鄂东南崩岗洪积扇土壤性质分异规律

梁传平+邓羽松+蒋代华

摘要：崩岗是中国南方常见的土壤侵蚀类型，也是一种严重的水土流失方式。以通城县杨垄小流域崩岗洪积扇为研究对象，探讨自扇顶至扇缘土壤颗粒组成及土壤肥力的分异规律。结果表明，由扇顶到扇缘，土壤砾石和沙粒含量均逐渐减少，粉粒和黏粒含量则逐渐增加，土壤养分也随之呈显著增加趋势。采用修正的内梅罗综合指数法对洪积扇土壤进行肥力评价可知，土壤肥力从扇顶到扇缘呈逐渐增加趋势，扇顶、扇中、扇缘肥力系数相比对照分别减少了58.3%、27.6%、5.5%。研究结果对指导崩岗区农业生产和提高农业经济效益有一定意义。

关键词：崩岗；洪积扇；肥力；分异规律

中图分类号：S157.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）19-4560-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.19.013

Differentiation Properties of Soil in Alluvial Fan and Gang Collapse

of Southeastern Hubei

LIANG Chuan-ping1， DENG Yu-song2， JIANG Dai-hua1

（1.Agricultural College， Guangxi University， Nanning 530004， China；

2. Resources and Environment College， Huazhong Agricultural University， Wuhan 430070，China）

Abstract： Gang collapse is a common soil erosion in southern China， and one way of serious soil erosion. The differentiation rule of the top edge of the soil particles and soil from fan to fan was investigated in the collapse of small watershed ridge in Tongcheng county alluvial fan. The results showed that from fan to fan the top edge of gravel and sand content of the soil was decreased. Silt and clay content was increased. Soil nutrients also had a significant increase. Using the modified method， fertility evaluation of nemerow composite index alluvial fan soil showed that soil fertility fan along the top edge of the fan increased gradually. Compared with the control， fertility level coefficient P values of roof fan， the fan， the fan-edge were reduced 58.3%， 27.6%， 5.5%. It will have some significance on guiding agricultural production and increasing agricultural benefits.

Key words： Gang collapse； alluvial fan； fertility； differentiation characteristics

崩岗侵蚀是危害性仅次于滑坡和泥石流的水土流失灾害，我国崩岗侵蚀主要集中在长江以南热带、亚热带赤红壤、红壤丘陵区，尤其在我国华南花岗岩风化土地区发育更为剧烈[1]。崩岗侵蚀量大，单个崩岗年侵蚀量可达35.0万t[2]。崩岗发生时大量泥沙排出丘陵山地外，掩埋山间梯田和绿地，变良田为沙砾裸露的沙渍地，同时，流出崩岗的黄泥水沉积一层或沙或黏土的新覆盖层，致使原来熟化的耕作层被淤埋，严重影响农田质量。据统计，近年来崩岗冲毁压埋耕地面积约38.04万hm2，约有20%的受危害耕地无法恢复，农田恢复和清理直接费用达5.5亿元[3，4]。

崩岗主要由崩壁、崩积堆和洪积扇组成[5]。根据洪积扇沉积特征，分为三个亚相，扇体最上部以片状漫流垂向加积为主的沉积区，称为扇顶；中部为辫状分支水流活动的沉积区，称为扇中；下部为交叉点以下地区，称为扇缘。我国过去对崩岗的研究侧重于成因机制以及危害治理等方面，主要涉及崩岗体内要素，而对崩岗洪积扇土壤理化性质分异特征研究较少，很多有关洪积扇的研究工作也只涉及了洪积扇分布以及流域特点等方面[6-8]。为此，选取通城县崩岗洪积扇为研究对象，对扇顶到扇缘不同样地的土壤理化性质，包括土壤颗粒组成、有机质含量、氮磷钾含量以及阳离子交换量进行比较分析并进行土壤肥力评价，旨在探索崩岗洪积扇沙化土壤性质分异特征以及对肥力的影响，为合理利用崩岗洪积扇与土壤恢复技术提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

