不同撂荒年限紫色土区耕地土壤理化性质特征
摘 要：为了测定紫色土区不同撂荒年限土壤的理化性质，选取重庆市渝北区统景镇撂荒0～15年的耕地，以测定土壤的物理性质（土壤含水量、容重、孔隙度）和化学性质（土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾）。结果表明：不同撂荒年限耕地土壤容重、含水量随年限增加先升后减，土壤孔隙度增减情况与之相反。除全钾外其他肥力指标有表聚现象，土壤化学性质含量呈现先减少后增加的趋势。土壤容重与全氮、碱解氮以及速效磷、速效钾呈显著负相关，土壤含水量与土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾呈显著正相关。
关键词:撂荒年限;紫色土区;土壤理化性质;统景镇;
Physicochemical Properties of Cultivated Land in Purple Soil Areas with Different
Abandoned Years
SU Lan CHEN Guojian HE Shuanghong SUN Chengbin HE Qian ZHANG Chunye
Chongqing Normal University, College of Geography and Tourism
Abstract：
In order to determine the physical and chemical properties of soils with different abandoned years in purple soil area, the cultivated land abandoned for 0-15 years in Tongjing Town, Yubei District, Chongqing was selected to determine the physical properties (soil water content, bulk density, porosity) and chemical properties (soil organic matter, total nitrogen, total phosphorus, total potassium, alkali-hydrolyzable nitrogen, available phosphorus and available potassium). The results showed that the soil bulk density and water content of cultivated land with different abandoned years increased first and then decreased, and the increase and decrease of soil porosity was opposite. Except total potassium, other fertility indexes have surface aggregation, and the content of soil chemical properties first decreases and then increases. Soil bulk density is negatively correlated with total nitrogen, alkali-hydrolyzable nitrogen, available phosphorus and available potassium, while soil water content is positively correlated with soil organic matter, total nitrogen, alkali-hydrolyzable nitrogen, available phosphorus and available potassium.
Keyword：
year of abandonment; purple soil area; soil physical and chemical properties; Tongjing town;
自20世纪后半叶起，全世界的山区人口数量持续下降，耕地大面积撂荒[1]。近年来，我国农村土地撂荒现象普遍存在，不仅加剧了土地趋紧状况，更造成了严重的土地资源浪费[2]。从各省空间分布来看，重庆农户弃耕比例最高，达到40.15%，农田弃耕程度位居第一，达到25.34%，主要是受山区地形和重庆农田质量低下的影响[3]。随着社会经济发展，城市化进程不断加快，城乡之间的经济差距，使得很多原先在家务农的人选择去往城市务工，以追求更好的经济收入；务农耗时耗力；投入与产出不对等；为了追求更好的住房、教育、以及医疗条件等原因，也使他们抛弃原有的土地进城务工，使得农村土地大量荒废，形成撂荒地，撂荒行为会使大量的土地流失，造成土地资源的浪费。撂荒是自然植被恢复的过程，对环境有正向和逆向影响，土壤环境变化是其中一个重要方面。现有关于撂荒区耕地土壤理化性质的研究大多针对黄土高原[4,5,6]，对紫色土地区撂荒耕地理化性质研究甚少。
