土地利用方式對(duì)紫色丘陵區(qū)土壤團(tuán)聚體的影響

鄭杰炳 瞿雪梅 周珉羽等

摘要非洲土壤是地球上最貧瘠的土壤之一。以布隆迪土壤為研究對(duì)象，對(duì)布隆迪的土壤形成條件、基本類型性質(zhì)及改良利用進(jìn)行論述，為決策者和布隆迪土壤資源合理開發(fā)利用提供參考。

關(guān)鍵詞土壤類型；性質(zhì)；改良；布隆迪

中圖分類號(hào)S155.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）23-07848-03

基金項(xiàng)目廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（桂科合1412500727）。

作者簡(jiǎn)介石達(dá)金（1964- ），男，廣西梧州人，農(nóng)藝師，從事農(nóng)作物栽培技術(shù)方面的研究。*通訊作者，研究員，碩士，從事土壤與肥料研究工作。

收稿日期20140707非洲土壤是地球上最貧瘠的土壤之一。最近幾十年來，非洲農(nóng)業(yè)發(fā)展緩慢，非洲農(nóng)民僅平均施用其他地區(qū)10%的肥料。非洲國(guó)家土壤肥力正面臨衰退的威脅，主要表現(xiàn)在土地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力降低、水土流失嚴(yán)重、土壤酸化板結(jié)、養(yǎng)分虧缺、有機(jī)質(zhì)含量下降等[1-5]。這一威脅已對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生不良影響，引起一些非洲國(guó)家及一些國(guó)際性研究機(jī)構(gòu)的重視。近年來，歐盟委員會(huì)、非洲聯(lián)盟和聯(lián)合國(guó)農(nóng)糧組織的科學(xué)家們對(duì)非洲不同種類的土壤進(jìn)行鑒定與分類[6]，以改善農(nóng)業(yè)耕種手段，提高農(nóng)業(yè)收成，幫助農(nóng)民改善生活。根據(jù)布隆迪農(nóng)科院提供的土壤相關(guān)資料，對(duì)布隆迪的土壤形成條件、基本類型性質(zhì)及改良利用進(jìn)行論述，為有意向非洲發(fā)展的中國(guó)種植企業(yè)了解布隆迪土壤及其資源合理開發(fā)利用提供參考。

1布隆迪的地理位置

布隆迪地處非洲中東部赤道南側(cè)，29°～30°54′E，2°20′～4°28′S，北與盧旺達(dá)接壤，東、南與坦桑尼亞交界，西與剛果（金）為鄰，西南瀕坦噶尼喀湖。布隆迪屬內(nèi)陸國(guó)家，國(guó)土面積27 834 km2，其中水面面積占8%。地形地貌多樣化，有平原、高原和山地，大部分由東非大裂谷東側(cè)高原構(gòu)成，全國(guó)平均海拔1 600 m，有“山國(guó)”之稱。

2成土條件

土壤的形成與發(fā)育受氣候（C）、生物（O）、地形（R）、母質(zhì)（P）和時(shí)間（T）等因素的綜合影響。因此，美國(guó)國(guó)土壤學(xué)家Hans Jenny曾用函數(shù)定量對(duì)土壤和環(huán)境因子之間的關(guān)系進(jìn)行相關(guān)分析，提出土壤形成與5種成土因素的函數(shù)關(guān)系為S=（C，O，R，P，T），并且把這5種成土因素拼成“corpt”，從生態(tài)觀點(diǎn)出發(fā)作為土壤的同義詞使用。19世紀(jì)末，俄國(guó)土壤學(xué)家杜恰耶夫創(chuàng)立了土壤統(tǒng)一形成學(xué)說，認(rèn)為土壤是上述5種成土因素共同作用下的獨(dú)立自然體。

2.1氣候氣候決定母質(zhì)的物理、化學(xué)風(fēng)化和淋溶過程的強(qiáng)度，也影響到生物繁衍的速度。布隆迪地處亞熱帶及熱帶，高溫、濕、熱，從而化學(xué)風(fēng)化、淋溶作用比較強(qiáng)。這就決定布隆迪的土壤以酸性富鋁化土壤為主的特點(diǎn)。

布隆迪地處亞熱帶、熱帶，西部湖濱與河谷及東部為熱帶草原氣候，中西部屬熱帶山地氣候。年降雨量為1 000～1 400 mm，年平均降雨量為1 140 mm；年平均氣溫為20～24 ℃，最熱為9月，月平均氣溫20.2 ℃，最冷在6月，月平均氣溫18.4 ℃。全年可分4個(gè)季節(jié)，干濕季節(jié)分明，3～5月為大雨季，6～9月為大旱季，10～12月為小雨季，1～2為小旱季。日均溫≥10 ℃的年積溫為5 700～8 800 ℃，日均溫≥10 ℃的年積溫隨海拔高度的增加而降低。

