土地利用对土壤物理性质和养分的影响

　　土地利用方式是人类利用土地各种活动的综合反映， 包括农业、 林业、 居住地、 草地、 湿地和果园等， 又是影响土壤养分变化最直接、 最深刻、 最普遍的因素[1-2]. 土壤养分是土壤的基本属性 , 是植物群落的重要环境因子， 在农业生产和科学研究中占重要地位[3]. 土壤养分的高低直接影响着作物生长、 农业生产结构、 布局和效应等方面[4]. 土地利用方式的结构变化会影响土壤养分在生态系统内的循环和分布， 也是引起生态系统退化下， 土壤养分库降低而空间异质性提高的主要原因[5-6]. 土地利用方式的变化也会导致土地生产力的改变[7]. 在不同生态系统环境下， 土地利用方式与土壤养分相互作用机制还没有明确定论。 而在红壤地区， 由于土壤其性质上的酸、 瘦、 粘等弱点， 保肥供肥差，使整个地区农业及经济受到严重影响[8]. 近年来 ,国内外陆续开展了有关不同土地利用对南方红壤土壤养分影响的试验研究， 取得了一定的研究效果，但迄今为止， 对于土地利用方式对土壤养分的主要作用机制还需要进一步探讨和分析[9]. 笔者总结了近年来国内外相关文献， 分析阐述各种土地利用条件下土壤物理性质变化及土壤养分变化之间的关系， 以便更好地因地制宜调整生产结构， 在资源开发利用上扬长避短， 减少土壤环境的污染， 降低农用成本。

　　1 土地利用对土壤物理性质的影响

　　土壤质量、 颗粒组成、 容重、 孔隙度、 渗透率和贮水量等构成土壤物理性质的重要指标[10]. 土壤物理性质可以反映土壤结构和水文状况及评价土壤质量， 决定土壤中水、 气、 热和生物状况， 从而影响土壤中植物营养元素的有效性和供应能力[11]. 土地利用对表层土壤物理性质影响明显， 江恒等[12]指出， 农田与休闲地相比， 土壤容重增加 7.47%, 而孔隙度、 饱和含水量和田间持水量分别下降 2.59、6.04 和 1.90 个百分点 . 单位面积内增加有效大孔隙数目、 大孔隙度及连通性， 可显着提高土壤入渗性能， 高朝侠等[13]模拟土壤水分及溶质运移， 建立流域水文模型， 以刺槐林地、 草地、 小麦地和苹果林地为研究， 指出植被恢复可通过植物根系穿插、土壤动物活动等形成大孔隙。 土地利用方式随土层深度的加深， 土壤储水量越来越少[14], 程立平等[15]研究得出， 干湿交替层以下深层土壤水分状况主要受土地利用方式的影响， 水分含水量表现为苜蓿草地>苹果林地>高产农田>裸地。 不同的土地利用方式， 土壤性质变化较大， 旱地与有林地相比， 旱地的土层和腐殖质层较薄， 颗粒较细， 水稳性团粒较少[16]. 土壤质量退化是由不合理的利用方式造成 ,刘玉等[17]分析研究了重庆市北碚区岩溶槽谷鸡公山地区不同土地利用方式， 认为土壤物理性质的变坏与石漠化形成过程有相互促进的正反馈关系。 暴雨加速了水土流失的发展[18], 据统计， 随着工业的发展， 大量化石燃料燃烧排放出的硫氧化物和氮氧化物与水汽发生化学反应形成酸沉降， 酸沉降的酸雨影响红壤酸化， 加之不合理的土地利用方式， 导致长江流域以南的红壤地区水土流失面积严重， 年均侵蚀模数达 4 432 t/km2, 土壤流失量就达 15.6 亿 t[19-20].

　　2 土地利用对土壤养分的影响

　　土壤养分是土壤肥力的重要物质基础， 一般施肥水平条件下， 植物吸收的氮有 30%~60%, 磷有50%~70%, 钾有 40%~69%来自土壤 , 土壤养分可以反映土壤对植被提供养分的潜在能力[10,21], 土壤氮、 磷、 钾含量和有机质以及其动态平衡共同构成了土壤养分的重要指标。 土地利用方式变化对土壤养分变化有着明显的影响。

　　2.1 对土壤有机质的影响

　　土壤有机质是土壤中最活跃的部分， 是土壤养分的基础， 是衡量评价土壤养分的重要指标之一。

　　不同土地利用方式引起的土壤有机质含量、 密度及其垂直分布发生了相应的变化， 如有机质含量随封育、 火烧、 刈割、 刈割除根、 种植牧草、 种植玉米的人为干扰强度增加而减少[22]. 利用方式不同的果园和高投入的玉米地土壤在 0~100 cm 土层中SOC（有机碳）含量均较高， 变化范围分别为 4.16~10.00和 4.73~9.31 g/kg; 大豆地、 中、 低投入玉米地土壤， 在 0~100 cm 土层中 SOC 含量较低， 变化范围分 别 为 3.27~7.73、 3.14~8.33、 1.83~7.67 g/kg[23].土壤有机质分解是陆地生态系统碳循环的重要环节，除对土地利用变化十分敏感， 还受温度和水分的影响， 李杰等[24]研究柑橘园和湿地松人工林的温度（5、 10、 15、 20、 25 ℃）和水分含量（30%、 60%和90%饱和含水量）， 研究结果表明， 柑橘园和湿地松人工林土壤碳矿化速率均与温度呈正相关， 60%饱和含水量处理下土壤碳矿化速率最高。 而利用13C 稳定同位素示踪技术探讨凋落物对杉木人工林表层（0~5 cm）和深层（40~45 cm）土壤有机碳的分解，结果表明， 杉木人工林中深层土壤有机碳分解速率显着低于表层土壤， 但其激发效应却显着高于表层土壤[25]. 土壤开垦后 , 往土壤添加 2%和 5%的生物炭显着增加了土壤 CO2（二氧化碳）的体积分数和排放速率[26], 如耕作过程中， 不增施肥料， 土壤有机质将日趋下降， 导致土壤质量退化[27].