阜康市三工河小流域土壤水稳性团聚体分布特征研究

柴仲平 王雪梅 孙 霞 贾宏涛

摘要:以阜康市三工河小流域土壤为例,通过选取典型梁峁坡地、不同坡度坡地及不同植被覆盖土壤进行采样,分别对土壤0～20 cm和20～50 cm剖面层土壤水稳性团聚体含量及其影响因素做了初步研究。结果表明,该小流域土壤水稳性团聚体分布存在以下特征:土壤同一剖面自上而下呈递减趋势;同一坡面随坡位自上而下呈增加趋势;随坡度的增加而减少;不同植被覆盖土壤团聚体含量呈现农用坡耕地<林地<草地<草灌地。

关键词:阜康市;小流域;水稳性团聚体;分布特征

中图分类号: S152.4 文献标识码: A 文章编号:1006-6500(2009)01-0062-04

Study on the Distribution Characteristics about Soil Water Stable Aggregate in Sangong River Small Watershed of Fukang City

CHAI Zhong-ping1,WANG Xue-mei2,SUN Xia1,JIA Hong-tao1

(1.College of Pratacultural and Environmental Science,Xinjiang Agriculture University,Urumqi 830052,China;2.College of Geography Science and Tourism,Xinjiang Normal University,Urumqi 830054,China)

Abstract:The soil aggregate is the important component of soil, affects the soil each physical and chemical properties, and has the material effect to the soil erosion. The water stability and quantity of soil aggregate are important indicator to evaluate the soil antierodibility, taking the Fukang city sangong river small watershed soil as example, typical hilly slopes, different gradient slopes and different vegetation cover soil were carried on the sampling, the preliminary study to the water stable aggregate content of the 0～20 cm and 20～50 cm layer soil and its influencing factors were separately done. The result indicated that the distribution of water stable aggregate in small watershed soil had the following characteristics: the same soil profile was decreasing tendency from surface to inner;The same slope was increasing tendency from top to bottom; The different slope was decreasing tendency with the slope increasing; The water stable aggregate content of the different vegetation cover soil shows farm sloping land

Key words: Fukang city;small watershed;water stable aggregate;distribution characteristics

土壤团聚体是土壤的重要组成部分,是土壤结构的基本单位[1]。土壤团聚体在土壤中具有保证和协调土壤中的水、肥、气、热,影响土壤酶的种类和活性,维持和稳定土壤疏松熟层等三大重要作用[2]。在一定程度上,土壤团聚体数量和质量及水稳性团聚体的状况影响着土壤结构的优劣[3]。已有研究表明,土壤团聚体中粒径>0.25 mm的水稳性团聚体是维持土壤结构稳定的基础,其含量越高,土壤的结构稳定性越大[4,5]。具有良好水稳性团聚体结构的土壤,不仅能够满足植物对水分、养分、湿度、空气的需求,而且具有良好的抗冲抗蚀性能。土壤抗蚀性(或抗冲性)取决于土粒和水之间的亲和力。亲和力越大,土壤颗粒越易分散和悬浮,团聚体结构也越容易受到破坏和解体,同时导致土壤透水性能降低,因而在这种情况下,即使径流很小也会发生侵蚀。如果土壤颗粒间胶结力很强,土壤团聚体结构体大,则团粒结构体相互不易分离,可以抵抗较强的冲刷作用[6]。近年来,国内外学者对土壤团聚体的形成机制、稳定机制、稳定性的影响因素及其分形特征进行了深入研究,结果表明,土壤团聚体的形成是一个非常复杂的过程,包括一系列的物理、化学及生物的作用;土壤水稳性团聚体的数量对土壤通气透水性、土壤温度以及土壤抗蚀性具有重要影响,土壤有机质、土壤微生物等自然因素及耕作、土地利用方式变化等人为活动,对土壤团聚体的稳定性均有重要影响[6-7]。新疆是全国水土流失面积较大的地区,但对该区的土壤侵蚀过程却未进行过深入细致的研究,这直接影响了新疆地区良性生态环境重建等重大决策的制定。因此,笔者以阜康市三工河小流域土壤为例,对该区域土壤水稳性团聚体的分布特征及其影响因素做初步研究,旨在为小流域土壤侵蚀治理提供重要的参考依据。

