四川盆地紫色丘陵區(qū)成土特征.pdf

1、土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是植物生長繁育和作物生產(chǎn)的基地，為植物提供養(yǎng)分和支撐，涵養(yǎng)水源，穩(wěn)定和緩沖環(huán)境變化，同時(shí)還能通過土壤碳庫調(diào)節(jié)氣候。在長期的土壤研究中，氣候、地形、母質(zhì)、生物和時(shí)間被認(rèn)為是土壤形成的五大因素，成土過程是在地質(zhì)風(fēng)化過程的產(chǎn)物——成土母質(zhì)的基礎(chǔ)上，氣候、生物等因素的作用下發(fā)生的一系列物質(zhì)轉(zhuǎn)化和遷移過程，是一個(gè)緩慢的過程。但是，隨著工業(yè)的發(fā)展、人口的增加和耕地的減少，人為耕作強(qiáng)度越來越大，且集約化農(nóng)業(yè)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要生產(chǎn)

2、方式，人為作用對土壤的影響越來越深刻。四川盆地位于我國的西南部，是著名的紅層盆地，因亞熱帶的季風(fēng)氣候和較為肥沃的紫色土壤，該地區(qū)成為我國西部重要的農(nóng)業(yè)地區(qū)。目前，該地區(qū)大量自然紫色土被開發(fā)為農(nóng)業(yè)土壤，且發(fā)展大規(guī)模農(nóng)業(yè)成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢。但人為活動(dòng)對紫色母質(zhì)發(fā)育土壤形成演化的影響，并未受到足夠的重視。本研究以四川盆地自然條件下、傳統(tǒng)耕作條件下和集約化耕作條件下紫色母質(zhì)及發(fā)育土壤為對象，通過對自然條件下、傳統(tǒng)和集約化耕作條件下土壤剖面發(fā)育特

3、性、化學(xué)風(fēng)化、成土的物理化學(xué)特征分析和對比，研究三種條件下土壤的成土特征，探討人為活動(dòng)對其發(fā)育成土的影響，為紫色丘陵區(qū)土壤的可持續(xù)改造和利用提供科學(xué)依據(jù)。
　　1.自然條件下的成土特征
　　通過對自然條件下，不同紫色母質(zhì)及其發(fā)育土壤剖面發(fā)育特性、化學(xué)風(fēng)化、成土的物理化學(xué)特征分析，結(jié)果表明:自然條件下紫色土存在較弱的化學(xué)風(fēng)化，元素淋失處在脫Ca、Na、Mg的初始階段，CIA、CIW和Na/K比值三個(gè)風(fēng)化指標(biāo)在A、C層間和B、C

4、層間差異均不顯著，各層次樣品在A-CN-K三角圖中的數(shù)據(jù)點(diǎn)分布趨勢線與A-CN連線平行，土壤處于斜長石風(fēng)化和脫Ca、Na階段，且各層次數(shù)據(jù)點(diǎn)分布位置差異不大。由于較強(qiáng)的物理風(fēng)化，土壤中礫石含量較少，土層厚度較大。有機(jī)碳積累顯著，A層的積累量達(dá)9.27g/kg，B層的積累量為3.65g/kg。隨著土壤風(fēng)化發(fā)育的進(jìn)行，成土的理化性質(zhì)發(fā)生改變，土壤粘粒含量和質(zhì)地分形維數(shù)增大，土壤顆粒變細(xì)，pH稍微降低，降低值多在0.2～0.3個(gè)單位，土壤全氮

5、顯著積累，A層的積累量為0.46g/kg，B層的積累量為0.19g/kg，B層土壤存在磷的淋失，淋失量為0.071g/kg，A層土壤存在磷的較少積累。
　　由于在沉積成巖之前經(jīng)歷的化學(xué)風(fēng)化程度不同，不同紫色母質(zhì)原始風(fēng)化度存在差異，成土元素組成、pH值和質(zhì)地狀況也存在差異，這對成土過程中化學(xué)風(fēng)化程度較低，pH值變化較小的紫色土化學(xué)風(fēng)化程度、成土元素組成、pH值和質(zhì)地狀況具有重要影響，同時(shí)對成土過程中質(zhì)地變化也存在重要影響，并掩蓋了其

