蒼梧縣崩崗洪積扇農田土壤理化特性

梁傳平　蔣代華

摘 要 崩崗是中國南方最嚴重的土壤侵蝕類型之一，給土地資源帶來了相當大的威脅，尤其是崩崗產生的洪積物嚴重影響到洪積扇農田的土壤性質。分別選擇蒼梧縣龍圩鎮(zhèn)崩崗洪積扇果園和稻田為研究對象，探討洪積扇土壤理化特性。結果表明：崩崗侵蝕導致洪積扇農田土壤退化，土壤性質均顯著弱于對照區(qū)，同時由扇頂到扇緣，土壤容重呈現(xiàn)減小的趨勢，孔隙度和飽和含水量呈增加的趨勢，土壤礫石和砂粒含量均逐漸減少，粉粒和粘粒含量則逐漸增加，養(yǎng)分也隨之呈增加趨勢。Pearson相關分析顯示，土壤容重、礫石、砂粒與土壤養(yǎng)分指標呈負相關關系，土壤孔隙度、飽和含水量、粉粒、粘粒與土壤養(yǎng)分指標呈正相關關系。

關鍵詞 崩崗；洪積扇農田；果園；水田；土壤理化特性

中圖分類號 S157.4 文獻標識碼 A

Abstract Collapsing gully is one of the soil types most seriously eroded in southern China， and considerablly threats land resources， affects the nature of the farmland soil especially in the alluvial material generated by collapsing gully. In this paper， we chose Cangwu Longxu alluvial fan collapsing gully orchards and rice fields as the research object， studied alluvial fan soil physical and chemical properties. The results showed that： Collapsing erosion led to alluvial fan farmland soil degradation， soil properties were significantly weaker than the control area， while from the start to to fan edge， soil bulk density， gravel and sand content showed a decreasing trend， porosity， saturation water content， silt and clay content showed an increasing trend， nutrients was also in an increasing trend. Pearson correlation analysis showed that soil bulk density， gravel， sand and soil nutrient indicators showed a negative correlation between soil porosity， saturated water content， silt， clay and soil nutrient indicators showed a positive correlation.

Key words Collapsing gully； Alluvial fan farmland； Orchard； Paddy field； Soil physical and chemical properties

崩崗侵蝕是危害性僅次于滑坡和泥石流的水土流失災害，我國崩崗侵蝕主要集中在長江以南熱帶、亞熱帶赤紅壤、紅壤丘陵區(qū)，尤其在我國華南花崗巖發(fā)育土壤情況更為嚴重[1]。“崩崗”一詞首先由曾昭璇[2]提出。崩崗侵蝕量大，單個崩崗年侵蝕量可達35.0萬t[3]。崩崗最直接的危害是對土地資源的破壞。崩崗發(fā)生區(qū)溝壑縱橫，坡面被切割得支離破碎，破壞了地表的完整性，同時產生的大量泥沙將崩崗下游的農田淹埋，使高產田變成低產田。據調查，至2003年，廣西區(qū)內因崩崗直接毀壞的農田面積達19 063 hm2，已有8 000 hm2左右的高產田因經常受崩崗產生的黃泥水侵害變成了低產田。廣西蒼梧縣被迫棄耕的農田也達1 720 hm2。廣西糯垌鎮(zhèn)地麻村白砂垌一帶崩崗洪積扇面積達10多hm2，堆積厚度2～5 m，其上雖種上了作物，但產量極低[4]。據統(tǒng)計，近年來崩崗沖毀壓埋耕地面積約38.04萬hm2，約有20%的受害耕地無法恢復，農田恢復和清理直接費用達5.5億元[5]。