1 研究区概况

三工河小流域为三工河流域(水磨河、三工河、四工河)的一条支流,位于阜康市的西南部,南至博格达峰,北与农六师六运湖农场接壤,东至大泉牧场,西与水磨沟牧场相邻,地理坐标位于东经87°53′33″~88°17′12″,北纬43°46′37″~44°46′56″,总面积750.19 km2。流域海拔高程在450～5 445 m之间,流域内地形南高北低,由东南向西北倾斜。全流域地貌单元可大致分为山地、丘陵和平原,其中山地205.12 km2,丘陵149.02 km2,平原396.05 km2。长期以来,由于土地、矿产等资源不适度开发及一些自然因素造成该地区水土流失非常严重,水土流失面积已达233 km2,平均侵蚀模数为3 185 t/(km2·a)。流域内土壤具有明显的垂直分布特征,由高到低依次分布为高山草甸土、亚高山草甸土、灰褐色森林土、山地黑钙土、栗钙土、棕钙土、灰漠土,平原草甸土、灌淤土、沼泽土、盐化草甸灰漠土等。南部地表土层较薄,到下游段逐渐增厚,土壤为耕作土,略含碱性,质地为砂壤,有机质含量1%,全氮0.072%,全磷0.081%,肥力中上。流域南部为高山,主要植被为高山草甸植被和森林草甸植被。流域中部为低山丘陵,主要植被为驼绒蓠、锦鸡儿、骆驼蓬及小蓬伴生植物蒿子为主。流域北部为冲积平原带,植被以人工植被为主,有多种暖温带阔叶树种及果木生长,防护林、用材林主要以柳、杨、榆树为主,经济林有桃、蟠桃、葡萄、苹果等,薪炭林主要有沙枣、红柳。农业种植主要以棉花、小麦、玉米、油葵为主。

2 材料和方法

2.1采 样

通过选取典型梁峁坡地不同坡位,不同坡度,不同植被覆盖地进行土样采集。采样深度为0～20 cm和20～50 cm,采样时先用取土刀刮去地表杂物,以s 型法用管形土钻选取7～8个样点,然后用土钻钻出土样,各样点的土充分混合均匀。拣出其中动植物残体,用四分法分样,土样放在准备好的干净塑料袋里。每样约 1 kg 左右,装袋后密封并写好标签。

2.2 方 法

土壤团聚体分析是测定土壤结构的重要手段之一。目前世界各国所应用的和正在应用的团聚体分析方法很多,有渗漏法、点滴法,筛分法(干筛、湿筛)等,一般研究土壤团聚体主要采用湿筛法[8]。

3结果分析

3.1 梁峁坡地土壤水稳性团聚体含量

在三工河小流域选取南高北低和中间高东西两侧低的典型梁峁坡地进行研究,采样点随坡位自上而下依次编为1,2,3,4号,试验分析结果记录如表1。

由表1分析得出:(1)无论是梁峁坡的中部还是其东西两侧土壤两个剖面层0～20 cm、20～50 cm上的水稳性团聚体含量最高值都出现在4号样点,最低值都出现在1号样地,且呈现出1号<2号<3号<4号。这是因为土壤在发育过程中受到雨水侵蚀,有机质及养分离子随径流和泥沙由高向低运移,坡上部侵蚀严重,所以土壤肥力较低,土壤水稳性团粒体含量也随之减少;(2)梁峁坡东西两侧土壤的两个剖面层0～20 cm和20～50 cm上的水稳性团聚体含量都较中间高。这是因为土壤在发育过程中受到雨水侵蚀,有机质、养分离子随径流、泥沙由高向低,从中间向两侧横向运移,中间高侵蚀严重,所以中间土壤肥力较低,土壤水稳性团粒体含量也较低;(3)无论梁峁坡中间还是东西两侧,同一样点土壤水稳性团粒体含量都呈现0～20 cm剖面>20～50 cm剖面,这是因为土壤表层有机质、养分离子含量较内部高,所以表层土壤肥力明显高于下部,因此土壤剖面中水稳性团聚体含量自上而下递减。总之,从整个梁峁地的样点来看,由于土壤侵蚀作用在同一块地上对有机质以及养分离子的携带、输移作用非常显著,因而导致土壤中水稳性团聚体含量差异较大。

3.2不同坡度土壤水稳性团聚体含量

选取坡度分别为1°,2°,3°,4°,5°,6°,7°,8°,9°,10°,11°,12°的典型坡地对其0～20 cm和20～50 cm土壤剖面层进行研究。通过分析可看出(图1):不同坡度下,土壤剖面层上层土壤水稳性团聚体含量比下层高,这是因为土壤上层有机质、养分离子含量均比下层高,所以水稳性团聚体含量也是上层比下层高。同时,随着坡度的增加土