通城县位于鄂东南，湘、赣、鄂交界之幕阜山北麓，地跨东经113°36′-114°04′，北纬29°02′-29°24′，全县土地总面积约为1 172 km2。通城县属北亚热带季风气候区，光照适中，气候温和，四季分明。年平均气温17 ℃。年≥10 ℃积温为5 058 ℃，年无霜期为260 d左右。该县雨量充沛，年降雨量为1 521 mm。该区花岗岩形成于燕山期，由于燕山运动巨大南北向挤压力的影响，岩石破裂形成多组节理。矿物组成为石英、钾长石、斜长石、黑云母、白云母。石英脉和厚层长石脉在花岗岩结晶晚期贯入岩体中。岩石风化后，形成疏松较厚的风化壳，低丘地带厚度可达30 m。

1.2 土样采集与处理

2014年3月对通城县崩岗进行调查，选择杨垄小流域崩岗洪积扇为研究对象，研究洪积扇土壤理化性质的空间分布特征并进行肥力评价。研究崩岗区的土壤类型为花岗岩发育的红壤，采集土样时，除去地表凋落物，按“S”形采集20个表层土样混合为1个土样，然后采用四分法分取样品1～2 kg左右带回室内，土样经自然风干，剔除粗根和小石块，磨细过筛，根据样品分析的需要制备不同粒径土样备用。

1.3 指标测定方法

土壤理化性质均按常规方法进行测定[9]。土壤颗粒组成测定采用吸管法；土壤含水率测定采用烘干法；土壤有机质测定采用重铬酸钾外加热法；土壤碱解氮测定采用碱解扩散法；土壤速效磷测定采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法；速效钾测定采用醋酸铵浸提-火焰光度法；阳离子交换量测定采用乙酸铵交换法。

1.4 肥力评价方法

肥力等级采用吴启堂等[10]提出的评价方法，选取参数主要为有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、阳离子交换量。参数间由于量纲的差别应进行标准化，方法如下：

当属性值属于差一级，即ci≤xa时

Pi=Ci/xa（Pi≤1）

当属性值属于中等一级，即xa≤ci≤xc时

Pi=1+ci-xa/xc-xa （1

当属性值属于较好一级，即xc≤ci≤xp时

Pi=2+ci-xc/xp-xc （2

当属性值属于好一级，即ci≥xp时

Pi=3

式中，Pi为分肥力系数，ci为该属性测定值，xa、xc、xp为分级标准值。

土壤选取属性分级标准值见表1。

由于耕层质地是定性指标，其标准化主要采用以下方式：

当耕层质地为中壤时，分肥力系数Pi=3；

当耕层质地为重壤或者轻壤时，分肥力系数Pi=2；

当耕层质地为黏土或者沙土时，分肥力系数Pi=1

土壤肥力系数计算参考内梅罗公式并加以修改，计算公式为：

P=■·（■）

式中，P为土壤肥力系数；■i为土壤各属性分肥力系数平均值；Pimin为土壤各属性分肥力系数中的最小值；n为参与评价的土壤属性个数。

1.5 数据处理与分析

采用Excel软件进行数据统计和简单的分析，并绘制相应的图表，利用SPSS 16.0进行方差分析和相关分析等，应用最小显著差数法（LSD）检验不同处理之间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 土壤颗粒组成及分布特征

供研究的洪积扇土壤颗粒分布特征见表2。由表2可知，扇顶、扇中、扇缘土样中砾石（粒级D>5 mm）含量比对照区土样分别多975.5%、739.6%、66.1%；沙粒（0.05 mm

2.2 土壤养分分布特征

2.2.1 有机质 土壤有机质是土壤的重要组成部分，是植物的养分来源和土壤微生物生命活动的能量来源[11]。从表3可以看出，有机质含量表现为对照区>扇缘>扇中>扇顶，扇顶有机质含量最低，仅有1.34 g/kg，这是由于扇顶的茶园受崩岗洪积扇作用较强，扇顶洪积物中存在大量的砾石和沙粒，且崩岗侵蚀经常有水动力的干扰，而土壤中有机质主要来自枯枝落叶和根系分泌物的氧化分解，因此有机质含量较少。随着离扇顶的距离增大，洪积物的干扰作用减弱，土壤质地向壤质化方向发展，洪积扇有机质则慢慢增加。

