武夷山不同植被下黃壤特征及可蝕性K值對比

卜楠婷

（福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350117）

武夷山是中國東南大陸現(xiàn)存面積最大，保留最為完整的中亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)，植被類型豐富。不同植被類型通過改變植物根系、枯枝落葉層，影響截流下滲等過程使土壤的理化性質(zhì)存在差異，從而也影響可蝕性K值的變化。土壤自身的抗侵蝕性是土壤承受降雨和徑流分離及輸移等過程的綜合性能，研究土壤的理化性質(zhì)和可蝕性K值為武夷山的土地合理開發(fā)利用和保護(hù)土壤多樣性提供科學(xué)依據(jù)，對水土流失科學(xué)理論和應(yīng)用實(shí)踐具有重要意義。

目前，我國學(xué)者關(guān)于土壤的研究內(nèi)容主要在系統(tǒng)分類、基本特點(diǎn)及開發(fā)利用幾個方面，且研究對象大多是位于我國西南山地、高原的山地黃壤[1]。對武夷山土壤的研究大多集中在土壤的垂直地帶性上，例如黃群山等人通過對武夷山山地土壤的理化性質(zhì)進(jìn)行研究，指出土壤的有機(jī)質(zhì)含量隨著海拔的升高而增加的現(xiàn)象；李金全對武夷山土壤進(jìn)行理化性質(zhì)參比分析，指出隨著海拔升高粘粒含量、黏化率及粉粘比逐漸減小[2]；吳燕清研究武夷山的紅壤、黃紅壤及黃壤參比并提出分析改良對策[3]。

然而，以往研究中對于武夷山海拔相近，不同植被類型下的土壤理化性質(zhì)可蝕性K值對比的研究較少，因此，本研究將武夷山相近海拔，不同植被下黃壤的理化性質(zhì)及可蝕性K值對比作為切入點(diǎn)，將武夷山采樣后土壤測定黃壤的pH、有機(jī)質(zhì)和土壤顏色，計(jì)算機(jī)械組成并判斷土壤質(zhì)地，根據(jù)所測定的土壤理化性質(zhì)結(jié)果采用EPIC模型計(jì)算土壤可蝕性K值，以期為武夷山的土壤合理開發(fā)利用提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 武夷山自然保護(hù)區(qū)環(huán)境概況

武夷山自然保護(hù)區(qū)位于武夷山脈北端，屬于中亞熱帶溫暖濕潤的季風(fēng)氣候，年平均氣溫約12～13 ℃，1月平均氣溫3 ℃左右，極端最低氣溫可達(dá)-15 ℃，7月平均氣溫23～24 ℃；年降水量在2000 mm以上，是福建省降水量最多地區(qū)；年相對濕度高達(dá)85%，霧日在100 d以上。

表1 采樣地點(diǎn)的自然環(huán)境條件

武夷山自然保護(hù)區(qū)平均海拔1200 m，最高2158 m，最低300 m，高差懸殊；河流侵蝕切割深度達(dá)500～1000 m，溝谷相間。保護(hù)區(qū)森林覆蓋率為96.3%，植被類型豐富，最高峰為黃崗山，隨著海拔高度的下降，土壤垂直分布明顯，分別為山地草甸土帶、黃壤帶、黃紅壤帶、紅壤帶；從山腳到山頂則依次排列著常綠闊葉林、針闊葉混交林、針葉林、矮曲林、中山草旬等5個群落外貌特征不同的植被帶譜，其分界線清晰可見。

1.2 采樣地點(diǎn)概況

2 材料與方法

2.1 樣品采集及測定

采樣地點(diǎn)分別選取武夷山的掛墩茶園（117°36'18″E，27°42'18″N）、掛墩杉竹林（117°38'26″E，27°44'3″N）、先鋒嶺（117°39'8″E，27°42'39″N）和拗頭（117°38'34″E，27°40'3″N）作為采樣點(diǎn)，土樣采集時間為2021.10.1～2021.10.20，實(shí)驗(yàn)室測定理化性質(zhì)及分析計(jì)算為2021.10.27～2021.11.1。

