地形部位对浙南丘陵竹园土壤性状的影响

夏娇娇，章明奎

(1.青田县农业农村局，浙江 青田 323900； 2.浙江大学 环境与资源学院，浙江 杭州 310058)

土壤质量是众多环境条件综合作用的结果。气候是造成大范围土壤质量差异的主要原因，而小范围内土壤质量的变化多与地形、成土母质有关[1-2]，人为的经营管理加剧了土壤质量在空间上的差异。因此，植物的生长常常因气候、地形、成土母质不同有较大的变化[3-7]。毛竹是亚热带地区山地丘陵重要的经济林，与其他经济林采用等高梯地种植不同，毛竹常常顺坡而生，分布区坡度较大，而且缺乏水保措施。同时，毛竹园受人为干扰较为频繁，采笋过程中的挖掘活动及施肥后的翻耕均可导致地表的不稳定，加之亚热带地区暴雨频率较高，因此，毛竹园地常常具有较为明显的水土流失问题。水土流失可导致地表物质的重新分配，引起不同空间土壤物质组成的分异[8-9]。山地丘陵的地形一般分为正地形与负地形，其支配着地表径流，影响水分的重新分配，从而改变土壤中养分元素的流失与富集。浙南地区广泛分布着毛竹园，经营方式却有着较大的差异，包括粗放经营和集约经营，前者以自然生长为主，不施用肥料；后者常常施用较高的化肥和有机肥。但当前在经营管理上一般不考虑竹园内部肥力等因素的差异。为了解竹园土壤质量的空间分布规律，为经营管理提供依据，研究以浙南地区变质岩发育的施肥与不施肥2种经营模式下的低丘红松泥竹园为例，采集南坡与北坡的坡麓、坡中和坡顶部位的表层土壤，比较分析了地形部位对竹园土壤物理、化学和生物学性状的影响。

1 材料与方法

1.1 采样

在浙南地区分别选择变质岩发育的不施肥与施肥2种经营模式下的代表性低丘竹园各1个，从坡麓至坡顶的海拔分别在120～260 m和135～280 m，坡麓分别在20°～45°和20°～40°，坡度由坡顶至坡麓逐渐降低。前者为不施肥的竹园，后者为施肥多年的竹园。2个采样的丘陵竹园均形成于变质岩，土壤类型均为红松泥。分别在2个丘陵竹林的南坡与北坡的坡麓、坡中和坡顶部位设置观察点，其中，在坡中根据地形变化的差异进一步分设凹坡和凸坡2种分点，观察土体厚度，采集0～20 cm表层土壤。每一类别的观察点各设5个重复。采集的土样分为2个部分：一部分沿土壤自然结构轻轻掰碎成粒径<10 mm的小土块，自然风干，用于测定水稳定性团聚体；另一部分样品经风干、剔除石块及植物残体等杂质后过孔径2和0.15 mm土筛，测定土壤性质。

1.2 分析方法

水稳定性团聚体含量用湿筛法测定；容重用容重圈测定；土壤有机碳采用重铬酸钾氧化法测定；土壤微生物生物量碳采用氯仿熏蒸-硫酸钾提取[10]-Shimadzu TOC自动分析仪测定；土壤pH、全磷、有效磷、速效钾含量采用常规法测定[11]；阳离子交换量(CEC)采用醋酸铵交换法测定；水溶性磷用0.02 mol·L-1CaCl2提取；矿物结合态碳和游离态碳采用密度法分离测定[12]；饱和导水率依据LY/T 1218—1999《森林土壤渗滤率的测定》测定。

2 结果与分析

2.1 土体厚度

无论是南坡还是北坡，竹园地土体厚度(指母质层以上土体的总厚度)随地形部位不同有较大差异，但均表现为坡麓>坡中>坡顶(表1)；坡中-凹坡部位的土体厚度明显大于坡中-凸坡部位。

表1 不同地形部位竹林土壤物理性状与化学性状

2.2 土壤化学性状

表1结果表明，竹园土壤的pH值表现为从坡顶向坡麓土壤逐渐增加，即地形部位越高，土壤酸性越强。与此同时，表层土壤的CEC也呈现坡麓>坡中>坡顶。

2.3 土壤物理性状

各地形部土壤的黏粒含量也有明显的差异(表1)，由高至低呈现：坡麓>坡中>坡顶，坡中-凹坡部位的黏粒含量明显大于坡中-凸坡部位。土壤的容重均呈现坡麓<坡中<坡顶，即以坡顶的土壤最为坚实，坡麓较为疏松。与容重的变化相反，饱和导水率呈现为坡麓>坡中>坡顶。土壤中水稳定性团聚体呈现由坡顶向坡麓逐渐增加。坡中-凹坡部位的容重低于坡中-凸坡部位，而水稳定性团聚体含量和饱和导水率为坡中-凹坡部位大于坡中-凸坡部位。总体上，坡向对土壤物理性状影响较小。