布隆迪境內(nèi)多高原和山地，平均海拔1 600 m。英博（Imbo）平原氣溫為20～23 ℃，炎熱干燥； 基比拉（Kibira）山脈地區(qū)氣候涼爽，雨量充沛，溫度低于15 ℃；高原山區(qū)氣候溫和，溫度在17～20 ℃之間；首都布瓊布拉市的平均氣溫為24 ℃，最高可達(dá)33 ℃。

2.2生物生物對(duì)土壤形成和肥力發(fā)展的作用是巨大的。它由動(dòng)物、植物和人類組成。動(dòng)物如蚯蚓既是土壤腐殖質(zhì)的消化者又是合成者。它通過攝食與排泄把心土搬到表土，使得表土形成含腐殖質(zhì)的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。植物則是土壤腐殖質(zhì)的最大提供者。它通對(duì)自身的光合作用形成生物體，豐富土壤有機(jī)質(zhì)，而且通過根系的吸收富集土壤中植物的營(yíng)養(yǎng)元素，歸還土壤而構(gòu)成生物的循環(huán)。人類在開發(fā)利用土壤的過程中通過施肥和收獲投入和帶走來改變土壤的性質(zhì)，干預(yù)植物營(yíng)養(yǎng)的循環(huán)。

布隆迪有林地面積21.1萬hm2，其中有9.5萬hm2人工林、5.6萬hm2自然森林和6.0萬hm2果樹林。自然森林植物種類豐富，森林結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，高大的喬木占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但無明顯的群落優(yōu)勢(shì)種。林下藤本植物茂密，還有大量的附生植物和寄生植物。高大喬木樹干的基部常形成板狀根，并有老莖生花現(xiàn)象。最常見的植物有鼠李、銀樺、墨西哥柏等。除了自然森林，植物群落中主要是大型的禾本科草類，點(diǎn)綴著散生較矮的喬木。人工植被主要為園林（主要為芭蕉）、人造林、人工經(jīng)濟(jì)林（主要是桉樹）。

2.3地形布隆迪是一個(gè)內(nèi)陸國(guó)家，位于東非大裂谷之上，境內(nèi)地形復(fù)雜。坦噶尼喀湖東岸突然高聳起來的陡峭山脊是非洲兩大河流尼羅河水系與剛果河水系的分水嶺，有“非洲之心”之稱。根據(jù)海拔和生態(tài)學(xué)的因素，布隆迪地形分為5個(gè)完全不同的類型：海拔為775～1 000 m的西部英博（Imbo）平原；西部高地，海拔為1 000～2 600 m穆莫瓦（Mumirwa）陡峭山地；位于西部的剛果-尼羅河山脈，海拔在1 400～2 000 m中部高原；海拔在1 200～1 400 m東部布吉塞拉洼地和海拔在1 200～1 400 m東北部庫莫蘇洼地。

布隆迪地形和水系.4母質(zhì)和時(shí)間非洲是岡瓦納古陸的核心部分，絕大部分地面由地質(zhì)構(gòu)造上很穩(wěn)定的高原所組成，在高原范圍內(nèi)缺乏近代褶皺山系，太古代基巖在多處出露，共約占大陸總面積的1/3。前寒武紀(jì)基底的最古老部分由一些穩(wěn)定的克拉通組成。經(jīng)過地質(zhì)時(shí)期的長(zhǎng)期演化，整個(gè)非洲形成一個(gè)單一的克拉通。到前寒武紀(jì)末期，非洲地盾和地臺(tái)已經(jīng)形成，構(gòu)成非洲大陸的基礎(chǔ)和核心。

布隆迪的絕大部分巖石是在前寒武紀(jì)時(shí)期形成，只有少量為新生代時(shí)期形成。布隆迪的土壤按成土母質(zhì)的來源可大體分為沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖三大類。新生代時(shí)期形成的玄武巖和沖積物分布在布隆迪的西部，即英博平原。前寒武紀(jì)時(shí)期形成的巖石主要有石英石、片麻巖、千枚板巖、變質(zhì)石英巖、斜長(zhǎng)角閃巖、花崗質(zhì)片麻巖及白云質(zhì)亮晶鮞?；?guī)r。白云質(zhì)亮晶鮞?；?guī)r分布在布隆迪東南部。

2.5土壤主要類型及分布根據(jù)國(guó)際土壤分類參比基礎(chǔ)系統(tǒng)分類，布隆迪的主要土壤有鐵鋁土、黏綈土、雛形土、黏磐土、灰土、鹽土、變性土、黑土、淋溶土、聚鐵網(wǎng)紋土、潛育土、低活性強(qiáng)酸土、薄層土、有機(jī)土等。鐵鋁土面積最大，主要分布在布隆迪的中部和北部；其次是黏綈土，主要分布在西部高原及英博平原的西部。除了西部的英博平原、一些特殊的地形位置（如山頂、山麓、沖積地）之外，全布隆迪各地都有雛形土分布。各種土壤類型分布見。

