紫色土坡耕地耕层质量障碍特征

【目的】紫色土坡耕地具有高生产力和强侵蚀性的特点,是长江上游重要的耕地资源,分析坡耕地障碍耕层类型及其对农作物产量的影响,对坡耕地合理耕层构建参数确定、耕层质量调控和坡耕地持续利用具有重要应用价值。本文基于不同地力等级紫色土坡耕地耕层样本,定量化分析坡耕地耕层质量障碍特征。【方法】采用障碍度模型及聚类分析研究不同地力等级紫色土坡耕地障碍耕层类型及耕层质量变化特征。【结果】(1)不同地力紫色土坡耕地土壤物理属性差异显著,随地力等级降低,地块田面坡度显著变大、有效土层厚度显著变小,当田面坡度由5.1°变为21.7°,农作物产量可下降45%,五级坡耕地心土层缺失现象严重;而土壤肥力属性未表现明显差异,一至四级坡耕地同一地力等级土壤有机质、土壤全氮、阳离子交换量总体表现为耕作层>心土层>底土层,五级坡耕地耕作层与底土层之间各指标差异不显著。(2)一、二级坡耕地各土层土壤质量指数均在0.434-0.528之间,同一地力等级各土层土壤质量指数表现为耕作层>心土层>底土层;土壤物理属性对低产坡耕地土壤质量影响更为显著,五级坡耕地田面坡度指标障碍度为一级坡耕地的80.73倍。(3)紫色土坡耕地障碍耕层可分为3类,即Ⅲ土壤养分限制型、Ⅳ有效土层厚度限制型、Ⅴ田面坡度限制型,土壤物理属性为主要障碍特征时,耕层构型疏松,心土层缺失现象严重,农作物产量较土壤养分限制型坡耕地低25%。【结论】紫色土坡耕地耕层质量偏低,障碍耕层包含土壤养分限制型、有效土层厚度限制型、田面坡度限制型3种类型,土壤物理属性为主要限制因素,田面坡度偏大,有效土层厚度浅薄化严重。

土壤侵蚀对紫色土坡耕地耕层障碍因素的影响

紫色土坡耕地是长江上游重要的耕地资源,明确不同侵蚀程度下紫色土坡耕地耕层土壤的主要障碍因素及障碍因素变化特征,对紫色土坡耕地耕层土壤质量调控和持续利用具有重要价值。以紫色土坡耕地耕层土壤为研究对象,设置5个侵蚀程度(0、5、10、15、20 cm)的原位控制试验。从土壤属性角度出发,选取容重、总孔隙度、饱和导水率、土壤紧实度、土壤抗剪强度、有机质、全氮、全磷、pH、阳离子交换量等10个耕层质量指标,计算耕层质量指数(Cultivated-layer quality index,CLQI)及障碍度(Obstacle degree,Mij),定量评价不同侵蚀程度下耕层质量和障碍度变化特征。结果表明:(1)土壤侵蚀导致紫色土坡耕地耕层土壤质量指标恶化。总孔隙度、饱和导水率、抗剪强度、阳离子交换量、全氮、全磷随着侵蚀程度增加而减小,容重、土壤紧实度则随着侵蚀程度增加而增大。(2)紫色土坡耕地耕层质量指标障碍度排序依次为土壤紧实度(17.04%)>饱和导水率(15.83%)>全氮(11.49%)>有机质(11.47%)>全磷(10.73%),耕层质量主要障碍因素为土壤紧实度、饱和导水率、全氮、有机质、全磷。(3)土壤侵蚀对土壤紧实度的障碍度影响效果极显著(P<0.01);管理措施对土壤紧实度的障碍度影响效果显著(P<0.05),对有机质、饱和导水率的障碍度影响效果极显著(P<0.01);土壤侵蚀与管理措施的交互作用对饱和导水率、有机质的障碍度影响效果显著(P<0.05)。紫色土坡耕地耕层主要障碍类型分为土壤养分贫瘠型和土壤酸化型。研究结果可为紫色土坡耕地耕层质量调控提供理论依据。