王永平, 周子柯, 滕昊蔚, 牛曉音, 李曉輝

(1.山東理工大學 農(nóng)業(yè)工程與食品科學學院, 山東 淄博 255049; 2.山東理工大學 資源與環(huán)境工程學院, 山東 淄博 255049)

水土流失是我國乃至全球最大的生態(tài)環(huán)境問題之一。云南省屬于我國水土流失二級敏感區(qū)，其中滇池流域作為云南省境內(nèi)第一大淡水湖，流域內(nèi)水土流失問題受到各界的廣泛關(guān)注，解決水土流失問題，恢復當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境已成當務(wù)之急。尤其是近年來人類活動的加劇，不合理的土地利用，對土壤生態(tài)平衡、經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境的協(xié)調(diào)性有著非常重要的影響，在小流域尺度上影響更為明顯[1]。土地利用方式的變化是人類活動最直觀的表現(xiàn)，也是影響土壤養(yǎng)分的直接因素[2]。土壤肥力是土壤各種基本性質(zhì)的綜合表現(xiàn)，土壤碳、氮、磷等元素是土壤肥力最直觀的表征元素，定量表征土壤肥力及其評價已經(jīng)成為國內(nèi)外研究者關(guān)注的熱點問題之一[3]。此前有部分學者對滇池典型小流域內(nèi)土地利用變化下的土壤及養(yǎng)分侵蝕開展定量研究，陳春瑜等[4]揭示了滇池流域不同土地利用下的養(yǎng)分以及化學計量特征的時空分布規(guī)律，牛曉音等[5]揭示了滇池南部雙龍流域土壤侵蝕與土壤養(yǎng)分在不同土地利用方式上含量分布的差異，崔駿[6]探究了滇池北部小流域不同土地利用方式下碳、氮、磷、硫等養(yǎng)分的流失特征，揭示了人類活動對土壤養(yǎng)分的影響。上述研究中多單一側(cè)重土壤侵蝕或養(yǎng)分空間分布特征，但滇池小流域眾多且空間異質(zhì)性強，人類活動干擾強度不同對區(qū)域土壤環(huán)境的影響也會存在差異。因此從小流域尺度上綜合分析侵蝕、養(yǎng)分流失特征及土壤質(zhì)量現(xiàn)狀方面的研究有待加強。

本研究選取滇池南部的東大河流域為研究靶區(qū)，通過137Cs核素示蹤技術(shù)對該流域內(nèi)土壤侵蝕進行定量分析及評價，在土壤侵蝕的基礎(chǔ)上，將土壤侵蝕與養(yǎng)分流失相結(jié)合，旨在探究二者在不同土地利用下的流失特征，揭示不同土地利用對土壤及養(yǎng)分流失的影響，并通過土壤養(yǎng)分生態(tài)化學計量特征揭示土壤養(yǎng)分水平。對減緩當?shù)厣鷳B(tài)壓力，改善生態(tài)環(huán)境以及對政府和相關(guān)部門的土地利用規(guī)劃具有重要的指示意義。為當?shù)赝恋乩米兓瘜Φ岢亓饔蛎嬖次廴炯巴恋赝嘶挠绊懷芯刻峁┛煽康膮⒖家罁?jù)。

1 研究區(qū)概況

東大河流域是滇池西南部的一個小流域(102°29′—102°39′E,24°31′—25°42′N);發(fā)源于海孜白泥箐，匯入滇池，全長21 km，流域面積188 km2。流域境內(nèi)行政區(qū)劃為晉寧區(qū)。屬于亞熱帶濕潤季風氣候，年溫差較小，多年平均氣溫14.8℃。平均最高氣溫21.6℃，平均最低氣溫9.7℃，多年平均年降水量900 mm。土壤以酸性、微酸性土壤為主，土壤母質(zhì)為灰?guī)r、砂巖殘積物、坡積物和沖洪積物，流域境內(nèi)土壤類型以紅壤、黃棕壤、紫色土為主。主要土地利用類型以林草地為主，主要植被類型為云南松(Pinusyunnanensis)、馬尾松(PinusmassonianaLamb.)、華山松(PinusarmandiiFranch.)、青岡(QuercusglaucaThunb.)、金合歡(Acaciafarnesiana(Linn.)Willd.)、萌芽灌木等喬灌混交林。