注：Ach.低活性強(qiáng)酸土；CMd.雛形土；FLd.淋溶土；FRg，F(xiàn)Rh，F(xiàn)Rr，F(xiàn)Ru.鐵鋁土；GLm.潛育土；HSf.有機(jī)土；LPd.薄層土；NTh，NTr.黏綈土；PHh.黑土；PLe.黏磐土；PTd.聚鐵網(wǎng)紋土；PZe.灰土；SCg.鹽土；Vre.變性土。

布隆迪土壤分布土壤基本類型的性質(zhì)

3.1鐵鋁土鐵鋁土是在濕潤(rùn)熱帶和亞熱帶地區(qū)具有富鋁化、富鐵鋁化和富鐵化作用的土壤總稱，是在中更新世或晚更新世以前，陸地表面未受冰川和新沖積物影響，在高階地上高度風(fēng)化發(fā)育的古老自成型土壤。鐵鋁土在布隆迪有廣泛分布。

在熱帶和亞熱帶高溫、高濕氣候條件下，不僅土壤原生礦物分解強(qiáng)烈，次生鋁硅酸鹽也進(jìn)一步分解，硅酸和鹽基大量被淋失，鐵、鋁等氧化物相對(duì)積聚，有時(shí)形成網(wǎng)紋或鐵盤。反映土壤富鋁化作用強(qiáng)度的標(biāo)志，一般用黏粒（小于0.002 mm或小于0.001 mm）全量化學(xué)組成中氧化硅與氧化鋁的分子比值（硅鋁率，Ki值）表示，Ki值越小表明富鋁風(fēng)化度越高。土壤膠體主要黏土礦物為一水軟鋁石、三水鋁石、水鋁礦、高嶺石、赤鐵礦、針鐵礦以及少量水云母等。典型鐵鋁土的土壤風(fēng)化殼厚度可達(dá)10 m至數(shù)10 m，質(zhì)地黏重均一。層次分異不明顯。除表層外，土壤顏色多為紅色，變異色調(diào)可為紅黃、棕黃等，富含鐵錳礦物的土壤呈深紅色。土壤陽離子交換量低，鹽基極不飽和，呈強(qiáng)酸性反應(yīng)。在發(fā)育完好的土層中，除鐵、鋁、錳、鈦氧化物含量較高外，常有游離的鐵、鋁存在。土壤有機(jī)質(zhì)分解迅速，含量偏低，腐殖質(zhì)組成以富里酸為主。

布隆迪鐵鋁土的土壤表層黏粒含量為48.4%～66.4%，質(zhì)地為黏土或重黏土。土壤表層有機(jī)碳含量為0.94%～5.85%。土壤呈強(qiáng)酸性反應(yīng)，土壤水浸pH在4.6～5.5之間，鹽浸（KCl）pH在4.0～4.2范圍。這是由于在亞熱帶或熱帶濕熱氣候條件下，土壤淋溶作用強(qiáng)烈，致使大量鹽基離子淋失，土壤膠體上的氫、鋁離子占有更大優(yōu)勢(shì)而酸化。土壤的鹽基飽和度較低，在4.5%～36.6%之間，而在交換性陽離子組成中鋁占優(yōu)勢(shì)，交換性鋁飽和度在58.5%～91.8%之間，表明土壤在其風(fēng)化成土過程中鹽基被強(qiáng)烈淋溶，有鋁聚現(xiàn)象。土壤表層細(xì)土部分實(shí)際陽離子交換量（ECEC）較低，在2.67～5.05 cmol（+）/kg黏粒之間。土壤陽離子交換量是影響土壤緩沖能力高低，也是評(píng)價(jià)土壤保肥能力、改良土壤和合理施肥的重要依據(jù)。

3.2鹽土鹽土是指表土層含可溶性鹽超過0.6%～2.0%的一類土壤。鹽土中常見的水溶性鹽類有鈉、鉀、鈣、鎂的氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽和碳酸氫鹽等。根據(jù)成土過程、土壤性態(tài)特點(diǎn)，布隆迪鹽土為洪積鹽土，分布于英博平原。

水溶性鹽類在土壤表層或土體內(nèi)逐漸積聚的過程即鹽化過程是導(dǎo)致鹽土形成的主要原因。氣候干旱和地下水位高是鹽化發(fā)生的必要條件。在干旱、半干旱地區(qū)，溶有各種鹽類的地下水因蒸發(fā)作用而沿土壤毛管孔隙上升至地表，其中的液態(tài)水分子汽化，水中的各種鹽類則殘留于土壤表面及土體，久而久之，土壤即因水溶性鹽類日益增多而鹽化成為鹽土。

