此，在施肥條件下，坡位之間土壤有效磷和速效鉀的差異明顯大于不施肥經營條件下。正是由于不同坡位之間土壤質量要素的差異，在竹園經營管理上應注意因地形部位不同導致的土壤肥力差異，并注意竹園水土保持工作。