地形部位對浙南丘陵竹園土壤性狀的影響

夏嬌嬌，章明奎

(1.青田縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，浙江 青田 323900； 2.浙江大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 310058)

土壤質(zhì)量是眾多環(huán)境條件綜合作用的結(jié)果。氣候是造成大范圍土壤質(zhì)量差異的主要原因，而小范圍內(nèi)土壤質(zhì)量的變化多與地形、成土母質(zhì)有關(guān)[1-2]，人為的經(jīng)營管理加劇了土壤質(zhì)量在空間上的差異。因此，植物的生長常常因氣候、地形、成土母質(zhì)不同有較大的變化[3-7]。毛竹是亞熱帶地區(qū)山地丘陵重要的經(jīng)濟林，與其他經(jīng)濟林采用等高梯地種植不同，毛竹常常順坡而生，分布區(qū)坡度較大，而且缺乏水保措施。同時，毛竹園受人為干擾較為頻繁，采筍過程中的挖掘活動及施肥后的翻耕均可導(dǎo)致地表的不穩(wěn)定，加之亞熱帶地區(qū)暴雨頻率較高，因此，毛竹園地常常具有較為明顯的水土流失問題。水土流失可導(dǎo)致地表物質(zhì)的重新分配，引起不同空間土壤物質(zhì)組成的分異[8-9]。山地丘陵的地形一般分為正地形與負地形，其支配著地表徑流，影響水分的重新分配，從而改變土壤中養(yǎng)分元素的流失與富集。浙南地區(qū)廣泛分布著毛竹園，經(jīng)營方式卻有著較大的差異，包括粗放經(jīng)營和集約經(jīng)營，前者以自然生長為主，不施用肥料；后者常常施用較高的化肥和有機肥。但當前在經(jīng)營管理上一般不考慮竹園內(nèi)部肥力等因素的差異。為了解竹園土壤質(zhì)量的空間分布規(guī)律，為經(jīng)營管理提供依據(jù)，研究以浙南地區(qū)變質(zhì)巖發(fā)育的施肥與不施肥2種經(jīng)營模式下的低丘紅松泥竹園為例，采集南坡與北坡的坡麓、坡中和坡頂部位的表層土壤，比較分析了地形部位對竹園土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性狀的影響。

1 材料與方法

1.1 采樣

在浙南地區(qū)分別選擇變質(zhì)巖發(fā)育的不施肥與施肥2種經(jīng)營模式下的代表性低丘竹園各1個，從坡麓至坡頂?shù)暮０畏謩e在120～260 m和135～280 m，坡麓分別在20°～45°和20°～40°，坡度由坡頂至坡麓逐漸降低。前者為不施肥的竹園，后者為施肥多年的竹園。2個采樣的丘陵竹園均形成于變質(zhì)巖，土壤類型均為紅松泥。分別在2個丘陵竹林的南坡與北坡的坡麓、坡中和坡頂部位設(shè)置觀察點，其中，在坡中根據(jù)地形變化的差異進一步分設(shè)凹坡和凸坡2種分點，觀察土體厚度，采集0～20 cm表層土壤。每一類別的觀察點各設(shè)5個重復(fù)。采集的土樣分為2個部分：一部分沿土壤自然結(jié)構(gòu)輕輕掰碎成粒徑<10 mm的小土塊，自然風干，用于測定水穩(wěn)定性團聚體；另一部分樣品經(jīng)風干、剔除石塊及植物殘體等雜質(zhì)后過孔徑2和0.15 mm土篩，測定土壤性質(zhì)。

1.2 分析方法

水穩(wěn)定性團聚體含量用濕篩法測定；容重用容重圈測定；土壤有機碳采用重鉻酸鉀氧化法測定；土壤微生物生物量碳采用氯仿熏蒸-硫酸鉀提取[10]-Shimadzu TOC自動分析儀測定；土壤pH、全磷、有效磷、速效鉀含量采用常規(guī)法測定[11]；陽離子交換量(CEC)采用醋酸銨交換法測定；水溶性磷用0.02 mol·L-1CaCl2提取；礦物結(jié)合態(tài)碳和游離態(tài)碳采用密度法分離測定[12]；飽和導(dǎo)水率依據(jù)LY/T 1218—1999《森林土壤滲濾率的測定》測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 土體厚度

無論是南坡還是北坡，竹園地土體厚度(指母質(zhì)層以上土體的總厚度)隨地形部位不同有較大差異，但均表現(xiàn)為坡麓>坡中>坡頂(表1)；坡中-凹坡部位的土體厚度明顯大于坡中-凸坡部位。

表1 不同地形部位竹林土壤物理性狀與化學(xué)性狀

2.2 土壤化學(xué)性狀

表1結(jié)果表明，竹園土壤的pH值表現(xiàn)為從坡頂向坡麓土壤逐漸增加，即地形部位越高，土壤酸性越強。與此同時，表層土壤的CEC也呈現(xiàn)坡麓>坡中>坡頂。

2.3 土壤物理性狀

各地形部土壤的黏粒含量也有明顯的差異(表1)，由高至低呈現(xiàn)：坡麓>坡中>坡頂，坡中-凹坡部位的黏粒含量明顯大于坡中-凸坡部位。土壤的容重均呈現(xiàn)坡麓<坡中<坡頂，即以坡頂?shù)耐寥雷顬閳詫崳侣摧^為疏松。與容重的變化相反，飽和導(dǎo)水率呈現(xiàn)為坡麓>坡中>坡頂。土壤中水穩(wěn)定性團聚體呈現(xiàn)由坡頂向坡麓逐漸增加。坡中-凹坡部位的容重低于坡中-凸坡部位，而水穩(wěn)定性團聚體含量和飽和導(dǎo)水率為坡中-凹坡部位大于坡中-凸坡部位。總體上，坡向?qū)ν寥牢锢硇誀钣绊戄^小。