布隆迪鹽土的土壤表層黏粒含量為12.8%～22.1%，質(zhì)地為壤質(zhì)砂土。土壤表層有機(jī)碳含量為1.98%～2.65%。土壤呈強(qiáng)堿性反應(yīng)，土壤水浸pH為10.1～10.3。土壤中鈉含量為20.2～31.4 cmol（+）/kg黏粒之間，硫酸根、碳酸根含量分別為0.22%～0.74%和2.35%～2.80%。土壤鹽基交換量在24.0～34.6 cmol（+）/kg黏粒之間。

4鐵鋁土和鹽土改良利用

4.1鐵鋁土改良利用布隆迪鐵鋁土處于熱帶、亞熱帶的氣候條件下，水熱充沛，生物資源豐富，蘊(yùn)藏著巨大的生產(chǎn)潛力，是布隆迪熱帶亞熱帶林木、果樹和糧食作物的重要生產(chǎn)基地。目前利用方式現(xiàn)狀是林地、旱地、牧地和水田，還有少量荒山荒地。由于布隆迪地形起伏，降水強(qiáng)度較大，在開墾利用中稍有不慎，就會(huì)引起嚴(yán)重的土壤侵蝕，致使土壤理化性狀惡化。據(jù)統(tǒng)計(jì)，土壤侵蝕面積約占其國(guó)土面積的45%，土壤侵蝕模數(shù)約4 500 t/km2。土壤有機(jī)質(zhì)含量低，鹽基飽和度和陽離子代換量低，缺乏氮、磷、鉀、鈣、鎂等營(yíng)養(yǎng)元素。土壤呈強(qiáng)酸性反應(yīng)，有100萬hm2土壤由于鋁飽和度高而引起鋁毒害。

根據(jù)土壤的農(nóng)化性狀，改良土壤的措施，首先要中和土壤酸度。酸度的降低會(huì)增加磷的有效性，增加鈣、鎂的供應(yīng)量，降低交換鋁的毒害作用。中和酸度使用的物質(zhì)應(yīng)以石灰粉、白云石粉、泥炭、濾泥為主。根據(jù)交換性鋁的數(shù)量，計(jì)算石灰的需要量。1 cmol（+）/kg黏粒的交換性鋁需要1 cmol（+）/kg石灰來中和，折成施入450 kg/hm2鈣。然后，根據(jù)石灰石粉的含鈣量，再換算成石灰石粉或白云石粉的施用量。作物對(duì)交換性鋁的忍受程度不同。一般，木薯、玉米、黃豆、花生、紅薯、紅麻、旱稻臨界鋁的飽和度分別為75%、30%、0～25%、40%、30%、15%、40%～60%。其次，增施有機(jī)質(zhì)和磷鉀肥。直接施用有機(jī)肥可以提高土壤有機(jī)質(zhì)，同時(shí)采取用地和養(yǎng)地結(jié)合的措施?？捎枚箍婆c非豆科作物間種、輪作，豆秸回田。只有這樣，才能提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量。第三，根據(jù)土壤中磷鉀含量水平和作物種類，合理增磷鉀肥。因此，在對(duì)鐵鋁土的合理利用中，應(yīng)充分發(fā)揮水熱條件的優(yōu)勢(shì)，以建立良好生態(tài)系統(tǒng)，防止水土流失。同時(shí)，采取針對(duì)性措施，克服瘦、酸、黏等障礙因素，合理開發(fā)荒原，因土種植，合理布局，不斷提高土壤肥力。

鐵鋁土是布隆迪重要的土壤資源之一。鐵鋁土多被利用為游墾、粗放牧業(yè)和經(jīng)營(yíng)農(nóng)業(yè)等，主要栽植玉米、小麥、菠蘿、香蕉、咖啡、茶葉等作物及赤桉、巨桉、墨西哥柏等經(jīng)濟(jì)用材林。

4.2鹽土改良利用鹽土農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要障礙因素是土壤鹽漬化，含鹽量高。鹽土須經(jīng)過改良，消除對(duì)植物的危害后才能利用。改良方法包括降低土壤含鹽量、降低地下水位、淡化淺層地下水及培肥土壤、抑制返鹽等，可分為水利改良和農(nóng)業(yè)改良兩類。水利改良措施主要包括排水、沖洗淋鹽、放淤、種植水稻。農(nóng)業(yè)改良措施主要包括耕作、施肥、輪作、種植牧草和植樹造林等，也可以種植高粱、棉花、田菁等耐鹽作物，施用石膏、磷石膏、亞硫酸鈣、硫酸亞鐵、硫磺等土壤改良劑。采用鹽土改良措施，須統(tǒng)籌兼顧，統(tǒng)一規(guī)劃，因地制宜，綜合治理，改良與利用相結(jié)合。

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