不同年限撂荒地土壤性質(zhì)演變研究

□王瑋瑋，韓 嶺，胡振華，姚 垚，楊 康，田 波，彭洪杏

（貴州林業(yè)勘察設(shè)計有限公司 貴州 貴陽 550000）

隨著我國現(xiàn)代化步伐的加快，大量農(nóng)民進城務(wù)工，拋掉了世代耕作的土地，導(dǎo)致農(nóng)村出現(xiàn)了大量的撂荒地。撂荒是對土地資源的一種浪費，甚至?xí)绊懙郊Z食生產(chǎn)及社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展，所以需要對其進行開發(fā)利用，實現(xiàn)其應(yīng)有的價值[1]。很多學(xué)者研究撂荒地土壤的各項指標(biāo)及其變化，并對撂荒地進行監(jiān)測及利用，其中所選取的指標(biāo)、研究方法、評價標(biāo)準(zhǔn)也各不相同[2]，研究針對撂荒地土壤的物理、化學(xué)性質(zhì)及酶活性較為全面地展開分析其時空演變，以期對本研究區(qū)及類似的不同年限撂荒地的開發(fā)利用提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)屬于云南省昆明市祿勸彝族苗族自治縣東北部的則黑鄉(xiāng)，位于金沙江和普渡河的三角地帶。屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年均溫為16 ℃，年降水量為975.5 mm。區(qū)內(nèi)山巒起伏，山區(qū)與壩子相間，境內(nèi)氣候垂直分布，最高海拔3 000 m，最低海拔746 m。土壤類型以紅壤、黃棕壤、紫紅土、棕壤和水稻土分布最廣。研究區(qū)屬于國家級貧困扶持縣所在范圍，經(jīng)濟較為落后，農(nóng)村大量人口外出務(wù)工，致使耕地?zé)o人耕種，出現(xiàn)大面積撂荒現(xiàn)象。

2 研究方法

2.1 樣本采集、處理及測定

在祿勸縣則黑鄉(xiāng)民安樂村對各撂荒年限分別為5 年、10 年、15 年和20 年的樣地，以及正在耕作的一塊樣地進行土樣的采集（見表1），每個樣地用環(huán)刀采集0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm 處土樣，并按照對角線重復(fù)3 次，以便數(shù)據(jù)更加科學(xué)客觀。土壤樣品帶回實驗室進行風(fēng)干過2 mm 篩，用以測定土壤理化性質(zhì)各個指標(biāo)。

表1 不同年限撂荒地基本情況

對涉及的8 個土壤理化性質(zhì)分別采用的測定方法如下。

土壤水分的測定采用烘箱法；土壤容重采用環(huán)刀法；土壤總孔隙度通過土粒密度和土壤密度計算求得；土壤pH 值的測定選用電位法；土壤有機質(zhì)的測定采用重鉻酸鉀容量法；土壤全氮采用高氯酸-硫酸消化法；全磷的測定采用NaOH 堿熔鉬銻抗比色法；全鉀的測定采用氫氧化鈉熔融法；水解氮采用擴散吸收法測定；有效磷采用0.025 mol/L HCl、0.03mol/L NH4F 浸提劑測定；速效鉀的測定采用1 mol/L 中性乙酸銨溶液浸提劑。脲酶活性采用苯酚鈉—次氯酸鈉比色法；過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法進行測定；蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法；蛋白酶活性采用茚三酮比色法[3-5]。

2.2 數(shù)據(jù)的處理分析

土壤各種指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、處理采用Excel 進行；對于各指標(biāo)分析、各指標(biāo)撂荒年限的比較分析及圖表制作等采用SPSS 26.0 進行處理。

3 結(jié)果分析

3.1 不同年限撂荒地土壤物理性質(zhì)演變規(guī)律

本研究選擇土壤的含水量、容重及孔隙度來反映不同年限撂荒地土壤物理性質(zhì)的演變規(guī)律[6]。由圖1可以看出，除了撂荒5 年的20～40 cm 處和撂荒15 年0～20 cm 處的土壤含水量在8%以上，其余皆在8%以下，按照標(biāo)準(zhǔn)屬于干土，不適宜耕作和播種。其中現(xiàn)耕地土壤含水量最低，垂直差異不明顯，是由于現(xiàn)耕地剛進行了40～60 cm 深度的翻耕，且無任何農(nóng)作物生長[7]。5 年和15 年的撂荒地，撂荒后雜草叢生，較為繁茂，積累了大量的枯枝落葉，有效地蓄積了水量，故土壤含水量較大。撂荒10 年的荒地，更新植被為榿木，未成林，未達到郁閉，草本植被生長也少，所以含水量較低。撂荒20 年的荒地，更新植被為蕨類，但土壤為沙土，不易存儲水分，土壤含水量較低[8]。

