鄂東南花崗巖區不同崩崗侵蝕程度的農田土壤質量評價

夏棟　蔡崇法　龍莉

摘要：崩崗侵蝕是我國南方花崗巖區最主要的侵蝕類型，造成該地區嚴重的水土流失，導致農田沙化嚴重，土壤質量下降。開展崩崗侵蝕對農田土壤質量的影響程度研究，能夠拓寬對崩崗侵蝕對農田質量危害的認識以及為沙化農田質量的改良提供依據。以湖北省通城縣不同崩崗侵蝕影響程度下（強影響區、弱影響區、無影響區）的水田、旱地土壤為研究對象，通過室內試驗分析其土壤理化性質，并采用等級評價方法評價不同崩崗侵蝕影響程度下農田的土壤質量。結果表明，水田和旱地的礫石、沙粒含量均表現為強影響區>弱影響區>無影響區，粉粒和黏粒含量則表現相反，而土壤的容重則呈現不規律的變化，旱地的飽和導水率相對高于水田的；不同影響區水田和旱地土壤均呈不同程度的酸性，水田土壤有機質含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量以及陽離子交換量均表現為無影響區>弱影響區>強影響區，但受耕作年限以及種植作物的影響，旱地則表現為無影響區>強影響區>弱影響區。不同影響區農田受崩崗侵蝕影響等級系數H、物理性質等級系數F、化學肥力性質等級系數P以及農田質量等級系數A總體上均表現為無影響區>弱影響區>強影響區。系數值越大，表明農田受崩崗侵蝕影響程度越小，說明本研究提出的評價方法與結論能較好地反映出農田受崩崗侵蝕影響的效應。

關鍵詞：崩崗侵蝕；農田；土壤質量評價；花崗巖區；鄂東南；侵蝕類型；等級評價；容量；導水率

中圖分類號： S157文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）15-0254-05

崩崗是指在水力和重力共同作用下山坡土體受破壞而崩塌和沖刷的侵蝕現象[1]，也是華南地區水土流失嚴重的表現特征[2]。尤其是花崗巖風化殼發育地區，崩崗分布較多且密集，因此造成嚴重的土壤侵蝕和水土流失。崩崗侵蝕量大，單個崩崗區土壤侵蝕模數可達21.0萬～37.5萬t/（km2·年）[3]，其產沙量和危害程度遠大于面蝕和溝蝕。崩崗侵蝕所產生的大量泥沙由溝道排出，變良田為沙礫裸露的沙漬地，流出黃泥水沉積形成新覆蓋層，致使原來熟化的耕作層被淤埋，變高產田為低產田，造成農田質量下降[4-5]。因此，開展崩崗侵蝕對農田土壤質量的影響程度研究，能夠拓寬對崩崗侵蝕對農田質量危害的認識以及為沙化農田質量的改良提供依據。針對崩崗侵蝕的研究當前主要集中在崩崗的調查[6]、成因與形成機理[7-10]、巖土特性[11-12]、崩崗的危害及防治[13-16]等方面，對崩崗下游洪積扇區農田的研究則僅限于土壤質地及泥沙來源[17]、養分狀況[18-19]等方面。鄧羽松等對贛縣崩崗洪積扇土壤理化性質在空間分布上的分異規律進行研究，結果指出由扇頂到扇緣，土壤礫石和沙粒質量分數均逐漸減少，粉粒和黏粒質量分數則逐漸增加，土壤肥力也隨之呈顯著增加趨勢[18]。關于不同崩崗侵蝕影響程度下農田土壤理化性質的特點以及農田質量評價，當前則鮮有報道。本研究以湖北省通城縣不同崩崗侵蝕影響程度（強影響區、弱影響區和無影響區）下的農田（水田、旱地）土壤為研究對象，分析其土壤理化性質以及評價其土壤質量，結合評價方法分析崩崗侵蝕對農田土壤質量的影響程度，旨在為崩崗侵蝕區農田土壤質量的提升以及對農田的合理利用提供理論和實踐依據，同時為農田質量恢復技術的提出奠定理論基礎。

1研究地區與研究方法

1.1研究地概況

通城縣位于鄂東南，湘、贛、鄂交界處幕阜山北麓，地跨東[LM]經113°36′～114°4′、北緯29°2′～29°24′，屬北亞熱帶季風氣候區，光照適中，氣候溫和，四季分明。年平均氣溫17 ℃，7月最熱，1月最冷。≥10 ℃的積溫約為5 058 ℃，無霜期 260 d 左右。通城縣雨量充沛，年降水量1 521 mm，主要集中在3—9月，雨熱同季。大地構造屬揚子地臺江南臺褶帶，南高北低，地形起伏較大，中山、低山、丘陵呈臺階狀分布。該區花崗巖形成于燕山期，由于燕山運動巨大南北向擠壓力的影響，巖石破裂形成多組節理。巖石風化后，形成疏松較厚的風化殼，低丘地帶厚度可達30 m[20]。

