黄土残塬区泻溜红土坡积体土壤改良效果研究

2019-09-10柴亚凡周波吕文强金毅

人民黄河 2019年1期

柴亚凡周波吕文强金毅

摘要：以黄土残塬区泻溜红土坡积体为研究对象，采用河沙、粉煤灰、锯末和有机肥4种材料作为土壤改良剂，与泻溜红土按照不同配比混合制成試验基质，根据玉米生长状况和收获后的土壤理化性质筛选出最适宜的改良剂及配比。研究结果表明：①加入改良剂后，玉米的苗高、地径和生物量在不同配比组间均差异显著，样品+有机肥的苗高、地径和生物量均显著高于其他各组;②各配比组间土壤pH值差异不显著，而土壤有机质和全氮含量差异显著;③加入改良剂后，各配比组土壤大团聚体占比减小，而小团聚体和微团聚体占比增大。综上，土壤改良剂的加入对泻溜红土的改良产生了积极影响，土壤肥力是影响泻溜红土植物生长的最主要因素。

关键词：红土泻溜侵蚀;坡积体;土壤改良;黄土残塬区

中图分类号：S157.2

文献标志码：A

doi：10.3969/j .issn. 1000- 1379.2019.01.019

黄土高原残塬沟壑区沟谷中由红色黄土（简称红土）构成的泻溜坡面岩体，在冬春冻融变化引起收缩以及物理风化作用下所产生的岩屑，受重力作用向坡脚滚溜而发生泻溜，这种以重力作用为主的侵蚀方式，称为泻溜侵蚀[1-2]。在红土出露广泛分布的地区，这是一种重要而强烈的侵蚀方式[3]，其结果往往加剧覆盖在其上部的黄土层发生崩塌、滑坡等侵蚀，沟谷向两岸扩展，“蚕食”塬面，泻溜坡积体淤积沟道，导致沟道行洪能力下降[4].严重威胁当地人民群众的生产生活。目前对泻溜侵蚀的研究仅从其分布特征[5]、影响因素[4]和防治措施[6-8]等方面进行定性分析与评价，关于其侵蚀机理和过程的定量研究鲜有报道。

红土泻溜坡面治理关键是要稳定坡脚，即先用工程或生物措施稳定坡脚，进而在泻溜面上植树种草，改良土壤，恢复植被，蓄水保土，这样才会收到好的治理效果[4-5]。由于泻溜坡积体有机质含量低，黏粒含量高，遇水迅速膨胀，透水透气性差，导致苗木成活率低，因此笔者从造价、利用率和采集难易程度等方面综合考虑，采用河沙、粉煤灰、锯末和有机肥4种材料作为土壤改良剂，以改善坡积体土壤结构，从而提高苗木成活率，旨在为陇东黄土高原残塬沟壑区红土泻溜坡面的植被恢复提供参考。

1 研究区概况

研究区位于甘肃省平凉市泾川县田家沟小流域。田家沟是泾河的一级支流，海拔为1027.9—1374.1m，属典型的黄土高原残塬沟壑区河流。流域总面积56.3 km主沟道长17.3 km.沟道平均比降为2.33%，沟壑密度为1.64 krrl/km。沟谷上部为黄土，中下部为红土，泻溜侵蚀强烈。气候属温带半湿润气候，年均气温10.1℃，极端最低气温- 24℃，极端最高气温40.0℃，年均日照时数2 274 h、太阳总辐射量542.661J/cm，10℃以上年积温为2 863℃，年均降水量为515 mm，年均水面蒸发量为1 237.9 mm.最大冻土深度为55 cm，年均无霜期为174 d。流域内主要有黄绵土、灰褐土和红土3个土类。流域内常见的植物种有侧柏、刺槐、狼牙刺、紫荆、沙棘、酸枣和杜梨等。

2 研究方法

2.1 试验材料选择

（1）试验玉米品种为泾川县近年来普播的金科2号。

（2）改良剂选用河沙、粉煤灰、锯末和有机肥（熟化的羊粪）。

（3）供试土样于2016年4月采自田家沟科技示范园，采样地植被稀疏，伴有少量禾本科、菊科和豆科等植物，采样深度为0～50 cm。供试土壤的基本理化性质见表1。

2.2 试验设计

（1）样品制备：将泻溜红土去除石块、枯枝落叶和较大的根茎等杂质，晾晒后自然风干，用5 mm筛网过筛后备用。

（2）改良剂配比：共15种（见表2），分别装入底部带有出水孔的橡胶盆内，橡胶盆规格为直径24 cm、盆高16 cm.每种处理重复3次，并以未施加改良剂的红土（CK）作为对照。

（3） 2016年4月底开始盆栽试验，每盆播种4株，播种深度为6 cm左右，待出苗后苗高达到6 cm左右间苗，每盆保留2株。

（4）期间不施用化肥，只定期浇水，于2016年9月收获玉米进行全株生物量测定，并对盆内土壤进行理化性质分析。

2.3 指标选取及测定方法

土壤pH值采用DELTA - 320型pH计测定（水土比1：1），土壤有机质采用重铬酸钾一外加热法测定，全氮采用凯氏定氮法测定，土壤水稳性团聚体分级采用萨维诺夫湿筛法测定[9]。苗高采用钢卷尺测量，地径采用游标卡尺测量。全株生物量采用烘干法，将玉米植株沿基部剪下，将所得到的全株先在90℃下杀青30 min，再在60℃下烘干24 h，称重。

