王 晶, 董起廣, 張 露, 白清俊

(1.西安理工大學(xué) 水利水電學(xué)院, 陜西 西安 710048; 2.陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 陜西地建土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司 自然資源部退化及未利用土地整治工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 陜西省土地整治工程技術(shù)研究中心, 陜西 西安 710075)

黃土高原是中國(guó)水土流失最嚴(yán)重與生態(tài)環(huán)境最脆弱的地區(qū)，同時(shí)承擔(dān)著重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)。這一地區(qū)曾因開墾農(nóng)地使生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞[1]，雖然退耕還林還草工程的大規(guī)模實(shí)施極大改善了區(qū)域生態(tài)環(huán)境，但也導(dǎo)致耕地面積減少，出現(xiàn)可利用耕地緊張，糧食供需不平衡的局面[2-3]。為解決局部人—糧矛盾等突出問題，延安市治溝造地項(xiàng)目從2010年開始試點(diǎn)，2013年被列為中央支持的國(guó)家土地整治重大工程項(xiàng)目[4]。治溝造地工程針對(duì)黃土丘陵溝壑區(qū)特殊地貌，通過閘溝造地、打壩修渠、墊溝覆土等措施，旨在增加區(qū)域耕地面積，提高耕地質(zhì)量，保證糧食安全、解決人地矛盾[5]。截至2018年底，已完成治溝造地33 973.33 hm2，新增耕地6 860 hm2[6]。

土壤養(yǎng)分是構(gòu)成土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)，其時(shí)空分布特征對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量和作物健康狀況都有著重要的影響[7]。土地整治措施例如機(jī)械碾壓、土壤深翻、表土剝離以及回填，打破了土壤的原始狀態(tài)，可能對(duì)土壤的有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分含量產(chǎn)生一定的影響。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過土地整治，土壤肥力在一段時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，土壤氮、磷、鉀等養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量減少，微量元素降低[8-11]。自開展治溝造地工程以來，我國(guó)學(xué)者對(duì)黃土高原地區(qū)溝道土壤質(zhì)量和養(yǎng)分的變化進(jìn)行了一些研究。王鵬等[12]以13個(gè)治溝造地項(xiàng)目為研究對(duì)象，分析評(píng)價(jià)了治溝造地新增耕地的土壤養(yǎng)分特征，表明治溝造地形成的新增耕地質(zhì)量等級(jí)低，由于利用時(shí)間短，造成有機(jī)質(zhì)、速效鉀和有效磷含量低；付威等[13]研究表明合適的培肥可快速提高治溝造地新構(gòu)造土地的土壤有機(jī)質(zhì)，改善耕層土壤物理及化學(xué)性質(zhì)，提升土地生產(chǎn)力；陳淑梅等[14]從陜北不同溝道土地鹽堿化的研究中發(fā)現(xiàn)，治溝造地的土層較薄，加之水庫(kù)或淤地壩的阻擋作用，使得地下水位較淺，土壤易發(fā)生鹽堿化。然而，目前在溝道土地整治后較長(zhǎng)時(shí)間尺度上土壤養(yǎng)分的變化還未見深入研究。因此，本文以陜西省延安市寶塔區(qū)南泥灣鎮(zhèn)九龍泉土地整治項(xiàng)目為例，對(duì)不同整治年限溝道不同位置的土壤樣品進(jìn)行采集，研究整治前以及整治后不同年限土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀指標(biāo)的變化特征，為這一地區(qū)改進(jìn)土地整治方法，采取合理耕種管理措施，提高養(yǎng)分資源利用率提供有效建議；并通過物元模型對(duì)治溝造地工程前后土壤養(yǎng)分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為治溝造地項(xiàng)目效益評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

延安市寶塔區(qū)位于北緯36°11′—37°02′，東經(jīng)109°14′—110°07′，南北長(zhǎng)96 km，東西寬76 km。屬半濕潤(rùn)半干早大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，降水較少；夏季炎熱多雨，降雨集中，多年平均降水量為562.1 mm，降水量年內(nèi)分配不均，6—9月平均降水量占全年降水量的70%左右。全年平均氣溫9 ℃，平均無霜期179 d。寶塔區(qū)位于黃土高原中部，屬于黃土丘陵溝壑區(qū)，土壤類型為黃綿土。區(qū)內(nèi)地形破碎，溝壑縱橫，沖溝下切強(qiáng)烈，地形坡度較大，水土流失嚴(yán)重。

