整地方式對亞熱帶低山新墾耕地土壤性狀的影響

王道澤，楊瓊瑤，丁志峰，嚴建立，章明奎*

(1.杭州市鄉村振興服務中心，浙江 杭州 310020；2.浙江大學 環境與資源學院，浙江 杭州 310058；3.杭州市農業科學研究院，浙江 杭州 310024)

保持區域耕地數量與質量動態平衡是我國的基本國策。我國亞熱帶地區耕地資源緊缺，丘陵山地紅黃壤是這一地區耕地的重要來源。隨著土地資源的持續開發，低海拔地區可開發的優質紅黃壤資源已明顯減少，一些地方的耕地開發逐漸轉向質量相對較差的高海拔地區[1-2]。與低海拔地區相比，高海拔地區坡度相對較大，土壤有效土層厚度較薄，心土層常常伴有較高的礫石和砂粒含量，土地開發難度增大[3]。紅黃壤是發育較為明顯的土壤類型，發生層之間分化明顯，上下土層之間物質組成差別較大[3]，而土地開發無疑會影響土壤組成，促使上下層土壤物質的混合。目前，這一地區土地開墾主要采用機械平整，少數采用人工平整。人工平整主要對有效土層內土壤進行整理，對深層土壤擾動相對較小；機械平整對土壤擾動較深，?？芍聊纲|層，甚至達到基巖層，結果使母質和基巖物質與有效土層物質混合，較大地改變了原有土壤的物質組成。為了解整地方式對新造梯田耕地質量的影響，在浙江省山地選擇分布較為廣泛的酸性火山巖和泥頁巖母質發育的紅黃壤，采用多地采樣分析的方法，比較了機械平整和人工平整對新造梯田耕地土壤性狀的影響。

1 材料與方法

1.1 土壤調查與樣品的采集

選擇酸性火山巖和泥頁巖發育的紅黃壤新墾耕地開展研究。其中，酸性火山巖發育的紅黃壤樣區選擇在浙南地區，泥頁巖發育紅黃壤樣區選擇在浙西地區。在廣泛調查的基礎上，分別在浙南和浙西地區選擇近6 a新開墾的耕地作為研究對象，通過走訪當地相關部門和農戶，確定相應的機械平整或人工平整的地塊進行布點調查，同時以附近未開墾的林地作為開墾前土壤狀況的對照同時進行采樣。在浙南酸性火山巖發育的紅黃壤樣區調查機械平整、人工平整耕地及對照林地樣地各7塊；在浙西泥頁巖發育紅黃壤樣區調查機械平整、人工平整耕地及對照林地樣地各6塊。采集的土樣(0～20 cm)分為2個部分，一部分沿土壤自然結構輕輕地掰碎成粒徑<10 mm的小土塊，自然風干，用于測定水穩定性團聚體?？紤]到研究土壤中含有較高比例的>0.25 mm礫石和砂粒，水穩定性團聚體采用以下公式計算：水穩定性團聚體=(濕篩后土壤總干質量->0.25 mm礫石和砂粒質量)×100%/(試驗用土總質量->0.25 mm礫石和砂粒質量)。另一部分樣品經風干、剔除其中石塊及植物殘體等雜質后過2.0和0.15 mm土篩，測定土壤性質。礫石含量指土壤中>2 mm石塊占土壤總風干質量的比例。

1.2 分析方法

水穩定性團聚體含量用濕篩法測定[4]；容重用容重圈測定；土壤有機質采用重鉻酸鉀氧化法測定[4]；土壤pH、堿解氮、有效磷、速效鉀采用常規法測定[4]；陽離子交換量(CEC)采用醋酸銨交換法測定；交換性酸用氯化鉀交換法測定[4]；飽和持水量用容重圈法測定；導水率依據森林土壤滲透性測定方法(LY/T 1218—1999)測定。

2 結果與分析

2.1 對土壤物理性狀的影響

表1可知，紅黃壤開發為耕地后，表層土壤顆粒組成發生了明顯的變化，表現在礫石、砂粒、粉砂含量明顯增加，黏粒含量降低。對于酸性火山巖發育的土壤，機械平整后土壤礫石、砂粒、粉砂分別比未開墾的對照土壤增加9.91百分點、7.16%和14.18%，黏粒含量比對照降低36.54%；人工平整后土壤礫石、砂粒、粉砂分別比未開墾的對照土壤增加4.00百分點、4.45%和7.27%，黏粒含量比對照降低30.67%。對于泥頁巖發育的土壤，機械平整后土壤礫石、砂粒、粉砂分別比未開墾的對照土壤增加9.31百分點、12.81%和11.66%，黏粒含量比對照降低32.25%；人工平整后土壤礫石、砂粒、粉砂分別比未開墾的對照土壤增加5.18百分點、5.78%和4.91%，黏粒含量比對照降低14.13%?？梢?，機械平整對土壤顆粒組成的影響明顯大于人工平整，后者黏粒含量平均是前者的1.25～1.27倍。

