霧靈山低山區(qū)土地利用類型對土壤理化性質(zhì)的影響

田 雨，莊 瑩，曹 義，張笑語，王學(xué)東

（首都師范大學(xué) 資源環(huán)境與旅游學(xué)院，北京100048）

土壤理化性質(zhì)的調(diào)查有助于判斷土壤的肥力狀況。土地利用方式通過影響土壤的理化性質(zhì)，如土壤養(yǎng)分、土壤水分、土壤容重和養(yǎng)分元素的生物地球化學(xué)循環(huán)等，影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性［1－2］。霧靈山是京津地區(qū)的重要生態(tài)屏障，在保持水土、涵養(yǎng)水源、擋風(fēng)阻沙等方面發(fā)揮著重要的生態(tài)作用。霧靈山地區(qū)擁有豐富的自然資源，并已被劃歸為國家級自然保護(hù)區(qū)，但未劃入保護(hù)區(qū)的霧靈山低山區(qū)仍是人們進(jìn)行農(nóng)業(yè)利用的主要區(qū)域。不良的土地利用方式會(huì)造成土壤板結(jié)、水土流失、作物缺素、環(huán)境污染等問題，從而破壞土地的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性。本文主要針對霧靈山低山區(qū)不同土地利用類型下的土壤理化性質(zhì)展開研究，為了解霧靈山土壤質(zhì)量的變化規(guī)律，制定合理的土地利用方式和水土保持措施提供依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

霧靈山位于東經(jīng)117°27′—117°35′，北緯40°30′—40°36′，處于河北省興隆縣北部，與北京市密云縣、承德地區(qū)灤平縣、灤縣、承德縣相鄰，是國家級自然保護(hù)區(qū)［3］，其主峰海拔2 116.2m，為燕山山脈主峰。霧靈山地區(qū)處于暖溫帶半濕潤地區(qū)，年降雨量在600～900mm，年平均氣溫為7.6℃。

霧靈山海拔較高，植被和土壤具有明顯的垂直地帶性，海拔600m以上分布著淋溶褐土、棕壤等土壤類型，主要植被為森林、草甸，而海拔600m以下低山區(qū)分布的土壤類型主要為褐土［4］，這區(qū)域也是人們開發(fā)利用土地的主要地區(qū)。因?yàn)殪F靈山地形復(fù)雜，所以人們根據(jù)地形、地勢的差異進(jìn)行的不同土地利用類型有農(nóng)田，果園、綠化林和未利用地等。本文探討霧靈山低山區(qū)不同土地利用方式下土壤理化性質(zhì)的變化，并對土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行評價(jià)，以期為霧靈山地區(qū)土地合理利用提供依據(jù)。

2 研究方法

2.1 取樣地點(diǎn)及取樣方法

選擇霧靈山低山區(qū)（海拔600m以下）5種土地利用方式，包括農(nóng)田、果園、綠化林、未利用地、果農(nóng)間作（果園＋農(nóng)作物）進(jìn)行土壤樣品的采集。其中農(nóng)田主要作物有玉米、黃豆、綠豆單種和間作模式，種植年限多為3～5a；綠化林主要種植楊樹和油松，種植達(dá)5a以上；果園以板栗和山楂為主，還有少量杏樹，大多為4～6a；未利用地生長有灌木和雜草，灌木主要有荊條、酸棗、繡線菊等，且植被覆蓋度較大。土樣的采集于2011年7月完成。在霧靈山低山區(qū)內(nèi)選取21個(gè)采樣點(diǎn)，使用環(huán)刀采集土壤表層（0—4.5cm）樣品42份。同時(shí)每個(gè)采樣點(diǎn)均采集0—20cm和20—40cm的土壤樣品，同層土樣裝入塑封袋中充分混合。土樣運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后經(jīng)過除雜質(zhì)、風(fēng)干、研磨得到0.840mm，0.250mm 和0.149mm 的待測土壤樣品。

2.2 樣品分析方法

土壤含水量測定采用烘干法，土壤容重、總孔隙度測定采用環(huán)刀法［5－7］。土壤速效鉀含量測定采用四苯硼鈉比濁法，速效磷含量測定采用碳酸氫鈉浸提法，有機(jī)質(zhì)含量測定采用油浴加熱—重鉻酸鉀容量法，堿解氮含量測定采用擴(kuò)散吸收法，全氮含量的測定采用開氏法。土壤養(yǎng)分評價(jià)參照全國第二次土壤普查標(biāo)準(zhǔn)（表1）。數(shù)據(jù)為三次重復(fù)測量的平均值，采用Excel 2003軟件進(jìn)行處理。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用類型對土壤理化性質(zhì)的影響