1.2崩崗侵蝕影響區

在通城縣選取若干研究區，按現階段是否受崩崗影響以及影響的時間和程度可分為強影響區、弱影響區和無影響區，為更全面地評價崩崗對農田質量的影響，其中強影響區選擇了2個水田，研究各區依據及特點參考文獻[21-22]。選定各研究區農田周圍崩崗概況以及耕作年限如表1所示。選定的研究區域內，水田主要是水稻（Oryza sativa）與油菜（Brassica campestris）輪作，旱地種植的是棉花（Gossypium hirsutum）、大豆（Glycine max）、花生（Arachis hypogaea）等作物。

1.4數據處理

數據經Excel整理后采用SPSS 16.0統計分析軟件對不同影響區農田土壤理化性質指標值進行單因素方差（one-way ANOVA）分析，其多重比較采用Duncans方法進行差異顯著性分析，然后進行t檢驗（P<0.05或P<0.01）。

2結果與分析

2.1不同影響區農田土壤物理性質分析

由表4可知，在水田利用方式下，強影響區農田的礫石含量較高，分別為（17.84±0.99）%、（13.20±0.74）%，均顯著高于其他影響區農田的礫石含量（P<0.05），粉粒含量和黏粒含量則較低；而無影響區的4號農田上述指標的含量則表現相反；2號農田的容重最高，為（1.23±0.05） g/cm3，4號農田的飽和導水率最高，為6.29×10-4 cm/s，顯著高于其他水田（P<0.05）。在旱地利用方式下，不同影響區的礫石含量、沙粒含量、粉粒含量、黏粒含量的變化趨勢與水田利用方式下一致，隨著崩崗侵蝕影響程度增大，礫石含量、沙粒含量增加而粉粒含量、黏粒含量下降；強影響區的5號農田的飽和導水率最高，為4.51×10-3 cm/s，顯著高于其他影響區的水田和旱田（P<0.05）；弱影響區的6號農田的容重最高，為（1.37±0.02） g/cm3。endprint

2.2不同影響區農田土壤化學性質分析

由表5可知，水田和旱地的pH值除無影響區的7號農田呈弱酸性外，其他農田土壤均呈不同程度的酸性，且4號農田土壤酸性明顯。在水田利用方式下，無影響區4號農田的有機質含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量均最高，特別是堿解氮含量、有效磷含量顯著高于1、2、3號農田（P<005）；陽離子交換量則以1號農田最高，其次為4號農田。在旱地利用方式下，無影響區7號農田的有機質含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量均最高，且顯著高于5、6號農田的值（P<0.05），但弱影響區的6號農田各指標值除pH值外，其他指標均顯著低于強影響區5號農田（P<005），可能與耕作措施有關；5號農田和7號農田的陽離子交換量差別不大。總體來看，水田和旱地土壤的各化學性質受崩崗侵蝕的影響明顯，不同的影響程度下，各指標的含量差異較大。

2.3不同影響區農田受崩崗侵蝕影響等級評價

結合表1中的調查概況，由表6可知，總體上水田和旱地土壤各指標的分系數、受崩崗影響等級系數H以及物理性質等級系數F值基本表現為無影響區>弱影響區>強影響區，3號與4號農田的F值以及5號與6號農田的F值之間無差別。農田崩崗侵蝕影響等級系數H以及物理性質等級系數F值越大，表明其受崩崗侵蝕影響程度越小，4、7號農田的F、H值均最高，受影響程度最小。從實際的調查來看，崩崗侵蝕嚴重區以及分布較多的區域，作物生長狀況以及產量等均較差，農田崩崗侵蝕影響等級系數以及物理性質等級系數分析結果與實際狀況基本吻合。

2.4不同影響區農田化學肥力性質等級和農田質量等級系數評價

由表7可知，各指標分肥力系數Pi與其含量值的變化趨勢一致，總體來看，水田的化學肥力性質等級系數P表現為無影響區>弱影響區>強影響區，但旱地的化學肥力性質等級系數P則表現為無影響區>強影響區>弱影響區。水田和旱地的質量等級系數A均表現為無影響區>弱影響區>強影響區。結合實際的調查情況來看，農田質量等級系數能夠反映農田受崩崗侵蝕的影響程度，與實際狀況基本吻合。

