碎石風化物對土壤理化性質及穩定性的影響

董起廣 曲少東 黎雅楠 熊宇斐

摘? ?要? ?針對渭北部分地區土地整治中存在大量碎石風化物混入土壤的現象，本研究通過采集項目區及周邊不含碎石風化物的未擾動土壤（WT）、不含碎石風化物的農用地（NT）、含碎石風化物的未擾動土壤（YWT）、整治后含碎石風化物的農用地（YRT）四種類型的土壤，對比分析了碎石風化物對土壤理化性質的影響。試驗結果表明：1）碎石風化物在一定程度上可增加未擾動土壤的有機質含量;2）在此類新增耕地中，含碎石風化物的未擾動土壤具有較高的穩定性，原狀未擾動的土壤水穩定性較差，易發生水土流失，而經過長期耕種的農田和含泥巖風化物的新增耕地的水穩定性要高于區域內未擾動土體;3）含碎石風化物的未擾動土壤和擾動土壤水分含量都顯著高于不含碎石風化物的未擾動土壤。

關鍵詞? ?土壤理化性質;穩定性;碎石風化物;土地整治

土地整治工程是新增耕地的重要途徑和有效舉措，目前土地整治工程項目已實施多年，耕地面積增加數量可觀，但其耕地質量不容樂觀[1-2]。這是由于新增耕地主要為荒草地、廢棄工礦地、鹽堿地、石礫地等土壤質量低下、種植效果差的未利用或難利用土地[3-5]。

陜西省渭北黃土高原區荒草地資源豐富，但大多未得到合理的利用，若在該區實施土地整治項目，可有效實現陜西省耕地資源的占補平衡。土壤質量是新增耕地能否實現高產高效和土地整治能否實現可持續性的主要判斷標準[6]，充分了解新增耕地的土壤狀況，明確其土壤理化性狀，對更好地發揮土地整治效果、提高新增耕地質量有著重要的指導意義。在黃土高原荒草地整治過程中，部分地區存在大量碎石風化物混入新增耕地的情況，可能會引起土壤理化性質、水分狀況等改變。因此，研究這些碎石風化物對新增耕地土壤性狀的影響對于指導此類地區的土地整治工作具有重要意義。

1 調查方法

1.1 采樣時間、地點

采樣區位于陜西省銅川市某土地整治項目區，在項目區坡度平緩地帶選擇4種不同土體結構下的土壤類型：不含碎石風化物的未擾動土壤（WT）、不含碎石風化物的農用地（NT）、含碎石風化物的未擾動土壤（YWT）、整治后含碎石風化物的農用地（YRT）。2018年4月、6月、10月各采集一次樣品，每種土壤類型采用“S”形法選取5個樣點，根據實地情況選擇，采樣深度0～20 cm。

1.2 測試項目

土樣測定指標：容重、機械組成、有機質、團聚體及土壤含水量。

采回土樣后，在實驗室內進行有機質、機械組成及水穩定性團聚體測定，分別根據《土壤檢測 第6部分：土壤有機質的測定》NY/T 1121.6—2006、《粒度分析 激光衍射法》GB/T 19077.1—2008、《土壤檢測 第19部分：土壤水穩性大團聚體組成的測定》NY/T 1121.19—2008中方法進行測定。

容重采用環刀取樣，根據《土壤檢測 第4部分：土壤容重的測定》NY/T 1121.4—2006進行測定。

土壤含水量利用環刀取樣，分別于2018年4月、6月、10月及2019年4月各采樣1次，共采集4次，采集深度為0～10 cm、10～20 cm，采用重量法進行烘干測定。

2 結果與分析

2.1 碎石風化物對土壤理化性質的影響

土壤肥力高低取決于土壤養分狀況，直接影響作物產量。圖1反映了不同類型下0～20 cm土體有機質、碳酸鈣、粘粒含量及容重水平。土壤有機質含量表現為YWT>NT>YRT>WT，即未擾動的土壤有機質含量最低，含泥巖風化物的未擾動土壤有機質含量最高，為前者的3.4倍，兩類農田的有機質含量水平接近，其中不含泥巖的農田有機質含量略高，原因主要是此類農田耕作時間久，有機質積累較高，而含泥巖的農田為新整治農田，但其有機質含量高于未擾動土壤，說明泥巖的混入可在一定程度上增加有機質含量。