3.1.1 對土壤水分含量的影響 霧靈山低山區(qū)農(nóng)田土壤含水量為6.33%、果園為5.90%、綠化林地為4.73%、未利用地為8.33%、果農(nóng)間作地為7.43%，其中未利用地土壤含水量最高，綠化林最低。這些土地利用類型土壤含水量的差異不僅受測定時(shí)間的影響，而且和植被的覆蓋度有關(guān)。未利用地中主要生長著草本和灌木，植物生長的密度較大，植被的覆蓋度遠(yuǎn)大于其他土地利用類型［7－8］，因此土壤的含水量在5種利用方式下最高。綠化林和果園種植間距較大，植被覆蓋度較低，土壤含水量也較低。在林間種植農(nóng)作物可以有效提高樹林的植被覆蓋度，從而減少水分的蒸發(fā)，因此果農(nóng)間作的土壤含水量較果園和綠化林要高。

表1 全國第二次土壤普查標(biāo)準(zhǔn)

3.1.2 對土壤容重與孔隙度的影響 5種土地利用類型土壤平均容重分別為：農(nóng)田1.29g／cm3、果園1.27g／cm3、綠化林地1.35g／cm3、未利用地1.42g／cm3、果農(nóng)間作地1.33g／cm3。5種利用類型中未利用地土壤容重最高，綠化林次之。盡管未利用地植物根系較多，可能會(huì)降低土壤的容重［9］，但缺乏人為耕作，土壤較緊實(shí)，因此土壤容重較高。相對于未利用地，綠化林經(jīng)過了人為耕作，土壤容重較低，但同其他利用類型相比，綠化林的人為耕作相對較少，土壤容重較其他類型高。不同土地利用類型平均總孔隙度為50.50%，分別為農(nóng)田50.95%、果園52.23%、綠化林49.02%、未利用地45.56%、果農(nóng)間作49.99%，其中果園最高，未利用地最低。

3.1.3 對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響 由圖1可見，5種土地利用類型中綠化林地有機(jī)質(zhì)含量最高（18.66 g／kg），果農(nóng)間作地有機(jī)質(zhì)含量最低（6.10g／kg）。相對于其他土地利用類型，綠化林枯枝落葉較多，所以土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，而果園受到人為的影響，部分枯枝落葉被清掃，導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)較綠化林要低，但同農(nóng)田相比，果園中仍有部分枯枝會(huì)經(jīng)過分解形成土壤有機(jī)質(zhì)，所以果園較農(nóng)田有機(jī)質(zhì)含量要高。從不同深度的土壤有機(jī)質(zhì)含量來看，5種土地利用類型均為表層（0—20cm）有機(jī)質(zhì)含量高于下層（20—40cm）。

3.1.4 對土壤氮、磷、鉀含量的影響 5種土地利用類型土壤全氮含量分別為農(nóng)田0.76g／kg，果園0.94 g／kg，綠化林1.14g／kg，未利用地0.76g／kg，果農(nóng)間作0.58g／kg。其中綠化林土壤全氮含量最高，果農(nóng)間作最低。各土地利用類型有機(jī)質(zhì)含量和全氮含量大小順序一致，這是因?yàn)槿饕獮橛袡C(jī)氮。綠化林中的枯枝落葉產(chǎn)生大量有機(jī)氮，導(dǎo)致全氮含量較高；果園因?yàn)槿藶榍謇砺淙~導(dǎo)致有機(jī)氮相對較低，但仍然比人為清理較為頻繁的農(nóng)田有機(jī)氮含量高。土壤堿解氮含量為88.62～166.67mg／kg，平均105.16 mg／kg。其中綠化林地最高，果農(nóng)間作地最低。

圖2表明，各土地利用類型堿解氮含量隨土層深度的增加而降低，其中未利用地的減少量最小。這可能是因?yàn)槲蠢玫貨]有人為的施加氮肥，大多是自然的氮素轉(zhuǎn)換，所以土層之間堿解氮含量的變化較小。