6、他因素對所采集剖面這些風(fēng)化發(fā)育特性的影響。但地形地貌、氣候和生物等方面的差異對土壤成土的其他理化性質(zhì)影響較大。臺地發(fā)育土層厚度較大，土壤有機(jī)碳和氮的積累大于淺丘或丘陵頂部發(fā)育土壤，磷的淋失程度小于淺丘或丘陵頂部發(fā)育土壤，總體來說，臺地發(fā)育剖面風(fēng)化發(fā)育指數(shù)大于淺丘或丘陵頂部發(fā)育剖面。而由于氣候和生物等方面的差異，相同地形部位發(fā)育剖面土層厚度和土壤有機(jī)碳、氮以及磷的積累淋失情況也存在一定程度的變異。
　　2.傳統(tǒng)耕作下的成土特征

7、>　　通過對四川盆地傳統(tǒng)耕作條件下沙溪廟組紫色母質(zhì)及其發(fā)育剖面和紫色土沉積母質(zhì)發(fā)育剖面形態(tài)特性、化學(xué)風(fēng)化、成土的物理化學(xué)特征分析以及與自然條件下各方面性質(zhì)的對比，結(jié)果表明，在傳統(tǒng)旱地和水田耕作下，沙溪廟組砂巖母質(zhì)發(fā)育土壤總體處于斜長石風(fēng)化和Ca、Na、Mg淋失階段，但與自然條件下不同紫色母質(zhì)發(fā)育土壤成土特性相比可知，旱地耕作方式促進(jìn)了土壤的化學(xué)風(fēng)化，在旱地耕作方式下，各地形部位沙溪廟組砂巖母質(zhì)發(fā)育土壤CIA、CIW和Na/K比值三個(gè)風(fēng)化

8、指標(biāo)都相對于成土母質(zhì)發(fā)生了顯著的變化，而水田耕作方式更促進(jìn)了土壤的化學(xué)風(fēng)化，相同母質(zhì)發(fā)育水田土壤元素的淋失更為強(qiáng)烈，不同樣點(diǎn)位置發(fā)育水田土壤CIA和CIW值都大于不同地形部位發(fā)育旱地土壤，Na/K比值都小于不同地形部位發(fā)育旱地土壤。此外，水田耕作方式由于水分影響，土壤中Fe和Mn的氧化還原作用較為普遍，1m內(nèi)基本出現(xiàn)W層和G層，土壤中Mn的淋失以及Fe的遷移累積較為顯著，而旱地少數(shù)剖面中也出現(xiàn)相同情況。由于土壤化學(xué)風(fēng)化影響土壤質(zhì)地，旱地

9、耕作方式下，不同地形部位沙溪廟組母質(zhì)發(fā)育的土壤粘粒含量和質(zhì)地分形維數(shù)增加量都大于自然條件下不同紫色母質(zhì)發(fā)育土壤，而不同樣點(diǎn)位置發(fā)育水田土壤粘粒含量和質(zhì)地分形維數(shù)都大于不同地形位置相同母質(zhì)發(fā)育旱地土壤。傳統(tǒng)旱地耕作促進(jìn)了土壤酸化，而水田耕作條件下表層土壤的酸化比傳統(tǒng)旱地耕作土壤嚴(yán)重。與自然條件下紫色土相比，傳統(tǒng)耕作旱地土壤有機(jī)碳和土壤氮的積累減弱，而由于外源磷肥的施入，表層土壤出現(xiàn)磷的累積。與旱地耕作方式下紫色土相比，水田耕作方式促進(jìn)了土