寶塔區(qū)南泥灣鎮(zhèn)治溝造地項(xiàng)目是延安市治溝造地整治示范工程和樣板工程。本文選取九龍泉典型治溝造地項(xiàng)目區(qū)作為研究對(duì)象。九龍泉溝地處汾川河流域，位于寶塔區(qū)南部的梁峁丘陵溝壑區(qū)，屬河谷川、臺(tái)地貌，西南—東北走向，溝道長(zhǎng)約9.5 km，河道海拔自北向南由1 170 m降至1 093 m，平均比降0.78%，河谷寬一般在250～500 m之間，面積為397.35 hm2。溝道土地多開墾為農(nóng)田，種植前為旱地，農(nóng)作物一年一熟，水資源比較匱乏，無灌溉條件，糧食單產(chǎn)水平偏低，春玉米產(chǎn)量約3 750～5 700 kg/hm2。治溝造地工程于2013年初開工建設(shè)，建設(shè)規(guī)模360.91 hm2，總投資4 411.65萬元。通過治溝造地工程措施，完成土地平整，建立灌溉排水、道路橋涵、生態(tài)防護(hù)工程。該區(qū)主體工程于2014年初竣工，并于當(dāng)年開始耕種，種植作物主要為玉米，每年于4月底至5月初播種，10月收獲，產(chǎn)量提高到約7 500 kg/hm2。種植年限內(nèi)，施用復(fù)合肥，肥料作為基肥在播種時(shí)同時(shí)施入，盡量保證撒施均勻，同時(shí)在拔節(jié)期追施氮肥，施肥量與施肥方式與整治前相同，玉米收獲后秸稈部分粉碎還田，冬季休耕，其他耕作措施與當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)耕作方式相同。

1.2 土壤樣品的采集及測(cè)定

在九龍泉溝溝道，利用GPS定位，從溝頭位置開始，順溝道向溝口每隔一段距離(800～1 300 m)設(shè)置一個(gè)點(diǎn)，溝頭、溝道中部、溝口共設(shè)置9個(gè)固定樣點(diǎn)(表1)。于2013年4月項(xiàng)目開工前、2015年7月、2016年7月及2019年6月采樣，每次按照GPS信息定位固定樣點(diǎn)，再以每個(gè)固定樣點(diǎn)為中心，根據(jù)地形地貌，在10 m半徑內(nèi)，按照“S”形隨機(jī)選擇5個(gè)土壤樣點(diǎn)，采用直徑40 mm的土鉆采集0—30 cm土層的土壤樣品，每個(gè)土樣1 000 g左右，重復(fù)3次，同時(shí)注意在采樣時(shí)避開施肥點(diǎn)。將采集的樣點(diǎn)土壤充分混合均勻后，得到整治前(0 a)、整治后2 a、整治后3 a和整治后6 a 4個(gè)時(shí)期土壤樣品。樣品在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)風(fēng)干、研磨、過篩后進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。土壤有機(jī)質(zhì)采用K2CrO7-H2SO4氧化法測(cè)定，全氮采用半微量凱氏定氮法測(cè)定，有效磷采用NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀采用CH3COONH4浸提—火焰光度法測(cè)定[15]。

表1 采樣點(diǎn)基本信息

1.3 數(shù)據(jù)處理

研究采用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)分析、地統(tǒng)計(jì)分析相結(jié)合的方法，采用SPSS 18.0(SPSS Inc.,Chicago, USA)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，不同整治年限的差異顯著性采用單因素方差分析(ONE-WAY ANOVA， LSD)檢驗(yàn)。

1.4 物元模型評(píng)價(jià)方法

研究應(yīng)用物元模型進(jìn)行土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)。由于土壤養(yǎng)分是一個(gè)多指標(biāo)體系，明確的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)導(dǎo)致信息遺漏，而基于可拓理論的物元模型顯示了土壤養(yǎng)分的過渡狀態(tài)，建立起能夠變動(dòng)和分解的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并計(jì)算各個(gè)指標(biāo)與整體的關(guān)聯(lián)度，全面地反映土壤養(yǎng)分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與各個(gè)指標(biāo)之間的關(guān)系，由此綜合判斷區(qū)域土壤養(yǎng)分的基本情況[16-17]。物元模型分析首先對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)，定義區(qū)間和取值范圍，確定經(jīng)典域和節(jié)域，然后通過單個(gè)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)函數(shù)計(jì)算單個(gè)指標(biāo)的土壤養(yǎng)分等級(jí)，再通過模型集成得到多指標(biāo)的綜合土壤養(yǎng)分水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤養(yǎng)分指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析