2.2 研究方法

野外采集的土樣以甲種比重計(jì)法測定土壤機(jī)械組成，采用電位測定法測定土壤pH值，土壤的有機(jī)質(zhì)含量使用重鉻酸鉀－濃硫酸加熱法測定。

對土壤機(jī)械組成讀數(shù)進(jìn)行各項(xiàng)校正后，根據(jù)⑴⑵式計(jì)算得出各剖面土層的機(jī)械組成。最后采用侵蝕—生產(chǎn)力評價模型（EPIC）計(jì)算土壤可蝕性K值。

3 結(jié)果

3.1 土壤理化性質(zhì)對比

3.1.1 不同植被類型下的土壤機(jī)械組成對比

土壤機(jī)械組成決定著土壤質(zhì)地的粗細(xì)，直接影響土壤的理化性狀與肥力狀況，同時土壤機(jī)械組成又是土壤分類的依據(jù)[4]。本研究采用甲種比重計(jì)對土壤各剖面的機(jī)械組成測定，進(jìn)行兩次讀數(shù)，結(jié)果如表2，經(jīng)過讀數(shù)校正與計(jì)算得到表3。

表2 各土壤剖面的機(jī)械組成原始讀數(shù)

根據(jù)測定的土壤剖面機(jī)械組成（表3）可得出以下規(guī)律：

表3 土壤各剖面的機(jī)械組成數(shù)據(jù)及質(zhì)地

⑴ 在測定的4個采樣點(diǎn)10個土層中，砂粒含量都在機(jī)械組成中占優(yōu)勢，其中茶園的砂粒含量最高。這主要因?yàn)椴铇湓鶞\，其根多穿插分布在土壤的表層，未能大量深入，較弱的保土能力使得表層土容易被沖刷，形成多砂粒的表層土壤結(jié)構(gòu)。

⑵ 隨著深度增加，土壤剖面各土層的砂粒含量呈遞減趨勢。除了成土母質(zhì)本身的風(fēng)化物特性影響以外，人為耕作對土壤的翻動也造成了一定的影響[2]。

⑶ 結(jié)合表4，除了茶園，黏粒含量與土壤有機(jī)質(zhì)含量存在正相關(guān)。這是由于土壤有機(jī)質(zhì)易與較細(xì)土壤顆粒結(jié)合形成復(fù)合體[5]，同時，較細(xì)顆粒的表面暴露接觸面多，能與更多有機(jī)質(zhì)結(jié)合。

3.1.2 土壤有機(jī)質(zhì)、pH值分析

土壤有機(jī)質(zhì)含量是衡量土壤肥力高低的重要指標(biāo)之一，也反應(yīng)了一定的成土過程，對研究土壤形成、分布分類及肥力等都有重要的理論和實(shí)踐意義[6]。根據(jù)表4，可知在不同植被類型下土壤的有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)了以下的規(guī)律：

⑴ 同個土層A層，茶園和杉竹林有機(jī)質(zhì)含量最高，竹林次之，常綠闊葉林最少。其原因可能是掛墩（茶園）受到人為因素影響如施肥等，使得有機(jī)質(zhì)含量較高，而先鋒嶺（常綠闊葉林）可能受到人為干擾，降低了土壤有機(jī)質(zhì)含量。

⑵ 隨著土壤深度的增加，各剖面的有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為逐漸減少趨勢，但整體剖面有機(jī)質(zhì)含量減幅為：茶園＞杉竹林、竹林＞常綠闊葉林。

⑶ 在相同深度B層，茶園黃壤的有機(jī)質(zhì)含量明顯少于杉竹林黃壤的有機(jī)質(zhì)含量。其原因可能有以下幾點(diǎn)：①掛墩杉竹林的枯枝落葉層較茶園厚，土壤有機(jī)質(zhì)來源多，整個土體的有機(jī)質(zhì)會多于茶園黃壤。②茶樹的根系少且較淺，多分布在表層，無法深扎土壤下層，這不利于將有機(jī)質(zhì)帶到下層，使相同深度的有機(jī)質(zhì)含量小于杉竹林黃壤。