表1 整地方式對土壤顆粒組成的影響

紅黃壤開墾為耕地后也改變了土壤的容重、水穩定性團聚體、飽和持水量及導水率(表2)。整地后，土壤容重有輕微的增加，>0.25 mm水穩定性團聚體明顯下降，土壤保水能力下降，而透水性增加。對于酸性火山巖發育的土壤，機械平整后土壤容重比對照土壤增加4.69%，土壤導水率比對照土壤增加33.01%，>0.25 mm水穩定性團聚體、飽和持水量分別比對照下降了19.80百分點和22.30%；人工平整后土壤容重比對照土壤增加2.34%，土壤導水率比對照土壤增加22.77%，>0.25 mm水穩定性團聚體、飽和持水量分別比對照下降了10.01百分點和12.54%。對于泥頁巖發育的土壤，機械平整后土壤容重比對照土壤增加5.56%，土壤導水率比對照土壤增加27.06%，>0.25 mm水穩定性團聚體、飽和持水量分別比對照下降了22.47百分點和12.54%；人工平整后土壤容重比對照土壤增加2.38%，土壤導水率比對照土壤增加8.48%，>0.25 mm水穩定性團聚體、飽和持水量分別比對照下降了13.82百分點和8.90%。與顆粒組成變化相似，機械平整對水穩定性團聚體、土壤持水能力及透水性的影響明顯大于人工平整。人工平整土壤水穩定性團聚體平均含量、飽和持水量平均值為機械平整的1.44～1.59倍和1.12～1.13倍。

表2 整地方式對土壤容重、水穩定性團聚體和飽和持水量的影響

2.2 對土壤化學性狀的影響

整地方式對土壤pH的影響不明顯，但降低了土壤交換性酸含量，人工平整降幅小于機械整地(表3)。與對照比較，人工平整、機械整地的酸性火山巖發育土壤交換性酸分別下降了38.35%和20.15%，泥頁巖發育土壤交換性酸分別下降了35.95%和22.02%。整地后，土壤保肥性也有不同程度的下降，與對照比較，人工平整、機械整地的酸性火山巖發育土壤CEC分別下降了20.62%和11.15%，泥頁巖發育土壤CEC分別下降了21.50%和8.00%，人工平整降幅明顯小于機械整地。

表3 整地方式對土壤酸度和CEC的影響

2.3 對土壤養分的影響

整地后土壤有機質和速效養分含量均有所下降，人工平整降低程度明顯低于機械平整。對于酸性火山巖發育的土壤，機械平整后土壤有機質、堿解氮、速效磷、有效鉀分別比對照下降59.01%、64.23%、43.06%和17.07%；人工平整后土壤有機質、堿解氮、速效磷、有效鉀分別比對照下降41.79%、50.21%、28.47%和5.98%。對于泥頁巖發育的土壤，機械平整后土壤有機質、堿解氮、速效磷、有效鉀分別比對照下降59.80%、62.83%、49.61%和26.94%，人工平整后土壤有機質、堿解氮、速效磷、有效鉀分別比對照下降36.80%、49.92%、31.12%和16.78%。人工平整土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀平均含量均值為機械平整的1.42～1.57、1.35～1.39、1.26～1.37和1.13～1.14倍(表4)。

表4 整地方式對土壤有機質和速效養分的影響

3 小結

由于表層土壤與深層土壤的混合，山地紅黃壤開墾為耕地后土壤質量明顯下降，礫石和砂粒含量明顯增加，有機質、有效養分含量明顯下降，同時，土壤保水性和保肥性也呈現下降趨勢。由于人工平整對深層土壤擾動較小，其開墾形成的新造梯田耕地質量好于機械平整，前者具有明顯較高的黏粒、有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量，具有較高含量的>0.25 mm水穩定性團聚體，并具有相對較高的土壤保蓄性和保水性。