2.4 土壤有機質(zhì)和養(yǎng)分

對土壤有機質(zhì)、有效磷和速效鉀的分析結(jié)果(表2)表明，不施肥經(jīng)營條件下，竹林土壤有機碳和微生物生物量碳均表現(xiàn)為坡麓>坡中>坡頂，土壤速效鉀含量坡頂>坡中>坡麓，全磷和有效磷的含量無明顯的變化規(guī)律。施肥經(jīng)營條件下，坡位之間土壤有效磷和速效鉀的差異明顯大于不施肥經(jīng)營條件下。相同坡位的北坡土壤有機碳及微生物生物量碳含量明顯高于南坡；位于坡中部位的凹坡土壤有機碳和微生物生物量碳含量明顯高于凸坡。竹林土壤中礦物結(jié)合態(tài)碳隨有機碳積累的增加而增加，但礦物結(jié)合態(tài)碳占有機碳的比例隨有機碳積累的增加而下降，而游離態(tài)碳的比例隨有機碳積累的增加而增加。

表2 不同地形部位竹林土壤有機碳和養(yǎng)分含量

坡向?qū)ν寥烙袡C質(zhì)的積累有一定的影響，在相同的地形部位，北坡土壤有機碳、礦物結(jié)合態(tài)碳和微生物生物量碳均高于南坡。施肥改變了土壤磷素形態(tài)，其水溶性磷、速效磷含量和比例明顯高于不施肥經(jīng)營竹林。

3 小結(jié)與討論

坡位、坡向及坡形的差異可明顯改變土壤性狀。坡位的不同導(dǎo)致相對海拔高差的變化，從而影響土壤物質(zhì)的輸入與輸出。在山區(qū)，坡頂部的表土不斷被剝蝕，導(dǎo)致底土層暴露出來，延緩了土壤的發(fā)育，產(chǎn)生了土體薄、有機質(zhì)含量低、土層發(fā)育不明顯的土壤或粗骨性土壤。坡麓地帶或山谷低洼部位，常接受由上部侵蝕搬運來的沉積物，也阻礙了土壤發(fā)育，產(chǎn)生了土體深厚、整個土體有機質(zhì)含量較高但發(fā)生土層分異不明顯的土壤。坡地土壤的物質(zhì)遷移是由高處搬運至低處，也就是說坡頂?shù)耐寥牢镔|(zhì)隨流水可向坡麓遷移，其結(jié)果導(dǎo)致坡頂物質(zhì)損失、坡麓物質(zhì)的增加，表現(xiàn)為坡頂土層變薄，土壤有機質(zhì)、養(yǎng)分因隨土壤物質(zhì)遷移減少，而坡麓因接受上坡物質(zhì)，有機質(zhì)、養(yǎng)分呈增加的趨勢。與此同時，坡頂土壤中的鉀等鹽基物質(zhì)因淋溶逐漸損失，導(dǎo)致土壤酸化及pH的下降。因此，表現(xiàn)為土壤CEC、有機碳、水穩(wěn)定性團聚體含量和微生物生物量碳均表現(xiàn)為坡麓>坡中>坡頂，土壤速效鉀含量坡頂>坡中>坡麓；土壤pH一般是坡麓高于坡中和坡頂。由于坡頂屬侵蝕區(qū)，其土壤多形成于殘積物上，土壤較為堅實，容重較高；而坡麓因接受坡頂物質(zhì)來源，屬堆積區(qū)，土體較松散。因此，竹園土體厚度自坡麓、坡中至坡頂逐漸降低，土壤容重一般是坡麓<坡中<坡頂。由于土壤物質(zhì)的選擇性流失(細顆粒優(yōu)先流失)，因此，土壤黏粒含量和滲透率一般表現(xiàn)為坡麓>坡中>坡頂。

坡向的不同可影響土壤的水熱狀況，影響植物的生長和有機質(zhì)的分解。南坡土壤的溫度高于北坡，而土壤水分與溫度相反，為北坡高于南坡。因此，一般是北坡植被生物量較高，而土壤有機質(zhì)分解較慢，導(dǎo)致北坡土壤的有機質(zhì)高于南坡。相應(yīng)地北坡土壤水穩(wěn)定性團聚體及微生物生物量碳含量明顯高于南坡。凹坡因地勢較緩，水土流失較弱，土體一般要比凸坡厚，表層中養(yǎng)分和有機質(zhì)的積累相對也較多。由于竹園土壤中有機質(zhì)主要來自枯枝落葉，隨著進入土壤中枯枝落葉的增加，土壤有機質(zhì)也顯著增加，而由于林地土壤有機質(zhì)分解相對較慢，積累在土壤中的有機質(zhì)主要為分解較弱的顆粒態(tài)有機質(zhì)，因此，竹園土壤中礦物結(jié)合態(tài)碳占有機碳的比例隨有機碳積累的增加而下降。

施肥增加了土壤中活性養(yǎng)分，增加了地表物質(zhì)遷移的強度，從而增加了不同坡位之間物質(zhì)遷移的數(shù)量，因此，在施肥條件下，坡位之間土壤有效磷和速效鉀的差異明顯大于不施肥經(jīng)營條件下。正是由于不同坡位之間土壤質(zhì)量要素的差異，在竹園經(jīng)營管理上應(yīng)注意因地形部位不同導(dǎo)致的土壤肥力差異，并注意竹園水土保持工作。