滇南小流域3种土地利用方式下土壤侵蚀及养分流失特征

　　摘 要：以滇池西南部东大河小流域为研究靶区，利用137Cs核素示踪技术，对研究区内林地、草地、耕地3种土地利用 类型的土壤侵蚀量及土壤总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)流失量进行了定量分析及评价，并通过土壤养分生 态化学计量特征(碳氮比 C/N、碳磷比 C/P、氮磷比 N/P)揭示当地土壤肥力状况。结果表明：(1)不同土地利用方式 下土壤侵蚀存在差异。平均侵蚀程度大小表现为耕地[1538.74t/(km2 ·a)]>草 地[1308.82t/(km2 ·a)]>林 地 [81.88t/(km2·a)]，流域整体侵蚀程度介于轻度侵蚀到中度侵蚀之间，但草地、耕地仍高于当地允许流失量。(2)不 同土地利用方式对土壤养分含量分布及流失量具有一定影响，并且土壤侵蚀与养分流失关系密切。TOC，TN，TP含 量大小表现的规律不尽相同，林地土壤养分流失量最小，土壤养分状况多数在3级 以 上，土壤肥力状况较好。(3)土 壤侵蚀通过影响养分流失对土壤养分化学计量特征产生间接影响，土壤 C/N 规律为耕地(6.95)>草地(6.14)>林地 (3.14);土壤 N/P为林地(10.99)>草地(10.07)>耕地(4.82);土壤 C/P为草地(57.47)>林地(39.94)>耕地(27.55)， C/N，C/P，N/P均较低，表明土壤有机质矿化速率较快，并且磷的有效性较高，流域内植被生长在一定程度上主要受 N 元素影响。

　　关键词：土地利用;土壤侵蚀;养分流失;137Cs示踪;生态化学计量特征

　　水土流失是我国乃至全球最大的生态环境问题 之一。云南省属于我国水土流失二级敏感区，其中滇 池流域作为云南省境内第一大淡水湖，流域内水土流 失问题受到各界的广泛关注，解决水土流失问题，恢 复当地生态环境已成当务之急。尤其是近年来人类 活动的加剧，不合理的土地利用，对土壤生态平衡、经 济发展和环境的协调性有着非常重要的影响，在小流 域尺度上影响更为明 显[1]。土 地 利 用 方 式 的 变 化 是 人类活动最直观的表现，也是影响土壤养分的直接因 素[2]。

　　土壤论文范例：青岛市土壤环境质量调查开启及实践

　　土壤肥力是土壤各种基本性质的综合表现，土 壤碳、氮、磷等元素是土壤肥力最直观的表征元素，定 量表征土壤肥力及其评价已经成为国内外研究者关 注的热点问题之一[3]。此前有部分学者对滇池典型 小流域内土地利用变化下的土壤及养分侵蚀开展定 量研究，陈春瑜等[4]揭示了滇池流域不同土地利用下 的养分以及 化 学 计 量 特 征 的 时 空 分 布 规 律，牛 晓 音 等[5]揭示了滇池南部双龙流域土壤侵蚀与土壤养分 在不同土地利用方式上含量分布的差异，崔骏[6]探究 了滇池北部小流域不同土地利用方式下碳、氮、磷、硫 等养分的流失特征，揭示了人类活动对土壤养分的影 响。

　　上述研究中多单一侧重土壤侵蚀或养分空间分 布特征，但滇池小流域众多且空间异质性强，人类活 动干扰强度不同对区域土壤环境的影响也会存在差异。因此从小流域尺度上综合分析侵蚀、养分流失特 征及土壤质量现状方面的研究有待加强。 本研究选取滇池南部的东大河流域为研究靶区， 通过137Cs核素示踪技术对该流域内土壤侵蚀进行定 量分析及评价，在土壤侵蚀的基础上，将土壤侵蚀与 养分流失相结合，旨在探究二者在不同土地利用下的 流失特征，揭示不同土地利用对土壤及养分流失的影 响，并通过土壤养分生态化学计量特征揭示土壤养分 水平。对减缓当地生态压力，改善生态环境以及对政 府和相关部门的土地利用规划具有重要的指示意义。 为当地土地利用变化对滇池流域面源污染及土地退 化的影响研究提供可靠的参考依据。

　　1 研究区概况

　　东大河流域是滇池西南部的一个小流域(102°29′— 102°39′E，24°31′—25°42′N);发源于海孜白泥 箐，汇入滇池，全长21km，流 域 面 积188km2。流 域 境 内 行政区划为晋宁区。属于亚热带湿润季风气候，年温 差较小，多年平均气温14.8℃。