2.2.2 阳离子交换量 土壤阳离子交换量是土壤复合胶体的重要特性之一，是土壤保肥能力、缓冲能力的重要标志[12]。由表3可知，扇顶、扇中和扇缘土壤阳离子交换量比对照区分别减少了83.2%、65.5%、32.0%。经过差异性分析，由扇顶到扇中到扇缘，土壤阳离子交换量逐渐变大，且具有显著性差异。说明洪积扇自扇顶到扇缘土壤的保肥能力逐渐增强。

2.2.3 速效养分 土壤速效氮、速效磷、速效钾是作物生长发育所必需的三大基本元素直接来源，土壤速效养分能够直接反映作物生长能力状况[13]。从表3可以看出，崩岗洪积扇土壤速效养分含量随着扇顶到扇中到扇缘呈上升趋势，且各区域差异较大。碱解氮含量与对照区相比，扇顶、扇中和扇缘分别减少了78.8%、70.4%、53.6%，且差异显著。速效磷含量与对照区相比，扇顶、扇中和扇缘分别减少了38.2%、19.3%、5.3%，其中扇顶与对照区之间差异显著，其余样地差异均未达到显著水平。速效钾含量与对照区相比，扇顶、扇中和扇缘分别减少了71.9%、50.4%、5.8%，除扇缘和对照区之间差异不显著外，其余各区域差异均达到了显著水平。

2.3 土壤肥力等级评价

2.3.1 评价指标 土壤肥力是指土壤供应水、肥、气、热的能力。崩岗洪积扇土壤理化性质分布特征具有明显的规律性，本研究采用修正的内梅罗综合指数法对土壤肥力进行综合评价，评价的指标有：阳离子交换量、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、土壤质地。阳离子交换量能够反映土壤保肥能力大小，有机质、氮磷钾是定义土壤肥力、稳定性的指标，土壤质地反映土壤中颗粒组成情况。

2.3.2 土壤肥力评价结果 对通城县崩岗洪积扇土壤肥力评价结果见表4。从表4可知，崩岗洪积扇肥力系数表现为扇顶<扇中<扇缘<对照区，说明崩岗洪积扇由扇顶到扇缘土壤肥力逐渐增加。扇顶、扇中和扇缘比对照区肥力系数分别减少58.3%、27.6%、5.5%。扇缘受到洪积物影响最低，因此在洪积扇中肥力最高；扇顶受洪积物影响最强，因此肥力最低。崩岗洪积扇各样地经过肥力评价可知，扇顶土壤属于四等，扇中、扇缘和对照区土壤均属于三等。同时，分析研究发现，Pi最小值很大程度上决定了土壤肥力系数大小，因此，在崩岗洪积扇进行土地利用的时候可以根据土壤限制条件提出改良措施。

3 结论与讨论

1）崩岗洪积扇土壤理化性质存在一定的规律。由扇顶到扇缘，土壤砾石和沙粒含量逐渐减少，粉粒和黏粒含量逐渐增加；同时，土壤阳离子交换量、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾也随之呈逐渐增加的趋势。

2）对崩岗洪积扇各区域进行肥力进行评价，肥力从扇顶到扇缘逐渐增强。经过分析可知，扇顶、扇中、扇缘肥力系数相比对照分别减少了58.3%、27.6%、5.5%。

3）针对崩岗洪积扇土壤理化性质的分布特征，建议在崩口开排沙沟或者种植竹草，减少沙质土壤对土地的影响。同时，还可以采用客土、深耕、深翻、厢式耕作的方法改良土壤质地和结构，也可以采取科学种植绿肥、施用有机肥等方法加速崩岗洪积扇土壤熟化。

参考文献：

[1] 张 萍，查 轩.崩岗侵蚀研究进展[J].水土保持研究，2007，14（1）：170-173.

[2] 梁 音，宁堆虎，潘贤章，等.南方红壤区崩岗侵蚀的特点与治理[J].中国水土保持，2009（1）：31-34.

[3] 冯明汉，廖纯艳，李双喜，等.我国南方崩岗侵蚀现状调查[J].人民长江，2009，40（8）：66–68.

[4] 龙 莉，丁树文，蔡崇法，等.花岗岩红壤丘陵区崩岗侵蚀对农田的危害及治理[J].中国水土保持，2013（12）：24-26.

[5] 阮伏水.福建省崩岗侵蚀与治理模式探讨[J].山地学报，2003，21（6）：675-680.