10、壤密度的降低、有機(jī)碳和全氮的積累、堿解氮含量的提高和土壤團(tuán)聚狀況的改善，但由于水田長期淹水，也促進(jìn)了土壤磷的淋失和有效磷含量的降低。
　　在傳統(tǒng)耕作方式下，成土母質(zhì)對土壤發(fā)育成土存在影響，地形地貌和樣點(diǎn)位置也通過對人為活動(dòng)強(qiáng)度以及土壤侵蝕的影響對土壤發(fā)育成土產(chǎn)生影響。研究區(qū)紫色土沉積母質(zhì)發(fā)育剖面化學(xué)風(fēng)化程度、土壤質(zhì)地、團(tuán)聚狀況和土壤有機(jī)碳、全氮、全磷、堿解氮、有效磷、速效鉀含量以及陽離子交換量與相似樣點(diǎn)位置（非水旱交界）沙溪廟組砂

11、巖母質(zhì)發(fā)育的水田剖面都存在差異。淺丘坡腰發(fā)育剖面中由于有一個(gè)改種過七八季水稻，兩個(gè)剖面位于農(nóng)戶旁，人為活動(dòng)影響較大，因此，在傳統(tǒng)旱地耕作方式下，該地形位置發(fā)育剖面土壤化學(xué)風(fēng)化程度、粘粒含量、質(zhì)地分型維數(shù)最大，此外有機(jī)碳、全氮、堿解氮、速效鉀含量也最大，團(tuán)聚體發(fā)育狀況也最好，而全磷和有效磷含量最低。由于旱地土壤較為強(qiáng)烈的剝蝕搬運(yùn)，水旱交界樣點(diǎn)位置發(fā)育水田剖面化學(xué)風(fēng)化程度和多項(xiàng)成土理化性質(zhì)都處于旱地土壤和非水旱交界位置發(fā)育水田剖面之間，與非

12、水旱交界位置發(fā)育水田剖面存在差異。同時(shí)，由于土壤剝蝕、搬運(yùn)、積累和掩埋作用的發(fā)生，淺丘坡谷和坡腳發(fā)育的旱地剖面B層土壤化學(xué)風(fēng)化程度和質(zhì)地狀況和A層相近，土壤有機(jī)碳、全氮、全磷和有效磷含量都大于淺丘坡腰發(fā)育剖面B層土壤。
　　3.集約化耕作下的成土特征
　　通過對剛進(jìn)行土地整理、土地整理后集約化利用7個(gè)月，土地整理后集約化利用19個(gè)月的三個(gè)農(nóng)業(yè)集約化利用區(qū)域沙溪廟組砂巖母質(zhì)及紫色土沉積物發(fā)育旱地和水田土壤整理及利用前后的剖面發(fā)

13、育特性、化學(xué)風(fēng)化、土壤質(zhì)地的對比分析以及剛進(jìn)行土地整理區(qū)域土地整理前后團(tuán)聚狀況和其他成土化學(xué)特性的對比分析得出，農(nóng)業(yè)集約化過程中土地整理引起土壤擾動(dòng)，人為增厚旱地土壤土層，由于和水田A層土壤的混合，人為加大了A層土壤的發(fā)育程度，旱地整理后，A層土壤化學(xué)風(fēng)化程度、粘粒含量和質(zhì)地分形維數(shù)增大，土壤礫石含量增加，密度降低，團(tuán)聚狀況也稍微變差，其他成土理化性質(zhì)處于旱地和水田整理前表層土壤之間，B層土壤礫石含量顯著增加，其他成土性質(zhì)變化不大。水田

14、表層土壤由于旱地表層土壤的混入，發(fā)育程度被人為降低，W層由于人為混入旱地B層土壤以及母巖爆破崩解體成為P層，潴育化程度降低，土壤發(fā)育程度也受到人為降低。水田整理后，A層和P層土壤化學(xué)風(fēng)化程度、粘粒含量和質(zhì)地分形維數(shù)降低，土壤礫石含量增加，密度稍微增加，其中A層土壤化學(xué)風(fēng)化程度、粘粒含量和質(zhì)地分形維數(shù)以及礫石含量的變化小于P層，A層土壤團(tuán)聚狀況顯著變差，其他成土理化性質(zhì)處于旱地和水田整理前表層土壤之間，P層土壤團(tuán)聚狀況也顯著變差，但由于土