2 研究方法

2.1 樣品采集

2018年8月在東大河小流域內(nèi)采集3種土地利用類型(林地(F)、草地(G)、耕地(C))土壤樣品，根據(jù)采樣地區(qū)地形地貌，并結(jié)合實地考察和GPS進行定位選點，使樣點均勻分布，共采集代表性樣點12個，平均每種用地類型4個樣點，樣點具體情況見表1。采集樣為土壤全樣，采用土壤取樣器垂直入土層取樣，采樣深度為40 cm，分為上下兩層，每層20 cm，按對角線法平行采樣3次，取混合樣。

表1 采樣地基本情況

2.2 樣品測試與分析

2.2.1 土壤侵蝕模數(shù)

(1)137Cs比活度的測定:將土壤樣品自然風干后、經(jīng)研磨過100目篩，在105 ℃下烘干。蠟封30 d后，采用高純鍺探測器γ譜議(GWL-120-15,ORTEC,USA)在661.6 keV處的γ射線譜峰面積測定137Cs的比活度。

(2) 土壤137Cs的背景值:137Cs示蹤法估算土壤侵蝕需要確定當?shù)乇尘爸?，研究表明滇池流?37Cs含量背景值為1 269 Bq/m2 [7]，860 Bq/m2 [8]，其中張燕等[9]以及張明禮等[10]確定的滇池流域背景值較為接近，分別為906 Bq/m2，918 Bq/m2，因此采取二者平均值912 Bq/m2作為研究區(qū)背景值更為可信。

(3) 基于本研究林、草地剖面137Cs的指數(shù)規(guī)律分布，采用Zhang等[11]建立的非耕地土壤侵蝕模數(shù)模型:

Ad=Aref(1-e-λd)

(1)

式中:Ad為土壤在深度d以上137Cs的總面積活度(Bq/m2);Aref為137Cs面積活度背景值(Bq/m2);λ為137Cs深度分布的剖性指數(shù)(無量綱),本研究采用張明禮[12]對滇池流域土壤侵蝕研究中的數(shù)值0.27,d為深度(cm);假設(shè)137Cs在隨深度的分布不受時間的影響,侵蝕點土壤年侵蝕厚度可用下式計算:

(2)

式中:hi為土壤年侵蝕厚度(cm/a);t為采樣年份

(4) 耕地土壤侵蝕模數(shù)模型:采用張燕等[13]提出的耕作土土壤侵蝕模型

(3)

式中:Hc為耕層厚度(20 cm);Ain為滲入耕層以下的137Cs比活度(Bq/m2);t0取1963。

根據(jù)式(4)計算土壤侵蝕模數(shù)。

ERi=10000×hi×Di

(4)

式中:ERi為第i采樣點的侵蝕模數(shù)[t/(km2·a)];Di為第i采樣點的土壤容重(g/cm3)。

根據(jù)式(5)計算平均侵蝕模數(shù)。

(5)

式中:EA為區(qū)域平均侵蝕模數(shù)[t/(km2·a)];n為樣點數(shù)量。

2.2.2 土壤總有機碳(TOC)、總氮(TN)、總磷(TP)的測定 土樣自然風干后，去除石塊、雜草，并研磨過200目篩，分成三份，分別用于測定土壤TOC，TN，TP。測定方法參考《土壤農(nóng)化分析》[14]。

2.2.3 土壤總有機碳、總氮、總磷的流失量計算 單位面積土壤養(yǎng)分流失量采用張燕等[13]建立的模型計算。

L=N×Di×hi×10

(6)

