梯田对赣北第四纪红壤坡地土壤抗蚀性的影响

方少文，郑海金，杨 洁，喻荣岗

(1.江西省水土保持科学研究所，江西南昌330029;2.江西农业大学国土资源与环境学院，江西南昌330045)

土壤抗蚀性是影响土壤侵蚀的重要因子，是指土壤抵抗降雨、径流对其分散和悬浮的能力。国内外学者对土壤抗蚀性已做了大量的研究[1-5]，发现采取水土保持措施后，土壤抗蚀性的各项指标均能得到一定程度的改善和提高，但不同治理措施对土壤抗蚀性产生的影响不相同。发展柑橘等亚热带果树是江西乃至南方红壤区的一项富民工程，但防治果园开发造成的水土流失也成为亟待解决的难题。总体上看，有关研究发育于第四纪红黏土的红壤坡地尤其是不同梯田措施下土壤抗蚀性的报道较少。本研究通过野外小区试验，研究不同梯田措施条件下红壤坡地土壤抗蚀性的变化，以期选择适宜的治理措施，为南方红壤区水土保持生态建设和生态果园开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验布设在江西省德安县境内的江西水土保持生态科技园内。该科技园地处鄱阳湖水系博阳河西岸，属亚热带季风气候，年均降水量1 350.9 mm，年均气温16.7℃，年日照时数1 650～2 100 h，年均无霜期249 d;成土母质以第四纪红黏土为主，该类土在江西具有广泛的代表性;地貌为浅丘岗地，海拔在30—100 m之间，坡度多在5°～25°之间;地带性植被为亚热带常绿阔叶林。试验小区布设在山坡的中下部，坡面土层厚度多为0.5～1.5 m，土壤pH 值为5.0、有机质含量为1.55 g/kg、全氮含量为0.08 g/kg、全磷含量为0.07 g/kg，各项速效养分含量低，具有酸、黏、板、瘦等不良特性。

1.2 试验设计

在同一坡面布设6个试验小区(5种梯田处理小区和1个对照小区)，各小区水平面积为100 m2(5 m×20 m)，坡度均为12°。除对照小区外，每个梯田小区设3个台面，每个台面的水平面积为30 m2(5 m×6 m)，梯壁高1.45 m，坡比1∶0.27，均于2000年春种植2年生柑橘12株，栽植密度均为2.5 m×3.0 m，距小区两侧各1.25 m，距坡顶2.5 m。试验处理与设计详见表1。

表1 试验处理与设计

1.3 观测内容与测定方法

2010年在各小区内按S形取5个样点，每个样点取表层0～20 cm土壤300 g，用四分法取混合土样，用保鲜袋装土样带回试验室供测试分析用。观测内容与测定方法为:土壤微团聚体和土壤颗粒组成采用吸管法，土壤水稳性团粒结构采用机械筛分法，土壤有机质含量采用重铬酸钾法[6]。

土壤抗蚀性与土壤理化性质关系十分密切[7-8]。表征土壤抗蚀性的指标较多，本研究选择团聚状况、团聚度、分散率、EVA(受蚀性指数)、侵蚀率等土壤颗粒分散特性指标，以及SPBR(结构破坏率)、WSA(＞0.5 mm水稳性团聚体质量百分数)、EMWD(湿筛水稳性团聚体平均直径)、MWDC(干湿筛团聚体平均质量直径差值)、有机质等土壤稳定特性指标进行分析。各个抗蚀性指标计算公式参见文献[9-12]。

2 结果与分析

2.1 土壤水稳性团粒组成及稳定性

土壤水稳性团聚体的大小、数量和稳定性决定着土壤孔隙的大小和结构的稳定性，影响土壤的通透性和抗蚀性，是表征土壤抗蚀性的重要指标[13]。表2是不同处理措施下表层土壤的稳定特性。从表2可知，对照土壤团聚体干筛时较大粒径团聚体含量多，较小粒径团聚体含量少，＞5、5—0.25、＜0.25 mm团聚体含量分别为78.22%、19.39%、2.39%;湿筛时较大粒径团聚体数量明显减少而较小团聚体数量增加，＞5、5—0.25、＜0.25 mm团聚体含量分别为0.65%、39.60%、59.75%。由此可知对照土壤团聚体具有干筛时大团聚体数量多而湿筛时小团聚体数量多的特点，即土壤具有干时结块、遇水易分散的特点。采取梯田措施后，土壤干筛时较大粒径团聚体数量均有所减少，而湿筛时较大粒径团聚体数量均有所增加，表明实施梯田措施后土壤结构稳定性得以提高，抗蚀性得到增强。

