整地方式對(duì)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(yán)建立，章明奎*

(1.杭州市鄉(xiāng)村振興服務(wù)中心，浙江 杭州 310020；2.浙江大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 310058；3.杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310024)

保持區(qū)域耕地?cái)?shù)量與質(zhì)量動(dòng)態(tài)平衡是我國(guó)的基本國(guó)策。我國(guó)亞熱帶地區(qū)耕地資源緊缺，丘陵山地紅黃壤是這一地區(qū)耕地的重要來(lái)源。隨著土地資源的持續(xù)開(kāi)發(fā)，低海拔地區(qū)可開(kāi)發(fā)的優(yōu)質(zhì)紅黃壤資源已明顯減少，一些地方的耕地開(kāi)發(fā)逐漸轉(zhuǎn)向質(zhì)量相對(duì)較差的高海拔地區(qū)[1-2]。與低海拔地區(qū)相比，高海拔地區(qū)坡度相對(duì)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(kāi)發(fā)難度增大[3]。紅黃壤是發(fā)育較為明顯的土壤類(lèi)型，發(fā)生層之間分化明顯，上下土層之間物質(zhì)組成差別較大[3]，而土地開(kāi)發(fā)無(wú)疑會(huì)影響土壤組成，促使上下層土壤物質(zhì)的混合。目前，這一地區(qū)土地開(kāi)墾主要采用機(jī)械平整，少數(shù)采用人工平整。人工平整主要對(duì)有效土層內(nèi)土壤進(jìn)行整理，對(duì)深層土壤擾動(dòng)相對(duì)較小；機(jī)械平整對(duì)土壤擾動(dòng)較深，常可至母質(zhì)層，甚至達(dá)到基巖層，結(jié)果使母質(zhì)和基巖物質(zhì)與有效土層物質(zhì)混合，較大地改變了原有土壤的物質(zhì)組成。為了解整地方式對(duì)新造梯田耕地質(zhì)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(yè)巖母質(zhì)發(fā)育的紅黃壤，采用多地采樣分析的方法，比較了機(jī)械平整和人工平整對(duì)新造梯田耕地土壤性狀的影響。

1 材料與方法

1.1 土壤調(diào)查與樣品的采集

選擇酸性火山巖和泥頁(yè)巖發(fā)育的紅黃壤新墾耕地開(kāi)展研究。其中，酸性火山巖發(fā)育的紅黃壤樣區(qū)選擇在浙南地區(qū)，泥頁(yè)巖發(fā)育紅黃壤樣區(qū)選擇在浙西地區(qū)。在廣泛調(diào)查的基礎(chǔ)上，分別在浙南和浙西地區(qū)選擇近6 a新開(kāi)墾的耕地作為研究對(duì)象，通過(guò)走訪當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門(mén)和農(nóng)戶，確定相應(yīng)的機(jī)械平整或人工平整的地塊進(jìn)行布點(diǎn)調(diào)查，同時(shí)以附近未開(kāi)墾的林地作為開(kāi)墾前土壤狀況的對(duì)照同時(shí)進(jìn)行采樣。在浙南酸性火山巖發(fā)育的紅黃壤樣區(qū)調(diào)查機(jī)械平整、人工平整耕地及對(duì)照林地樣地各7塊；在浙西泥頁(yè)巖發(fā)育紅黃壤樣區(qū)調(diào)查機(jī)械平整、人工平整耕地及對(duì)照林地樣地各6塊。采集的土樣(0～20 cm)分為2個(gè)部分，一部分沿土壤自然結(jié)構(gòu)輕輕地掰碎成粒徑<10 mm的小土塊，自然風(fēng)干，用于測(cè)定水穩(wěn)定性團(tuán)聚體。考慮到研究土壤中含有較高比例的>0.25 mm礫石和砂粒，水穩(wěn)定性團(tuán)聚體采用以下公式計(jì)算：水穩(wěn)定性團(tuán)聚體=(濕篩后土壤總干質(zhì)量->0.25 mm礫石和砂粒質(zhì)量)×100%/(試驗(yàn)用土總質(zhì)量->0.25 mm礫石和砂粒質(zhì)量)。另一部分樣品經(jīng)風(fēng)干、剔除其中石塊及植物殘?bào)w等雜質(zhì)后過(guò)2.0和0.15 mm土篩，測(cè)定土壤性質(zhì)。礫石含量指土壤中>2 mm石塊占土壤總風(fēng)干質(zhì)量的比例。

1.2 分析方法

水穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量用濕篩法測(cè)定[4]；容重用容重圈測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化法測(cè)定[4]；土壤pH、堿解氮、有效磷、速效鉀采用常規(guī)法測(cè)定[4]；陽(yáng)離子交換量(CEC)采用醋酸銨交換法測(cè)定；交換性酸用氯化鉀交換法測(cè)定[4]；飽和持水量用容重圈法測(cè)定；導(dǎo)水率依據(jù)森林土壤滲透性測(cè)定方法(LY/T 1218—1999)測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)土壤物理性狀的影響