就土壤養(yǎng)分各指標(biāo)均值而言，除了速效鉀以外，研究區(qū)溝道內(nèi)土壤養(yǎng)分含量普遍較低(表2)，根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[18]，有機(jī)質(zhì)屬于4—5級(jí)水平，全氮屬于2—6級(jí)水平，有效磷屬于3—6級(jí)水平，速效鉀相對(duì)較高，屬于1—3級(jí)水平。土地整治前，溝道中土壤養(yǎng)分變異程度較大，變異系數(shù)介于0.30～0.77之間，屬于中等變異程度[19]，其中有效磷變異程度最大，離散程度高，其次是全氮和有機(jī)質(zhì)，速效鉀變異程度最小。治溝造地工程實(shí)施后，溝道中的各養(yǎng)分變異系數(shù)整體上有變小的趨勢(shì)，6 a時(shí)變異系數(shù)介于0.23～0.54之間，土壤養(yǎng)分各指標(biāo)含量差異變小，在溝道中的分布趨于均一。

2.2 土壤養(yǎng)分時(shí)空變異特征

2.2.1 土壤有機(jī)質(zhì) 由圖1可以看出，整治前，九龍泉溝溝頭有機(jī)質(zhì)含量為12.02 g/kg，溝道中部稍高于溝頭，溝口有機(jī)質(zhì)含量最高，為19.27 g/kg。工程實(shí)施后，溝道中的土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)出隨整治年限增加而先減少后增加的趨勢(shì)，但整治后6 a的土壤有機(jī)質(zhì)含量平均值仍然低于整治前。溝頭整治后2 a有機(jī)質(zhì)含量下降為9.44 g/kg，隨著整治年限的變長(zhǎng)有機(jī)質(zhì)含量逐漸增加，6 a時(shí)達(dá)到11.75 g/kg，基本恢復(fù)到整治前水平，隨整治年限增長(zhǎng)的變化并不顯著。溝道中部的土壤有機(jī)質(zhì)含量在2 a顯著下降，下降了30%左右，3 a繼續(xù)下降，6 a時(shí)稍有回升，達(dá)到11.09 g/kg，但從2 a到6 a的變化并不顯著，仍然顯著低于整治前。溝口土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化與溝道中部基本一致，整治后2 a顯著下降，2 a以后逐漸增加，整治后6 a仍比整治前水平低15.4%。從溝道不同位置整治年限的差異顯著性分析可知，治溝造地工程對(duì)溝頭土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響較小，有機(jī)質(zhì)含量變化不明顯，對(duì)溝道中部的影響更為顯著。整治后，由于表土剝離的擾動(dòng)或溝坡側(cè)面貧瘠土壤的覆蓋，土壤表層有機(jī)質(zhì)含量低于整治前；之后，土壤生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過2～3 a的調(diào)整，通過施肥等管理措施以及作物的自肥作用，加深了土壤的腐殖質(zhì)層，使表層有機(jī)質(zhì)含量增加，當(dāng)整治年限增至6 a時(shí)，土壤系統(tǒng)進(jìn)一步趨于穩(wěn)定，植物的生長(zhǎng)和根系下扎也提高了下層土壤有機(jī)質(zhì)的來源，促進(jìn)了土壤有機(jī)質(zhì)的形成，其含量進(jìn)一步升高。

表2 不同整治年限溝道土壤養(yǎng)分的最大值、最小值、均值及變異系數(shù)