崩崗的整個系統(tǒng)主要由崩壁、崩積堆和洪積扇組成[6]，而洪積扇是崩崗侵蝕的堆積產物，崩崗洪積扇大小不一，小則幾十平米，大則成千上萬平米，從而對于崩崗區(qū)域的農田造成極大的破壞。我國過去對崩崗的研究側重于成因機制以及危害治理等方面，主要涉及崩崗體內要素，而對崩崗影響洪積扇農田土壤理化特性方面研究尚未見報道[7]，很多有關洪積扇的研究工作也只涉及了洪積扇分布以及流域特點等方面[8-9]，對崩崗影響洪積扇農田土壤質量的程度、土壤退化特點以及毀壞農田的修復等方面，相關研究還較少，近年來被相關學者關注，逐漸引起重視[5，10]?；谀戏交◢弾r區(qū)崩崗農田土壤質量的重要性，筆者選取蒼梧縣崩崗洪積扇農田為研究對象，分析扇頂到扇緣不同樣地的土壤理化特性，明確其內在關系，探索崩崗洪積扇土壤性質分異特征，旨在為合理利用崩崗洪積扇與土壤恢復提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

蒼梧縣地處廣西東部，位于東經110°5l′～111°40′，北緯22°58′～24°10′之間，是潯江、桂江、西江“三江口”的匯合處，地勢大致是東南部、西北部高且山多。蒼梧縣屬亞熱帶季風氣候地區(qū)，易受臺風和熱帶風暴影響，雨量充沛，年均降雨1 520 mm，年均日照時數1 815 h，土壤以花崗巖發(fā)育的紅壤為主。蒼梧縣不僅是廣西山洪災害多發(fā)縣，同時遭受崩崗侵蝕也相當嚴重。2005調查數據顯示，全縣崩崗總面積達3.42 km2，共有240 hm2農田因崩崗侵蝕產生水土流失危害而不同程度地遭受泥沙壓埋，部分水田改旱作，積沙嚴重的已棄耕[4]。

1.2 土樣采集與處理

2014年考察了龍圩鎮(zhèn)崩崗并在洪積扇農田區(qū)域采集土樣，十多年前當地崩崗發(fā)育旺盛，近年來相對穩(wěn)定，但當時的侵蝕對洪積扇農田的影響較大，各自產生洪積物呈扇形影響農田均達上千平米，危害范圍廣，導致農田質量恢復困難。本研究各自選擇崩崗①（111°18′1.9"E，23°18′41.9"N）和崩崗②（111°15′51.3"E，23°21′30.1"N）的洪積扇農田進行采樣。崩崗①洪積扇農田種植水稻，崩崗②洪積扇農田種植砂糖桔，兩地采用相似的管理方式。研究的土壤類型均為花崗巖發(fā)育的紅壤，選擇洪積扇扇頂、扇中、扇緣部分以及未受崩崗影響的農田但成土環(huán)境一致的區(qū)域作為對照進行采樣。采樣時，除去地表凋落物，每個區(qū)域按“S”型圍繞定點坐標采集耕作層土樣，分別用體積100 cm3 環(huán)刀取樣，每個區(qū)域采集5個重復；散土采集也按“S”型采集20個耕作層土樣混合為1個土樣，然后采用四分法分取樣品1～2 kg左右?guī)Щ厥覂?，根據樣品需要制備不同粒徑進行分析測定[11-12]。

1.3 指標測定與數據分析方法

土壤性質采用常規(guī)方法進行測定[13-15]。分析土壤物理特性：礫石含量測定采用篩分法，土壤顆粒組成測定采用吸管法，土壤容重、孔隙度、飽和含水量測定用環(huán)刀法；土壤化學性質：pH值采用上海雷磁公司生產的PHSJ-4A型酸度計測定，土壤有機質測定采用重鉻酸鉀外加熱法，陽離子交換量測定采用乙酸銨交換法，土壤堿解氮測定采用堿解擴散法，土壤速效磷測定采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法，速效鉀測定采用醋酸銨浸提-火焰光度法，速效磷和速效鉀等用美國BAIRDICP—2070儀測定。