　　平均最高气温21.6℃， 平均最低气温9.7℃，多年平均年降水量900mm。土壤 以酸性、微酸 性 土 壤 为 主，土 壤 母 质 为 灰 岩、砂 岩 残 积物、坡积物和冲洪积物，流域境内土壤类型以红壤、 黄棕壤、紫 色 土 为 主。主 要 土 地 利 用 类 型 以 林 草 地 为主，主要植被类型为云南松(Pinusyunnanensis)、 马尾 松 (Pinusmassoniana Lamb.)、华 山 松 (Pinus armandiiFranch.)、青冈(Quercusglauca Thunb.)、 金合 欢 (Acaciafarnesiana (Linn.)Willd.)、萌 芽 灌 木等乔灌混交林。

　　2 研究方法

　　2.1 样品采集

　　2018年8月在东大河小流域内采集3种土地利 用类型(林地(F)、草地(G)、耕地(C))土壤样品，根据 采样地区地形地貌，并结合实 地 考 察 和 GPS进 行 定 位选点，使样点均匀分布，共采集代表性样点12个， 平均每种用地类型4个样点，样点具体情况见表1。 采集样为土 壤 全 样，采 用 土 壤 取 样 器 垂 直 入 土 层 取样，采样深度为40cm，分为上下两层，每层20cm，按 对角线法平行采样3次，取混合样。

　　3 结果与分析

　　3.1 不同土地利用类型的土壤侵蚀特征

　　上 层 土 壤 中137Cs含 量 大 小 为 林 地 (890.42 Bq/m2 )> 草 地 (209.56 Bq/m2 )> 耕 地 (121.84Bq/m2)，下层土壤137Cs含量为林地(221.98 Bq/m2)>耕地(102.47Bq/m2)>草地(29.68Bq/m2)， 上下层 略 有 差 异。3 种 用 地 类 型 中，上 层 土 壤137Cs 含量高于下层。草地耕地上下层总平均含量较为接 近，但在耕地中分布较为均匀，草地上下层差异较大。

　　根据式 (1—4)计算不同用地类型的土壤侵 蚀或沉 积模数，在3种土地利用方式下，土壤侵蚀模数表现 出较大的 差 异，尤 其 是 林 地 利 用 类 型。林 地 侵 蚀 模 数介于-522.12～516.20t/(km2·a)，平均侵蚀模数 为81.88t/(km2·a)，土壤侵蚀变异系数高达463%， 相较于其他用地类型，只有林地出现了沉积。草 地 土 壤侵蚀模数介于990.51～1615.57t/(km2 ·a)，平 均侵蚀模数为1308.82t/(km2 ·a)，3种 用 地 类 型 中草地侵蚀模数变异系数最小。耕地土壤侵蚀模数 介于726.78～2488.51t/(km2·a)，平均侵蚀模数为 1538.74t/(km2·a)，变异系数高于草地。不同土地 利用类型中平均土壤侵蚀模数大小表现为耕 地 >草地>林地。

　　本研 究 调 查 样 地 中，耕地与草地均无 沉积发生，且耕地平均侵蚀模数与草地相差不大，略 高于草地，二者平均侵蚀模数皆均远高于林地，约为 林地的16～19倍。根据水利部制定的土壤侵蚀分类 分级标准，研究区内土壤侵蚀程度皆处于中度侵蚀 [>2500t/(km2 ·a)]以 下，且 多 数 处 于 轻 度 侵 蚀 [<1000t/(km2·a)]。

　　4 讨 论

　　4.1 土壤侵蚀与养分流失

　　各用地类型侵蚀特征具有较大差异，林地各样点 的空间差异较大，主要是研究区内林地多为山坡林地 类型，受地形、植被、群落结构等因素影响较大，因此 在不同样地中表现出较大的差异性。而草地空间差 异较小。当地草地植被多为林间山坡草地，不具备耕 作条件，土壤上下层137Cs含量差异较大，因此排除废 弃耕地的次生演替，多数草地为自然生长，同一地理 单元内，草地群落结构及优势种差异不大，没有明显 的空间差异。与草地相比，耕地土壤平均侵蚀量略高 于草地，二者较为接近，可能原因是草地与耕地类似， 均呈现季节性变化。

