霧靈山低山區土地利用類型對土壤理化性質的影響

田 雨，莊 瑩，曹 義，張笑語，王學東

（首都師范大學 資源環境與旅游學院，北京100048）

土壤理化性質的調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，如土壤養分、土壤水分、土壤容重和養分元素的生物地球化學循環等，影響整個生態系統的穩定性和可持續性［1－2］。霧靈山是京津地區的重要生態屏障，在保持水土、涵養水源、擋風阻沙等方面發揮著重要的生態作用。霧靈山地區擁有豐富的自然資源，并已被劃歸為國家級自然保護區，但未劃入保護區的霧靈山低山區仍是人們進行農業利用的主要區域。不良的土地利用方式會造成土壤板結、水土流失、作物缺素、環境污染等問題，從而破壞土地的可持續利用和生態環境的穩定性。本文主要針對霧靈山低山區不同土地利用類型下的土壤理化性質展開研究，為了解霧靈山土壤質量的變化規律，制定合理的土地利用方式和水土保持措施提供依據。

1 研究區域概況

霧靈山位于東經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、承德地區灤平縣、灤縣、承德縣相鄰，是國家級自然保護區［3］，其主峰海拔2 116.2m，為燕山山脈主峰。霧靈山地區處于暖溫帶半濕潤地區，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以下低山區分布的土壤類型主要為褐土［4］，這區域也是人們開發利用土地的主要地區。因為霧靈山地形復雜，所以人們根據地形、地勢的差異進行的不同土地利用類型有農田，果園、綠化林和未利用地等。本文探討霧靈山低山區不同土地利用方式下土壤理化性質的變化，并對土壤養分狀況進行評價，以期為霧靈山地區土地合理利用提供依據。

2 研究方法

2.1 取樣地點及取樣方法

選擇霧靈山低山區（海拔600m以下）5種土地利用方式，包括農田、果園、綠化林、未利用地、果農間作（果園＋農作物）進行土壤樣品的采集。其中農田主要作物有玉米、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。在霧靈山低山區內選取21個采樣點，使用環刀采集土壤表層（0—4.5cm）樣品42份。同時每個采樣點均采集0—20cm和20—40cm的土壤樣品，同層土樣裝入塑封袋中充分混合。土樣運回實驗室后經過除雜質、風干、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，有機質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散吸收法，全氮含量的測定采用開氏法。土壤養分評價參照全國第二次土壤普查標準（表1）。數據為三次重復測量的平均值，采用Excel 2003軟件進行處理。

3 結果與分析

3.1 土地利用類型對土壤理化性質的影響

3.1.1 對土壤水分含量的影響 霧靈山低山區農田土壤含水量為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間的影響，而且和植被的覆蓋度有關。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，因此果農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準

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，可能會降低土壤的容重［9］，但缺乏人為耕作，土壤較緊實，因此土壤容重較高。相對于未利用地，綠化林經過了人為耕作，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%，分別為農田50.95%、果園52.23%、綠化林49.02%、未利用地45.56%、果農間作49.99%，其中果園最高，未利用地最低。

3.1.3 對土壤有機質含量的影響 由圖1可見，5種土地利用類型中綠化林地有機質含量最高（18.66 g／kg），果農間作地有機質含量最低（6.10g／kg）。相對于其他土地利用類型，綠化林枯枝落葉較多，所以土壤有機質含量較高，而果園受到人為的影響，部分枯枝落葉被清掃，導致土壤有機質較綠化林要低，但同農田相比，果園中仍有部分枯枝會經過分解形成土壤有機質，所以果園較農田有機質含量要高。從不同深度的土壤有機質含量來看，5種土地利用類型均為表層（0—20cm）有機質含量高于下層（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，果農間作0.58g／kg。其中綠化林土壤全氮含量最高，果農間作最低。各土地利用類型有機質含量和全氮含量大小順序一致，這是因為全氮主要為有機氮。綠化林中的枯枝落葉產生大量有機氮，導致全氮含量較高；果園因為人為清理落葉導致有機氮相對較低，但仍然比人為清理較為頻繁的農田有機氮含量高。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。這可能是因為未利用地沒有人為的施加氮肥，大多是自然的氮素轉換，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，未利用地和農田有明顯的含量差異，這可能是由于農田施加磷肥導致的。經實地調查走訪得知，當地農民經常施用過磷酸鈣。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%。兩個土層速效磷含量的差異比速效鉀大，這主要是因為除了黏粒吸附磷酸鹽外，土壤中還有鈣離子與磷酸鹽產生沉淀，而且反應量比吸附量大，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分評價

參照表1對霧靈山地區各土地利用類型養分進行分級。結果表明，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，整體評級為較缺，其中綠化林地等級為中等，果農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，農田和果園為中等等級，其他均為較缺。速效磷和速效鉀養分處于1—2級，整體評級為較豐。土壤有機質處于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 結論與建議

霧靈山低山區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，表現出土壤緊實，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，蒸發量大，土壤含水量低。農田、果園，以及果農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分有明顯影響，綠化林地的有機質、全氮、堿解氮、速效鉀含量均為最高；果農間作地的有機質、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土層間，有機質、全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀都呈現隨土層深度增加含量降低的趨勢。對研究區不同土地利用類型養分情況進行評價，各土地利用類型全氮和有機質含量基本處于較缺和缺乏狀態；堿解氮含量綠化林地為豐富，其他均為中等或較缺狀態；速效磷和速效鉀均為較豐狀態。

鑒于研究區農田土壤磷、鉀含量總體水平較高，短期內應控制施用磷肥和鉀肥。此外，我們在取樣過程中發現，霧靈山低山區土層薄，土壤的石質化嚴重，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，土壤質地不均勻，保水性能差，不利于農業耕作。然而當地人們不管是平地還是坡地，最大程度地進行了農業利用，加劇了土壤侵蝕和土壤養分的流失，破壞了景觀。本研究中發現綠化林土壤養分等級高，同時也反映了綠化林更有利于水土保持，因此建議當地盡量種植綠化林改善土壤質量，提高土壤涵養能力，實現土壤的可持續利用。

［1］ 劉全友，童依平.北方農牧交錯帶土地利用類型對土壤養分分布的影響［J］.應用生態學報，2005，12（10）：1849-1852.

［2］ 趙米金，徐濤.土地利用／土地覆被變化環境效應研究［J］.水土保持研究，2005，12（1）：43-46.

［3］ 蔡萬波.京東第一峰：霧靈山［J］.森林與人類，2004，（11）：56-58.

［4］ 傅樺.霧靈山自然保護區研究.Ⅲ：低山丘陵地區土地資源的開發［J］.首都師范大學學報：自然科學版，2000，21（3）：64-70.

［5］ 孫艷紅，張洪江，程金花，等.縉云山不同林地類型土壤特性及其水源涵養功能［J］.水土保持學報，2006，20（2）：106-109.

［6］ 李發明，朱淑娟，王耀林，等.引黃灌區種植苜蓿對鹽漬化土地理化性狀的影響：以景泰縣紅躍村為例［J］.水土保持研究，2009，16（4）：104-108.

［7］ 惠淑榮，王嬌，張倩，等.遼西北沙地不同土地利用方式對土壤水分的影響［J］.浙江林學院學報，2010，27（4）：579-584.

［8］ 張萍，曾信波.植被蓄水保土功能研究［J］.山地農業生物學報，1999，18（5）：300-304.

［9］ 徐寧，吳兆錄，李正玲.滇西北亞高山不同土地利用類型土壤容重與根系生物量的比較研究［J］.安徽農業科學，2008，36（5）：1961-1963.