3 结果与分析

3.1 不同改良剂对植株生长状况的影响

经过一个生长季，对盆栽玉米的苗高和地径生长状况进行测量，测量后对玉米进行刈割，以测定玉米的生物量。为了探究不同配比组对玉米生长的影响，选取苗高、地径和生物量3项指标，进行方差分析（见表3）。可以看出，玉米的苗高、地径和生物量在不同配比组间差异显著（显著性水平a<0.05）。从不同配比组不同组分玉米生长状况可以看出，苗高、地径和生物量最大值均出现在样品+有机肥（C）组，说明土壤肥力是影响玉米生长的主要因素。样品+河沙（A）和样品+粉煤灰（B）组各组分苗高、地径和生物量较小，原因是河沙和粉煤灰缺乏玉米生长所需的营养元素。

3.2 不同改良剂对土壤化学性质的影响

盆内玉米收割后，对盆内土壤理化性质进行测定，结果见表4。

加入土壤改良剂后，经过一个生长季，相比土壤样品（pH值为8.75），包括红土对照（CK）在内的各配比组土壤pH值减小，即土壤pH值更趋向于中性;而相比于土壤样品（有机质含量为2.31 g/kg，全氮含量为0.30 g/kg），土壤有机质和全氮含量总体呈升高趋势。

对不同配比组土壤pH值、有机质和全氮进行单因素方差分析，并用Duncan法进行多重比較（见表4）。可以看出，各配比组间土壤pH值差异不显著（α>0.05），而土壤有机质和全氮含量差异显著（a<0.05）。由表4可以看出，各配比组土壤pH值按大小排序为：样品+有机肥（C）=样品+粉煤灰+锯末（F）>样品+河沙+有机肥（E》红土对照（CK）>样品+粉煤灰（B》样品+河沙（A）。样品+粉煤灰（B）和样品+河沙（A）配比组pH值小于红土对照（CK）的，说明河沙和粉煤灰能显著降低土壤样品的pH值。各配比组土壤有机质含量均高于红土对照（CK）的，说明经过一个生长季，不同配比组均提高了土壤有机质含量，具有一定的土壤改良效应。各配比组提高土壤有机质含量按大小排序为：样品+粉煤灰（B》样品+粉煤灰+锯末（F》样品+有机肥（C》样品+河沙+有机肥（E》样品+河沙（A）。从土壤全氮含量可以看出，各配比组均提高了土壤全氮含量，其中样品十有机肥（C）和样品+河沙+有机肥（E）能显著提高土壤全氮含量，这可能与有机肥含氮元素有关。

3.3 不同改良剂对土壤团聚体的影响

土壤团聚体是土壤结构的基本单位，其形成和稳定主要通过土壤中各种胶结物质的胶结作用实现[10]。土壤团聚体对土壤养分有重要影响，土壤团粒结构是土壤肥力的物质基础，是作物高产所需的土壤条件。土壤肥力的高低，不仅取决于大、小粒级微团聚体自身的作用，而且与其组成比例有关。通过对不同配比组间土壤水稳性微团聚体（粒径<0.25 mm）、小团聚体（粒径为0.25～ 2.00 mm）和大团聚体（粒径>2.00 mm）进行单因素方差分析（见表5）发现，不同配比组间土壤微团聚体、小团聚体和大团聚体差异均不显著（α>0.05）。

与红土对照（CK）相比，各配比组土壤大团聚体占比减小，而小团聚体和微团聚体占比增大，说明加入土壤改良剂可促使土体中的大团聚体向小团聚体和微团聚体转化，原因是土壤水稳性团聚体的形成需要土壤胶体物质的有机黏合作用，泻溜红土中含有大量的亲水性黏粒矿物，本身黏粒含量较高，因此土体中的团聚体多以大团聚体的形式存在，而加入的土壤改良剂分散性强，将土体中大团聚体分散为小团聚体或微团聚体。

4 结语

（1）玉米的苗高、地径和生物量在不同配比组间均差异显著（α<0.05）。样品+有机肥（C）是对玉米生长最有益的配比组。不同配比组间土壤pH值差异不显著（α>0.05），而土壤有机质和全氮含量差异显著（α<0.05）。

（2）加入改良剂后，各配比组土壤大团聚体占比减小，而小团聚体和微团聚体占比增大，说明加入的土壤改良剂可将土体中大团聚体分散为小团聚体或微团聚体。

（3）泻溜坡积体的土体改良试验初衷是从改良土壤结构、增加土体的透水透气性考虑，但是从试验结果来看，土壤肥力仍是影响泻溜红土植物生长的主要因素。

参考文献：

[1]涂安千，“红土”陡坡的泻溜侵蚀及其防治[J].水土保持通报，1981，1（4）：29-33.

[2]王斌科，海东黄土区的泻溜侵蚀[J].中国水土保持，1990（5）：25-26.

[3]王玉惠，田存信，红土严重裸露的里仁沟小流域治理及效益[J].中国水土保持，1994（12）：47-49.

[4] 王德贤，泻溜侵蚀的防治问题[J].黄河建设，1965（1）：28.

[5]李裕后，黄土高原泻溜侵蚀的分布特征[J].中国水土保持，1989（9）：33-35.

[6]胡建忠，沙棘：一种防治红土泻溜侵蚀的优良树种[J].林业科技开发，1993（1）：5-6.

[7]胡建忠，王愿昌，沙棘对泻溜红土的改良及其生长规律[J].水土保持通报，1993，13（4）：44-50.