碎石风化物对土壤理化性质及稳定性的影响

董起广 曲少东 黎雅楠 熊宇斐

摘   要   针对渭北部分地区土地整治中存在大量碎石风化物混入土壤的现象，本研究通过采集项目区及周边不含碎石风化物的未扰动土壤（WT）、不含碎石风化物的农用地（NT）、含碎石风化物的未扰动土壤（YWT）、整治后含碎石风化物的农用地（YRT）四种类型的土壤，对比分析了碎石风化物對土壤理化性质的影响。试验结果表明：1）碎石风化物在一定程度上可增加未扰动土壤的有机质含量;2）在此类新增耕地中，含碎石风化物的未扰动土壤具有较高的稳定性，原状未扰动的土壤水稳定性较差，易发生水土流失，而经过长期耕种的农田和含泥岩风化物的新增耕地的水稳定性要高于区域内未扰动土体;3）含碎石风化物的未扰动土壤和扰动土壤水分含量都显著高于不含碎石风化物的未扰动土壤。

关键词   土壤理化性质;稳定性;碎石风化物;土地整治

土地整治工程是新增耕地的重要途径和有效举措，目前土地整治工程项目已实施多年，耕地面积增加数量可观，但其耕地质量不容乐观[1-2]。这是由于新增耕地主要为荒草地、废弃工矿地、盐碱地、石砾地等土壤质量低下、种植效果差的未利用或难利用土地[3-5]。

陕西省渭北黄土高原区荒草地资源丰富，但大多未得到合理的利用，若在该区实施土地整治项目，可有效实现陕西省耕地资源的占补平衡。土壤质量是新增耕地能否实现高产高效和土地整治能否实现可持续性的主要判断标准[6]，充分了解新增耕地的土壤状况，明确其土壤理化性状，对更好地发挥土地整治效果、提高新增耕地质量有着重要的指导意义。在黄土高原荒草地整治过程中，部分地区存在大量碎石风化物混入新增耕地的情况，可能会引起土壤理化性质、水分状况等改变。因此，研究这些碎石风化物对新增耕地土壤性状的影响对于指导此类地区的土地整治工作具有重要意义。

1 调查方法

1.1 采样时间、地点

采样区位于陕西省铜川市某土地整治项目区，在项目区坡度平缓地带选择4种不同土体结构下的土壤类型：不含碎石风化物的未扰动土壤（WT）、不含碎石风化物的农用地（NT）、含碎石风化物的未扰动土壤（YWT）、整治后含碎石风化物的农用地（YRT）。2018年4月、6月、10月各采集一次样品，每种土壤类型采用“S”形法选取5个样点，根据实地情况选择，采样深度0～20 cm。

1.2 测试项目

土样测定指标：容重、机械组成、有机质、团聚体及土壤含水量。

采回土样后，在实验室内进行有机质、机械组成及水稳定性团聚体测定，分别根据《土壤检测 第6部分：土壤有机质的测定》NY/T 1121.6—2006、《粒度分析 激光衍射法》GB/T 19077.1—2008、《土壤检测 第19部分：土壤水稳性大团聚体组成的测定》NY/T 1121.19—2008中方法进行测定。

容重采用环刀取样，根据《土壤检测 第4部分：土壤容重的测定》NY/T 1121.4—2006进行测定。

土壤含水量利用环刀取样，分别于2018年4月、6月、10月及2019年4月各采样1次，共采集4次，采集深度为0～10 cm、10～20 cm，采用重量法进行烘干测定。

2 结果与分析

2.1 碎石风化物对土壤理化性质的影响

土壤肥力高低取决于土壤养分状况，直接影响作物产量。图1反映了不同类型下0～20 cm土体有机质、碳酸钙、粘粒含量及容重水平。土壤有机质含量表现为YWT>NT>YRT>WT，即未扰动的土壤有机质含量最低，含泥岩风化物的未扰动土壤有机质含量最高，为前者的3.4倍，两类农田的有机质含量水平接近，其中不含泥岩的农田有机质含量略高，原因主要是此类农田耕作时间久，有机质积累较高，而含泥岩的农田为新整治农田，但其有机质含量高于未扰动土壤，说明泥岩的混入可在一定程度上增加有机质含量。