土壤容重取決于土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、孔隙度等，一般是越低越好，表明土壤疏松，適宜植物根系生長，利于植物根系的伸展及雨水迅速下滲，減少地表徑流的沖刷。由此可以看出，容重與孔隙度的關(guān)系應(yīng)為反比。對比容重與孔隙度，符合反比規(guī)律，容重大，孔隙度小，反之孔隙度大。

從撂荒地土壤容重的數(shù)值來看，其整體在0.9～1.1，按照標(biāo)準(zhǔn)，說明本區(qū)域撂荒地的整體結(jié)構(gòu)良好，適宜作物的生長，也表明本區(qū)域撂荒地有機質(zhì)含量較高，通過下節(jié)土壤化學(xué)性質(zhì)的分析，也可以得到很好的應(yīng)證。

從撂荒年限可以發(fā)現(xiàn)，撂荒0～10 年的土壤容重和孔隙度較為平穩(wěn)，撂荒15～20 年土壤容重呈上升趨勢，孔隙度呈下降趨勢，是由于撂荒20 年的土壤質(zhì)地為沙土，孔隙粗大，但數(shù)目較少，總孔隙容積較小，容重較大[9-10]。

3.2 不同年限撂荒地土壤化學(xué)性質(zhì)演變規(guī)律

本研究從土壤養(yǎng)分狀況中的有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、水解氮、速效鉀來反映不同年限撂荒地土壤化學(xué)性質(zhì)的演變規(guī)律[11]。

分析不同年限撂荒地土壤養(yǎng)分各指標(biāo)含量，有機質(zhì)無論是表層還是下層，其含量高于20 g/kg[12]，按照土壤有機質(zhì)含量與土壤肥力的關(guān)系國家標(biāo)準(zhǔn)，大于20 g/kg 即屬于高肥力地；全氮含量在0.5 g/kg 以下，表明整個研究區(qū)立地條件較差，按照標(biāo)準(zhǔn)（全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)），屬于最低級別的六級（極低）；土壤全磷含量在1～2 g/kg，按照標(biāo)準(zhǔn)屬于一級；土壤全鉀含量小于7 g/kg，按照標(biāo)準(zhǔn)屬于五級（低）；土壤水解氮表層含量在90 mg/kg（三級）以上，撂荒10 年和20年的達到150 mg/kg 以上，按照標(biāo)準(zhǔn)，屬于一級（很高），撂荒5 年、15 年、20 年40～60 cm 的土壤水解氮含量在30 mg/kg 以下，屬于六級（很低）；撂荒地土壤速效鉀表層含量在100 mg/kg 以上，按照標(biāo)準(zhǔn)屬于三級（高），最低含量為撂荒10 的40～60 cm，含量為46 mg/kg，屬于五級（低）。由此可以看出撂荒地整體氮素及鉀素含量較低，在重新開發(fā)利用時，需要適當(dāng)進行施肥，提高土壤養(yǎng)分質(zhì)量[13]。

土壤養(yǎng)分各指標(biāo)在垂直分布上，除全鉀之外，撂荒地土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、水解氮、速效鉀呈表層到下層遞減趨勢，且表層含量明顯高于下層，表明這幾種養(yǎng)分指標(biāo)在土壤中存在表聚現(xiàn)象，而全鉀的垂直分布變化規(guī)律不明顯，有待進一步研究[14]。

隨著撂荒年限的增加，土壤養(yǎng)分各指標(biāo)呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律。由于表層0～20 cm 處撂荒地土壤各養(yǎng)分指標(biāo)受外界影響過大，所以選取20～40 cm 處土壤樣本，分析撂荒年限的增加各個養(yǎng)分指標(biāo)的變化趨勢。土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀隨著撂荒年限的增加呈增加的趨勢，說明植被的自然恢復(fù)有利于土壤養(yǎng)分的恢復(fù)與累積；水解氮在20～40 cm 處，隨著撂荒年限的增加，呈現(xiàn)減—增—減的趨勢；速效鉀在20～40 cm 處隨著撂荒年限的增加，呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢，由于其發(fā)生發(fā)展受各種內(nèi)外因素影響過多，有待進一步研究分析，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在規(guī)律[15]。