應用Excel軟件對數據進行基本的統(tǒng)計整理并繪制相應的圖表，運用SPSS Statistics 19.0軟件對崩崗洪積扇不同部位的土壤理化特性進行描述性統(tǒng)計分析、顯著性差異檢驗和土壤物理特性與化學特性之間的相關性分析。

2 結果與分析

2.1 崩崗洪積扇農田土壤物理特性分析

丘陵區(qū)發(fā)生崩崗是一個持續(xù)的過程，溯源侵蝕導致土體不斷垮塌，崩塌的洪積物則隨水不斷流出崩崗，呈現(xiàn)徑流分散與物質遷移的過程，最終形成洪積扇沉積在農田區(qū)域。由表1可知，崩崗洪積扇果園和稻田扇頂與扇中部分的土壤容重偏高，果園區(qū)域扇中土壤容重達到1.55 g/cm3，均顯著大于對照部分。經過分析，果園洪積扇土壤容重相對對照區(qū)平均增加了0.17 g/cm3；稻田洪積扇土壤容重相對對照區(qū)平均增加了0.12 g/cm3。農田洪積扇扇緣土壤容重小于扇頂，扇緣容重略大于對照但差異并不明顯。因此，農田土壤容重由扇頂到扇緣呈現(xiàn)逐漸減小的規(guī)律。扇頂與扇中偏高的土壤容重對農作物生長產生不利的影響，如根系發(fā)育緩慢，養(yǎng)分吸收困難等。

洪積扇果園扇頂、扇中土壤總孔隙度相比于對照區(qū)分別減少18.35%、19.32%；洪積扇稻田扇頂、扇中、扇緣土壤總孔隙度相對對照分別減少15.82%、7.79%、1.76%，整個洪積扇區(qū)域土壤總孔隙度顯著小于對照區(qū)，同時洪積扇總孔隙度呈現(xiàn)扇頂<扇中<扇緣的規(guī)律，可見崩崗洪積扇導致農田土壤總孔隙度降低?？紫抖鹊慕档蛯恋K農作物的有氧呼吸，同時對于水分的吸收也有不利影響。

土壤飽和含水量是指土壤孔隙都充滿水時所保持水分的最大數量，反映了土體內可能存貯水分的最大數量[16]，該指標可以評價崩崗洪積扇農田區(qū)域的持水能力。表1中結果表明，洪積扇農田土壤飽和含水量均低于對照區(qū)，果園扇頂、扇中、扇緣分別比對照區(qū)下降28.65%、29.25%、5.86%，沿著扇頂到扇緣，土壤飽和含水量均表現(xiàn)出逐漸增大的趨勢，洪積扇稻田也有相似的規(guī)律。由此可以推斷，洪積扇土壤受到影響之后，飽和含水量下降，即最大持水量減少，對于農田土壤的保水能力有較大影響，需要加大灌溉力度，將會耗費更多財力與人力去提高土壤生產力。

從土壤的機械組成方面來看，洪積扇農田部分土壤礫石與砂粒的含量均高于對照區(qū)域，且隨扇頂到扇緣呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢，土壤粉粒與粘粒的含量均小于對照區(qū)域，且隨著扇頂到扇緣呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。由此可見，相對于對照，崩崗洪積扇農田土壤粘粒物質減少，同時離崩口越近，細顆粒物質越少。因此，崩崗侵蝕導致了農田相當嚴重的沙化現(xiàn)象，越是靠近洪積扇扇頂部分則越不宜進行耕作。

2.2 崩崗洪積扇農田土壤化學特性分析

2.2.1 土壤 pH值的變化 崩崗洪積扇農田土壤pH值如圖1所示，洪積扇果園土壤pH值表現(xiàn)為扇頂<對照<扇緣<扇中，洪積扇稻田土壤pH值表現(xiàn)為扇頂<扇中<對照<扇緣。2種利用方式下，扇頂部分土壤pH值均最小，說明崩崗侵蝕導致農田土壤酸化。果園扇緣和對照土壤pH值低于扇中，可能是由于果園積累了一定量的果樹代謝物，長期的積累產生了較多腐殖酸導致土壤pH值降低。而洪積扇稻田部分體現(xiàn)出較明顯的規(guī)律，從扇頂到扇緣，土壤pH值呈現(xiàn)增加的趨勢。

