不同年限撂荒地土壤性质演变研究

□王玮玮，韩 岭，胡振华，姚 垚，杨 康，田 波，彭洪杏

（贵州林业勘察设计有限公司 贵州 贵阳 550000）

随着我国现代化步伐的加快，大量农民进城务工，抛掉了世代耕作的土地，导致农村出现了大量的撂荒地。撂荒是对土地资源的一种浪费，甚至会影响到粮食生产及社会经济的稳定发展，所以需要对其进行开发利用，实现其应有的价值[1]。很多学者研究撂荒地土壤的各项指标及其变化，并对撂荒地进行监测及利用，其中所选取的指标、研究方法、评价标准也各不相同[2]，研究针对撂荒地土壤的物理、化学性质及酶活性较为全面地展开分析其时空演变，以期对本研究区及类似的不同年限撂荒地的开发利用提供一定的科学依据。

1 研究区概况

研究区属于云南省昆明市禄劝彝族苗族自治县东北部的则黑乡，位于金沙江和普渡河的三角地带。属于亚热带季风气候，年均温为16 ℃，年降水量为975.5 mm。区内山峦起伏，山区与坝子相间，境内气候垂直分布，最高海拔3 000 m，最低海拔746 m。土壤类型以红壤、黄棕壤、紫红土、棕壤和水稻土分布最广。研究区属于国家级贫困扶持县所在范围，经济较为落后，农村大量人口外出务工，致使耕地无人耕种，出现大面积撂荒现象。

2 研究方法

2.1 样本采集、处理及测定

在禄劝县则黑乡民安乐村对各撂荒年限分别为5 年、10 年、15 年和20 年的样地，以及正在耕作的一块样地进行土样的采集（见表1），每个样地用环刀采集0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm 处土样，并按照对角线重复3 次，以便数据更加科学客观。土壤样品带回实验室进行风干过2 mm 筛，用以测定土壤理化性质各个指标。

表1 不同年限撂荒地基本情况

对涉及的8 个土壤理化性质分别采用的测定方法如下。

土壤水分的测定采用烘箱法；土壤容重采用环刀法；土壤总孔隙度通过土粒密度和土壤密度计算求得；土壤pH 值的测定选用电位法；土壤有机质的测定采用重铬酸钾容量法；土壤全氮采用高氯酸-硫酸消化法；全磷的测定采用NaOH 碱熔钼锑抗比色法；全钾的测定采用氢氧化钠熔融法；水解氮采用扩散吸收法测定；有效磷采用0.025 mol/L HCl、0.03mol/L NH4F 浸提剂测定；速效钾的测定采用1 mol/L 中性乙酸铵溶液浸提剂。脲酶活性采用苯酚钠—次氯酸钠比色法；过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法进行测定；蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法；蛋白酶活性采用茚三酮比色法[3-5]。

2.2 数据的处理分析

土壤各种指标的原始数据的统计、处理采用Excel 进行；对于各指标分析、各指标撂荒年限的比较分析及图表制作等采用SPSS 26.0 进行处理。

3 结果分析

3.1 不同年限撂荒地土壤物理性质演变规律

本研究选择土壤的含水量、容重及孔隙度来反映不同年限撂荒地土壤物理性质的演变规律[6]。由图1可以看出，除了撂荒5 年的20～40 cm 处和撂荒15 年0～20 cm 处的土壤含水量在8%以上，其余皆在8%以下，按照标准属于干土，不适宜耕作和播种。其中现耕地土壤含水量最低，垂直差异不明显，是由于现耕地刚进行了40～60 cm 深度的翻耕，且无任何农作物生长[7]。5 年和15 年的撂荒地，撂荒后杂草丛生，较为繁茂，积累了大量的枯枝落叶，有效地蓄积了水量，故土壤含水量较大。撂荒10 年的荒地，更新植被为桤木，未成林，未达到郁闭，草本植被生长也少，所以含水量较低。撂荒20 年的荒地，更新植被为蕨类，但土壤为沙土，不易存储水分，土壤含水量较低[8]。

土壤容重取决于土壤质地、结构、孔隙度等，一般是越低越好，表明土壤疏松，适宜植物根系生长，利于植物根系的伸展及雨水迅速下渗，减少地表径流的冲刷。由此可以看出，容重与孔隙度的关系应为反比。对比容重与孔隙度，符合反比规律，容重大，孔隙度小，反之孔隙度大。

从撂荒地土壤容重的数值来看，其整体在0.9～1.1，按照标准，说明本区域撂荒地的整体结构良好，适宜作物的生长，也表明本区域撂荒地有机质含量较高，通过下节土壤化学性质的分析，也可以得到很好的应证。

从撂荒年限可以发现，撂荒0～10 年的土壤容重和孔隙度较为平稳，撂荒15～20 年土壤容重呈上升趋势，孔隙度呈下降趋势，是由于撂荒20 年的土壤质地为沙土，孔隙粗大，但数目较少，总孔隙容积较小，容重较大[9-10]。