粘粒和碳酸钙也是土壤结构的重要胶结物质。土壤中碳酸钙含量增加后，碳酸钙与土粒聚集形成团粒结构，小孔隙减少，大孔隙增多，导致土壤在相同吸力下，持水能力减弱，通气能力增强，钙积层碳酸钙含量一般在20%～30%。4种类型土体的碳酸钙含量相差不大，均在8%左右，而整治后含碎石风化物的农用地略小于其他类型。当碎石含量较高时，需关注土体的通气状况。

从粘粒含量及土壤容重来看，未扰动土壤具有相对较高的粘粒含量和容重，分别为18.93%和1.46 g·cm-3，而不含碎石风化物的农用地的粘粒含量和容重分别为14.26%和1.28 g·cm-3，整治后含碎石风化物的农用地为16.29%和1.35 g·cm-3，含碎石风化物的未扰动土壤为14.35%和1.43 g·cm-3。

以上结果反映出碎石风化物对未扰动土壤和农用地会产生一定的影响，通过比较未扰动土壤和含碎石的未扰动土壤，发现碎石在一定程度上增加了未扰动土壤的有机质含量;对于整治后的农用地来说，含碎石的新增耕地粘粒含量略高，容重较大，在一定程度上可增加土体的胶结力。

2.2 碎石风化物对土壤稳定性的影响

水稳性团聚体对保持土壤结构的稳定性有重要作用，因而其是衡量土体结构稳定性的关键指标。通过湿筛法可以获得土壤中不同粒径水稳定团聚体的含量，如表1所示，4种类型土壤的团聚体含量差异较大。土层内大于0.25 mm的团聚体含量表现为含碎石的未扰动土壤（YWT）最高，为46.5%;其次是不含碎石风化物的农用地（NT）和整治后含碎石风化物的农用地（YRT），大于0.25 mm的团聚体含量分别为25.2%和20.3%;最小为未扰动土壤，大于0.25 mm的团聚体含量为3.5%。从MWD来看，NT、YWT的值较高，水稳定性较强。

说明原状的含碎石的未扰动土壤具有较高的稳定性，但原状未扰动的土壤水稳定性较差，易发生水土流失，而经过长期耕种的农田和含泥岩风化物的新增耕地的水稳定性要高于区域内未扰动土体。

2.3 碎石风化物对土壤水分含量的影响

图2反映了不同类型土壤的平均水分含量，表2为差异性分析。从中可以看出，0～10 cm、10～20 cm土层内，土壤水分含量均表现为WT差异性分析显示，WT与YWT、YRT之间的平均土壤含水量均存在显著差异，说明含碎石风化物的未扰动土体、新增耕地的水分含量都显著高于未扰动土体，虽然高于多年耕种的农地，但差异不显著。

3 小结

本研究针对铜川市某土地整治项目实施过程中存在的大量碎石风化物影响土地整治工程施工及土体稳定性等问题，通过野外采样分析、室内分析等方法，研究了碎石风化物对新增耕地土壤理化性质及稳定性的影响。

1）碎石在一定程度上可增加未扰动土壤的有机质含量，含泥岩风化物的土壤有机质含量最高，为未扰动土壤的3.4倍;对于整治后的农用地来说，含碎石的新增耕地粘粒含量升高，容重较大，利于提高土体的胶结力。

2）在此类新增耕地中，含碎石风化物的未扰动土壤具有较高的稳定性，但原状未扰动的土壤水稳定性较差，易发生水土流失，而经过长期耕种的农田和含泥岩风化物的新增耕地的水稳定性要高于区域内未扰动土体。

3）未扰动土壤与含碎石风化物的未扰动土壤、含碎石风化物的扰动土壤的含水量存在显著差异，含碎石风化物的未扰动土壤和扰动土壤水分含量都显著高于不含碎石风化物的未扰动土壤。

参考文献：

[1] 杨逢渤.农村土地整治项目后评价研究[D].重庆：西南大学，2011.

[2] 杨绪红，金晓斌，管栩，等.2006—2012年中国土地整治项目空间特征分析[J]. 资源科学，2013，35（8）：1535-1541.

[3] 席闽生.县域土地开发整理潜力评价方法研究[D].北京：中国农业大学，2005.

[4] 徐康，金晓斌，吴定国，等.基于农用地分等修正的土地整治项目耕地质量评价[J].农业工程学报，2015，31（7）：247-255.

[5] 王莉，张和生.国内外矿区土地复垦研究进展[J].水土保持研究，2013，20（1）：294-300.

[6] 周建，張凤荣，王秀丽，等.中国土地整治新增耕地时空变化及其分析[J].农业工程学报，2014，30（19）：282-289.

（责任编辑：易  婧）