武夷山不同植被下黄壤特征及可蚀性K值对比

卜楠婷

（福建师范大学地理科学学院，福建 福州 350117）

武夷山是中国东南大陆现存面积最大，保留最为完整的中亚热带森林生态系统，植被类型丰富。不同植被类型通过改变植物根系、枯枝落叶层，影响截流下渗等过程使土壤的理化性质存在差异，从而也影响可蚀性K值的变化。土壤自身的抗侵蚀性是土壤承受降雨和径流分离及输移等过程的综合性能，研究土壤的理化性质和可蚀性K值为武夷山的土地合理开发利用和保护土壤多样性提供科学依据，对水土流失科学理论和应用实践具有重要意义。

目前，我国学者关于土壤的研究内容主要在系统分类、基本特点及开发利用几个方面，且研究对象大多是位于我国西南山地、高原的山地黄壤[1]。对武夷山土壤的研究大多集中在土壤的垂直地带性上，例如黄群山等人通过对武夷山山地土壤的理化性质进行研究，指出土壤的有机质含量随着海拔的升高而增加的现象；李金全对武夷山土壤进行理化性质参比分析，指出随着海拔升高粘粒含量、黏化率及粉粘比逐渐减小[2]；吴燕清研究武夷山的红壤、黄红壤及黄壤参比并提出分析改良对策[3]。

然而，以往研究中对于武夷山海拔相近，不同植被类型下的土壤理化性质可蚀性K值对比的研究较少，因此，本研究将武夷山相近海拔，不同植被下黄壤的理化性质及可蚀性K值对比作为切入点，将武夷山采样后土壤测定黄壤的pH、有机质和土壤颜色，计算机械组成并判断土壤质地，根据所测定的土壤理化性质结果采用EPIC模型计算土壤可蚀性K值，以期为武夷山的土壤合理开发利用提供一定的科学依据。

1 研究区概况

1.1 武夷山自然保护区环境概况

武夷山自然保护区位于武夷山脉北端，属于中亚热带温暖湿润的季风气候，年平均气温约12～13 ℃，1月平均气温3 ℃左右，极端最低气温可达-15 ℃，7月平均气温23～24 ℃；年降水量在2000 mm以上，是福建省降水量最多地区；年相对湿度高达85%，雾日在100 d以上。

表1 采样地点的自然环境条件

武夷山自然保护区平均海拔1200 m，最高2158 m，最低300 m，高差悬殊；河流侵蚀切割深度达500～1000 m，沟谷相间。保护区森林覆盖率为96.3%，植被类型丰富，最高峰为黄岗山，随着海拔高度的下降，土壤垂直分布明显，分别为山地草甸土带、黄壤带、黄红壤带、红壤带；从山脚到山顶则依次排列着常绿阔叶林、针阔叶混交林、针叶林、矮曲林、中山草旬等5个群落外貌特征不同的植被带谱，其分界线清晰可见。

1.2 采样地点概况

2 材料与方法

2.1 样品采集及测定

采样地点分别选取武夷山的挂墩茶园（117°36'18″E，27°42'18″N）、挂墩杉竹林（117°38'26″E，27°44'3″N）、先锋岭（117°39'8″E，27°42'39″N）和拗头（117°38'34″E，27°40'3″N）作为采样点，土样采集时间为2021.10.1～2021.10.20，实验室测定理化性质及分析计算为2021.10.27～2021.11.1。

2.2 研究方法

野外采集的土样以甲种比重计法测定土壤机械组成，采用电位测定法测定土壤pH值，土壤的有机质含量使用重铬酸钾－浓硫酸加热法测定。

对土壤机械组成读数进行各项校正后，根据⑴⑵式计算得出各剖面土层的机械组成。最后采用侵蚀—生产力评价模型（EPIC）计算土壤可蚀性K值。

3 结果

3.1 土壤理化性质对比

3.1.1 不同植被类型下的土壤机械组成对比

土壤机械组成决定着土壤质地的粗细，直接影响土壤的理化性状与肥力状况，同时土壤机械组成又是土壤分类的依据[4]。本研究采用甲种比重计对土壤各剖面的机械组成测定，进行两次读数，结果如表2，经过读数校正与计算得到表3。

表2 各土壤剖面的机械组成原始读数

根据测定的土壤剖面机械组成（表3）可得出以下规律：

表3 土壤各剖面的机械组成数据及质地

⑴ 在测定的4个采样点10个土层中，砂粒含量都在机械组成中占优势，其中茶园的砂粒含量最高。这主要因为茶树扎根浅，其根多穿插分布在土壤的表层，未能大量深入，较弱的保土能力使得表层土容易被冲刷，形成多砂粒的表层土壤结构。

⑵ 随着深度增加，土壤剖面各土层的砂粒含量呈递减趋势。除了成土母质本身的风化物特性影响以外，人为耕作对土壤的翻动也造成了一定的影响[2]。

⑶ 结合表4，除了茶园，黏粒含量与土壤有机质含量存在正相关。这是由于土壤有机质易与较细土壤颗粒结合形成复合体[5]，同时，较细颗粒的表面暴露接触面多，能与更多有机质结合。