EMWD是常用的土壤结构性评定指标之一，其值愈大表示结构性愈好[9]。MWDC值小的表明结构稳定性较好[9]。对照土壤EMWD为0.52 mm，MWDC为7.41 mm，反映出该裸露坡地土壤团聚体的稳定性较差。同时，由于缺少植物对土壤的保护作用，土壤团聚体极易被破坏而造成侵蚀。采取梯田措施后，各处理小区土壤的MWDC较对照明显降低，平均降低了11.07%;而EMWD则明显增加，平均增加了78.85%。

WSA一定程度上反映了土壤结构的好坏，结构好的其值大些。SPBR表征的是土壤团聚体稳定性，其值越大表明抗蚀性越差[11-12]。对照坡地小区WSA仅为 28.46%，SPBR高达58.77%，这都表明裸露坡地土壤水稳性团粒含量少、粒径小、结构性差、稳定性弱。梯田措施实施9年后，土壤SPBR均有所降低，平均降低了11.59%，而WSA均有所增加，平均增加了22.66%。

有机质是水稳性团聚体的主要胶结物，其含量越高土壤的抗蚀性就越强。从表2可以看出，裸露对照坡地小区的表层土壤有机质含量较低，为11.41 g/kg，加之WSA很低、SPBR很高，极易引起严重的水土流失。采取梯田措施处理的土壤有机质含量高于对照，平均提高了12.80%，这与梯田水土流失较轻、由径流泥沙携带走的有机质含量较少等因素有关。

表2 不同处理措施小区表层土壤稳定特性

综上所述，采取梯田措施后，经过9年的时间，表层土壤水稳性团粒组成及稳定性发生了一定的变化。与对照相比，梯田措施土壤的SPBR、MWDC明显降低，而WSA、EMWD和有机质明显增加，说明梯田能明显地增加土壤水稳性团粒含量和有机质含量，增大团聚体粒径，降低土壤结构体破坏率等，从而改善土壤结构性能，增强团粒稳定性。从SPBR、WSA、MWDC这3个指标总体上来看，梯田措施Ⅰ表现最佳;但从有机质指标来看，梯田措施Ⅰ表现又不是特别理想，其原因还有待进一步探究。

2.2 土壤颗粒分散特性

土壤机械组成在土壤形成和农业利用中具有重要意义，改良和培肥土壤的主要目的就是为了改变土壤质地。从表3看出，裸露对照小区土壤颗粒组成集中在＞0.01 mm范围内，其值占51.87%，而＜0.001 mm的颗粒含量却相对较少，仅占20.19%，这表明对照坡地红壤黏粒易遭受淋失。采取梯田措施后，土壤中＜0.001 mm黏粒含量(机械组成)较对照提高了44.13% ～59.93%，而＞0.01 mm颗粒的含量降低了15.23% ～21.90%，表明实施梯田措施后土壤质地得到了明显改善。

土壤分散特性是指土壤对水的分散与悬浮的程度，一般采用分散率和侵蚀率表示。土壤颗粒是构成土壤结构的主要组分，通过抵抗水分散的微团聚体含量来反映土壤抗侵蚀性能的大小，而分散率的大小与粉粒含量有关，粉粒含量的减少会导致表层土壤颗粒团聚体性能的降低和分散性能的增加[14]。作为土壤分散性和土壤水的输送特性的EVA也常用来表征土壤抗蚀性[15]。表3显示:对照坡地土壤团聚状况、团聚度依次仅为6.18%、30.90%，而分散率和EVA却分别高达 91.41%和9.41%，这表明裸露坡地土壤团聚状况差，易遭受侵蚀;裸露对照坡地的表层土壤侵蚀率较大，为12.84%。参考Middleton提出的土壤侵蚀率＞10%者为易蚀、＜10%者为不易蚀的标准，试验区对照裸露坡地土壤处于易蚀状态。梯田措施的土壤团聚状况、团聚度、分散率、EVA、侵蚀率的平均水平分别为13.45%、54.00%、84.80%、8.57%、9.74%，与对照相比，土壤分散率、侵蚀率和EVA明显降低，分别降低了7.23%、8.93%和24.14%;而土壤团聚状况和团聚度明显增加，分别增加了1.17倍和0.75倍。

