左繼超, 胡建民, 王凌云, 李赟璟, 萬佳蕾, 鄭海金

(1.江西省土壤侵蝕與防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江西 南昌 330029; 2.江西省水土保持科學(xué)研究院, 江西 南昌 330029)

侵蝕程度對紅壤團(tuán)聚體分布及養(yǎng)分含量的影響

左繼超1,2, 胡建民1,2, 王凌云1,2, 李赟璟1,2, 萬佳蕾1,2, 鄭海金1,2

(1.江西省土壤侵蝕與防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江西 南昌 330029; 2.江西省水土保持科學(xué)研究院, 江西 南昌 330029)

[目的] 探討不同侵蝕程度下紅壤團(tuán)聚體和養(yǎng)分的變化規(guī)律,為侵蝕紅壤的肥力提升和合理開發(fā)利用提供理論依據(jù)。[方法] 將紅壤表層按照不同深度剝離來模擬不同土壤侵蝕程度,比較分析不同侵蝕程度下團(tuán)聚體穩(wěn)定性、有機(jī)質(zhì)和各養(yǎng)分的變化規(guī)律及其相互關(guān)系。[結(jié)果] 各侵蝕程度紅壤團(tuán)聚體干篩粒級分布規(guī)律大體相似,以≥2 mm粒級團(tuán)聚體為優(yōu)勢粒級,與無明顯侵蝕土壤相比,強(qiáng)烈侵蝕土壤≥2 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量降低近1/3;隨著土壤侵蝕程度增加,土壤碳、氮、磷等養(yǎng)分含量均表現(xiàn)出逐漸減少的規(guī)律,其中強(qiáng)烈侵蝕土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和全磷含量減少了30%左右,堿解氮含量減少了近50%,速效磷含量減少了80%以上。相關(guān)分析表明,土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮含量均與≥2 mm團(tuán)聚體含量、WSA,MWD和GMD值具有較好的正相關(guān)性(p<0.05),與D和PAD值呈負(fù)相關(guān)。[結(jié)論] 不同侵蝕程度對紅壤團(tuán)聚體分布及養(yǎng)分含量有一定影響,可通過增加有機(jī)肥來改善侵蝕紅壤結(jié)構(gòu),提高土壤肥力。

紅壤; 侵蝕程度; 團(tuán)聚體; 有機(jī)質(zhì); 氮; 磷

文獻(xiàn)參數(shù)： 左繼超, 胡建民, 王凌云, 等.侵蝕程度對紅壤團(tuán)聚體分布及養(yǎng)分含量的影響[J].水土保持通報(bào)，2017,37(1)：112-117.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.01.020； Zuo Jichao, Hu Jianmin, Wang Lingyun, et al. Effects of soil erosion intensity on aggregate size distribution and nutrient content in red soil region[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(1)：112-117.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.01.020

紅壤廣泛分布于中國熱帶和亞熱帶地區(qū)，這些地區(qū)水、熱、生物資源豐富，土地的生產(chǎn)潛力很大。但由于降雨量大，土壤淋溶作用強(qiáng)，加之人類對土地資源的長期不合理利用，部分地區(qū)出現(xiàn)不同程度的土壤侵蝕，導(dǎo)致土壤肥力衰退，土壤結(jié)構(gòu)性狀也受到破壞[1]。一般來講，侵蝕越嚴(yán)重的區(qū)域，有機(jī)質(zhì)含量越低[2]。有研究表明，紅壤丘陵嚴(yán)重侵蝕地區(qū)的土壤在長期侵蝕作用下，完全失去有機(jī)質(zhì)層的土壤可達(dá)山地面積的一半以上[3]。對不同侵蝕程度紅壤結(jié)構(gòu)和肥力的研究，對于防治紅壤侵蝕和改善土壤肥力狀況具有重要意義。

土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單位，是土壤的重要組成部分[4]，土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性對土壤肥力質(zhì)量和土壤的可持續(xù)利用等有很大的影響[5]，有機(jī)質(zhì)被認(rèn)為是形成穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)的重要條件，并且團(tuán)聚體的變化與土壤養(yǎng)分含量密切相關(guān)。土壤團(tuán)聚體顆粒組成的不同是造成養(yǎng)分差異的最主要內(nèi)在原因，土壤質(zhì)量的高低，不僅與大、小粒級團(tuán)聚體自身的作用有關(guān)，而且與它們的組成比例相關(guān)[6]。團(tuán)聚體的變化與土壤養(yǎng)分含量密切相關(guān)，研究表明，土壤中的氮素、磷素、鉀素等含量與水穩(wěn)性大團(tuán)聚體(>0.25 mm)呈極顯著正相關(guān)[7]，這些元素能提高土壤中有機(jī)碳的含量和促進(jìn)大團(tuán)聚體的形成[8]。