[6] ECKIS R. Alluvial fan in the Cucamonga District， southern California[J]. Journal of Geology， 1998， 36： 225-247.

[7] BULL W B. Relation of alluvial-fan size and slope to drainage-basin size and lithology in western Fresno County，California[J]. United States Geological Survey Professional Paper， 1994， 450B： 51-53.

[8] HARVEY A M. The occurrence and role of arid zone alluvial fans[A]. THOMAS S G. Arid Zone Geomorphology[C].London： Belhaven Press， 1987. 136-158.

[9] 鲍士旦.土壤农化分析[M].第三版.北京：中国农业出版社，2000.

[10] 吴启堂，阚文杰.一个定量综合评价土壤肥力的方法初探[J].土壤通报，1994，25（6）：245-247.

[11] 王清奎，汪思龙，冯宗炜，等.土壤活性有机质及其与土壤质量的关系[J].生态学报，2005，25（3）：513-519.

[12] 中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上海科学技术出版社，1981.

[13] 赵 军，孟 凯，隋跃宇，等.海伦黑土有机碳和速效养分空间异质性分析[J].土壤通报，2005，36（4）：487-491.

2.3.2 土壤肥力评价结果 对通城县崩岗洪积扇土壤肥力评价结果见表4。从表4可知，崩岗洪积扇肥力系数表现为扇顶<扇中<扇缘<对照区，说明崩岗洪积扇由扇顶到扇缘土壤肥力逐渐增加。扇顶、扇中和扇缘比对照区肥力系数分别减少58.3%、27.6%、5.5%。扇缘受到洪积物影响最低，因此在洪积扇中肥力最高；扇顶受洪积物影响最强，因此肥力最低。崩岗洪积扇各样地经过肥力评价可知，扇顶土壤属于四等，扇中、扇缘和对照区土壤均属于三等。同时，分析研究发现，Pi最小值很大程度上决定了土壤肥力系数大小，因此，在崩岗洪积扇进行土地利用的时候可以根据土壤限制条件提出改良措施。

3 结论与讨论

1）崩岗洪积扇土壤理化性质存在一定的规律。由扇顶到扇缘，土壤砾石和沙粒含量逐渐减少，粉粒和黏粒含量逐渐增加；同时，土壤阳离子交换量、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾也随之呈逐渐增加的趋势。

2）对崩岗洪积扇各区域进行肥力进行评价，肥力从扇顶到扇缘逐渐增强。经过分析可知，扇顶、扇中、扇缘肥力系数相比对照分别减少了58.3%、27.6%、5.5%。

3）针对崩岗洪积扇土壤理化性质的分布特征，建议在崩口开排沙沟或者种植竹草，减少沙质土壤对土地的影响。同时，还可以采用客土、深耕、深翻、厢式耕作的方法改良土壤质地和结构，也可以采取科学种植绿肥、施用有机肥等方法加速崩岗洪积扇土壤熟化。

参考文献：

[1] 张 萍，查 轩.崩岗侵蚀研究进展[J].水土保持研究，2007，14（1）：170-173.

[2] 梁 音，宁堆虎，潘贤章，等.南方红壤区崩岗侵蚀的特点与治理[J].中国水土保持，2009（1）：31-34.

[3] 冯明汉，廖纯艳，李双喜，等.我国南方崩岗侵蚀现状调查[J].人民长江，2009，40（8）：66–68.

[4] 龙 莉，丁树文，蔡崇法，等.花岗岩红壤丘陵区崩岗侵蚀对农田的危害及治理[J].中国水土保持，2013（12）：24-26.

[5] 阮伏水.福建省崩岗侵蚀与治理模式探讨[J].山地学报，2003，21（6）：675-680.

[6] ECKIS R. Alluvial fan in the Cucamonga District， southern California[J]. Journal of Geology， 1998， 36： 225-247.

[7] BULL W B. Relation of alluvial-fan size and slope to drainage-basin size and lithology in western Fresno County，California[J]. United States Geological Survey Professional Paper， 1994， 450B： 51-53.

[8] HARVEY A M. The occurrence and role of arid zone alluvial fans[A]. THOMAS S G. Arid Zone Geomorphology[C].London： Belhaven Press， 1987. 136-158.

[9] 鲍士旦.土壤农化分析[M].第三版.北京：中国农业出版社，2000.