表3 不同处理措施小区表层土壤颗粒分散特性

从以上分析可知，采取梯田措施后，经过9年的时间，表层土壤颗粒组成和分散特性均发生了一定的变化。与对照相比，梯田措施能够显著地改善土壤团聚状况，提高团聚度，降低分散率、侵蚀率和EVA。从团聚度、EVA、侵蚀率这3个指标看，梯田措施Ⅰ表现最佳;从团聚状况、分散率这2个指标看，措施Ⅰ表现也较佳，表明水平梯田辅以梯壁植草和前埂后沟技术，能够明显地提高土壤的抗蚀性。

3 结语

(1)赣北第四纪红壤荒坡地土壤抗蚀能力低，这与其缺少地表植被覆盖，雨滴直接击打、径流冲刷、表层土壤有机质分解和流失，引起土壤中有机、无机复合体减少，使土壤颗粒间团聚性能和抗分散性能下降有关。实施不同梯田措施后，表层土壤＜0.001 mm颗粒含量有一定程度的提高，＞0.01 mm颗粒含量有所降低，SPBR、MWDC、分散率、EVA、侵蚀率显著降低，而WSA、EMWD、团聚状况、团聚度和有机质等总体在增加，这对提高红壤的抗蚀性十分有利。

(2)对实施不同梯田措施后土壤颗粒分散性能和水稳性团聚体性能各指标进行分析，可知梯田措施Ⅰ的效果最佳。因此，对于侵蚀坡地修筑梯田进行果业开发，建议采用水平梯田辅以前埂后沟和梯壁植草技术，此种措施配置更有利于改善土壤团聚状况，提高土壤团聚度，显著降低土壤分散率和侵蚀率。考虑到培肥地力和巩固水土保持效果因素，可以在梯埂和沟边种植一些绿肥或经济作物。

[1]蔡丽平，陈光水，谢锦升，等.南亚热带侵蚀赤红壤治理前后土壤抗蚀性的变化[J].水土保持学报，2001，15(6):129-131，139.

[2]谢锦升，杨玉盛，陈光水，等.严重侵蚀红壤封禁管理后土壤性质的变化[J].福建林学院学报，2002，22(3):236-239.

[3]沈林洪，黄炎和，谢晋生，等.闽南不同土壤侵蚀强度的土壤性状特征[J].福建农业学报，2002，17(2):95-97.

[4]张保华，徐佩，廖朝林，等.川中丘陵区人工林土壤结构性及对土壤侵蚀的影响[J].水土保持通报，2005，25(2):25-28.

[5]查小春，唐克丽.黄土丘陵林地土壤侵蚀与土壤性质变化[J].地理学报，2003，58(3):464-469.

[6]中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海:上海科学技术出版社，1978.

[7]康玲玲，王云璋，刘雪，等.水土保持措施对土壤化学特性的影响[J].水土保持通报，2003，23(1):46-48.

[8]蔡志发，黄炎和，李发林，等.侵蚀坡地果园土壤——植被组分中N、P、K质量分数及其分布[J].福建农业大学学报，2000，29(4):494-497.

[9]中国农业百科全书编辑委员会.中国农业百科全书——土壤卷[M].北京:农业出版社，1986.

[10]田积莹，黄义端.子午岭连家砭地区土壤物理性质与土壤抗蚀性能指标的初步研究[J].土壤学报，1964，12(3):286-296.

[11]林光耀，杨玉盛，杨伦增，等.杉木林取代杂木林后土壤结构特性变化的研究[J].福建林学院学报，1995，15(4):289-292.

[12]邱仁辉，杨玉胜，俞新妥.不同栽植代数杉木林土壤结构特性研究[J].北京林业大学学报，1998，20(4):6-11.

[13]杨玉盛.杉木林可持续经营研究[M].北京:中国林业出版社，1998.

[14]杨玉盛，何宗明，林光耀，等.不同治理措施对闽东南侵蚀性赤红壤肥力的研究[J].植物生态学报，1998，22(3):281-288.

[15]杨玉盛，何宗明，林光耀，等.不同生物治理措施对赤红壤抗蚀性影响的研究[J].土壤学报，1999，36(4):528-535.