施永屯小流域不同土地利用类型土壤物理性质研究

李佳璇 张紫霞 刘鹏 王妍

摘要：以云南省楚雄彝族自治州大姚县的施永屯小流域为研究对象，选择了封禁灌丛、封禁草丛、坡耕地、自然恢复灌草地的4种不同土地利用类型，通过野外取样调查和室内分析计算，以土壤容重、土壤孔隙度、土壤水分动态变化和土壤稳渗速率为指标，对不同利用类型下的表层土壤物理性质进行了研究，对充分发挥土壤功能、进行土壤改良、合理配置土地、科学把握土壤物理性质有重要参考意义。

关键词：施永屯;封禁灌丛;封禁草丛;坡耕地;自然恢复灌草地;土壤物理性质

中图分类号：S152

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）14-0108-02

1 引言

土壤是存在于地球表面上能使植物生长的一层疏松物质，是人类生存、生活所必需的宝贵资源。为了使土壤充分发挥其功能，对其物理性质的研究具有重要意义。近几年，国内许多学者对土壤理化性質进行了大量的研究：杨本琴、余新晓等在北京市密云县两沟林场封山育林地区不同封育措施灌木林地土壤物理性状和土壤渗透性能的研究中，发现在封造、封禁、封育3种封育措施的灌木林地中，封育措施能更好改良土壤结构、降低土壤容重和增加土壤总孔隙度，提高灌木林土壤水源涵养能力。Morgan Wairiu，Rattan Lal等对比分析了自然林地、草地、农地3种不同上地利用类型下的土壤孔隙度的差异，发现自然林地土壤结构优于农地，揭示了人为活动对土壤物理性质的显著影响。

本文通过对施永屯小流域封禁灌丛、封禁草从、坡耕地、自然恢复灌草地4种不同土地利用类型下的表层土壤样品的物理性质的测定分析，结果表明人为的土地利用方式对土壤物理性质有显著影响，耕地等利用类型下的土壤物理性质有明显的变化。该研究为研究区合理利用土地资源、改进土地利用方式、持续发展农业等，为改良和爱护土壤资源、维持生态功能等提供理论依据。

2材料与方法

2.1研究区概况

施永屯小流域位于云南省楚雄彝族自治州大姚县，上壤成上母质泥粉砂岩和页岩，上壤属于黄壤类型，颗粒大小不均，胶结力差，容易产生土壤侵蚀。属于亚热带高原季风气候，具有明显的低纬度南亚季风气候的特点，干湿季分明，夏旱季冬湿明显，半年平均降水量约614 mm，其中汛期（6～10月）占年总量的85%。多年平均气温15～18℃之间，相对湿度60%～70%，多年平均水而蒸发量在1400 mm左右。

2.2样地选择及调查

在该研究中，选择了施永屯小流域的封禁灌从、封禁草从、坡耕地、自然恢复灌草地4种士地利用类型作为调查样地，采用蛇形取样法在每块样地布没采样点，利用铝盒和环刀分别获取4种土地类型0～20 cm的表层土壤作为样品，需采用保持天然含水量和结构的原状土，每个采样点重复3次取样。调查样地的慕本情况如表1所示。

3研究方法

3.1 土壤物理性质指标测定

（1）土壤容重。

该研究采用环刀法测定土壤容重，利用100 cm³的环刀取样保存带回实验室。

计算公式：土壤湿容重：r_湿=（W₁-W），/V;土壤干容重：r_干=（W₂-W）/V

（2）土壤孔隙度。

该研究采用环刀法测定土壤孔隙度，

计算公式：土壤总孔隙度=（W₂-W₄）/V×100%

土壤非毛管孔隙度=（W₃-W₄）/V×100%

土壤毛管孔隙度=土壤总孔隙度-土壤非毛管孔隙度

（3）土壤水分含量。

该研究采用烘干法测定不同土地利用类型下的土壤水分在时间上的动态变化，汁算公式：土壤水分含量：

（4）土壤稳渗速率。

该研究采用双环刀法测定土壤的稳渗速率，

计算公式：土壤稳渗速率=V//（S×T）

S为环刀面积;V为稳渗时的溢流量;T为时间间隔。

3.2数据处理

采用Excel进行数据处理。

4结果与分析

4.1不同土地利用类型下的表层土壤容重

土壤容重是能反映土壤的肥力、紧实程度、空隙状况、透水性的土壤物理性质之一。封禁灌丛、封禁草丛、坡耕地、自然恢复灌草地4种不同利用类型下表层土壤容重分别为：1. 07 g/cm³，0. 98 g/cm³，0. 86 g/cm³和1. 02 g/cm³，封禁灌从>自然恢复灌草地>封禁草从>坡耕地（图1）。研究区中，坡耕地的土壤容重相对于其他3种土地利用方式下的土壤容重较小，这是因为长期的耕作而导致土壤疏松，孔隙所占容积较大，其余三种土地类型的土壤容重相对较大，可能是由于长久的不翻种和人为的践踏，土壤紧实。

