施永屯小流域不同土地利用類型土壤物理性質(zhì)研究

李佳璇 張紫霞 劉鵬 王妍

摘要：以云南省楚雄彝族自治州大姚縣的施永屯小流域?yàn)檠芯繉ο螅x擇了封禁灌叢、封禁草叢、坡耕地、自然恢復(fù)灌草地的4種不同土地利用類型，通過野外取樣調(diào)查和室內(nèi)分析計(jì)算，以土壤容重、土壤孔隙度、土壤水分動態(tài)變化和土壤穩(wěn)滲速率為指標(biāo)，對不同利用類型下的表層土壤物理性質(zhì)進(jìn)行了研究，對充分發(fā)揮土壤功能、進(jìn)行土壤改良、合理配置土地、科學(xué)把握土壤物理性質(zhì)有重要參考意義。

關(guān)鍵詞：施永屯;封禁灌叢;封禁草叢;坡耕地;自然恢復(fù)灌草地;土壤物理性質(zhì)

中圖分類號：S152

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）14-0108-02

1 引言

土壤是存在于地球表面上能使植物生長的一層疏松物質(zhì)，是人類生存、生活所必需的寶貴資源。為了使土壤充分發(fā)揮其功能，對其物理性質(zhì)的研究具有重要意義。近幾年，國內(nèi)許多學(xué)者對土壤理化性質(zhì)進(jìn)行了大量的研究：楊本琴、余新曉等在北京市密云縣兩溝林場封山育林地區(qū)不同封育措施灌木林地土壤物理性狀和土壤滲透性能的研究中，發(fā)現(xiàn)在封造、封禁、封育3種封育措施的灌木林地中，封育措施能更好改良土壤結(jié)構(gòu)、降低土壤容重和增加土壤總孔隙度，提高灌木林土壤水源涵養(yǎng)能力。Morgan Wairiu，Rattan Lal等對比分析了自然林地、草地、農(nóng)地3種不同上地利用類型下的土壤孔隙度的差異，發(fā)現(xiàn)自然林地土壤結(jié)構(gòu)優(yōu)于農(nóng)地，揭示了人為活動對土壤物理性質(zhì)的顯著影響。

本文通過對施永屯小流域封禁灌叢、封禁草從、坡耕地、自然恢復(fù)灌草地4種不同土地利用類型下的表層土壤樣品的物理性質(zhì)的測定分析，結(jié)果表明人為的土地利用方式對土壤物理性質(zhì)有顯著影響，耕地等利用類型下的土壤物理性質(zhì)有明顯的變化。該研究為研究區(qū)合理利用土地資源、改進(jìn)土地利用方式、持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)等，為改良和愛護(hù)土壤資源、維持生態(tài)功能等提供理論依據(jù)。

2材料與方法

2.1研究區(qū)概況

施永屯小流域位于云南省楚雄彝族自治州大姚縣，上壤成上母質(zhì)泥粉砂巖和頁巖，上壤屬于黃壤類型，顆粒大小不均，膠結(jié)力差，容易產(chǎn)生土壤侵蝕。屬于亞熱帶高原季風(fēng)氣候，具有明顯的低緯度南亞季風(fēng)氣候的特點(diǎn)，干濕季分明，夏旱季冬濕明顯，半年平均降水量約614 mm，其中汛期（6～10月）占年總量的85%。多年平均氣溫15～18℃之間，相對濕度60%～70%，多年平均水而蒸發(fā)量在1400 mm左右。

2.2樣地選擇及調(diào)查

在該研究中，選擇了施永屯小流域的封禁灌從、封禁草從、坡耕地、自然恢復(fù)灌草地4種士地利用類型作為調(diào)查樣地，采用蛇形取樣法在每塊樣地布沒采樣點(diǎn)，利用鋁盒和環(huán)刀分別獲取4種土地類型0～20 cm的表層土壤作為樣品，需采用保持天然含水量和結(jié)構(gòu)的原狀土，每個采樣點(diǎn)重復(fù)3次取樣。調(diào)查樣地的慕本情況如表1所示。