土壤pH是土壤基本性質(zhì)和肥力的重要影響因素之一。根據(jù)電位法測定武夷山的4個采樣點(diǎn)剖面可知：土壤pH值均小于5.17，屬于酸性土，符合植被生長所需的酸性環(huán)境；茶園Ah層pH為4.30，杉竹林A層pH為4.34，先鋒嶺Ah層pH為4.52，竹林Ah層pH為4.45，所以茶園Ah層土壤酸性最強(qiáng)，杉竹林、竹林次之，常綠闊葉林最弱。究其原因，茶樹具有聚鋁作用，鋁的活化和富集過程使得土壤酸性不斷加強(qiáng)。

3.2 土壤可蝕性K值對比

土壤自身的抗侵蝕性是指土壤易受侵蝕動力破壞的性能，可蝕性K值是研究土壤侵蝕的基礎(chǔ)，對水土保持的理論和應(yīng)用上具有重要意義。根據(jù)所測定的土壤理化性質(zhì)結(jié)果采用EPIC模型計(jì)算土壤可蝕性K值（表4）。

表4 土壤剖面土壤性質(zhì)及可蝕性K值

式中：Sa-砂粒含量（%）；Si-粉粒含量（%）；Ci-黏粒含量（%）；C-有機(jī)碳含量（%），有機(jī)碳含量=有機(jī)質(zhì)含量/1.724；Sn=1-Sa/100。

根據(jù)我國東南丘陵區(qū)土壤可蝕性K值分級指標(biāo)可知，土壤k值范圍0.20～0.25屬于中低可蝕性土壤。比較各剖面A層的K值可以發(fā)現(xiàn)：竹林（0.1956）＜茶園（0.2090）＜杉竹林（0.2123）＜常綠闊葉林（0.2402）。即先鋒嶺的K值最大，可能與人為干擾有關(guān)，先鋒嶺原先植被為常綠闊葉林，后人為種植毛竹破壞了土壤表層。

4 結(jié)論

通過武夷山樣品采集及實(shí)驗(yàn)操作，研究武夷山黃壤在不同植被類型下理化性質(zhì)及可蝕性K值的差異，得到了如下結(jié)論：

⑴ 在測定的4個采樣點(diǎn)10個土層中，土壤機(jī)械組成砂粒含量大部分均較大，其中茶園的砂粒含量最高。這與茶園扎根淺、保土能力弱的特性有關(guān)；土壤剖面各土層的砂粒含量隨著深度增加而呈遞減趨勢，除成土母質(zhì)本身特性外，還可能受到人為因素影響，如耕作翻動土壤。

⑵ 除了茶園，黏粒含量與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)正相關(guān)，即黏粒含量越高，有機(jī)質(zhì)含量越高。這是由于表面暴露接觸面相較更多的細(xì)顆粒能與更多有機(jī)質(zhì)結(jié)合。

⑶ A層中茶園和杉竹林的有機(jī)質(zhì)含量最高，竹林次之，常綠闊葉林最少；各剖面的有機(jī)質(zhì)含量都隨著土壤深度的增加而逐漸減少，但整體剖面有機(jī)質(zhì)含量減幅為茶園＞杉竹林、竹林＞常綠闊葉林；相同深度B層，杉竹林下黃壤的有機(jī)質(zhì)含量多于茶園下黃壤。

⑷ 茶園Ah層土壤酸性最強(qiáng)，杉竹林、竹林次之，常綠闊葉林最弱。

⑸ 采樣點(diǎn)土壤屬于中低可蝕性土壤，各剖面A層的K值表現(xiàn)為竹林（0.1956）＜茶園（0.2090）＜杉竹林（0.2123）＜常綠闊葉林（0.2402）。

由此可見，在武夷山相近海拔、不同植被下的土壤理化性質(zhì)除自然因素外，人為因素也對土壤的理化性質(zhì)具有一定的影響。積極影響方面，人為施肥后可使土壤中有機(jī)質(zhì)含量增加；另一方面，人為干擾踩踏可能使有機(jī)質(zhì)含量在黃壤中降低。不同植被下土壤理化性質(zhì)的研究結(jié)果及采用EPIC模型計(jì)算得到的土壤可蝕性K值為武夷山的土壤合理開發(fā)利用提供了一定的科學(xué)依據(jù)。