目前，對影響土壤團(tuán)聚體和土壤養(yǎng)分分布的因素探討較多，對于紅壤地區(qū)，主要研究了植被恢復(fù)、土地利用方式、施肥方式、開墾年限等對土壤團(tuán)聚體組成及養(yǎng)分分布特征變化[9-10]，著重在促進(jìn)團(tuán)聚體形成和提高土壤養(yǎng)分水平方面，而對于不同侵蝕程度紅壤中土壤團(tuán)聚體分布特征與有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量之間的關(guān)系的研究尚未見報(bào)道。因此，本文以第四紀(jì)紅黏土母質(zhì)發(fā)育的紅壤為研究對象，將其表層按照不同深度剝離以模擬不同土壤侵蝕程度，對比分析不同土壤侵蝕程度中團(tuán)聚體的分布情況以及土壤有機(jī)碳、氮、磷的含量，探討水穩(wěn)性團(tuán)聚體與有機(jī)碳和養(yǎng)分的關(guān)系，以期為侵蝕紅壤的肥力提升和合理開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

本試驗(yàn)地點(diǎn)位于江西省九江市德安縣的江西水土保持生態(tài)科技園(115°42′38″—115°43′06″E,29°16′37″—29°17′40″N)，處于中國南方紅壤的中心分布區(qū)域，具有典型代表意義。該基地位于江西省北部鄱陽湖流域博陽河水系的燕溝小流域，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年日照時(shí)數(shù)1 650～2 100 h，多年平均氣溫16.7 ℃，多年平均無霜期為249 d，多年平均降水量1 397.3 mm，4—8月份降水約占全年降水量的60%左右；地貌為淺丘崗地，海拔30～100 m，坡度5°～25°，水土流失嚴(yán)重；地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林。土壤為第四紀(jì)紅黏土發(fā)育的紅壤，呈酸性至微酸性，土壤剖面從上至下典型土體構(gòu)型為Ah(腐殖質(zhì)層)-Bs(鐵鋁淀積層)-Csv(母質(zhì)層)，其中Ah層厚度約為0～30 cm，Bs層厚度約為30～200 cm[6]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

土層厚度是土壤性質(zhì)的基本屬性，根據(jù)《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》(SL190-2007)，可按照土壤發(fā)生層的剝蝕厚度進(jìn)行土壤侵蝕程度分級，即將土壤侵蝕程度分為無明顯侵蝕(A，B，C三層剖面保持完整)、輕度侵蝕(A層保留厚度大于1/2，B，C層完整)、中度侵蝕(A層保留厚度大于1/3，B，C層完整)和強(qiáng)烈侵蝕(A層無保留，B層開始裸露，受到剝蝕)等。

試驗(yàn)于2015年4月14—15日，在試驗(yàn)區(qū)原始林地同一坡面內(nèi)取原狀土柱。該坡面為第四紀(jì)紅黏土發(fā)育的紅壤，其A層(腐殖質(zhì)層)厚度約15 cm。根據(jù)現(xiàn)行部頒標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)4個(gè)處理： ① 無明顯侵蝕：不剝蝕A層，使A層保留厚度為15 cm； ② 輕度侵蝕：剝蝕A層5 cm，使A層保留厚度為10 cm； ③ 中度侵蝕：剝蝕A層8 cm，使A層保留厚度為7 cm； ④ 強(qiáng)烈侵蝕：A層剝蝕15 cm，使B層出露。每個(gè)處理3次重復(fù)，共取12個(gè)原狀土柱，每個(gè)土柱直徑為45 cm，高為40 cm，分別裝入塑料盆內(nèi)；然后在各個(gè)塑料盆內(nèi)取表層0—10 cm的土壤0.5 kg左右，置于通風(fēng)、蔭涼、干燥的室內(nèi)風(fēng)干過2 mm篩，用于測定土壤理化性狀。