15、地整理前旱地B層和水田W層間多數(shù)成土理化特征差異不大，因此在土地整理前后變化不大。此外，由于母巖爆破產(chǎn)生礫石和田坎土壤進(jìn)入土體以及其他有些較高部位土壤的搬運(yùn)覆蓋，多數(shù)剖面中，水田G層在1m的剖面層次內(nèi)并不出現(xiàn)?？傮w來說，由于土地整理的進(jìn)行，土壤發(fā)生了顯著的農(nóng)業(yè)集約化擾動(dòng)，人為增大了旱地剖面發(fā)育指數(shù)，降低了1m以內(nèi)水田剖面發(fā)育指數(shù)。
　　通過對剛進(jìn)行土地整理、土地整理后集約化利用7個(gè)月，土地整理后集約化利用19個(gè)月的三個(gè)農(nóng)業(yè)集約化利

16、用區(qū)域沙溪廟組砂巖母質(zhì)及紫色土沉積物發(fā)育旱地和水田土壤整理及利用后的剖面發(fā)育特性、化學(xué)風(fēng)化、成土的物理化學(xué)特征的對比分析得出，農(nóng)業(yè)集約化耕作促進(jìn)了土壤有機(jī)碳、全氮、全磷、堿解氮、有效磷、速效鉀含量的增加，也促進(jìn)了土壤團(tuán)聚體的形成和土壤無機(jī)碳的次生累積，但三個(gè)區(qū)域土壤都處在斜長石風(fēng)化和Ca、Na、Mg淋失階段，在研究區(qū)農(nóng)業(yè)集約化耕作時(shí)限內(nèi)，土壤化學(xué)風(fēng)化和質(zhì)地狀況并未表現(xiàn)出明顯變化。
　　綜上所述，紫色丘陵區(qū)自然條件下、傳統(tǒng)耕作條件下

17、和集約化耕作條件下土壤成土特征存在不同特點(diǎn)。在自然條件下，由于原始風(fēng)化度、質(zhì)地狀況和pH值不同，母質(zhì)對土壤化學(xué)風(fēng)化程度及pH值存在重要影響，對成土過程中的質(zhì)地變化也存在重要影響，地形對土壤物理風(fēng)化，有機(jī)碳、氮、磷積累淋失存在重要影響，此外，母質(zhì)、氣候、生物因素對土壤有機(jī)碳、氮、磷含量也存在影響。傳統(tǒng)耕作中，由于施肥、耕作、灌溉措施不同，不同耕作方式對土壤剖面特性、化學(xué)風(fēng)化和成土的物理化學(xué)特征存在不同影響。人為活動(dòng)加速了紫色母質(zhì)發(fā)育土壤的

18、化學(xué)風(fēng)化，促進(jìn)了土壤質(zhì)地的變化和土壤酸化，也帶來了土壤其他化學(xué)成土特性的改變，且這種影響在一定程度上受到地形地貌等因素的影響。在集約化耕作過程，集約化擾動(dòng)顯著影響土壤成土特性，改變了水田的土體結(jié)構(gòu)，增大旱地剖面發(fā)育程度，但破壞了土壤團(tuán)聚體，集約化耕作顯著促進(jìn)了碳、氮、磷的積累和團(tuán)聚狀況的改善，提高了土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量，但在本研究區(qū)集約化耕作時(shí)限內(nèi)化學(xué)風(fēng)化和質(zhì)地狀況以及pH值等并未表現(xiàn)出明顯的變化。雖然耕作加速了土壤化學(xué)風(fēng)化，