式中:Li為養(yǎng)分的流失量[t/(km2·a)];N為養(yǎng)分在土壤中的含量(mg/g);Di為i樣點的土壤容重(g/cm3);hi為i樣點土壤的年侵蝕厚度(cm/a)。

(7)

式中:LA為平均養(yǎng)分流失量[t/(km2·a)];Li為i采樣點的養(yǎng)分流失量[t/(km2·a)];n為樣點數(shù)量。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理和作圖;采用SPSS 22.0軟件進行Pearson相關(guān)性分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同土地利用類型的土壤侵蝕特征

由表2可知，上層土壤中137Cs含量大小為林地(890.42 Bq/m2)>草地(209.56 Bq/m2)>耕地(121.84 Bq/m2)，下層土壤137Cs含量為林地(221.98 Bq/m2)>耕地(102.47 Bq/m2)>草地(29.68 Bq/m2)，上下層略有差異。3種用地類型中，上層土壤137Cs含量高于下層。草地耕地上下層總平均含量較為接近，但在耕地中分布較為均勻，草地上下層差異較大。根據(jù)式(1—4)計算不同用地類型的土壤侵蝕或沉積模數(shù)，在3種土地利用方式下，土壤侵蝕模數(shù)表現(xiàn)出較大的差異，尤其是林地利用類型。林地侵蝕模數(shù)介于-522.12～516.20 t/(km2·a)，平均侵蝕模數(shù)為81.88 t/(km2·a)，土壤侵蝕變異系數(shù)高達463%，相較于其他用地類型，只有林地出現(xiàn)了沉積。草地土壤侵蝕模數(shù)介于990.51～1 615.57 t/(km2·a)，平均侵蝕模數(shù)為1 308.82 t/(km2·a)，3種用地類型中草地侵蝕模數(shù)變異系數(shù)最小。耕地土壤侵蝕模數(shù)介于726.78～2 488.51 t/(km2·a)，平均侵蝕模數(shù)為1 538.74 t/(km2·a)，變異系數(shù)高于草地。不同土地利用類型中平均土壤侵蝕模數(shù)大小表現(xiàn)為耕地>草地>林地。本研究調(diào)查樣地中，耕地與草地均無沉積發(fā)生，且耕地平均侵蝕模數(shù)與草地相差不大，略高于草地，二者平均侵蝕模數(shù)皆均遠高于林地，約為林地的16～19倍。根據(jù)水利部制定的土壤侵蝕分類分級標準，研究區(qū)內(nèi)土壤侵蝕程度皆處于中度侵蝕[>2 500 t/(km2·a)]以下，且多數(shù)處于輕度侵蝕[<1 000 t/(km2·a)]。

表2 不同土地利用類型土壤侵蝕特征

3.2 不同土地利用類型土壤養(yǎng)分含量及垂直分布特征

基于采樣方式，每個樣點分為上下兩層，其中上層土層深度為0—20 cm，亦為當?shù)馗麑由疃?深層土壤為20—40 cm。土壤TOC含量隨著垂直深度的變化基本全部呈現(xiàn)下降趨勢，但下降程度并不一致，林地、草地的TOC含量隨著深度的增加呈較為明顯的下降趨勢。由表3可知，林地上層土壤TOC變動范圍為15.18～39.63 mg/g，深層為0.93～11.01 mg/g，平均含量由25.24 mg/g下降到5.86 mg/g，降幅達到76.8%;草地上層土壤中TOC含量變化范圍為17.62～55.4 mg/g，深層含量范圍為5.79～15.07 mg/g，平均含量從31.64 mg/g下降到11.19 mg/g，降幅為64.7%;耕地上層土壤中TOC含量則在7.3～28.16 mg/g范圍之內(nèi)，深層含量介于10.08～19.35 mg/g，平均含量從18.92 mg/g下降到14.31 mg/g，降幅為24.4%。不同用地類型中，平均土壤TOC含量表現(xiàn)為草地(22.41 mg/g)>耕地(16.62 mg/g)>林地(15.55 mg/g)。

