水田建设对渭南市不同类型土壤质地的影响

2019-12-09 02:02:29 农业研究与应用 2019年4期

卢垟杰 王健

摘 要:为评估土地利用方式的改变对土壤质地及颗粒组成影响,以渭南市3种典型土壤类型塿土、新积土、黄绵土为研究对象,分析了水田建设对不同类型土壤质地的影响,结果表明:改水田后,3种类型土壤中新积土的粘粉粒含量上升,砂粒含量下降;塿土的粘粉粒含量下降,砂粒含量上升;黄绵土的粉砂粒含量上升,粘粒含量下降;3种土壤的质地变化较小,仅黄绵土表层为粉土,其余皆为粉砂壤土。

关键词:土地利用方式 颗粒组成 土壤质地

土地利用方式即土地用途,是指人类依据土地自然属性及其规律,对土地进行的使用、保护和改造的活动[1]。按照不同土地利用方式将土地分为:农用地、建设用地和未利用地3类,农用地的用途一般为耕地、园地、林地、牧草地、水域及其他农用地[2~4]。土地利用方式的改变是土壤管理与决策的体现,影响土壤养分的流动、转化和土壤发育过程[5、6]。目前,关于土地利用方式转变过程中土壤营养库变化的分析,多集中于退耕还林、退耕还草、长期封育等措施对土壤的影响[7],而改水田后土壤动态变化研究尚处于起步阶段。

近年来,全球气候变暖,水资源格局重新分配,加之国内多项引水调配工程的实施,增加了一些有潜力的旱地和未利用地改造为水田的可能性[8~11],因此全国多个省市都开展了水田建设的尝试。陕西省渭南市的高标准水田开发建设项目计划将改水田后的土地用于水稻种植、莲藕种植、鱼塘养殖等[12],以充分合理利用水土资源,改善区域土壤质量和生态环境,提高耕地生产力。本研究对渭南市水田建设后的土壤质地及颗粒组成进行研究,为改造后土地资源的可持续利用提供科学管理依據。

1 材料与方法

1.1 项目区概况

陕西省渭南市位于黄河中游,关中平原东部,东经108°58′~110°35′和北纬34°13′~35°52′之间。东与山西、河南毗邻,西与西安、咸阳相接,南依秦岭与商洛为界,北靠黄龙山、乔山与延安、铜川接壤。渭南属暖温带半湿润半干旱季风气候,四季分明,光照充足,雨量适宜。年平均气温14 ℃,年均降雨量500 mm。

1.2 采样信息

土地利用方式即土地用途,是指人类依据土地自然属性及其规律,对土地进行的使用、保护和改造的活动[1]。按照不同土地利用方式将土地分为:农用地、建设用地和未利用地3类,农用地的用途一般为耕地、园地、林地、牧草地、水域及其他农用地[2~4]。土地利用方式的改变是土壤管理与决策的体现,影响土壤养分的流动、转化和土壤发育过程[5、6]。目前,关于土地利用方式转变过程中土壤营养库变化的分析,多集中于退耕还林、退耕还草、长期封育等措施对土壤的影响[7],而改水田后土壤动态变化研究尚处于起步阶段。

近年来,全球气候变暖,水资源格局重新分配,加之国内多项引水调配工程的实施,增加了一些有潜力的旱地和未利用地改造为水田的可能性[8~11],因此全国多个省市都开展了水田建设的尝试。陕西省渭南市的高标准水田开发建设项目计划将改水田后的土地用于水稻种植、莲藕种植、鱼塘养殖等[12],以充分合理利用水土资源,改善区域土壤质量和生态环境,提高耕地生产力。本研究对渭南市水田建设后的土壤质地及颗粒组成进行研究,为改造后土地资源的可持续利用提供科学管理依据。

于2016年6月3日(水田建设前)、2016年7月8日(水田建设1个月后)、2016年9月5日(水田建设3个月后),在上表3个地点中每个地点分别选取5个点对土壤样品进行采集,混合均匀后作为测试土样[13],以水田建设前的土壤颗粒组成作为对照,每个点取样深度为80 cm,分别采集0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm土样。试验期间各处理采用相同的施肥、管理方式保持一致。