[10] 吴启堂，阚文杰.一个定量综合评价土壤肥力的方法初探[J].土壤通报，1994，25（6）：245-247.

[11] 王清奎，汪思龙，冯宗炜，等.土壤活性有机质及其与土壤质量的关系[J].生态学报，2005，25（3）：513-519.

[12] 中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上海科学技术出版社，1981.

[13] 赵 军，孟 凯，隋跃宇，等.海伦黑土有机碳和速效养分空间异质性分析[J].土壤通报，2005，36（4）：487-491.

2.3.2 土壤肥力评价结果 对通城县崩岗洪积扇土壤肥力评价结果见表4。从表4可知，崩岗洪积扇肥力系数表现为扇顶<扇中<扇缘<对照区，说明崩岗洪积扇由扇顶到扇缘土壤肥力逐渐增加。扇顶、扇中和扇缘比对照区肥力系数分别减少58.3%、27.6%、5.5%。扇缘受到洪积物影响最低，因此在洪积扇中肥力最高；扇顶受洪积物影响最强，因此肥力最低。崩岗洪积扇各样地经过肥力评价可知，扇顶土壤属于四等，扇中、扇缘和对照区土壤均属于三等。同时，分析研究发现，Pi最小值很大程度上决定了土壤肥力系数大小，因此，在崩岗洪积扇进行土地利用的时候可以根据土壤限制条件提出改良措施。

3 结论与讨论

1）崩岗洪积扇土壤理化性质存在一定的规律。由扇顶到扇缘，土壤砾石和沙粒含量逐渐减少，粉粒和黏粒含量逐渐增加；同时，土壤阳离子交换量、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾也随之呈逐渐增加的趋势。

2）对崩岗洪积扇各区域进行肥力进行评价，肥力从扇顶到扇缘逐渐增强。经过分析可知，扇顶、扇中、扇缘肥力系数相比对照分别减少了58.3%、27.6%、5.5%。

3）针对崩岗洪积扇土壤理化性质的分布特征，建议在崩口开排沙沟或者种植竹草，减少沙质土壤对土地的影响。同时，还可以采用客土、深耕、深翻、厢式耕作的方法改良土壤质地和结构，也可以采取科学种植绿肥、施用有机肥等方法加速崩岗洪积扇土壤熟化。

参考文献：

[1] 张 萍，查 轩.崩岗侵蚀研究进展[J].水土保持研究，2007，14（1）：170-173.

[2] 梁 音，宁堆虎，潘贤章，等.南方红壤区崩岗侵蚀的特点与治理[J].中国水土保持，2009（1）：31-34.

[3] 冯明汉，廖纯艳，李双喜，等.我国南方崩岗侵蚀现状调查[J].人民长江，2009，40（8）：66–68.

[4] 龙 莉，丁树文，蔡崇法，等.花岗岩红壤丘陵区崩岗侵蚀对农田的危害及治理[J].中国水土保持，2013（12）：24-26.

[5] 阮伏水.福建省崩岗侵蚀与治理模式探讨[J].山地学报，2003，21（6）：675-680.

[6] ECKIS R. Alluvial fan in the Cucamonga District， southern California[J]. Journal of Geology， 1998， 36： 225-247.

[7] BULL W B. Relation of alluvial-fan size and slope to drainage-basin size and lithology in western Fresno County，California[J]. United States Geological Survey Professional Paper， 1994， 450B： 51-53.

[8] HARVEY A M. The occurrence and role of arid zone alluvial fans[A]. THOMAS S G. Arid Zone Geomorphology[C].London： Belhaven Press， 1987. 136-158.

[9] 鲍士旦.土壤农化分析[M].第三版.北京：中国农业出版社，2000.

[10] 吴启堂，阚文杰.一个定量综合评价土壤肥力的方法初探[J].土壤通报，1994，25（6）：245-247.

[11] 王清奎，汪思龙，冯宗炜，等.土壤活性有机质及其与土壤质量的关系[J].生态学报，2005，25（3）：513-519.

[12] 中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上海科学技术出版社，1981.

[13] 赵 军，孟 凯，隋跃宇，等.海伦黑土有机碳和速效养分空间异质性分析[J].土壤通报，2005，36（4）：487-491.