4.2不同土地利用类型下的表层土壤孔隙度

土壤孔隙度是描述土壤孔隙状况、土壤紧实度、土壤结构的重要指标。土壤总孔隙度坡耕地（42%）>封禁灌丛（34%）>自然恢复灌草地（35%），原因可能是长期耕作坡耕地而导致土壤疏松，孔隙所占容积大，土壤孔隙度较大，封禁草丛长期不翻种，受人为践踏较多，孔隙所占容积小。七壤孔隙度较小;毛管孔隙度：坡耕地（25%）>自然恢复灌草地（24%）>封禁草丛（15%）>封禁灌丛（12%），可能是受植被和人为活动的影响，坡耕地和自然恢复灌草地下的表层土壤蓄水能力较好，而封禁草丛和封禁灌丛下的表层土壤蓄水能力不佳;非毛管孔隙度以封禁灌丛最大为22%，其次是坡耕地为17 %，封禁草丛为15%，自然恢复灌草地最小为10 %，原因是受植被和人为的影响，不同土地利用类型下的土壤通透性存在差异，封禁灌丛和坡耕地土壤通气状况较好，而封禁草丛和自然恢复灌草地上壤通气状况不佳。

4.3不同土地利用类型下表层土壤的水分动态变化

土壤水是作物吸收水的主要来源，是土壤重要的组成部分，是土壤肥力最为活跃的因素之一。封禁灌丛、封禁草丛、坡耕地、自然恢复灌草地4种不同利用类型土的壤含水量在3月25日至8月26日逐渐增大，8月26 日至12月4日呈减小的趋势。土壤水分含量在5月26 日最小，分别为6.1%，6.1%，6.6%，6.O%，在8月26日達到最大，其土壤水分含量分别为23. 8%，30.1%，31.7%，28.O%。土壤含水量与降雨量的年分布规律一致，5～8月是云南的雨季，土壤水分含量逐渐增大，而9月至次年4月为旱季，因此土壤水分含量较低。

4.4不同土地利用类型下的表层土壤稳渗速率

土壤入渗速率可以用来反映土壤入渗能力，土壤稳渗速率也是用来研究土壤物理性质的重要指标之一，表层土壤稳渗速率以坡耕地最大，为6.24 mm/min，其次为封禁灌丛，为1. 51 mm/min，封禁草丛和自然恢复灌草地差别不大，分别为，0.4 mm/min和0.49 mm/min。坡耕地土壤稳渗速率大，可能是因为坡耕地土壤容重小、孔隙度大，则入渗性强，其它3种利用类型下的土壤容重大，孔隙度小，入渗性差。

5结论

（1）封禁灌丛、封禁草丛、坡耕地、自然恢复灌草地4种不同利用类型下表层土壤容重分别为1.07 g/cm³，0. 98 g/cm³，0. 86 g/cm³和1. 02 g/cm。

（2）封禁灌丛、封禁草丛、坡耕地、自然恢复灌草地4种不同利用类型下表层土壤总孔隙度分别为34%，30%，42%和34%，毛管孔隙度分别为12 %，15%，25%，24%，非毛管孔隙度分别为22%，15%，17%，10%。

（3）封禁灌丛、封禁草丛、坡耕地、自然恢复灌草地4种不同利用类型下表层土壤年水分含量在5月26口最小，分别为6.1%，6.1%，6.6%，6.0%，在8月26口达到最大，其士壤水分含量分别为23.8%，30. 1%，31.7%，28.0%。

（4）封禁灌丛、封禁草丛、坡耕地、自然恢复灌草地4种不同利用类型下表层土壤稳渗速率分别为1. 51mm/min，0.4 mm/min，6. 24 mm/min，0. 49 mm/min。

不同的土地利用方式对土壤物理性质存在显著影响。对土壤物理性质进行研究，能够为充分发挥土壤功能、进行土壤改良、合理配置土地提供科学的依据。