3.2 不同年限撂荒地土壤化学性质演变规律

本研究从土壤养分状况中的有机质、全氮、全磷、全钾、水解氮、速效钾来反映不同年限撂荒地土壤化学性质的演变规律[11]。

分析不同年限撂荒地土壤养分各指标含量，有机质无论是表层还是下层，其含量高于20 g/kg[12]，按照土壤有机质含量与土壤肥力的关系国家标准，大于20 g/kg 即属于高肥力地；全氮含量在0.5 g/kg 以下，表明整个研究区立地条件较差，按照标准（全国第二次土壤普查养分分级标准），属于最低级别的六级（极低）；土壤全磷含量在1～2 g/kg，按照标准属于一级；土壤全钾含量小于7 g/kg，按照标准属于五级（低）；土壤水解氮表层含量在90 mg/kg（三级）以上，撂荒10 年和20年的达到150 mg/kg 以上，按照标准，属于一级（很高），撂荒5 年、15 年、20 年40～60 cm 的土壤水解氮含量在30 mg/kg 以下，属于六级（很低）；撂荒地土壤速效钾表层含量在100 mg/kg 以上，按照标准属于三级（高），最低含量为撂荒10 的40～60 cm，含量为46 mg/kg，属于五级（低）。由此可以看出撂荒地整体氮素及钾素含量较低，在重新开发利用时，需要适当进行施肥，提高土壤养分质量[13]。

土壤养分各指标在垂直分布上，除全钾之外，撂荒地土壤有机质、全氮、全磷、水解氮、速效钾呈表层到下层递减趋势，且表层含量明显高于下层，表明这几种养分指标在土壤中存在表聚现象，而全钾的垂直分布变化规律不明显，有待进一步研究[14]。

随着撂荒年限的增加，土壤养分各指标呈现出不同的变化规律。由于表层0～20 cm 处撂荒地土壤各养分指标受外界影响过大，所以选取20～40 cm 处土壤样本，分析撂荒年限的增加各个养分指标的变化趋势。土壤有机质、全氮、全磷、全钾随着撂荒年限的增加呈增加的趋势，说明植被的自然恢复有利于土壤养分的恢复与累积；水解氮在20～40 cm 处，随着撂荒年限的增加，呈现减—增—减的趋势；速效钾在20～40 cm 处随着撂荒年限的增加，呈现先减少后增加的趋势，由于其发生发展受各种内外因素影响过多，有待进一步研究分析，发现其内在规律[15]。

3.3 不同年限撂荒地土壤酶活性演变规律

酶是土壤组分中最活跃的有机成分之一，土壤酶对于土壤的新陈代谢过程具有很大的推动作用，几乎参与了土壤中所有生物化学过程。本研究选取脲酶、过氧化氢酶、蛋白酶、蔗糖酶来反映不同年限撂荒地土壤酶活性演变规律[16]。

图3 表明，在垂直分布上，土壤酶活性整体呈现表层高于下层，这与土壤养分表聚现象一样，说明表层积累丰富的的有机质及养分有利于激发或增强土壤的产酶能力[17]。依然选择20～40 cm 处的土样，分析土壤酶活性随着撂荒年限的增加的变化趋势。在20～40 cm 处，撂荒0～15 年呈下降趋势，15～20 年呈上升趋势。表明退耕初期，耕地刚刚停止施肥，有机质及其他养分含量高，草本植物迅速生长，而随着撂荒年限的增加，土壤含水量、有机质及其他养分减少，限制了土壤微生物的增加，酶活性也随之减少；年限为20 年的撂荒地，其生长植被为多年生蕨类为主，且盖度在90%以上，土壤水分较为充足，前一年生或多年生的草本植物逐渐死亡，经过腐烂，增加了土壤有机质，其产酶能力也增加。

4 小结及讨论

通过对禄劝县则黑乡不同年限撂荒地土壤物理性质、化学性质及酶活性各个指标研究，得出了以下结论。

（1）通过对研究区物理性状的测定与分析发现撂荒地整体含水量较低。一方面由于云南整体正处于干季，久未降水，造成干旱；另一方面也因为本区域整体植被覆盖度不够高，土壤蓄水能力过差，需要进行人工干预并管理，提高本区域的土壤水分含量，以待开发利用。从土壤容重和孔隙度分析，说明研究区土壤结构较为合理。从土壤物理性状随撂荒年限来看，由于所取样各个立地条件、地形、植被状况等有差异，土壤含水量随着撂荒年限的增加变化不够明显，另外，垂直差异规律也较差；土壤容重在垂直分布上，整体呈现上层土壤低于下层土壤，表明上层土壤结构更为合理，这与表层土壤能够积累更多的有机质有很大的关系；同时通过研究表明土壤容重与土壤孔隙度呈反相关关系。

（2）通过对研究区化学性状的测定分析，本研究区域有机质及磷素含量较高，而氮素及钾素含量偏低，在重新开发利用撂荒地时需要针对性地进行施肥管理。养分在垂直分布上，除全钾外整体呈现出表聚现象。随着撂荒年限的增加，土壤养分呈现出不同的变化规律，由于各个样地的基本状况有差异，其中的原因需要进一步探讨研究。

（3）研究区域土壤酶活性在垂直分布上表聚现象明显，随着撂荒年限的增加，在20～40 cm 处，撂荒0～15 年呈下降趋势，15～20 年呈上升趋势，这与撂荒地的植被状况有很大的关系。很多文献也表明土壤酶活性可以反映土壤质量，下一步有待对撂荒地土壤酶活性与各养分之间作进一步的相关性分析，并研究撂荒地土壤质量用酶活性来评定是否合理。