5種土地利用類型速效磷含量平均為36.76mg／kg，其中農(nóng)田最高（51.24mg／kg），未利用地最低（22.15amg／kg）。如圖3所示，未利用地和農(nóng)田有明顯的含量差異，這可能是由于農(nóng)田施加磷肥導(dǎo)致的。經(jīng)實(shí)地調(diào)查走訪得知，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民經(jīng)常施用過磷酸鈣。速效鉀含量平均為204.55mg／kg，其中綠化林最高（248.75mg／kg），未利用地最低（159.79mg／kg）。

由圖3—4可知，5種土地利用類型速效磷和速效鉀含量均為表層高于下層，其中農(nóng)田深層土壤速效磷含量僅為表層土壤含量的64.81%，深層土壤速效鉀的含量為表層的79.29%。兩個(gè)土層速效磷含量的差異比速效鉀大，這主要是因?yàn)槌损ちＮ搅姿猁}外，土壤中還有鈣離子與磷酸鹽產(chǎn)生沉淀，而且反應(yīng)量比吸附量大，因此速效磷的遷移性較差，但是速效鉀的遷移性大，所以速效磷含量隨土層深度減小比速效鉀明顯。

圖3 不同土地利用類型速效磷含量隨土層深度變化

圖4 不同土地利用類型速效鉀含量隨土層深度變化

3.2 霧靈山不同土地利用類型的土壤養(yǎng)分評價(jià)

參照表1對霧靈山地區(qū)各土地利用類型養(yǎng)分進(jìn)行分級。結(jié)果表明，霧靈山不同土地利用類型的土壤全氮等級在3—5級范圍內(nèi)，整體評級為較缺，其中綠化林地等級為中等，果農(nóng)間作地氮素較為缺乏，其他土地利用類型均為較缺。不同土地利用類型土壤堿解氮含量等級在1—4級之間，其中綠化林處于豐富級，農(nóng)田和果園為中等等級，其他均為較缺。速效磷和速效鉀養(yǎng)分處于1—2級，整體評級為較豐。土壤有機(jī)質(zhì)處于4—5級，整體評級為較缺，其中果園和綠化林地為較缺，其他土地利用類型均為缺乏程度。

4 結(jié)論與建議

霧靈山低山區(qū)5種土地類型中未利用地含水量大，容重較高，土壤孔隙度偏低，表現(xiàn)出土壤緊實(shí)，通氣性能差，保水能力好的特征。綠化林地容重相對于未利用地略低，植被覆蓋度低，蒸發(fā)量大，土壤含水量低。農(nóng)田、果園，以及果農(nóng)間作地的土壤含水量、容重和孔隙度較為適中。不同土地利用類型對土壤養(yǎng)分有明顯影響，綠化林地的有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效鉀含量均為最高；果農(nóng)間作地的有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮含量最低；未利用地的速效磷和速效鉀含量最低，其他含量也偏低。此外，5種土地利用類型不同深度的兩個(gè)土層間，有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀都呈現(xiàn)隨土層深度增加含量降低的趨勢。對研究區(qū)不同土地利用類型養(yǎng)分情況進(jìn)行評價(jià)，各土地利用類型全氮和有機(jī)質(zhì)含量基本處于較缺和缺乏狀態(tài)；堿解氮含量綠化林地為豐富，其他均為中等或較缺狀態(tài)；速效磷和速效鉀均為較豐狀態(tài)。

鑒于研究區(qū)農(nóng)田土壤磷、鉀含量總體水平較高，短期內(nèi)應(yīng)控制施用磷肥和鉀肥。此外，我們在取樣過程中發(fā)現(xiàn)，霧靈山低山區(qū)土層薄，土壤的石質(zhì)化嚴(yán)重，土層厚度一般為20～40cm，最大深度一般不超過60 cm，而且礫石多，土壤質(zhì)地不均勻，保水性能差，不利于農(nóng)業(yè)耕作。然而當(dāng)?shù)厝藗儾还苁瞧降剡€是坡地，最大程度地進(jìn)行了農(nóng)業(yè)利用，加劇了土壤侵蝕和土壤養(yǎng)分的流失，破壞了景觀。本研究中發(fā)現(xiàn)綠化林土壤養(yǎng)分等級高，同時(shí)也反映了綠化林更有利于水土保持，因此建議當(dāng)?shù)乇M量種植綠化林改善土壤質(zhì)量，提高土壤涵養(yǎng)能力，實(shí)現(xiàn)土壤的可持續(xù)利用。

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