3.3 不同年限撂荒地土壤酶活性演變規(guī)律

酶是土壤組分中最活躍的有機成分之一，土壤酶對于土壤的新陳代謝過程具有很大的推動作用，幾乎參與了土壤中所有生物化學(xué)過程。本研究選取脲酶、過氧化氫酶、蛋白酶、蔗糖酶來反映不同年限撂荒地土壤酶活性演變規(guī)律[16]。

圖3 表明，在垂直分布上，土壤酶活性整體呈現(xiàn)表層高于下層，這與土壤養(yǎng)分表聚現(xiàn)象一樣，說明表層積累豐富的的有機質(zhì)及養(yǎng)分有利于激發(fā)或增強土壤的產(chǎn)酶能力[17]。依然選擇20～40 cm 處的土樣，分析土壤酶活性隨著撂荒年限的增加的變化趨勢。在20～40 cm 處，撂荒0～15 年呈下降趨勢，15～20 年呈上升趨勢。表明退耕初期，耕地剛剛停止施肥，有機質(zhì)及其他養(yǎng)分含量高，草本植物迅速生長，而隨著撂荒年限的增加，土壤含水量、有機質(zhì)及其他養(yǎng)分減少，限制了土壤微生物的增加，酶活性也隨之減少；年限為20 年的撂荒地，其生長植被為多年生蕨類為主，且蓋度在90%以上，土壤水分較為充足，前一年生或多年生的草本植物逐漸死亡，經(jīng)過腐爛，增加了土壤有機質(zhì)，其產(chǎn)酶能力也增加。

4 小結(jié)及討論

通過對祿勸縣則黑鄉(xiāng)不同年限撂荒地土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及酶活性各個指標(biāo)研究，得出了以下結(jié)論。

（1）通過對研究區(qū)物理性狀的測定與分析發(fā)現(xiàn)撂荒地整體含水量較低。一方面由于云南整體正處于干季，久未降水，造成干旱；另一方面也因為本區(qū)域整體植被覆蓋度不夠高，土壤蓄水能力過差，需要進行人工干預(yù)并管理，提高本區(qū)域的土壤水分含量，以待開發(fā)利用。從土壤容重和孔隙度分析，說明研究區(qū)土壤結(jié)構(gòu)較為合理。從土壤物理性狀隨撂荒年限來看，由于所取樣各個立地條件、地形、植被狀況等有差異，土壤含水量隨著撂荒年限的增加變化不夠明顯，另外，垂直差異規(guī)律也較差；土壤容重在垂直分布上，整體呈現(xiàn)上層土壤低于下層土壤，表明上層土壤結(jié)構(gòu)更為合理，這與表層土壤能夠積累更多的有機質(zhì)有很大的關(guān)系；同時通過研究表明土壤容重與土壤孔隙度呈反相關(guān)關(guān)系。

（2）通過對研究區(qū)化學(xué)性狀的測定分析，本研究區(qū)域有機質(zhì)及磷素含量較高，而氮素及鉀素含量偏低，在重新開發(fā)利用撂荒地時需要針對性地進行施肥管理。養(yǎng)分在垂直分布上，除全鉀外整體呈現(xiàn)出表聚現(xiàn)象。隨著撂荒年限的增加，土壤養(yǎng)分呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律，由于各個樣地的基本狀況有差異，其中的原因需要進一步探討研究。

（3）研究區(qū)域土壤酶活性在垂直分布上表聚現(xiàn)象明顯，隨著撂荒年限的增加，在20～40 cm 處，撂荒0～15 年呈下降趨勢，15～20 年呈上升趨勢，這與撂荒地的植被狀況有很大的關(guān)系。很多文獻也表明土壤酶活性可以反映土壤質(zhì)量，下一步有待對撂荒地土壤酶活性與各養(yǎng)分之間作進一步的相關(guān)性分析，并研究撂荒地土壤質(zhì)量用酶活性來評定是否合理。