注：不同小寫字母表示不同整治年限間差異顯著性(p<0.05)。

2.2.2 土壤全氮 整治前，全氮含量表現(xiàn)為：溝頭<溝道中部<溝口，治溝造地工程后，溝道中的土壤全氮含量呈現(xiàn)出隨整治年限先增加后減少的趨勢(shì)，整治后所有年限的土壤全氮含量均高于未整治土壤。溝頭整治后全氮含量逐漸增加，3 a時(shí)達(dá)到最高0.78 g/kg，隨后稍有減少，3 a及6 a的含量均顯著高于整治前，是整治前的2倍以上。溝道中部的土壤全氮含量在2 a顯著增加，隨后逐漸減少，6 a時(shí)回落到與整治前相當(dāng)水平。溝口土壤全氮含量的變化趨勢(shì)與溝道中部較為一致，2 a時(shí)顯著增加，隨后逐漸降低，其增加的比例比溝道中部更大(圖1)。

2.2.3 土壤有效磷 同全氮含量變化趨勢(shì)一致，隨著整治年限變化，研究區(qū)土壤有效磷含量整體上呈現(xiàn)出隨治理年限先增加后減少的趨勢(shì)，整治后土壤有效磷含量均高于未整治土壤。溝頭未整治土壤有效磷含量較低，為5.01 mg/kg，整治后2 a有效磷含量逐漸上升，到3 a時(shí)達(dá)到最高值14.62 mg/kg，為整治前的近3倍，6 a時(shí)回落至6.29 mg/kg，與整治前差異不顯著。溝道中部和溝口的土壤有效磷含量隨整治年限變化趨勢(shì)與溝頭一致，其中溝道中部土壤有效磷含量變化的幅度最小(圖1)。

2.2.4 土壤速效鉀 整治前土壤速效鉀含量表現(xiàn)為：溝頭>溝道中部>溝口，溝頭最高為255.04 mg/kg。整治年限對(duì)速效鉀的影響與氮、磷不同，從溝道中土壤速效鉀含量的平均值可看出，整治后土壤中的速效鉀含量基本上呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。溝頭土壤速效鉀含量呈現(xiàn)了下降—回升—再下降的過程，整治后2 a下降較為顯著，所有年限均低于整治前。溝道中部的土壤速效鉀含量從整治前的184.67 mg/kg持續(xù)降低到整治后6 a的146.93 mg/kg，整個(gè)過程變化并不顯著。溝口的土壤速效鉀含量的變化與溝頭相似，2 a顯著下降，3 a稍有提高，6 a持續(xù)了下降的趨勢(shì)，整治后2 a，6 a土壤速效鉀含量均顯著低于整治前(圖1)。速效鉀含量與全氮、有效磷的變化規(guī)律不同，未見顯著增加，這可能與流域內(nèi)速效鉀含量較高，農(nóng)業(yè)施肥等措施影響不顯著有關(guān)。

2.3 土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)

本文選取有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀4個(gè)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過層次分析法確定權(quán)重[20]，并運(yùn)用物元模型，對(duì)治溝造地項(xiàng)目土壤養(yǎng)分等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)研究。

2.3.1 指標(biāo)權(quán)重的確定 采用AHP法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)(表3)。其中λmax=3.98，計(jì)算出一致性指標(biāo)Ic=0.002 6，查表得出平均隨機(jī)性指標(biāo)IR=0.9，則隨機(jī)一致性比率Rc=Ic/IR=0.003 <0.1，表示結(jié)果通過一致性檢驗(yàn)，具有滿意一致性。

表3 土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)因子權(quán)重

2.3.2 經(jīng)典域、節(jié)域和待判物元的確定 依據(jù)可拓集合概念，將土壤養(yǎng)分分為豐富、較豐富、適量、貧乏、極貧乏5個(gè)等級(jí)進(jìn)行分等評(píng)價(jià)，分別用羅馬數(shù)字Ⅰ-Ⅴ表示。首先，擬定N1，N2，N3，N4，N5這5個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)集，分別對(duì)應(yīng)5個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)。

采用全國(guó)第二次土壤普查土壤養(yǎng)分的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[18]，建立土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)的經(jīng)典域物元R1，R2，R3，R4，R5和節(jié)域物元RP。由于速效鉀數(shù)據(jù)中有部分超出經(jīng)典域范圍，故對(duì)應(yīng)c4的量值范圍進(jìn)行相應(yīng)的變化。

確定待判物元。以整治前溝頭為例，該點(diǎn)平均數(shù)據(jù)為：有機(jī)質(zhì)12.02 g/kg，全氮0.34 g/kg，有效磷5.01 mg/kg，速效鉀255.04 mg/kg，以此數(shù)據(jù)確定該點(diǎn)S1的待判物元。