3研究方法

3.1 土壤物理性質(zhì)指標(biāo)測定

（1）土壤容重。

該研究采用環(huán)刀法測定土壤容重，利用100 cm³的環(huán)刀取樣保存帶回實(shí)驗(yàn)室。

計(jì)算公式：土壤濕容重：r_濕=（W₁-W），/V;土壤干容重：r_干=（W₂-W）/V

（2）土壤孔隙度。

該研究采用環(huán)刀法測定土壤孔隙度，

計(jì)算公式：土壤總孔隙度=（W₂-W₄）/V×100%

土壤非毛管孔隙度=（W₃-W₄）/V×100%

土壤毛管孔隙度=土壤總孔隙度-土壤非毛管孔隙度

（3）土壤水分含量。

該研究采用烘干法測定不同土地利用類型下的土壤水分在時間上的動態(tài)變化，汁算公式：土壤水分含量：

（4）土壤穩(wěn)滲速率。

該研究采用雙環(huán)刀法測定土壤的穩(wěn)滲速率，

計(jì)算公式：土壤穩(wěn)滲速率=V//（S×T）

S為環(huán)刀面積;V為穩(wěn)滲時的溢流量;T為時間間隔。

3.2數(shù)據(jù)處理

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

4結(jié)果與分析

4.1不同土地利用類型下的表層土壤容重

土壤容重是能反映土壤的肥力、緊實(shí)程度、空隙狀況、透水性的土壤物理性質(zhì)之一。封禁灌叢、封禁草叢、坡耕地、自然恢復(fù)灌草地4種不同利用類型下表層土壤容重分別為：1. 07 g/cm³，0. 98 g/cm³，0. 86 g/cm³和1. 02 g/cm³，封禁灌從>自然恢復(fù)灌草地>封禁草從>坡耕地（圖1）。研究區(qū)中，坡耕地的土壤容重相對于其他3種土地利用方式下的土壤容重較小，這是因?yàn)殚L期的耕作而導(dǎo)致土壤疏松，孔隙所占容積較大，其余三種土地類型的土壤容重相對較大，可能是由于長久的不翻種和人為的踐踏，土壤緊實(shí)。

4.2不同土地利用類型下的表層土壤孔隙度

土壤孔隙度是描述土壤孔隙狀況、土壤緊實(shí)度、土壤結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)。土壤總孔隙度坡耕地（42%）>封禁灌叢（34%）>自然恢復(fù)灌草地（35%），原因可能是長期耕作坡耕地而導(dǎo)致土壤疏松，孔隙所占容積大，土壤孔隙度較大，封禁草叢長期不翻種，受人為踐踏較多，孔隙所占容積小。七壤孔隙度較小;毛管孔隙度：坡耕地（25%）>自然恢復(fù)灌草地（24%）>封禁草叢（15%）>封禁灌叢（12%），可能是受植被和人為活動的影響，坡耕地和自然恢復(fù)灌草地下的表層土壤蓄水能力較好，而封禁草叢和封禁灌叢下的表層土壤蓄水能力不佳;非毛管孔隙度以封禁灌叢最大為22%，其次是坡耕地為17 %，封禁草叢為15%，自然恢復(fù)灌草地最小為10 %，原因是受植被和人為的影響，不同土地利用類型下的土壤通透性存在差異，封禁灌叢和坡耕地土壤通氣狀況較好，而封禁草叢和自然恢復(fù)灌草地上壤通氣狀況不佳。

4.3不同土地利用類型下表層土壤的水分動態(tài)變化

土壤水是作物吸收水的主要來源，是土壤重要的組成部分，是土壤肥力最為活躍的因素之一。封禁灌叢、封禁草叢、坡耕地、自然恢復(fù)灌草地4種不同利用類型土的壤含水量在3月25日至8月26日逐漸增大，8月26 日至12月4日呈減小的趨勢。土壤水分含量在5月26 日最小，分別為6.1%，6.1%，6.6%，6.O%，在8月26日達(dá)到最大，其土壤水分含量分別為23. 8%，30.1%，31.7%，28.O%。土壤含水量與降雨量的年分布規(guī)律一致，5～8月是云南的雨季，土壤水分含量逐漸增大，而9月至次年4月為旱季，因此土壤水分含量較低。

4.4不同土地利用類型下的表層土壤穩(wěn)滲速率

土壤入滲速率可以用來反映土壤入滲能力，土壤穩(wěn)滲速率也是用來研究土壤物理性質(zhì)的重要指標(biāo)之一，表層土壤穩(wěn)滲速率以坡耕地最大，為6.24 mm/min，其次為封禁灌叢，為1. 51 mm/min，封禁草叢和自然恢復(fù)灌草地差別不大，分別為，0.4 mm/min和0.49 mm/min。坡耕地土壤穩(wěn)滲速率大，可能是因?yàn)槠赂赝寥廊葜匦　⒖紫抖却?，則入滲性強(qiáng)，其它3種利用類型下的土壤容重大，孔隙度小，入滲性差。

5結(jié)論

（1）封禁灌叢、封禁草叢、坡耕地、自然恢復(fù)灌草地4種不同利用類型下表層土壤容重分別為1.07 g/cm³，0. 98 g/cm³，0. 86 g/cm³和1. 02 g/cm。

（2）封禁灌叢、封禁草叢、坡耕地、自然恢復(fù)灌草地4種不同利用類型下表層土壤總孔隙度分別為34%，30%，42%和34%，毛管孔隙度分別為12 %，15%，25%，24%，非毛管孔隙度分別為22%，15%，17%，10%。

（3）封禁灌叢、封禁草叢、坡耕地、自然恢復(fù)灌草地4種不同利用類型下表層土壤年水分含量在5月26口最小，分別為6.1%，6.1%，6.6%，6.0%，在8月26口達(dá)到最大，其士壤水分含量分別為23.8%，30. 1%，31.7%，28.0%。

（4）封禁灌叢、封禁草叢、坡耕地、自然恢復(fù)灌草地4種不同利用類型下表層土壤穩(wěn)滲速率分別為1. 51mm/min，0.4 mm/min，6. 24 mm/min，0. 49 mm/min。

不同的土地利用方式對土壤物理性質(zhì)存在顯著影響。對土壤物理性質(zhì)進(jìn)行研究，能夠?yàn)槌浞职l(fā)揮土壤功能、進(jìn)行土壤改良、合理配置土地提供科學(xué)的依據(jù)。