1.3 土壤樣品測試方法

土壤化學(xué)性質(zhì)測定采用土壤分析的常規(guī)方法：土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化—外加熱法，全氮采用半微量凱氏法，堿解氮采用擴(kuò)散吸收法，全磷采用硫酸—高氯酸消化—鉬銻抗比色法，速效磷采用鹽酸—氟化銨法。

土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)特性：土壤團(tuán)聚體采用沙維諾夫干篩法和濕篩法(分析儀器采用土壤團(tuán)粒分析儀)[11]，并依次計(jì)算平均質(zhì)量直徑(mean weight diameter， MWD)、幾何平均直徑(geometric mean diameter， GMD)、團(tuán)聚體分散度(percentage of aggregate disruption， PAD)、大于0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量(water stable aggregate， WSA)和團(tuán)聚體分形維數(shù)(aggregate fractal dimension, D)[12]。

(1)

(2)

式中：xi——任一粒級范圍內(nèi)土壤團(tuán)聚體的平均直徑(mm)；mi——對應(yīng)于xi的團(tuán)聚體質(zhì)量(g)。

(3)

(4)

式中：md——干篩法測定的大于0.25 mm的團(tuán)聚體的質(zhì)量(g)；mw——濕篩法測定的大于0.25 mm的團(tuán)聚體的質(zhì)量(g)。

mi——對應(yīng)于xi的團(tuán)聚體質(zhì)量(g)。團(tuán)聚體分形維數(shù)D采用以下計(jì)算公式：

(5)

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及作圖，SPSS Statistics 17.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同侵蝕程度紅壤團(tuán)聚體粒級分布及穩(wěn)定性

2.1.1 干篩團(tuán)聚體粒級分布 土壤團(tuán)聚體抵抗外力破壞的能力被稱為團(tuán)聚體機(jī)械穩(wěn)定性，常用經(jīng)過振蕩干篩后團(tuán)聚體粒徑分布表征[13-15]。通過干篩法可以獲得原狀土壤中團(tuán)聚體的總體數(shù)量，這些團(tuán)聚體包括非水穩(wěn)性團(tuán)聚體和水穩(wěn)性團(tuán)聚體。如圖1所示，各侵蝕程度紅壤團(tuán)聚體干篩粒級分布規(guī)律基本相同，以≥10 mm粒級團(tuán)聚體質(zhì)量百分率最高，均在22%以上，輕度侵蝕甚至達(dá)到37%；其次為≥5～10 mm粒級團(tuán)聚體(中度侵蝕在≥5～10 mm除外)和≥2～5 mm粒級團(tuán)聚體含量，分別占團(tuán)聚體總量的25%～29%和23%～24%，而2 mm以下粒級團(tuán)聚體質(zhì)量百分率相對較低，普遍低于10%，且隨著粒徑的減小，團(tuán)聚體含量也隨之減少。表明≥2 mm粒級團(tuán)聚體在不同侵蝕程度紅壤結(jié)構(gòu)組成中具有重要地位。不同侵蝕程度之間各粒級團(tuán)聚體含量有所差異，與無明顯侵蝕相比，中度侵蝕和強(qiáng)烈侵蝕紅壤處理中≥10 mm粒級團(tuán)聚體含量分別降低了41.9%和65.3%，≥5～10 mm粒級團(tuán)聚體含量則隨著侵蝕程度的增加呈增加趨勢，分別提高了5.5%和13%，說明隨著侵蝕程度的加強(qiáng)，≥10 mm粒級團(tuán)聚逐漸破碎成≥5～10 mm粒級較小團(tuán)聚體。

注:不同小寫字母表示同一粒級不同處理間差異顯著(p<0.05)。圖1 不同侵蝕程度紅壤干篩團(tuán)聚體粒級分布特征

2.1.2 水穩(wěn)性團(tuán)聚體粒級分布 濕篩法獲得的團(tuán)聚體是土壤中的水穩(wěn)性團(tuán)聚體，水穩(wěn)性團(tuán)聚體對保持土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具有重要意義，因而比非穩(wěn)性團(tuán)聚體更為重要[16]。圖2為濕篩法測得的不同侵蝕程度紅壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體粒級分布狀況。結(jié)果由圖可知，與干篩法相比(圖1)，濕篩條件下各侵蝕程度紅壤≥0.25～0.5 mm和<0.25 mm粒級團(tuán)聚體顯著增加，在各種侵蝕程度下均分別增加1.4和2.9倍以上，說明有較大粒級團(tuán)聚體在水的作用下較不穩(wěn)定。