林地、草地土壤TN含量及變化趨勢類似，耕地TN含量明顯低于其他兩種土地利用類型。3種土地利用類型均表現(xiàn)出隨著土層深度變化而減小的趨勢，但上層和深層土壤TN含量差別較小，下降趨勢相較于TOC平緩。由表3可見，林地上層土壤TN含量范圍為3.83～5.05 mg/g，深層介于4.03～4.43 mg/g，土壤平均TN含量由4.55 mg/g下降至4.20 mg/g，下降幅度為7.7%;草地上層土壤TN含量范圍為2.83～4.93 mg/g，深層介于1.95～4.78 mg/g，土壤平均TN含量由4.01 mg/g降至3.30 mg/g，降幅為17.7%;耕地上層土壤TN含量范圍為1.95～3.05 mg/g，深層介于1.78～2.53 mg/g，平均土壤TN含量由2.60 mg/g降至2.15 mg/g，下降幅度為17.3%。在不同土地利用類型中大小表現(xiàn)為:林地(4.37 mg/g)>草地(3.66 mg/g)>耕地(2.37 mg/g)。

林地、草地，土壤TP含量變化區(qū)間相對一致，除部分耕地土壤TP含量明顯高于其他樣地外，其他樣地變化區(qū)間與林地、草地差異不大。由表3可見，林地上層土壤TP含量范圍為0.30～0.52 mg/g，深層土壤介于0.25～0.58 mg/g，土壤上層TP含量平均值0.39 mg/g，深層土樣的平均值0.50 mg/g，深層土壤TP含量高于上層;草地土壤樣本的TP含量變化范圍是:0.30～0.56 mg/g，上層土樣的平均值0.42 mg/g，深層土樣的平均值0.38 mg/g;耕地土壤樣本的TP含量范圍為0.20～2.21 mg/g，上層土樣的平均值0.89 mg/g，深層土樣的平均0.84 mg/g。不同用地類型中，土壤TP含量大小表現(xiàn)為耕地(0.86 mg/g)>林地(0.44 mg/g)>草地(0.40 mg/g)。

表3 不同用地類型TOC，TN，TP含量 mg/g

3.3 不同土地利用類型土壤養(yǎng)分流失特征

土壤養(yǎng)分主要依附于土壤顆粒而存在，也隨土壤顆粒的流失而流失。有研究表明，土壤137Cs與土壤TOC，TN顯著相關(guān)[5]，本研究中，根據(jù)公式(6)，(7)計算不同土地利用類型土壤養(yǎng)分流失量。由表4可見，不同土地類型的養(yǎng)分流失有所差異，3種養(yǎng)分在林地中均出現(xiàn)了沉積，其他兩種用地類型內(nèi)，均為流失狀態(tài)。3種用地類型土壤TOC流失量分別介于-4.45～5.82 t/(km2·a),18.26～40.01 t/(km2·a),11.58～43.52 t/(km2·a)，平均流失量從大到小為草地[27.87 t/(km2·a)]>耕地[24.19 t/(km2·a)]>林地[2.19 t/(km2·a)];土壤TN流失量分別介于-2.05～2.32 t/(km2·a),3.18～7.14 t/(km2·a),1.90～4.85 t/(km2·a)，平均流失量大小依次為草地[4.80 t/(km2·a)]>耕地[3.46 t/(km2·a)]>林地[0.45 t/(km2·a)];土壤TP流失量分別介于-0.19～0.28 t/(km2·a),0.42～0.58 t/(km2·a),0.37～3.85 t/(km2·a)，與TOC，TN不同，TP平均流失量大小依次為耕地[1.36 t/(km2·a)]>草地[0.50 t/(km2·a)]>林地[0.06 t/(km2·a)]。