壤剖面上下层水稳性团聚体含量都在减小。究其原因是因为随着坡度的增加,土壤受侵蚀程度加剧,再加上人为耕作、重用轻养、土壤结构遭破坏,土壤抗蚀性减弱,径流及泥沙携带走大量有机质、养分离子,使其输入小于输出,从而土壤肥力降低,所以水稳性团聚体含量也急剧降低。水稳性团聚体含量降低和抗蚀性减弱更促使了土壤侵蚀,形成恶性循环,所以对坡地来说,要适当退耕还林还草,改善土壤结构,提高水稳性团聚体含量,增强抗蚀性,达到保水、保土、蓄肥目的。

3.3不同植被覆盖土壤水稳性团聚体含量

从图2中我们可看出,无论是农用坡耕地、林地、草地、草灌地,其剖面层上的土壤水稳性团聚体含量仍遵循自上而下逐渐减少的规律。同时,农用坡耕地、林地、草地、草灌地之间也有不同。无论是0～20 cm的土壤剖面层还是20～50 cm的剖面层,土壤水稳性团聚体平均含量均为农用坡耕地<林地<草地<草灌结合地。引起这一现象的主要原因是农用坡耕地耕作频繁,重用轻养,土壤结构破坏严重,土壤中各种养分缺乏,特别是有机质、腐殖质、粘粒成分减少,不利于土壤中水稳性团聚体的形成,因此水稳性团聚体含量大大降低。而林草地土壤自然熟化较好,再加上林草的根系以及枯落物为土壤中腐殖质和有机质的形成提供了条件,并且林草具有缓冲雨滴、水流的击溅与冲刷的作用,保土效益好,从而防止了土壤养分的流失,使土壤结构完整,水稳性团聚体含量逐渐增加,土壤抗蚀性增强。

4结 论

通过对阜康市三工河小流域土壤水稳性团聚体含量的分析可知,小流域地区土壤因侵蚀强度剧烈,另外长期重用轻养,使土壤肥力很差,土壤中水稳性团聚体含量普遍较低。同时,通过试验分析可得出该小流域地区土壤水稳性团聚体含量分布存在以下特征。

4.1梁峁坡地土壤水稳性团聚体分布特征

对于梁峁坡地,无论是坡的中部还是其东西两侧土壤水稳性团聚体含量受坡位影响比较大,同一坡面随坡位自上而下呈增加趋势。同时还受土壤剖面深度的影响,同一样点土壤剖面水稳性团粒体含量都呈现自上而下递减。

4.2不同坡度土壤水稳性团聚体分布特征

不同坡度下,土壤剖面层上层土壤水稳性团聚体含量均比下层高。同时,随着坡度的增加,土壤剖面上、下层水稳性团聚体含量都呈现减小趋势。

4.3不同植被覆盖土壤水稳性团聚体分布特征

无论是农用坡耕地、林地、草地还是草灌地,其剖面层上的土壤水稳性团聚体含量仍遵循自上而下逐渐减少的规律。同时,农用坡耕地、林地、草地、草灌地之间也有不同。无论是0～20 cm的土壤剖面层还是20～50 cm的剖面层,土壤水稳性团聚体平均含量均表现为农用坡耕地<林地<草地<草灌结合地。

随着环境日益恶化、植被破坏严重,水土流失也愈来愈受到人们的关注。水土流失导致了土地面积逐渐减少,阻碍和影响了人类的生存和发展,治理水土流失则成为当前急需解决的重要问题之一。治理水土流失就要增强土壤的抗蚀性,而水稳性团聚体具有较强的水稳性,是衡量土壤抗蚀性的重要标志,所以提高土壤中水稳性团聚体的含量就成为增强土壤抗蚀性,从而达到治理水土流失的重要有效手段。因此,为了提高土壤中水稳性团聚体的含量,增强土壤的抗蚀性,就要加大土壤表面的植被覆盖度,大量植林、种草,并适当退耕还林或草灌结合,充分发挥林草的蓄水保土功能,从而达到改善小气候、治理水土流失的目的。

参考文献:

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[8] 中国科学院南京土壤研究所土壤物理研究室.土壤物理性质测定法[M].北京:科学出版社,1978.