3.1.2 土壤有机质、pH值分析

土壤有机质含量是衡量土壤肥力高低的重要指标之一，也反应了一定的成土过程，对研究土壤形成、分布分类及肥力等都有重要的理论和实践意义[6]。根据表4，可知在不同植被类型下土壤的有机质含量呈现了以下的规律：

⑴ 同个土层A层，茶园和杉竹林有机质含量最高，竹林次之，常绿阔叶林最少。其原因可能是挂墩（茶园）受到人为因素影响如施肥等，使得有机质含量较高，而先锋岭（常绿阔叶林）可能受到人为干扰，降低了土壤有机质含量。

⑵ 随着土壤深度的增加，各剖面的有机质含量表现为逐渐减少趋势，但整体剖面有机质含量减幅为：茶园＞杉竹林、竹林＞常绿阔叶林。

⑶ 在相同深度B层，茶园黄壤的有机质含量明显少于杉竹林黄壤的有机质含量。其原因可能有以下几点：①挂墩杉竹林的枯枝落叶层较茶园厚，土壤有机质来源多，整个土体的有机质会多于茶园黄壤。②茶树的根系少且较浅，多分布在表层，无法深扎土壤下层，这不利于将有机质带到下层，使相同深度的有机质含量小于杉竹林黄壤。

土壤pH是土壤基本性质和肥力的重要影响因素之一。根据电位法测定武夷山的4个采样点剖面可知：土壤pH值均小于5.17，属于酸性土，符合植被生长所需的酸性环境；茶园Ah层pH为4.30，杉竹林A层pH为4.34，先锋岭Ah层pH为4.52，竹林Ah层pH为4.45，所以茶园Ah层土壤酸性最强，杉竹林、竹林次之，常绿阔叶林最弱。究其原因，茶树具有聚铝作用，铝的活化和富集过程使得土壤酸性不断加强。

3.2 土壤可蚀性K值对比

土壤自身的抗侵蚀性是指土壤易受侵蚀动力破坏的性能，可蚀性K值是研究土壤侵蚀的基础，对水土保持的理论和应用上具有重要意义。根据所测定的土壤理化性质结果采用EPIC模型计算土壤可蚀性K值（表4）。

表4 土壤剖面土壤性质及可蚀性K值

式中：Sa-砂粒含量（%）；Si-粉粒含量（%）；Ci-黏粒含量（%）；C-有机碳含量（%），有机碳含量=有机质含量/1.724；Sn=1-Sa/100。

根据我国东南丘陵区土壤可蚀性K值分级指标可知，土壤k值范围0.20～0.25属于中低可蚀性土壤。比较各剖面A层的K值可以发现：竹林（0.1956）＜茶园（0.2090）＜杉竹林（0.2123）＜常绿阔叶林（0.2402）。即先锋岭的K值最大，可能与人为干扰有关，先锋岭原先植被为常绿阔叶林，后人为种植毛竹破坏了土壤表层。

4 结论

通过武夷山样品采集及实验操作，研究武夷山黄壤在不同植被类型下理化性质及可蚀性K值的差异，得到了如下结论：

⑴ 在测定的4个采样点10个土层中，土壤机械组成砂粒含量大部分均较大，其中茶园的砂粒含量最高。这与茶园扎根浅、保土能力弱的特性有关；土壤剖面各土层的砂粒含量随着深度增加而呈递减趋势，除成土母质本身特性外，还可能受到人为因素影响，如耕作翻动土壤。

⑵ 除了茶园，黏粒含量与土壤有机质含量呈现正相关，即黏粒含量越高，有机质含量越高。这是由于表面暴露接触面相较更多的细颗粒能与更多有机质结合。

⑶ A层中茶园和杉竹林的有机质含量最高，竹林次之，常绿阔叶林最少；各剖面的有机质含量都随着土壤深度的增加而逐渐减少，但整体剖面有机质含量减幅为茶园＞杉竹林、竹林＞常绿阔叶林；相同深度B层，杉竹林下黄壤的有机质含量多于茶园下黄壤。

⑷ 茶园Ah层土壤酸性最强，杉竹林、竹林次之，常绿阔叶林最弱。

⑸ 采样点土壤属于中低可蚀性土壤，各剖面A层的K值表现为竹林（0.1956）＜茶园（0.2090）＜杉竹林（0.2123）＜常绿阔叶林（0.2402）。

由此可见，在武夷山相近海拔、不同植被下的土壤理化性质除自然因素外，人为因素也对土壤的理化性质具有一定的影响。积极影响方面，人为施肥后可使土壤中有机质含量增加；另一方面，人为干扰踩踏可能使有机质含量在黄壤中降低。不同植被下土壤理化性质的研究结果及采用EPIC模型计算得到的土壤可蚀性K值为武夷山的土壤合理开发利用提供了一定的科学依据。