2.3.3 計(jì)算關(guān)聯(lián)度，并確定質(zhì)量等級(jí) 將待判物元帶入關(guān)聯(lián)度公式，以單指標(biāo)c1(有機(jī)質(zhì))為例(v1=12.02)，可得到該指標(biāo)對(duì)應(yīng)的各評(píng)價(jià)等級(jí)關(guān)聯(lián)度分別為K1(v1)=-0.599 2，K2(v1)=-0.398 8，K3(v1)=0.202 4，K4(v1)=-0.144 1，K5(v1)=-0.333 8，依據(jù)判斷標(biāo)準(zhǔn)，判定該指標(biāo)的土壤養(yǎng)分級(jí)別屬于N3，即適量級(jí)別。

用同樣方法可以求出S1其他各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)各等級(jí)的關(guān)聯(lián)度及其養(yǎng)分級(jí)別。根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的各等級(jí)關(guān)聯(lián)度及權(quán)重，計(jì)算得出所有指標(biāo)對(duì)應(yīng)各評(píng)價(jià)等級(jí)的綜合關(guān)聯(lián)度，并依據(jù)判斷標(biāo)準(zhǔn)，判定各點(diǎn)土壤養(yǎng)分級(jí)別(表4)。根據(jù)表4，治溝造地工程前，九龍泉溝溝道中土壤養(yǎng)分等級(jí)均屬于適量等級(jí)。工程實(shí)施后2 a，溝頭的土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)等級(jí)下降到貧乏級(jí)別。但通過3 a的耕種，即恢復(fù)到適量水平。溝道中部的土壤養(yǎng)分等級(jí)一直維持在適量水平。溝口的土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)等級(jí)在3 a時(shí)，超過整治前水平，達(dá)到較豐富等級(jí)，6 a時(shí)再次恢復(fù)到適量水平。

表4 土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)的相關(guān)計(jì)算結(jié)果

3 討 論

3.1 土壤養(yǎng)分的時(shí)間變化

目前九龍泉溝道內(nèi)，除鉀素外，土壤磷素、氮素和有機(jī)質(zhì)均處于缺乏狀態(tài)。楊靜涵、郝麗婷等人在這一地區(qū)土壤養(yǎng)分的研究中，均表明了相似結(jié)果[21-22]。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過整治的土地，由于表土剝離及生土覆蓋等原因，土壤養(yǎng)分呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，土壤速效氮、速效磷、速效鉀和土壤有機(jī)質(zhì)顯著減少。然而，經(jīng)過一段時(shí)間的恢復(fù)(3～5 a)，同時(shí)加以施用化肥等措施，土壤養(yǎng)分各項(xiàng)指標(biāo)均有了明顯的提高，甚至高于整治前[23-25]。本研究中，全氮、有效磷在整治后第2,3 a就呈現(xiàn)出高于整治前的增長(zhǎng)趨勢(shì)，說明溝道土地整治通過合理的耕種管理措施，能較快抵消因土地整治擾動(dòng)對(duì)土壤養(yǎng)分帶來的負(fù)面影響，產(chǎn)生正面的影響。因?yàn)辄S土高原地區(qū)土壤條件相對(duì)貧瘠，各種養(yǎng)分含量較低，雖然土地整治擾動(dòng)對(duì)土壤養(yǎng)分帶來了負(fù)面影響，但治溝造地工程后通過更加便利的耕作管理措施，如機(jī)器翻耕，增加了土壤孔隙，保證了耕層土壤均勻，確保降水可順利入滲補(bǔ)給，且有利于養(yǎng)分的積累，因此施肥措施使氮磷等土壤養(yǎng)分含量增長(zhǎng)較快，并在耕種一定時(shí)間后，隨著作物吸收等因素，趨于穩(wěn)定狀態(tài)。土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)出先減少后逐漸增加的趨勢(shì)。因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)的形成積累是個(gè)緩慢的過程，并不能靠化學(xué)施肥迅速提升，因此直到整治后6 a，也未恢復(fù)到整治前水平。相比較速效養(yǎng)分，其增長(zhǎng)具有長(zhǎng)期性和滯后性。因此在后期耕作管理中，應(yīng)采取施用有機(jī)肥、秸稈還田、種植綠肥等措施，提升土壤有機(jī)質(zhì)[26]，通過優(yōu)化施肥方式來保證土壤中養(yǎng)分的平衡，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。速效鉀的含量相對(duì)較高，可能與黃綿土中鉀素含量相對(duì)較高有關(guān)，因此施肥等措施對(duì)于鉀素含量的影響并不顯著。