比較不同侵蝕程度下紅壤團(tuán)聚體粒徑分布特征，發(fā)現(xiàn)隨著侵蝕程度的增加，≥2 mm粒級團(tuán)聚體含量逐步減少，而<0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量呈增加趨勢，且隨著侵蝕程度的增加，趨勢顯著。與無明顯侵蝕相比，在強(qiáng)烈侵蝕條件下，A土層喪失殆盡時(shí)，≥2 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的質(zhì)量百分量損失近1/3，<0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量增加1.4倍，達(dá)到顯著差異(p<0.05)，這說明侵蝕程度較高時(shí)大粒級團(tuán)聚體更容易破碎，這可能與有機(jī)質(zhì)在侵蝕土壤中積累量較低有關(guān)[17-18]。

圖2 濕篩法測得的不同侵蝕程度紅壤 水穩(wěn)性團(tuán)聚體粒級分布狀況

2.1.3 土壤團(tuán)聚體主要水穩(wěn)性指標(biāo) 不同粒級團(tuán)聚體對土壤養(yǎng)分的保持和供應(yīng)、孔隙組成、水力性質(zhì)和生物運(yùn)動(dòng)具有不同的作用[19-20]，因此在團(tuán)聚體總量的基礎(chǔ)上，團(tuán)聚體大小分布狀況與土壤的質(zhì)量關(guān)系更

加密切。不同侵蝕程度下紅壤團(tuán)聚體水穩(wěn)性指標(biāo)變化見表1。由表1可知，隨著侵蝕程度增加，>0.25 mm大團(tuán)聚體(WSA)含量有降低趨勢，與無明顯侵蝕相比，強(qiáng)烈侵蝕WSA的比例降低了19.3%，差異顯著(p<0.05)。這說明強(qiáng)烈侵蝕土壤團(tuán)聚體分布發(fā)生明顯改變，可能是由于侵蝕導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)含量降低，有機(jī)膠結(jié)物質(zhì)減少，使得較高粒級團(tuán)聚體破碎成為較低粒級團(tuán)聚體。

平均重量直徑(MWD)和幾何平均直徑(GMD)是反映土壤團(tuán)聚體大小分布狀況的常用指標(biāo)，MWD和GMD值越大表示土壤團(tuán)聚體的團(tuán)聚度越高，穩(wěn)定性越好。由表1可知，隨著侵蝕程度增加，MWD和GMD值逐漸減小，強(qiáng)烈侵蝕與其他3個(gè)處理相比達(dá)顯著差異(p<0.05)，這一結(jié)果與其WSA變化一致。團(tuán)聚體分形維數(shù)(D)表征土壤結(jié)構(gòu)組成及其均勻程度，D值越小，土壤具有越良好的結(jié)構(gòu)[21]；土壤團(tuán)聚體破壞率(PAD)表示土壤團(tuán)聚體在水蝕作用下的分散程度，PAD越小，土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性越高[22]。由表1可知，D和PAD隨著侵蝕程度的增加而增加，分別從無明顯侵蝕2.51%和5.46%增加至強(qiáng)烈侵蝕的2.68%和14.69%?？傮w而言，隨土壤侵蝕程度增加，土壤的穩(wěn)定性和抗蝕性逐漸降低。

表1 不同侵蝕程度土壤團(tuán)聚體水穩(wěn)性指標(biāo)

注:WSA，MWD，GMD，D，PAD 分別表示表示水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量，平均重質(zhì)量直徑、幾何平均直徑、團(tuán)聚體分形維數(shù)、團(tuán)聚體分散度；同列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異達(dá)顯著水平(p<0.05)。下同。

2.2 不同侵蝕程度土壤有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分變化

土壤養(yǎng)分和性質(zhì)差異的主要原因之一在于團(tuán)聚體顆粒組成的不同[23]。同時(shí)，有機(jī)質(zhì)、氮、磷可以不同形態(tài)存在與土壤中，并在土壤結(jié)構(gòu)和土壤肥力演變中具有不同的變化趨勢[24]。由表2可知，無明顯侵蝕土壤有機(jī)質(zhì)含量為26.89 g/kg，輕度侵蝕土壤為24.94 g/kg，中度侵蝕土壤為18.26 g/kg，強(qiáng)烈侵蝕土壤的最低，為18.23 g/kg。