1.3 测试方法及数据处理

土壤颗粒组成采用激光粒度法进行测定[14];土壤质地分级采用国际制[15]。数据分析及绘图采用Excel 2012软件。

2 结果与分析

2.1 新积土颗粒变化情况

水田建设前,新积土的粘粒含量较低(见图1),各土层粘粒含量在5.0 %左右波动,粘粒含量最小值在20~40 cm土层仅为4.34 %。新积土各土层的粘粒含量随水田建设变化一致,均随水田建设时间增加而增大,其中在0~20 cm土层,水田建设1个月和3个月的土壤粘粒含量分别增加了2.55 %和4.31 %,较水田建设前高79.85 %;在20~40 cm土层,粘粒含量分别增加了2.56 %和7.86 %,较水田建设前高181.11 %;在40~60 cm土层,土壤粘粒含量分别增加了0.67 %和5.62 %,较水田建设前高102.93 %;在60~80 cm土层,土壤粘粒含量分别增加了0.79 %和4.68 %,较水田建设前高78.92 %,水田建成3个月后新积土土壤粘粒含量明显增加,较之前高1倍左右。

未改水田时的新积土60~80 cm的粉粒含量最低,水田建设后各土层的粉粒含量均有所增加,但变化趋势不同,在0~20 cm土层,粉粒含量随时间先增大后减小,水田建设1个月和3个月的土壤粉粒含量分别增加了5.26 %和1.37 %,较水田建设前高2.05 %;在20~40 cm土层,粉粒含量随时间先减小后增大,减小1.14 %和17.83 %,较水田建设前高26.53 %;在40~60 cm土层,土壤粉粒含量随水田建设时间增加而增大,分别增加了4.77 %和9.07 %,较水田建设前高13.80 %;在60~80 cm土层,土壤粉粒含量随水田建设时间增加而增大,分别增加了9.44 %和15.71 %,较水田建设前高26.33 %,水田建设3个月后0~20 cm土层的粉粒含量变为各土层最低。

水田建设后各土层的砂粒含量均较之前减小,除0~20 cm土层呈先减小后增大的趋势外,其余土层的砂粒含量均随改水田时间增加不断减小。在0~20 cm土层,水田建设1个月和3个月的土壤砂粒含量分别减小了7.81 %和5.70 %,较水田建设前低20.49 %;在20~40 cm土层,砂粒含量分别减小了1.42 %和25.69 %,较水田建设前低90.30 %;在40~60 cm土层,土壤砂粒含量分别减小了5.43 %和14.68 %,较水田建设前低50.97 %;在60~80 cm土层,土壤砂粒含量分别减小了10.22 %和20.39 %,较水田建设前低59.26 %。

新积土的各土层在水田建设前后的土壤质地均为粉砂壤土,土壤质地未发生变化。

2.2 塿土颗粒变化情况

如图2所示,塿土的粘粒含量随水田建设时间增加变化趋势相同,均呈现出先增加后减小的趋势,其中在0~20 cm土层,水田建设1个月和3个月的土壤粘粒含量分别增加0.53 %、减小4.04 %,较水田建设前低37.13 %;在20~40 cm土层,粘粒含量分别增加1.45 %、减小5.57 %,较水田建设前低49.96 %;在40~60 cm土层,土壤粘粒含量分别增加0.67 %、减小6.32 %,较水田建设前低55.24 %;在60~80 cm土层,土壤粘粒含量分别增加0.45 %、减小6.67 %,较水田建设前低56.76 %,粘粒含量随在水田建设初期有略微上升,但随水田建设时间增加明显减小。

水田建设后,塿土的粉粒含量较之前均有所降低,在0~20 cm土层,粉粒含量随水田建设时间增加而降低,水田建设1个月和3个月的土壤粉粒含量分别减小了1.20 %和5.62 %,较水田建设前低7.13 %;在20~40 cm土层,粉粒含量随水田建设时间增加而降低,分别减小6.01 %和7.72 %,较水田建设前减小了9.76 %;在40~60 cm土层,土壤粉粒含量随水田建设时间增加先减小后增大,分别降低11.12 %和9.20 %,较水田建设前减小11.39 %;在60~80 cm土层,土壤粉粒含量随水田建设时间增加先增加后减少,分别增加0.50 %、减少12.12 %,较水田建设前降低15.29 %,虽然变化不同,但塿土各土层的粉粒含量总体呈下降的趋势。