3.1不同影響區農田土壤物理性質分析

在水田和旱地2種土地利用方式下，隨著崩崗侵蝕影響程度增大，礫石含量、沙粒含量增加，而粉粒含量、黏粒含量下降。這是由于崩崗發生侵蝕后，從溝道內帶走大量的泥沙至下游的農田。崩崗分布較多的區域農田受泥沙掩埋的面積越多，同時花崗巖風化殼土層中含大量的難以風化的石英顆粒，容易造成土壤呈現粗化的趨勢。不同的崩崗侵蝕影響程度下，土壤的容重呈現不規律的變化，水田利用方式下強影響區的1、2號農田的容重分別為最大值、最小值，但旱地的最大值出現在弱影響區的6號農田。崩崗侵蝕形成的洪積扇區土壤顆粒組成以石英砂為主[26]，由細礫、粗砂和粉砂組成明顯韻律層[27]，而土體結構狀況主要取決于粗細顆粒之間重排填充作用[28]，土體顆粒間排列最緊密時，容重最大，因此不同影響區農田土壤的容重呈現不同的變化。此外，耕作措施以及耕作時間的長短對土壤容重也有影響[29]。土壤中的大孔隙對土壤水運動影響極大，旱地的飽和導水率相對高于水田，與該影響區域的土壤質地較粗有關[29]，可以看出旱地的沙粒含量較水田的高。

3.2不同影響區農田土壤化學性質分析

研究區域土壤主要為花崗巖風化的紅壤，土體呈酸性，而從崩崗口流出的渾水不僅含大量固體顆粒，而且酸性很大，影響耕種能力[30]。水田和旱地的土壤均呈不同程度的酸性。水田利用方式下，隨著崩崗侵蝕影響程度增大，有機質含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量以及陽離子交換量均下降，特別是有效磷含量極低。由崩崗侵蝕沖刷下來的泥沙堿解氮含量、速效磷含量較低，屬于肥力較低的土壤[19]。崩崗發育過程中，表層土壤被侵蝕，紅土層出露以后，土壤中養分不能再進行積累，有機質含量極低[15，31]，有效養分含量迅速降低（除鉀含量較高），而pH值又較低，磷在酸性環境中有效性就更低[31]，因此沖刷至農田的泥沙中養分含量極低。1號農田由于崩崗洪積物沖毀排水設施形成冷浸田，長期浸水，故其陽離子交換量較高。旱地利用方式下，由于6號農田耕作年限短，土壤熟化度低，同時在采樣時6號農田種植的是大豆和花生，而5號農田種植的是棉花和少量的大豆，豆科植物的固氮作用對肥力提高也有一定的促進作用，因此弱影響區6號農田各指標含量均低于強影響區5號農田，耕作措施在提高農田肥力過程中的作用不可忽視。

3.3不同影響區農田質量等級評價

水田利用方式下弱影響區3號農田與無影響區4號農田的F值相同，旱地利用方式下強影響區5號農田與弱影響區6號農田的F值也相同，且弱影響區6號農田的P值反而高于強影響區5號農田，表明各分等級系數在一定程度上能夠反映出農田受崩崗侵蝕的影響程度，但不全面。結合3個分等級系數得出的農田質量等級系數A則在總體上反映出農田受崩崗侵蝕的影響程度，且與實際的作物生長狀況調查結果以及產量水平相一致，表明本研究提出的等級評價方法適用于崩崗侵蝕影響下的農田質量評價。土壤質量的綜合評價是土壤的物理性質、化學指標、土壤生物活性特征等因素的綜合體現[32-33]，因此評價崩崗侵蝕影響下農田的質量要全面選擇土壤質量的指標，建立其評價標準。本研究僅采用農田與崩崗距離、治理情況、土壤的物理性質以及化學性質作為評價的指標，下一步的研究工作將深入探討土壤評價指標的選擇，優化評價方法，以全面評價崩崗侵蝕影響下的農田質量。

4結論

隨著崩崗侵蝕影響程度增大，水田和旱地的礫石含量、沙粒含量增加，而粉粒含量、黏粒含量下降，而土壤的容重呈現不規律的變化，水田有機質含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量以及陽離子交換量均下降，特別是有效磷含量，但受耕作年限以及作物類型的影響，旱地的弱影響區各化學指標含量均低于強影響區。旱地的飽和導水率相對高于水田的飽和導水率，且2種利用方式下的土壤均呈不同程度的酸性。endprint

不同影響區農田受崩崗侵蝕影響等級系數H、物理性質等級系數F以及化學肥力性質等級系數P的影響，總體上基本表現為無影響區>弱影響區>強影響區，在一定程度上能夠反映出農田受崩崗侵蝕的影響程度，但不全面，而綜合分析得出的農田質量等級系數A則在總體上反映出農田受崩崗侵蝕的影響效應，且與實際的作物生長狀況調查結果以及產量水平相一致，表明本研究提出的等級評價方法適用于崩崗侵蝕影響下的農田質量評價。

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