　　但耕地各样点与草地相比差异 明显较大，其主要原因是研究区内耕地多为自主开 荒，耕地较少且在研究区内分布不均，耕作年限不一， 其土壤侵蚀程度表现出较高的空间差异。耕地具有 一定的坡度，受人类活动的影响较大，土层扰动剧烈 且土壤疏松，间作期间土壤更是直接呈裸露状态，此 时最易受降雨影响，造成大量的土壤流失。 不同 的 用 地 类 型，其覆被植物及覆盖度均有不 同。植被覆盖 层 能 够 减 少 雨 滴 冲 击，增 加 地 表 粗 糙 度，减缓地表径流流速，植被枯落物腐烂分解，可进一 步增加土壤有机碳的含量，改善土壤理化性质[15-18]。

　　土壤侵蚀规律为耕地>草地>林地，不同用地类型上 的覆被植物对土壤侵蚀影响作用明显，土壤侵蚀规律 与受人类扰动程度规律一致，由此表明人类扰动对土 壤侵蚀影响也较为明 显。土壤侵蚀规律与牛晓音[5]研究中略有不同，在其研究中草地的土壤侵蚀模数低 于林地，其主要原因可能与林龄有关，不同年限的林 地水土保持效益不同[19-20]，加上采样的偶然性，因此 呈现出不同的规律。我国西南土石山区容许土壤侵 蚀量为500t/(km2·a)[21]。在 本 研 究 中 除 林 地 外， 其他土地利用类型侵蚀量远超过容许土壤侵蚀量，约 为容许值的2.6～3.1倍，由 此 表 明，在 研 究 区 内，水 土流失虽得到一定控制，但其流失量相对于容许值仍 然较大，尤其是草地和耕地需要采取更为严峻的水土 保持措施进行水土流失治理。

　　4.2 土壤养分垂直分布特征

　　在林地和草地土壤养分分布主要集中在上层土 壤中，主要原因是由于林地、草地中，植物所产生的枯 枝、落叶等枯落物连同植物繁杂的根系能够为土壤提 供大量的有 机 碳[23]。其 次 林 地、草 地 不 易 受 到 人 类 活动的影响，枯落物长期存在于土壤层表面，而且由 于地形、土壤质地等原因有机质难以向深层土壤中迁 移。林地、草地 土 壤 上 层 TOC 含 量 较 高，呈 现 出 比 较明显的表面富集现象，上层和深层土壤中 TOC含 量差异十分明显。而耕地上下层土壤的含量差距不 大。这表明深耕、翻耕等行为使得种植作物的土壤充 分混合，导致有机碳含量分布较为均匀。土壤覆被类 型不同，导致地表凋落物含量、根系发育程度和凋落 物分解速率等均存在一定差异，从而造成不同覆被类 型下养分输入及土壤理化性质的不同[24]。

　　5 结 论

　　(1)不同土地利用方式影响土壤侵蚀程度，研究区 土壤侵蚀大小关系表现为耕地[1538.74t/(km2·a)]> 草地[1308.82t/(km2·a)]>林地[81.88t/(km2·a)]， 3种用地类型下平均侵蚀处于轻度侵蚀到中度侵蚀之 间，草地、耕地土壤侵蚀模数约是当地容许土壤侵蚀量 的2.6～3.1倍，土壤侵蚀现象依然严重。

　　(2)不同土地利用方式对土壤养分含量分布和 流失量具有 一 定 影 响，土 壤 侵 蚀 与 养 分 流 失 关 系 密 切。TOC，TN，TP流失量大小分别为草地27.87t/ [km2·a)]>耕地[24.19t/(km2 ·a)]>林 地[2.19 t/(km2·a)];草 地[4.80t/(km2 ·a)]>耕 地[3.46 t/(km2·a)]>林 地[0.45t/(km2 ·a)];耕 地[1.36 t/(km2·a)]>草地[0.50t/(km2·a)]>林地[0.06 t/(km2·a)]，林 地 中3种 养 分 的 流 失 量 均 为 最 小， 反映出林地对土壤侵蚀及养分流失减缓程度明显。 并且3种土地利用类型中，除林、草地土壤 TP处于4 级水平外，其他养分均处于3级以上水平，表明土壤 虽受侵蚀影响但养分状况仍相对良好。

　　参考文献：

　　[1] EkholmP，LehtorantaJ.Doescontrolofsoilerosionin- hibitaquaticeutrophication[J].JournalofEnvironmen- talManagement，2012，93(1)：140-146.

　　[2] 白振华，张秀玲，段艺芳，等.土 地 利 用/覆被变化对土壤 质量影响研 究 进 展[J].世 界 科 技 研 究 与 发 展，2009，31 (4)：682-685.

　　作者：王永平1，周子柯1，滕昊蔚1，牛晓音2，李晓辉2