紫色土是发育于亚热带地区，紫色母岩露出表面，在温度、光和水的作用下形成的土壤，但由于成土时间和发育过程很短，紫色土的土壤肥力缺乏。紫色土区由于坡度陡峭、降水丰富以及不合理的土地利用，会出现严重的土壤侵蚀和土壤肥力流失[7]，导致农田质量下降。黄兴成[8]选取四川盆地紫色土分布面积较大的114个县（区），采用相关分析、因子分析和主成分分析对土壤的肥力指标进行分析，发现紫色土的有机质和速效钾缺乏，全氮和有机磷处于中等含量水平。邓利梅等[9]以川中丘陵从2005年开始撂荒的紫色土坡耕地为研究对象，用模糊数学法对撂荒前后土壤肥力进行综合评价，结果表明撂荒前后土壤等级相差不大。本文针对紫色土区不同年限撂荒耕地理化性质进行研究，希望能为紫色土区解决撂荒问题或撂荒地的进一步开发利用提供理论依据。
1 研究内容与研究方法
1.1 研究区概况
研究区是重庆市渝北区东北部的统景镇（见图1），地处106°51′E、29°51′N，为亚热带季风性湿润气候，年均温18.4℃，年降水量为1151.6 mm，年平均日照1314.1小时，年平均无霜期319天。全镇处于巴渝平行岭谷铜锣峡背斜低山南段的铁山中段和石船向斜中段，东与大盛接壤，南与石船相望，西与古路相邻，北靠长寿区，御临河由北向南纵贯，温塘河自西向东贯穿，地势西高东低，河谷交错，地形地势起伏较大，土壤主要为紫色水稻土和紫色土。镇里青壮年多在外务工或者求学，劳动力少，导致耕地荒废形成撂荒地。
1.2 样品采集、处理以及测定方式
1.2.1样品采集与处理
分别在撂置5年、10年、15年的样地，以及正在耕作的耕地进行土样的采集（见表1），每块样地取三个样点，每个样点分别用环刀采取（0～10）cm，（10～20）cm,（20～30）cm的土样，剔除植物根、茎、叶、虫体、石块等杂质，为了使数据更为准确可信，每个样点采取三次同层土壤并混合，土壤样品带回实验室风干研磨后过2 mm、0.149 mm的筛后装袋密封，用以测定土壤理化性质各指标。
1.2.2样品测定方式
土壤含水量的测定采用烘箱法、土壤孔隙度、土壤容重的测定方法均采用环刀法[10]。土壤有机质含量测定采用重铬酸钾容量法，土壤全氮的测定方法采用高氯酸一硫酸消化法；全磷的测定方法采用NaOH碱熔钥锑抗比色法；全钾的测定方法采用氢氧化钠熔融法；碱解氮采用碱解扩散法测定；速效钾测量用1 mol/L醋酸铵溶液浸提－火焰光度法；速效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提－钼锑抗比色法[11,12]。
1.2.3数据的处理分析
用Excel2020对数据进行原始整理；用SPSS26对土壤物理与化学指标进行相关性分析。
2 不同年撂荒年限对土壤理化性质影响
2.1 不同撂荒年限对土壤物理性质的影响
2.1.1土壤容重与土壤孔隙度
选择土壤的容重、含水量以及土壤孔隙度以反映不同撂荒年限地土壤物理性质的演变规律[13]。土壤容重取决于矿物组成、土壤质地、结构及孔隙度等，土壤容重可以反映土壤孔隙度的大小以及土壤的松紧程度。土壤孔隙度越大，容重越低，土质越疏松；土壤孔隙度越小，容重越大，土壤越紧实。由此可知土壤容重与土壤孔隙度成反比，在后面的研究中也得到印证。
由图2可以看出，在垂直方向上，丛（0～10）cm的土层到（20～30）cm的土层，呈现出的规律整体是越向下土壤容重越大，孔隙度越小。从撂荒年限来看，土壤容重随着撂荒年限的增加呈先增后减的趋势，这与葛畅的结论吻合[14]。未撂荒土地土壤容重低，孔隙度大，土质疏松，原因是人为翻动土地使得土壤孔隙度大。撂荒0~5年，土壤容重呈上升趋势，孔隙度反之；撂荒5～15年，土壤容重呈下降趋势，孔隙度呈上升趋势，但总体变幅不大，由于植物根系以及土壤中的动物翻动或微生物分解作用，使得土壤孔隙度增大，土壤容重下降。
2.1.2土壤含水量
由图3可知，土壤含水量在14%以上，土壤有效含水量大，耕作播种和适宜，是由于土壤为粘土，保水能力强，土壤含水量高。其中现耕土地含水量在18%以上，说明土壤有效含水量高，是由于现耕土刚进行了灌溉，使得土壤表层含水量大。从垂直方向上看，土壤水分从（0～10）cm到（20～30）cm呈减少的趋势，说明土壤水分主要聚集在表层。从撂荒年限来看，土壤含水量是先减少后增加的，撂荒0～5年土壤含水量减少，是由于土地撂荒，未有植被生长，地表裸露，导致土壤含水量下降。撂荒5～15年中土壤含水量增加，但总体趋势不明显。原因是撂荒5～15年的土地杂草丛生，伴有大量的枯枝落叶，会积累水分，导致土壤的含水量增加。
2.2 不同撂荒年限对土壤化学性质的影响
本研究采用土壤的有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾作为指标来反映不同撂荒年限的土壤化学性质变化（见表2）。
