四川盆地紫色丘陵區(qū)成土特征.pdf

1、土壤是農業(yè)生產的基礎，是植物生長繁育和作物生產的基地，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，同時還能通過土壤碳庫調節(jié)氣候。在長期的土壤研究中，氣候、地形、母質、生物和時間被認為是土壤形成的五大因素，成土過程是在地質風化過程的產物——成土母質的基礎上，氣候、生物等因素的作用下發(fā)生的一系列物質轉化和遷移過程，是一個緩慢的過程。但是，隨著工業(yè)的發(fā)展、人口的增加和耕地的減少，人為耕作強度越來越大，且集約化農業(yè)成為現代農業(yè)的重要生產

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業(yè)地區(qū)。目前，該地區(qū)大量自然紫色土被開發(fā)為農業(yè)土壤，且發(fā)展大規(guī)模農業(yè)成為農業(yè)發(fā)展的趨勢。但人為活動對紫色母質發(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、傳統耕作條件下和集約化耕作條件下紫色母質及發(fā)育土壤為對象，通過對自然條件下、傳統和集約化耕作條件下土壤剖面發(fā)育特

3、性、化學風化、成土的物理化學特征分析和對比，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依據。
　　1.自然條件下的成土特征
　　通過對自然條件下，不同紫色母質及其發(fā)育土壤剖面發(fā)育特性、化學風化、成土的物理化學特征分析，結果表明:自然條件下紫色土存在較弱的化學風化，元素淋失處在脫Ca、Na、Mg的初始階段，CIA、CIW和Na/K比值三個風化指標在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三角圖中的數據點分布趨勢線與A-CN連線平行，土壤處于斜長石風化和脫Ca、Na階段，且各層次數據點分布位置差異不大。由于較強的物理風化，土壤中礫石含量較少，土層厚度較大。有機碳積累顯著，A層的積累量達9.27g/kg，B層的積累量為3.65g/kg。隨著土壤風化發(fā)育的進行，成土的理化性質發(fā)生改變，土壤粘粒含量和質地分形維數增大，土壤顆粒變細，pH稍微降低，降低值多在0.2～0.3個單位，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歷的化學風化程度不同，不同紫色母質原始風化度存在差異，成土元素組成、pH值和質地狀況也存在差異，這對成土過程中化學風化程度較低，pH值變化較小的紫色土化學風化程度、成土元素組成、pH值和質地狀況具有重要影響，同時對成土過程中質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影響較大。臺地發(fā)育土層厚度較大，土壤有機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)育剖面風化發(fā)育指數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.傳統耕作下的成土特征

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

8、指標都相對于成土母質發(fā)生了顯著的變化，而水田耕作方式更促進了土壤的化學風化，相同母質發(fā)育水田土壤元素的淋失更為強烈，不同樣點位置發(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內基本出現W層和G層，土壤中Mn的淋失以及Fe的遷移累積較為顯著，而旱地少數剖面中也出現相同情況。由于土壤化學風化影響土壤質地，旱地

9、耕作方式下，不同地形部位沙溪廟組母質發(fā)育的土壤粘粒含量和質地分形維數增加量都大于自然條件下不同紫色母質發(fā)育土壤，而不同樣點位置發(fā)育水田土壤粘粒含量和質地分形維數都大于不同地形位置相同母質發(fā)育旱地土壤。傳統旱地耕作促進了土壤酸化，而水田耕作條件下表層土壤的酸化比傳統旱地耕作土壤嚴重。與自然條件下紫色土相比，傳統耕作旱地土壤有機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，水田耕作方式促進了土

10、壤密度的降低、有機碳和全氮的積累、堿解氮含量的提高和土壤團聚狀況的改善，但由于水田長期淹水，也促進了土壤磷的淋失和有效磷含量的降低。
　　在傳統耕作方式下，成土母質對土壤發(fā)育成土存在影響，地形地貌和樣點位置也通過對人為活動強度以及土壤侵蝕的影響對土壤發(fā)育成土產生影響。研究區(qū)紫色土沉積母質發(fā)育剖面化學風化程度、土壤質地、團聚狀況和土壤有機碳、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位置（非水旱交界）沙溪廟組砂

11、巖母質發(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改種過七八季水稻，兩個剖面位于農戶旁，人為活動影響較大，因此，在傳統旱地耕作方式下，該地形位置發(fā)育剖面土壤化學風化程度、粘粒含量、質地分型維數最大，此外有機碳、全氮、堿解氮、速效鉀含量也最大，團聚體發(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烈的剝蝕搬運，水旱交界樣點位置發(fā)育水田剖面化學風化程度和多項成土理化性質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，由于土壤剝蝕、搬運、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層土壤化學風化程度和質地狀況和A層相近，土壤有機碳、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
　　通過對剛進行土地整理、土地整理后集約化利用7個月，土地整理后集約化利用19個月的三個農業(yè)集約化利用區(qū)域沙溪廟組砂巖母質及紫色土沉積物發(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、化學風化、土壤質地的對比分析以及剛進行土地整理區(qū)域土地整理前后團聚狀況和其他成土化學特性的對比分析得出，農業(yè)集約化過程中土地整理引起土壤擾動，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層土壤化學風化程度、粘粒含量和質地分形維數增大，土壤礫石含量增加，密度降低，團聚狀況也稍微變差，其他成土理化性質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層土壤化學風化程度、粘粒含量和質地分形維數降低，土壤礫石含量增加，密度稍微增加，其中A層土壤化學風化程度、粘粒含量和質地分形維數以及礫石含量的變化小于P層，A層土壤團聚狀況顯著變差，其他成土理化性質處于旱地和水田整理前表層土壤之間，P層土壤團聚狀況也顯著變差，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，由于母巖爆破產生礫石和田坎土壤進入土體以及其他有些較高部位土壤的搬運覆蓋，多數剖面中，水田G層在1m的剖面層次內并不出現。總體來說，由于土地整理的進行，土壤發(fā)生了顯著的農業(yè)集約化擾動，人為增大了旱地剖面發(fā)育指數，降低了1m以內水田剖面發(fā)育指數。
　　通過對剛進行土地整理、土地整理后集約化利用7個月，土地整理后集約化利用19個月的三個農業(yè)集約化利

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

17、和集約化耕作條件下土壤成土特征存在不同特點。在自然條件下，由于原始風化度、質地狀況和pH值不同，母質對土壤化學風化程度及pH值存在重要影響，對成土過程中的質地變化也存在重要影響，地形對土壤物理風化，有機碳、氮、磷積累淋失存在重要影響，此外，母質、氣候、生物因素對土壤有機碳、氮、磷含量也存在影響。傳統耕作中，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、化學風化和成土的物理化學特征存在不同影響。人為活動加速了紫色母質發(fā)育土壤的

18、化學風化，促進了土壤質地的變化和土壤酸化，也帶來了土壤其他化學成土特性的改變，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，集約化擾動顯著影響土壤成土特性，改變了水田的土體結構，增大旱地剖面發(fā)育程度，但破壞了土壤團聚體，集約化耕作顯著促進了碳、氮、磷的積累和團聚狀況的改善，提高了土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量，但在本研究區(qū)集約化耕作時限內化學風化和質地狀況以及pH值等并未表現出明顯的變化。雖然耕作加速了土壤化學風化，