表2 不同侵蝕程度紅壤有機(jī)質(zhì)及各養(yǎng)分含量

土壤全氮、全磷、速效磷、堿解氮含量變化規(guī)律與土壤有機(jī)質(zhì)情況相似，均隨土壤侵蝕程度的增加而呈逐漸減小趨勢，并隨著侵蝕程度的增加，土壤養(yǎng)分流失加劇。當(dāng)土層流失超過8 cm時(shí)(中度侵蝕)，土壤全氮、全磷、速效磷、堿解氮含量全部下降，分別下降了6.78%，19.05%，65.61%和30.77%；當(dāng)A土層喪失殆盡時(shí)(劇烈侵蝕)，全氮和全磷含量減少了30%左右，堿解氮含量減少了近50%，而速效磷含量減少了80%以上。由此可見，侵蝕程度增加導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)含量減少的同時(shí)，還引起土壤氮、磷養(yǎng)分儲量的減少。這可能與不同粒級團(tuán)聚體中養(yǎng)分含量不同有關(guān)，有研究表明大團(tuán)聚體中有機(jī)碳、氮、磷等養(yǎng)分含量明顯高于小團(tuán)聚體中的含量[25]。

2.3 土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分的關(guān)系

土壤團(tuán)聚體組成決定著土壤結(jié)構(gòu)的好壞，良好的土壤結(jié)構(gòu)往往依賴于直徑1～10 mm 的水穩(wěn)性團(tuán)聚體。在水穩(wěn)性團(tuán)聚體的形成過程中,有機(jī)膠結(jié)物質(zhì)起著十分重要的作用，同時(shí)，土壤養(yǎng)分儲量與土壤團(tuán)聚體密切相關(guān)[10]。將各粒級土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體數(shù)量和穩(wěn)定性指標(biāo)與土壤有機(jī)質(zhì)和各養(yǎng)分進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果見表3。

由表3可以看出，各粒級團(tuán)聚體均與土壤有機(jī)質(zhì)含量存在顯著相關(guān)關(guān)系(p<0.05)，并且隨著土壤團(tuán)聚體顆粒的變小，由正相關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)相關(guān)關(guān)系。這是因?yàn)?，紅壤水穩(wěn)性大團(tuán)聚體的形成主要依靠有機(jī)質(zhì)的膠結(jié)作用，大團(tuán)聚體是由較小粒徑團(tuán)聚體通過有機(jī)無機(jī)膠結(jié)物質(zhì)而形成的，同時(shí)，較大團(tuán)聚體的增加又有利于有機(jī)物質(zhì)的貯存[24]。因此，大團(tuán)聚體中有機(jī)質(zhì)含量較高，與有機(jī)質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。其他養(yǎng)分全氮、全磷和堿解氮同有機(jī)質(zhì)類似，與各粒級團(tuán)聚體存在相關(guān)關(guān)系(p<0.05)，與≥2 mm團(tuán)聚體含量存在顯著正相關(guān)關(guān)系(p<0.05)，而與<0.25 mm微團(tuán)聚體含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這說明≥2 mm粒級大團(tuán)聚體能夠賦存更多的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和堿解氮等養(yǎng)分，而小粒級團(tuán)聚體賦存養(yǎng)分的能力較弱。速效磷與各粒級團(tuán)聚體含量無顯著相關(guān)，說明土壤速效磷對于水穩(wěn)性團(tuán)聚體的形成和穩(wěn)定的影響低于土壤有機(jī)質(zhì)和全氮[24]。同時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量與團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)也具有良好的相關(guān)性。有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效磷和堿解氮含量與WSA，MWD和GMD值均具有較好的正相關(guān)性(p<0.05)，與D和PAD值呈負(fù)相關(guān)，這說明土壤有機(jī)質(zhì)促進(jìn)團(tuán)聚體形成、改善土壤結(jié)構(gòu)，反之，土壤結(jié)構(gòu)的改善可以調(diào)節(jié)土壤環(huán)境，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的積累。

表3 不同侵蝕等級土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分與土壤結(jié)構(gòu)指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系