水田建设后,塿土各土层的砂粒含量较未建设前增加较多,呈现出随水田建设时间增加而增加的趋势。其中,在0~20 cm土层,水田建设1个月和3个月的土壤砂粒含量分别增加了0.67 %和9.66 %,较水田建设前高93.79 %;在20~40 cm土层,砂粒含量分别增加了4.57 %和13.30 %,较水田建设前高136.27 %;在40~60 cm土层,土壤砂粒含量分别增加了10.45 %和15.53 %,较水田建设前高199.61 %;在60~80 cm土层,土壤砂粒含量分别减小0.95 %、增加18.79 %,较水田建设前高209.01%,塿土各土层的砂粒含量增加基本都在1倍以上,变化明显。

水田建设前后塿土的各土层的土壤质地均为粉砂壤土,土壤质地同样未发生变化。

2.3 黄绵土颗粒变化情况

如图3,水田建设前后的黄绵土各土层的土壤颗粒含量变化趋势各不相同,差别较大。

黄绵土0~20 cm土层的粘粒含量随水田建设时间增加而增大,增加了2.75 %,较水田建设前升高27.07 %;0~20 cm土层的粉粒含量同样随水田建设时间增加而增大,增加了12.65 %,较水田建设前升高18.11 %;0~20 cm土层的砂粒含量随水田建设时间增加而减小,减少了15.39 %,较水田建设前降低77.03 %。随水田建设时间增加,土壤质地先由粉砂壤土变为粉壤土,后变为粉土,土壤质地变化较大。

黄绵土20~40 cm土层的粘粒含量随水田建设时间增加而增大,增加了2.75 %,较水田建设前升高27.07 %;20~40 cm土层的粉粒含量随水田建设时间增加先增加后减小,最终减少了3.24 %,较水田建设前降低21.28 %;20~40 cm土层的砂粒含量随水田建设时间增加先减小后增加,最终增加了17.04 %,较水田建设前升高83.90 %。随水田建设时间增加,土壤质地先由粉砂壤土变为粉壤土,后又變为粉砂壤土。

黄绵土40~60 cm土层的粘粒含量随水田建设时间增加先减小后增大,最终减少了6.88 %,较水田建设前减小65.40 %;40~60 cm土层的粉粒含量同样随水田建设时间增加先减小后增大,最终减少了40.42 %,较水田建设前降低57.95 %;40~60 cm土层的砂粒含量随水田建设时间增加先增大后减小,最终增加了46.97 %,较水田建设前升高234.15 %。随水田建设时间增加,土壤质地先由粉砂壤土变为壤砂土,后又变为粉砂壤土。

黄绵土60~80 cm土层的颗粒含量变化趋势与40~60 cm土层相同,其中粘粒含量随水田建设时间增加先减小后增大,最终减少了6.53 %,较水田建设前减小60.02 %;60~80 cm土层的粉粒含量同样随水田建设时间增加先减小后增大,最终减少了35.31 %,较水田建设前降低50.28 %;60~80 cm土层的砂粒含量随水田建设时间增加先增大后减小,最终增加了40.85 %,较水田建设前升高205.38 %。随水田建设时间增加,土壤质地先由粉砂壤土变为粉砂土,后又变为粉砂壤土。

3 结论与讨论

水田建设后,新积土各土层的的粘粒与粉粒含量增加,砂粒含量则有所下降,但并不影响新积土各土层的土壤质地;塿土各土层的的粘粒与粉粒含量较水田建设前有所下降,砂粒含量明显上升,同样未影响各土层的土壤质地;黄绵土各土层的土壤颗粒含量变化较大,表现为0~20 cm土层,粘、粉粒含量上升,砂粒含量下降,其余土层粘、粉粒含量下降,砂粒含量上升,变化过程波动较大,影响了黄绵土的土壤质地。

水田建设对新积土、塿土的土壤质地没有产生影响,对黄绵土的土壤质地有影响,但影响较小。因此,水田建设并不会显著改变地区的土壤质地,但会影响当地土壤的颗粒组成。

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