2.2.2 土壤有機質的變化 土壤有機質是土壤的重要組成部分，包含植物生長所需要的各種營養(yǎng)元素，對土壤物理、化學和生物學性質有較大影響[15]。從圖2可知，崩崗侵蝕對洪積扇農田的土壤有機質含量產生了較大影響，洪積扇農田的有機質含量均小于對照。尤其是果園和稻田的扇中、扇緣區(qū)域，有機質含量受到了最嚴重的影響。相對而言，果園土壤有機質恢復的情況比稻田好，因為樹葉堆積在果園地表，通過長時間的積累導致土壤有機質有顯著提高。洪積扇果園和稻田的不同區(qū)域土壤有機質受影響的程度不同，扇頂部分最嚴重，其次是扇中，扇緣部分最小。

2.2.3 土壤陽離子交換量的變化 土壤陽離子交換量是土壤的一個很重要的化學性質，它直接反映了土壤的保肥、供肥性能以及緩沖能力[15]。果園區(qū)域的土壤陽離子交換量的差異較大（圖3），扇頂土壤陽離子交換量最小，而扇緣土壤陽離子交換量達16.33 cmol/kg；稻田土壤的陽離子交換量差別不大，扇頂和扇中土壤的陽離子交換量較小，總體上小于果園。

2.2.4 土壤速效養(yǎng)分的變化 土壤堿解氮、速效磷、速效鉀是作物生長中不可缺少的大量必需營養(yǎng)元素，對植物的發(fā)育有著十分重要的作用[17]，從氮磷鉀的含量可以初步評價當地土壤的肥力狀況。圖4、5和6中結果表明，洪積扇農田堿解氮的含量隨著扇頂到扇中到扇緣呈上升趨勢，果園扇頂和扇中堿解氮含量差異不顯著，稻田堿解氮含量變化幅度較小。果園土壤的速效磷和速效鉀含量也表現(xiàn)為扇頂<扇中<扇緣?？傊?，崩崗侵蝕直接導致洪積扇農田的速效養(yǎng)分降低，速效鉀、速效磷、堿解氮含量的變化趨勢一致。速效養(yǎng)分受到人為影響較大，施肥能直接供給植物較多速效養(yǎng)分，因此可以考慮在崩崗影響的洪積扇農田部分多施肥，提高速效養(yǎng)分含量，同時也可以種植花生等固氮作物來提高養(yǎng)分。

2.3 洪積扇土壤物理特性與養(yǎng)分的相關性分析

采取Pearson相關系數法對崩崗洪積扇土壤物理特性與土壤養(yǎng)分進行相關性分析，從表2可知，崩崗洪積扇土壤容重、礫石、砂粒與土壤養(yǎng)分指標均呈負相關關系，土壤孔隙度、飽和含水量、粉粒、粘粒與土壤養(yǎng)分指標呈正相關關系，部分指標呈現(xiàn)了顯著或極顯著的相關性。這些相關性顯示，在崩崗侵蝕的洪積扇農田區(qū)域，土壤容重越大，礫石和砂粒越多，則土壤養(yǎng)分越低，說明崩崗侵蝕導致洪積扇的粗顆粒物質增加直接導致土壤養(yǎng)分降低；土壤孔隙度越大，粉粒和粘粒的含量越多，則土壤養(yǎng)分相對越高。結果表明，崩崗洪積扇土壤的物理特性和土壤養(yǎng)分息息相關，可以考慮改變土壤的物理特性，改良沙化農田，同時，改良土壤持水性，容重或者土壤機械組成，如采用客土法和長期施用有機肥對洪積扇土壤改良會有較好的作用[18]。