2.4 土壤有机质和养分

对土壤有机质、有效磷和速效钾的分析结果(表2)表明，不施肥经营条件下，竹林土壤有机碳和微生物生物量碳均表现为坡麓>坡中>坡顶，土壤速效钾含量坡顶>坡中>坡麓，全磷和有效磷的含量无明显的变化规律。施肥经营条件下，坡位之间土壤有效磷和速效钾的差异明显大于不施肥经营条件下。相同坡位的北坡土壤有机碳及微生物生物量碳含量明显高于南坡；位于坡中部位的凹坡土壤有机碳和微生物生物量碳含量明显高于凸坡。竹林土壤中矿物结合态碳随有机碳积累的增加而增加，但矿物结合态碳占有机碳的比例随有机碳积累的增加而下降，而游离态碳的比例随有机碳积累的增加而增加。

表2 不同地形部位竹林土壤有机碳和养分含量

坡向对土壤有机质的积累有一定的影响，在相同的地形部位，北坡土壤有机碳、矿物结合态碳和微生物生物量碳均高于南坡。施肥改变了土壤磷素形态，其水溶性磷、速效磷含量和比例明显高于不施肥经营竹林。

3 小结与讨论

坡位、坡向及坡形的差异可明显改变土壤性状。坡位的不同导致相对海拔高差的变化，从而影响土壤物质的输入与输出。在山区，坡顶部的表土不断被剥蚀，导致底土层暴露出来，延缓了土壤的发育，产生了土体薄、有机质含量低、土层发育不明显的土壤或粗骨性土壤。坡麓地带或山谷低洼部位，常接受由上部侵蚀搬运来的沉积物，也阻碍了土壤发育，产生了土体深厚、整个土体有机质含量较高但发生土层分异不明显的土壤。坡地土壤的物质迁移是由高处搬运至低处，也就是说坡顶的土壤物质随流水可向坡麓迁移，其结果导致坡顶物质损失、坡麓物质的增加，表现为坡顶土层变薄，土壤有机质、养分因随土壤物质迁移减少，而坡麓因接受上坡物质，有机质、养分呈增加的趋势。与此同时，坡顶土壤中的钾等盐基物质因淋溶逐渐损失，导致土壤酸化及pH的下降。因此，表现为土壤CEC、有机碳、水稳定性团聚体含量和微生物生物量碳均表现为坡麓>坡中>坡顶，土壤速效钾含量坡顶>坡中>坡麓；土壤pH一般是坡麓高于坡中和坡顶。由于坡顶属侵蚀区，其土壤多形成于残积物上，土壤较为坚实，容重较高；而坡麓因接受坡顶物质来源，属堆积区，土体较松散。因此，竹园土体厚度自坡麓、坡中至坡顶逐渐降低，土壤容重一般是坡麓<坡中<坡顶。由于土壤物质的选择性流失(细颗粒优先流失)，因此，土壤黏粒含量和渗透率一般表现为坡麓>坡中>坡顶。

坡向的不同可影响土壤的水热状况，影响植物的生长和有机质的分解。南坡土壤的温度高于北坡，而土壤水分与温度相反，为北坡高于南坡。因此，一般是北坡植被生物量较高，而土壤有机质分解较慢，导致北坡土壤的有机质高于南坡。相应地北坡土壤水稳定性团聚体及微生物生物量碳含量明显高于南坡。凹坡因地势较缓，水土流失较弱，土体一般要比凸坡厚，表层中养分和有机质的积累相对也较多。由于竹园土壤中有机质主要来自枯枝落叶，随着进入土壤中枯枝落叶的增加，土壤有机质也显著增加，而由于林地土壤有机质分解相对较慢，积累在土壤中的有机质主要为分解较弱的颗粒态有机质，因此，竹园土壤中矿物结合态碳占有机碳的比例随有机碳积累的增加而下降。

施肥增加了土壤中活性养分，增加了地表物质迁移的强度，从而增加了不同坡位之间物质迁移的数量，因此，在施肥条件下，坡位之间土壤有效磷和速效钾的差异明显大于不施肥经营条件下。正是由于不同坡位之间土壤质量要素的差异，在竹园经营管理上应注意因地形部位不同导致的土壤肥力差异，并注意竹园水土保持工作。