表4 不同土地利用類型養(yǎng)分流失

綜合各用地類型中的土壤侵蝕速率與養(yǎng)分流失特征，由表5可見，土壤侵蝕量與土壤碳、氮流失量呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(p<0.01)，但與土壤磷流失量的相關(guān)性并不顯著；土壤碳流失量與氮、磷兩種養(yǎng)分流失量均呈顯著的正相關(guān)關(guān)系(p<0.05)，氮、磷流失量間并無顯著相關(guān)性。

表5 土壤侵蝕量、養(yǎng)分流失量及生態(tài)化學計量特征相關(guān)性分析

3.4 不同土地利用類型對土壤養(yǎng)分生態(tài)化學計量特征的影響

由圖1A可見，多數(shù)在樣地C/N低于5，少部分介于5～15。除耕地樣地外，林地、草地上層土壤C/N明顯大于深層土壤，其中林地更為明顯。上層土壤較大的C/N表明林、草土地類型中土壤上層有機質(zhì)存在富集現(xiàn)象。在耕地樣地中上層與深層土壤C/N差異不大，隨深度分布相較其他兩種用地類型較為均勻，表明受人類耕作擾動下，上層和深層土壤混合相對均勻。各用地類型C/N平均值大小表現(xiàn)為:耕地(6.95)>草地(6.14)>林地(3.14)。

由圖1B可見，不同土地利用方式土壤的N/P差別較大，每一種土地利用類型及土層深度N/P變化趨勢不一。其中草地、耕地土壤上、下層土壤中N/P變化相較于林地平緩。土壤N/P主要受土壤中磷素含量的制約，另外，由于隨著土層深度的增加，磷素的降低速率低于氮素的速率，所以導致N/P隨著深度變化與土壤TN趨勢基本一致。樣地N/P平均值大小表現(xiàn)為:林地(10.99)>草地(10.07)>耕地(4.82)。

從圖1C可見，在滇池流域總體來看，3種土地利用類型C/P隨深度變化差異較大，其中林地上層C/P明顯高于深層土壤C/P，進一步證明林地上層土壤TOC具有明顯富集現(xiàn)象;草地C/P隨深度變化與林地相比較為平緩；耕地C/P隨深度變化仍較為均勻。3種土地類型的C/P規(guī)律表現(xiàn)出：草地(57.47)>林地(39.94)>耕地(27.55)。

圖1 不同土地利用類型碳氮磷生態(tài)化學計量特征

由表5可知，土壤養(yǎng)分生態(tài)化學計量特征與土壤侵蝕量之間并無直接的顯著相關(guān)性。C/N，C/P與TOC流失量呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(p<0.01)，N/P與土壤TP流失量呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系(p<0.01)，化學計量特征C/N與C/P呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系(p<0.01)。

4 討 論

4.1 土壤侵蝕與養(yǎng)分流失

各用地類型侵蝕特征具有較大差異，林地各樣點的空間差異較大，主要是研究區(qū)內(nèi)林地多為山坡林地類型，受地形、植被、群落結(jié)構(gòu)等因素影響較大，因此在不同樣地中表現(xiàn)出較大的差異性。而草地空間差異較小。當?shù)夭莸刂脖欢酁榱珠g山坡草地，不具備耕作條件，土壤上下層137Cs含量差異較大，因此排除廢棄耕地的次生演替，多數(shù)草地為自然生長，同一地理單元內(nèi)，草地群落結(jié)構(gòu)及優(yōu)勢種差異不大，沒有明顯的空間差異。與草地相比，耕地土壤平均侵蝕量略高于草地，二者較為接近，可能原因是草地與耕地類似，均呈現(xiàn)季節(jié)性變化。但耕地各樣點與草地相比差異明顯較大，其主要原因是研究區(qū)內(nèi)耕地多為自主開荒，耕地較少且在研究區(qū)內(nèi)分布不均，耕作年限不一，其土壤侵蝕程度表現(xiàn)出較高的空間差異。耕地具有一定的坡度，受人類活動的影響較大，土層擾動劇烈且土壤疏松，間作期間土壤更是直接呈裸露狀態(tài)，此時最易受降雨影響，造成大量的土壤流失。