3.2 土壤養(yǎng)分的空間變化

因水流的運(yùn)移和沉積作用，溝口通常是溝道養(yǎng)分的聚集區(qū)，因此溝口土壤養(yǎng)分含量普遍高于溝頭和溝道中部，溝道內(nèi)土壤養(yǎng)分變異程度較大，屬于中等變異程度。治溝造地工程實(shí)施后，由于土地整治措施以及后期耕種管理等因素，溝道內(nèi)土壤養(yǎng)分變異系數(shù)隨整治時(shí)間有變小的趨勢(shì)，土壤養(yǎng)分分布趨于均一，這與王璦玲、王宏庭等的研究結(jié)果一致[27-28]。隨著整治年限繼續(xù)增加，溝道不同位置的養(yǎng)分差異有可能因地形、水土流失等原因進(jìn)一步變大。因此，可根據(jù)溝道不同位置土壤養(yǎng)分空間變異特征，調(diào)整溝道作物的空間布局，實(shí)施不同程度和方法的管理措施，提高養(yǎng)分資源的利用率，增加糧食產(chǎn)量。

3.3 溝道造地優(yōu)勢(shì)

由于退耕還林使黃土高原耕地面積減少，引起人—地矛盾問題，已經(jīng)有退耕土地進(jìn)行復(fù)墾現(xiàn)象，但退耕地復(fù)墾使土壤理化性狀迅速惡化，切不可取[29]。溝道是流域中水養(yǎng)的富集地，通過適當(dāng)?shù)耐恋卣魏笫诌m宜農(nóng)業(yè)耕作，蘊(yùn)藏著豐富的潛在耕地資源。有研究表明，黃土丘陵溝壑區(qū)溝道耕地糧食產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于坡耕地，有“寧種一畝溝，不種十畝坡”的說法[30]。本研究表明，治溝造地工程后3 a土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)等級(jí)就恢復(fù)到與整治前相當(dāng)水平，與黃土區(qū)坡改梯工程相比，土壤養(yǎng)分的恢復(fù)時(shí)間更短[31]。同時(shí)，土壤養(yǎng)分含量在適量水平，整治后土壤養(yǎng)分水平還有繼續(xù)提高的潛力。因此相比較坡面，黃土丘陵溝壑區(qū)溝道更適合建造耕地，治溝造地工程能夠有效緩解這一地區(qū)糧食安全與人地矛盾問題，鞏固退耕還林成果。

4 結(jié) 論

(1) 除速效鉀外，研究區(qū)土壤養(yǎng)分含量普遍較低。溝道中土壤養(yǎng)分變異程度較大，變異系數(shù)介于0.30～0.77之間，屬中等變異程度，其中有效磷最大，其次是全氮、有機(jī)質(zhì)，速效鉀變異程度最小。治溝造地工程后，溝道中土壤養(yǎng)分變異系數(shù)有變小的趨勢(shì)，土壤養(yǎng)分分布朝均一化方向發(fā)展。

(2) 溝道土地整治后6 a時(shí)間內(nèi)，隨整治年限增加，土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)出先減少后增加的趨勢(shì)，6 a時(shí)含量低于整治前；土壤全氮和有效磷含量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，6 a時(shí)高于整治前；土壤速效鉀含量持續(xù)降低。合理的耕種管理措施能較快抵消因土地整治擾動(dòng)對(duì)土壤養(yǎng)分帶來的負(fù)面影響，產(chǎn)生正面影響。后期應(yīng)注重土壤有機(jī)質(zhì)含量水平提升。

(3) 溝道土地整治后3 a，土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)等級(jí)恢復(fù)到整治前水平，且有繼續(xù)提高的潛力，可根據(jù)溝道不同位置土壤養(yǎng)分變異特征，調(diào)整溝道作物的空間布局，實(shí)施不同程度和方法的管理措施，提高養(yǎng)分資源的利用率，增加糧食產(chǎn)量。