根据全国第二次土壤普查养分分级标准，有机质含量在（6～10）g/kg属于五级（较低），全氮含量在（0.5～0.7）g/kg之间，按照标准属于五级，表明立地条件较差。全磷含量在（0.2～0.6）g/kg之间，按照标准属于四级（中下）；全钾含量在（7～12）g/kg，按照标准属于四级（中下）；撂荒5年样地的碱解氮含量在（75～120）mg/kg，按照标准属于三级（中上），撂荒10～15年的样地的碱解氮含量在（50～96）mg/kg，按照标准属于四级（中下）；速效钾含量在（21～124）mg/kg之间，按照标准属于五级以下（很低），而且主要聚集在（0～10）cm表层土，最低含量为撂荒10年的（20～30cm。由此可以土壤中看出氮素、钾素含量过低，若要进一步对土地开发利用，则需要通过施氮肥和钾肥，提高土壤肥力以便耕种。
从土壤垂直方向上看，除全钾外，土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾的含量都是从（0～10）cm到（20～30）cm的土层递减，表层含量明显高于下层，说明存在着表聚现象。全钾垂直变化不明显。撂荒后土壤养分变化随撂荒时间变化规律与李小炜研究结果近似[15]。
从土壤撂荒年限看，除全磷外，土壤有机质、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量都随着撂在撂荒0～10年逐渐减少，在撂荒10～15年逐渐恢复。全磷的变化不明显，全氮随着撂荒年限增加而减少，速效养分都呈现先减少后增加的规律，且在撂荒前速效磷、速效钾含量很高，在撂荒后速效养分含量明显下降，可能与撂荒前期施肥有关。土壤碱解氮、全氮和有机质与植物生长最为密切，从养分含量随年限变化得出，土壤全效养分作为土壤养分库，撂荒初期属于逐渐流失的状态，撂荒后期恢复，土壤速效养分具有相似的变化规律[16]。
2.3 不同撂荒年限地物理与化学指标相关性分析
由表3可知，土壤容重与含水量呈极显著负相关关系(P<0.01)；与孔隙度呈极显著负相关关系（P<0.01）；与碱解氮、速效钾均呈显著负相关关系（P<0.05）；与全氮、速效磷均呈显著负相关关系（P<0.05）。土壤含水量与土壤孔隙度和速效钾均呈极显著正相关关系（P<0.01）;与有机质、全氮、碱解氮以及速效磷均呈显著正相关关系（P<0.05）；土壤孔隙度与碱解氮和速效钾呈极显著正相关（P<0.01）;与全氮和速效磷呈显著正相关（P<0.05）。有机质与速效钾呈极显著正相关关系（P<0.01）；与全氮、碱解氮和速效磷呈显著正相关关系（P<0.05）。全氮与全磷呈显著正相关关系（P<0.05）；与碱解氮、速效磷、速效钾均呈极显著正相关关系（P<0.01）；而全钾和土壤养分之间并无其他显著性关系（P>0.05），研究结果与冯慧敏的结论相吻合[17]。碱解氮与速效磷和速效钾均呈极显著正相关关系（P<0.01）。速效磷与速效钾呈极显著正相关关系（P<0.01）。总之，土壤物理特性与化学特性联系紧密，土壤物理性质改变导致化学性质随之改变。
3 结语
本文以位于紫色土区重庆市渝北区统景镇不同年限撂荒耕地土壤为研究对象，通过分析其理化性质以及相关性，得出以下结论：
（1）随着撂荒年限增加，撂荒地植被不断恢复，土壤的理化性质也随之变化。不同年限撂荒土壤的含水量变化范围在14.66%～25.28%，含水量丰富，一方面是由于样地位于亚热带季风气候区，年降水量大，另一方面，撂荒后植被恢复，土壤的覆盖度高，减少了土壤水分的蒸发，以及植物的枯枝落叶会积累水分，因此土壤含水量高。土壤容重变化范围在（1.53～1.79）g/m3。土壤孔隙度变化范围在32.46%～42.19%。有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾的变化范围分别是（4.07～11.66）g/kg、（0.34～0.77）g/kg、（0.3～0.6）g/kg、（7.96～12.44）g/kg、（50.89～132.04）mg/kg、（1.40～12.89）mg/kg、（20.44～151.08）mg/kg。不同年限撂荒土壤养分含量除全钾外，其他养分含量随着撂荒年限的延长先减少后增加。
（2）土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾有表聚现象，全钾垂直变化不明显。随着撂荒年限增加，除全磷外，土壤有机质、全钾、碱解氮、速效养分含量都随着撂在撂荒0～10年减少，在撂荒10～15年有所恢复。土壤有机质、氮、钾元素含量偏低，若要对该区进行开发利用，需选用有机肥、氮肥与钾肥对土壤进行改良以便进一步开发利用。
（3）土壤容重与土壤含水量、孔隙度、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾负相关，在前面的研究中，土壤容重在垂直方向上增加的，而其他养分主要在表层聚集，因此符合这个规律。土壤含水量与孔隙度、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾呈正相关。土壤孔隙度与全氮、碱解氮、速效磷、速效钾呈正相关。但由于只采集0～15年的数据，无法判断在15年以后土壤养分如何变化，因此，在后续还要继续对撂荒样地进行观测和采样，以进一步判断撂荒地理化性质随时间变化情况。
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