不同的用地類型，其覆被植物及覆蓋度均有不同。植被覆蓋層能夠減少雨滴沖擊，增加地表粗糙度，減緩地表徑流流速，植被枯落物腐爛分解，可進一步增加土壤有機碳的含量，改善土壤理化性質(zhì)[15-18]。土壤侵蝕規(guī)律為耕地>草地>林地，不同用地類型上的覆被植物對土壤侵蝕影響作用明顯，土壤侵蝕規(guī)律與受人類擾動程度規(guī)律一致，由此表明人類擾動對土壤侵蝕影響也較為明顯。土壤侵蝕規(guī)律與牛曉音[5]研究中略有不同，在其研究中草地的土壤侵蝕模數(shù)低于林地，其主要原因可能與林齡有關(guān)，不同年限的林地水土保持效益不同[19-20]，加上采樣的偶然性，因此呈現(xiàn)出不同的規(guī)律。我國西南土石山區(qū)容許土壤侵蝕量為500 t/(km2·a)[21]。在本研究中除林地外，其他土地利用類型侵蝕量遠超過容許土壤侵蝕量，約為容許值的2.6～3.1倍，由此表明，在研究區(qū)內(nèi)，水土流失雖得到一定控制，但其流失量相對于容許值仍然較大，尤其是草地和耕地需要采取更為嚴峻的水土保持措施進行水土流失治理。

土壤TOC，TN在不同土地利用類型中的流失規(guī)律較為一致，均為草地>耕地>林地，雖然整體上土壤TOC，TN流失量與土壤侵蝕量具有極顯著的正相關(guān)關(guān)系，但在耕地、草地兩種用地類型中，土壤侵蝕模數(shù)耕地大于草地，養(yǎng)分流失量為草地大于耕地，與土壤侵蝕規(guī)律明顯不同，主要原因草地土壤中TOC，TN基礎(chǔ)質(zhì)量分數(shù)高于耕地，兩種土地類型平均土壤侵蝕量相近，因而草地土壤養(yǎng)分流失量大于耕地。土壤TP流失量與土壤侵蝕量的關(guān)系并不顯著，但在不同土地利用類型中，土壤TP流失規(guī)律與土壤侵蝕規(guī)律一致，均表現(xiàn)為耕地>草地>林地。與張曉艷[22]研究中呈現(xiàn)規(guī)律相同。草地、耕地相近的土壤流失量下，耕地土壤中TP含量高于草地，因此并未出現(xiàn)與TOC，TN類似的流失規(guī)律。綜上，土壤養(yǎng)分流失尤其是碳氮與土壤侵蝕關(guān)系密切，且養(yǎng)分依附于土壤，隨土壤侵蝕而流失，但各養(yǎng)分在土壤中的基礎(chǔ)含量不同，其流失規(guī)律也表現(xiàn)出一定的差異性。