表1可知，紅黃壤開(kāi)發(fā)為耕地后，表層土壤顆粒組成發(fā)生了明顯的變化，表現(xiàn)在礫石、砂粒、粉砂含量明顯增加，黏粒含量降低。對(duì)于酸性火山巖發(fā)育的土壤，機(jī)械平整后土壤礫石、砂粒、粉砂分別比未開(kāi)墾的對(duì)照土壤增加9.91百分點(diǎn)、7.16%和14.18%，黏粒含量比對(duì)照降低36.54%；人工平整后土壤礫石、砂粒、粉砂分別比未開(kāi)墾的對(duì)照土壤增加4.00百分點(diǎn)、4.45%和7.27%，黏粒含量比對(duì)照降低30.67%。對(duì)于泥頁(yè)巖發(fā)育的土壤，機(jī)械平整后土壤礫石、砂粒、粉砂分別比未開(kāi)墾的對(duì)照土壤增加9.31百分點(diǎn)、12.81%和11.66%，黏粒含量比對(duì)照降低32.25%；人工平整后土壤礫石、砂粒、粉砂分別比未開(kāi)墾的對(duì)照土壤增加5.18百分點(diǎn)、5.78%和4.91%，黏粒含量比對(duì)照降低14.13%。可見(jiàn)，機(jī)械平整對(duì)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(duì)土壤顆粒組成的影響

紅黃壤開(kāi)墾為耕地后也改變了土壤的容重、水穩(wěn)定性團(tuán)聚體、飽和持水量及導(dǎo)水率(表2)。整地后，土壤容重有輕微的增加，>0.25 mm水穩(wěn)定性團(tuán)聚體明顯下降，土壤保水能力下降，而透水性增加。對(duì)于酸性火山巖發(fā)育的土壤，機(jī)械平整后土壤容重比對(duì)照土壤增加4.69%，土壤導(dǎo)水率比對(duì)照土壤增加33.01%，>0.25 mm水穩(wěn)定性團(tuán)聚體、飽和持水量分別比對(duì)照下降了19.80百分點(diǎn)和22.30%；人工平整后土壤容重比對(duì)照土壤增加2.34%，土壤導(dǎo)水率比對(duì)照土壤增加22.77%，>0.25 mm水穩(wěn)定性團(tuán)聚體、飽和持水量分別比對(duì)照下降了10.01百分點(diǎn)和12.54%。對(duì)于泥頁(yè)巖發(fā)育的土壤，機(jī)械平整后土壤容重比對(duì)照土壤增加5.56%，土壤導(dǎo)水率比對(duì)照土壤增加27.06%，>0.25 mm水穩(wěn)定性團(tuán)聚體、飽和持水量分別比對(duì)照下降了22.47百分點(diǎn)和12.54%；人工平整后土壤容重比對(duì)照土壤增加2.38%，土壤導(dǎo)水率比對(duì)照土壤增加8.48%，>0.25 mm水穩(wěn)定性團(tuán)聚體、飽和持水量分別比對(duì)照下降了13.82百分點(diǎn)和8.90%。與顆粒組成變化相似，機(jī)械平整對(duì)水穩(wěn)定性團(tuán)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(wěn)定性團(tuán)聚體平均含量、飽和持水量平均值為機(jī)械平整的1.44～1.59倍和1.12～1.13倍。

表2 整地方式對(duì)土壤容重、水穩(wěn)定性團(tuán)聚體和飽和持水量的影響

2.2 對(duì)土壤化學(xué)性狀的影響

整地方式對(duì)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(jī)械整地(表3)。與對(duì)照比較，人工平整、機(jī)械整地的酸性火山巖發(fā)育土壤交換性酸分別下降了38.35%和20.15%，泥頁(yè)巖發(fā)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(duì)照比較，人工平整、機(jī)械整地的酸性火山巖發(fā)育土壤CEC分別下降了20.62%和11.15%，泥頁(yè)巖發(fā)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(jī)械整地。

表3 整地方式對(duì)土壤酸度和CEC的影響

2.3 對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

整地后土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量均有所下降，人工平整降低程度明顯低于機(jī)械平整。對(duì)于酸性火山巖發(fā)育的土壤，機(jī)械平整后土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、有效鉀分別比對(duì)照下降59.01%、64.23%、43.06%和17.07%；人工平整后土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、有效鉀分別比對(duì)照下降41.79%、50.21%、28.47%和5.98%。對(duì)于泥頁(yè)巖發(fā)育的土壤，機(jī)械平整后土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、有效鉀分別比對(duì)照下降59.80%、62.83%、49.61%和26.94%，人工平整后土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、有效鉀分別比對(duì)照下降36.80%、49.92%、31.12%和16.78%。人工平整土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀平均含量均值為機(jī)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(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分的影響

3 小結(jié)

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