3 討論與結論

對于崩崗洪積扇農田性質方面的研究近年來報道較少，對于崩崗沙化洪積扇農田的改良技術更是鮮有報道。洪積扇農田土壤受到崩崗侵蝕影響之后，粗顆粒物質增加，容重增大，總孔隙度變小，這將給農作物的生長帶來很大危害，土壤的結構性變差，同時，洪積扇土壤的飽和含水量下降，即最大持水量減少，相關洪積扇物理性質的變化與鄧羽松等[7]以及黃玉芝等[19]研究結果一致，同時其變異規(guī)律也達到了顯著性趨勢。土壤的結構性變差則影響了農作物的生長，尤其是孔隙度的變小將會使作物減產。飽和含水量是指當土壤孔隙全部充滿水時，土壤體內所能保持的水分含量，它表示土壤對貯水的能力，它不僅可以反映土壤包含和調節(jié)水分的潛力，而且能反映土壤水源涵養(yǎng)的能力[20]，飽和含水量的變化對于農田土壤的保水能力有較大影響，尤其是飽和含水量變小導致洪積扇土壤長時間的干旱缺水，需要加大灌溉力度，這也將會耗費更多財力與人力去提高土壤生產力[21]。此外，崩崗流出來的粗顆粒物質堆積在洪積扇區(qū)域，顯著多于對照區(qū)，由洪積扇扇頂到扇緣，土壤礫石和砂粒含量逐漸減少，而粉粒和粘粒含量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，體現(xiàn)出洪積扇的分選性，這與梁傳平等[10]的研究結果一致。土壤顆粒的變大導致了農田的沙化，對于這個現(xiàn)象，為了保護崩崗下游的農業(yè)，最好直接修建排沙溝將沙粒等大顆粒物質直接排走，防止其沖入農田，此類防治措施在崩崗相關的報道中有相應的研究[22-25]。針對于崩崗洪積扇農田土壤養(yǎng)分的特點，研究結果表明，土壤pH值、陽離子交換量、有機質、氮磷鉀養(yǎng)分顯著低于對照區(qū)；同時，由洪積扇扇頂到扇緣，各養(yǎng)分含量也隨之呈逐漸增加的趨勢。扇頂部分受到的影響最大，而扇緣則較小，這與之前的研究結果一致[10，19]。對于已經危害到的農田區(qū)域，建議在洪積扇區(qū)域種植綠肥或者合理施用有機肥，將有益于提高洪積扇土壤的有機質含量，合理施用化肥也可以提高土壤的養(yǎng)分[18]。同時，注意調整洪積扇區(qū)農田的土地利用方式，也是行之有效的一項措施，這在相關研究中有了初步的驗證[26-28]。關于土壤陽離子交換量的減少，此項指標表明了洪積扇土壤保肥能力變差，這是由于土壤夾雜了較多花崗巖風化的大顆粒物質，如石英、長石等礦物對于保肥能力較差，導致農田的保肥能力的下降，建議采用客土法，比如摻入塘泥等粘性較大的細顆粒物質，增加粘粒物質的比例而減少沙粒的比值，這可以有效改良土壤的質地情況。對于扇頂至扇緣的洪積扇區(qū)域，進行土地利用方式的調整也顯得格外重要，扇頂應該重在攔沙，而扇緣部分應該重視土壤質量恢復。通過土壤物理特性和化學特性進行相關性分析，崩崗洪積扇土壤物理性質與化學性質息息相關，從而對于養(yǎng)分低的土壤，從改良土壤細顆粒的分布情況也是其中一項重要的決策，它們之間的相關性對于改良洪積扇土壤提供理論依據。研究結果表明，通過明確崩崗洪積扇土壤的理化性質分布規(guī)律，對于土地規(guī)劃、改良土壤有積極意義，同時將會提高農業(yè)用地的效益。

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