4.2 土壤養(yǎng)分垂直分布特征

在林地和草地土壤養(yǎng)分分布主要集中在上層土壤中，主要原因是由于林地、草地中，植物所產(chǎn)生的枯枝、落葉等枯落物連同植物繁雜的根系能夠為土壤提供大量的有機碳[23]。其次林地、草地不易受到人類活動的影響，枯落物長期存在于土壤層表面，而且由于地形、土壤質(zhì)地等原因有機質(zhì)難以向深層土壤中遷移。林地、草地土壤上層TOC含量較高，呈現(xiàn)出比較明顯的表面富集現(xiàn)象，上層和深層土壤中TOC含量差異十分明顯。而耕地上下層土壤的含量差距不大。這表明深耕、翻耕等行為使得種植作物的土壤充分混合，導致有機碳含量分布較為均勻。土壤覆被類型不同，導致地表凋落物含量、根系發(fā)育程度和凋落物分解速率等均存在一定差異，從而造成不同覆被類型下養(yǎng)分輸入及土壤理化性質(zhì)的不同[24]。同時解釋了不同土地利用類型土壤中養(yǎng)分含量的差異[25]。耕地上層土壤TOC含量低于林地、草地，其中的原因可能是耕地在施加人工化肥的同時，也加深了土壤環(huán)境的侵蝕程度，使土壤生物、微生物快速生長繁殖，加速有機質(zhì)分解逸散[26]。此外，耕地的人為擾動強度遠遠大于其他土地利用類型，極易導致土壤結(jié)構(gòu)和成分的變化[27]，使土壤侵蝕速度加快，土壤中的有機碳快速流失或釋放。以土壤TOC含量11.6 mg/g作為豐缺指標[4],3種用地類型中，土壤TOC普遍較高.根據(jù)全國第二次土壤普查標準[28]可知，草地土壤TOC處于2級，耕地、林地處于3級，就土壤TOC而言，3種用地類型均處于中上水平。

不同土地利用類型土壤氮素來源不同。林地較其他兩種土地類型凋落物較多，容易形成連續(xù)的林下覆蓋層，有利于提高氮元素和有機質(zhì)的含量，而且氮元素的輸入途徑可能更加廣泛[29]。而部分草地土樣也表現(xiàn)出了較高的氮含量，證明根系使土壤保持氮元素能力有所提高。植物的根系是影響土壤侵蝕的重要因素[30]，植物根系能夠提高土壤的抗侵蝕性、抗剪切性以及對土壤起到錨固等作用[31]。草地淺層根系更加發(fā)達，這使得草地土壤養(yǎng)分保持能力更強。經(jīng)過土壤中微生物的分解作用促進了土壤氮素的積累。耕地作為典型的人類活動區(qū)域，受外界因素的制約更加明顯，氮素的輸入更加依賴于人工氮肥的施用，同時由于翻耕等耕作方式的影響，易造成氮肥的轉(zhuǎn)化揮發(fā)，逸散到大氣中造成氮肥損失。以土壤TN含量1.00 mg/g為豐缺指標[4]，并結(jié)合全國第二次土壤普查標準[28],3種土地利用類型中土壤TN均屬1級，處于較高水平。

土壤TP垂直變化較小，可能原因是磷素在地殼中遷移量較小[32]，在同一地域內(nèi)，磷素空間及深度分布并無明顯差異。由表4可知，林地深層土壤TP含量大于上層，綜合林地土壤及養(yǎng)分侵蝕情況，林地土壤TP流失量較小，由此可推斷林地植物對P的利用率較高，也揭示了林地土壤TP流失量與土壤侵蝕量相關(guān)性較低的原因。耕地TP含量高于其他兩種土地利用類型，且分布并不均勻，主要是化肥的施加造成短時間內(nèi)土壤磷素的增加，加上耕作措施及時間的不同，空間分布并不均勻。在土壤侵蝕量接近的情況下，土壤中較高的TP含量致使耕地TP流失量也明顯高于草地、林地。各用地類型中，土壤TP含量明顯低于豐缺指標1.50 mg/g[4]，但是由全國第二次土壤普查標準[28]可知，耕地處于2級，屬于良好水平；林地、草地處于4級，屬于較低水平。