粘粒和碳酸鈣也是土壤結構的重要膠結物質。土壤中碳酸鈣含量增加后，碳酸鈣與土粒聚集形成團粒結構，小孔隙減少，大孔隙增多，導致土壤在相同吸力下，持水能力減弱，通氣能力增強，鈣積層碳酸鈣含量一般在20%～30%。4種類型土體的碳酸鈣含量相差不大，均在8%左右，而整治后含碎石風化物的農用地略小于其他類型。當碎石含量較高時，需關注土體的通氣狀況。

從粘粒含量及土壤容重來看，未擾動土壤具有相對較高的粘粒含量和容重，分別為18.93%和1.46 g·cm-3，而不含碎石風化物的農用地的粘粒含量和容重分別為14.26%和1.28 g·cm-3，整治后含碎石風化物的農用地為16.29%和1.35 g·cm-3，含碎石風化物的未擾動土壤為14.35%和1.43 g·cm-3。

以上結果反映出碎石風化物對未擾動土壤和農用地會產生一定的影響，通過比較未擾動土壤和含碎石的未擾動土壤，發現碎石在一定程度上增加了未擾動土壤的有機質含量;對于整治后的農用地來說，含碎石的新增耕地粘粒含量略高，容重較大，在一定程度上可增加土體的膠結力。

2.2 碎石風化物對土壤穩定性的影響

水穩性團聚體對保持土壤結構的穩定性有重要作用，因而其是衡量土體結構穩定性的關鍵指標。通過濕篩法可以獲得土壤中不同粒徑水穩定團聚體的含量，如表1所示，4種類型土壤的團聚體含量差異較大。土層內大于0.25 mm的團聚體含量表現為含碎石的未擾動土壤（YWT）最高，為46.5%;其次是不含碎石風化物的農用地（NT）和整治后含碎石風化物的農用地（YRT），大于0.25 mm的團聚體含量分別為25.2%和20.3%;最小為未擾動土壤，大于0.25 mm的團聚體含量為3.5%。從MWD來看，NT、YWT的值較高，水穩定性較強。

說明原狀的含碎石的未擾動土壤具有較高的穩定性，但原狀未擾動的土壤水穩定性較差，易發生水土流失，而經過長期耕種的農田和含泥巖風化物的新增耕地的水穩定性要高于區域內未擾動土體。

2.3 碎石風化物對土壤水分含量的影響

圖2反映了不同類型土壤的平均水分含量，表2為差異性分析。從中可以看出，0～10 cm、10～20 cm土層內，土壤水分含量均表現為WT差異性分析顯示，WT與YWT、YRT之間的平均土壤含水量均存在顯著差異，說明含碎石風化物的未擾動土體、新增耕地的水分含量都顯著高于未擾動土體，雖然高于多年耕種的農地，但差異不顯著。

3 小結

本研究針對銅川市某土地整治項目實施過程中存在的大量碎石風化物影響土地整治工程施工及土體穩定性等問題，通過野外采樣分析、室內分析等方法，研究了碎石風化物對新增耕地土壤理化性質及穩定性的影響。

1）碎石在一定程度上可增加未擾動土壤的有機質含量，含泥巖風化物的土壤有機質含量最高，為未擾動土壤的3.4倍;對于整治后的農用地來說，含碎石的新增耕地粘粒含量升高，容重較大，利于提高土體的膠結力。

2）在此類新增耕地中，含碎石風化物的未擾動土壤具有較高的穩定性，但原狀未擾動的土壤水穩定性較差，易發生水土流失，而經過長期耕種的農田和含泥巖風化物的新增耕地的水穩定性要高于區域內未擾動土體。

3）未擾動土壤與含碎石風化物的未擾動土壤、含碎石風化物的擾動土壤的含水量存在顯著差異，含碎石風化物的未擾動土壤和擾動土壤水分含量都顯著高于不含碎石風化物的未擾動土壤。

參考文獻：

[1] 楊逢渤.農村土地整治項目后評價研究[D].重慶：西南大學，2011.

[2] 楊緒紅，金曉斌，管栩，等.2006—2012年中國土地整治項目空間特征分析[J]. 資源科學，2013，35（8）：1535-1541.

[3] 席閩生.縣域土地開發整理潛力評價方法研究[D].北京：中國農業大學，2005.

[4] 徐康，金曉斌，吳定國，等.基于農用地分等修正的土地整治項目耕地質量評價[J].農業工程學報，2015，31（7）：247-255.

[5] 王莉，張和生.國內外礦區土地復墾研究進展[J].水土保持研究，2013，20（1）：294-300.

[6] 周建，張鳳榮，王秀麗，等.中國土地整治新增耕地時空變化及其分析[J].農業工程學報，2014，30（19）：282-289.

（責任編輯：易? 婧）