注:**表示1%的差異顯著性水平；*表示5%的差異顯著性水平。

3 結(jié) 論

(1) 各侵蝕程度紅壤團(tuán)聚體干篩粒級分布規(guī)律大體相似，≥2 mm粒級團(tuán)聚體對保持不同侵蝕程度紅壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性具有重要作用；隨著侵蝕程度的增加，大粒級團(tuán)聚體逐漸破碎成較小粒級團(tuán)聚體，紅壤團(tuán)聚體機(jī)械穩(wěn)定性減弱。團(tuán)聚體水穩(wěn)性指標(biāo)表明，隨著侵蝕程度的增加土壤水穩(wěn)性逐步降低。

(2) 在A土層厚度僅有15 cm的紅壤坡地上，隨著表土流失厚度的增加，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效磷和堿解氮含量均呈逐漸減小規(guī)律，且隨著侵蝕程度的增加，土壤養(yǎng)分流失加劇。

(3) 不同侵蝕程度土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效磷和堿解氮含量與WSA，MWD和GMD值均具有較好的正相關(guān)性，與D和PAD值呈負(fù)相關(guān)。有機(jī)質(zhì)可促進(jìn)土壤團(tuán)聚體形成、改善土壤結(jié)構(gòu)；反之，土壤結(jié)構(gòu)的改善可以調(diào)節(jié)土壤環(huán)境，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的積累。因此，可通過增加有機(jī)肥來改善侵蝕紅壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力。

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Effects of Soil Erosion Intensity on Aggregate Size Distribution and Nutrient Content in Red Soil Region

ZUO Jichao1,2, HU Jianmin1,2, WANG Lingyun1,2, LI Yunjing1,2, WAN Jialei1,2, ZHENG Haijin1,2

(1.JiangxiProvincialKeyLaboratoryofSoilErosionandPrevention,Nanchang,Jiangxi330029,China; 2.JiangxiInstituteofSoilandWaterConservation,Nanchang,Jiangxi330029,China)

[Objective] The objective of the paper is to study the variation of soil aggregate distribution, nutrient content and their correlation under different soil erosion intensities in red soil region, and provide the theoretical basis for improving the soil fertility and reasonable development and utilization of red soil. [Methods] The tested soil was sampled from different layers below the surface to simulate the natural soil erosion of different intensities, and soil aggregate distribution, nutrient content and their correlation was investigated. [Results] The aggregate size showed similar pattern in red soil with different erosion intensities, and was dominated by the aggregate size ≥2 mm. Compared to CK, ≥2 mm water stable aggregate content decreased by 1/3. With the increase of erosion intensity, the contents of nutrients, including organic matter(OM)， total nitrogen(TN), total phosphorus(TP), anailable nitrogen(AN), and available phosphorus(AP), aggregate mechanical stability and water stability decreased. The content of OM, TN and TP in severely eroded soil decreased by 30%, AP by 50% and AN by 80%, respectively. Correlation analysis showed that the content of soil organic matter, TN, TP and AN significantly and positively correlated with ≥2 mm aggregate, >0.25 mm aggregate(WSA), the mean weight diameter(MWD) and geometric mean diameter(GMD)(p<0.05), whereas correlated negatively with aggregate fractal dimension(D) and percentage of aggregate disruption(PAD). [Conclusion] The soil erosion intensity affects soil aggregate distribution and nutrient content, and the application of organic fertilizer in red soil plays an important role in improving soil structure and fertility.

red soil; erosion intensity; soil aggregate; organic matter; nitrogen; phosphorus

2016-05-18

2016-06-20

水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目“水土保持生態(tài)效應(yīng)監(jiān)測與評價(jià)技術(shù)研究”(201501045),“紅壤坡地雨洪資源利用水土保持技術(shù)研究”(201401051); 水利部技術(shù)示范項(xiàng)目“坡面整治與雨水集蓄利用技術(shù)在寧都果業(yè)生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用”(SF-201623); 江西省水利科技項(xiàng)目(KT201421，KT201215)

左繼超(1987—),男(滿族),河北省承德市人,碩士,助理工程師,主要從事水土保持生態(tài)效應(yīng)研究。E-mail:jczuo1121@163.com。

胡建民(1974—),男(漢族),江西省贛州市人,碩士,教授級高工,主要從事土壤侵蝕與水土保持研究。E-mail:hjmhx@jxsl.gov.cn。

A

1000-288X(2017)01-0112-06

S158