4.3 土壤養(yǎng)分生態(tài)化學計量特征

土壤C/N它是反映土壤質(zhì)量評價的敏感指標，較低的C/N能夠推進微生物的生命活動以及土壤有機質(zhì)礦化作用[25,33-36]。林地平均C/N低于草地、耕地，表明林地對土壤改良作用更為明顯，有助于C，N的積累[25]，與土壤TOC含量及C/N結(jié)果一致，尤其是林地上層土壤中，具有明顯的C富集現(xiàn)象。不同土地類型中，C/N的差異表明了土地利用方式的變化對土壤C/N具有一定的影響。3種土地利用類型C/N均小于中國亞熱帶平均值(12.1)[37]，表明土壤有機質(zhì)具有更快的礦化速率，在植物生長過程中，能夠保證土壤養(yǎng)分的供應(yīng)。林地、草地的N/P高于亞熱帶土壤N/P平均值(6.4)[37]，但3種土地利用類型均低于14，植物生長主要受N影響[38]。土壤C/P高低對植物生長發(fā)育具有重要的影響[25]。C/P上下層差異在林地、草地中表現(xiàn)較為明顯，也表明上層C含量較高，出現(xiàn)富集現(xiàn)象。C/N，C/P數(shù)值大小受土壤TOC含量主導。耕地C/P相對林地、草地較低，表明耕地P素有效性較高，耕地受人類影響較大，化肥的使用使土壤有效磷含量高于自然水平。我國亞熱帶土壤的C/P為78[37]。本研究的3種用地類型平均C/P均低于該值，表明研究區(qū)內(nèi)土壤中P素可利用性較高。土壤侵蝕與土壤養(yǎng)分化學計量特征并無直接相關(guān)性，但與TOC，TP流失量密切相關(guān)，可能是土壤養(yǎng)分在不同樣點中分布各有差異，土壤侵蝕的空間差異性受用地類型影響。土壤侵蝕與土壤養(yǎng)分化學計量特征均與養(yǎng)分流失密切相關(guān)，由此可推斷，土壤侵蝕通過影響?zhàn)B分流失，可能對化學計量特征產(chǎn)生間接影響。

5 結(jié) 論

(1) 不同土地利用方式影響土壤侵蝕程度，研究區(qū)土壤侵蝕大小關(guān)系表現(xiàn)為耕地[1 538.74 t/(km2·a)]>草地[1 308.82 t/(km2·a)]>林地[81.88 t/(km2·a)],3種用地類型下平均侵蝕處于輕度侵蝕到中度侵蝕之間，草地、耕地土壤侵蝕模數(shù)約是當?shù)厝菰S土壤侵蝕量的2.6～3.1倍，土壤侵蝕現(xiàn)象依然嚴重。

(2) 不同土地利用方式對土壤養(yǎng)分含量分布和流失量具有一定影響，土壤侵蝕與養(yǎng)分流失關(guān)系密切。TOC，TN，TP流失量大小分別為草地27.87 t/[km2·a)]>耕地[24.19 t/(km2·a)]>林地[2.19 t/(km2·a)];草地[4.80 t/(km2·a)]>耕地[3.46 t/(km2·a)]>林地[0.45 t/(km2·a)];耕地[1.36 t/(km2·a)]>草地[0.50 t/(km2·a)]>林地[0.06 t/(km2·a)]，林地中3種養(yǎng)分的流失量均為最小，反映出林地對土壤侵蝕及養(yǎng)分流失減緩程度明顯。并且3種土地利用類型中，除林、草地土壤TP處于4級水平外，其他養(yǎng)分均處于3級以上水平，表明土壤雖受侵蝕影響但養(yǎng)分狀況仍相對良好。

(3) 土壤養(yǎng)分化學計量特征與土壤侵蝕并無直接關(guān)系，但土壤侵蝕通過影響?zhàn)B分流失進而對土壤化學計量特征產(chǎn)生影響。土壤C/N為耕地(6.95)>草地(6.14)>林地(3.14);土壤N/P為林地(10.99)>草地(10.07)>耕地(4.82);土壤C/P為草地(57.47)>林地(39.94)>耕地(27.55)，較低的C/N和C/P表明土壤有機質(zhì)礦化速率較快，并且磷的有效性較高，較低的N/P表明植被生長在一定程度上主要受N元素影響。