林芝市典型土地利用方式下土壤粒度特征分析

摘 要：以西藏东南部地区林芝市草地、耕地、园地土壤为调查对象，开展土壤粒度特征分析及差异对比。结果表明：林芝市土壤质地以粉砂质土壤为主，不同土地利用方式下土壤中黏粒和砂粒含量变化较大，表现出明显的粗骨性特征；随着土层深度的增加，不同土壤平均粒径均呈增大—减小—增大的趋势，其中20～30 cm和30～40 cm土层变化明显；从不同土地利用方式看，草地土壤0～50 cm土层土壤粒级含量平均值和中值粒径高于耕地和园地，同一农作物类型下的耕地土壤粒度变化一致性强，受人为改造作用影响的耕地和园地土壤粒度变化具有相似性；土壤的粒度变化受地形条件的制约和土地利用方式的影响。

关键词：土壤；粒度特征；土地利用方式；林芝市

中图分类号：S15 文献标志码：A 文章编号：1674-7909（2023）04-148-6

0 引言

土壤处于陆地生态系统各环境要素紧密交接的地带，为植物生长和发育提供了基质条件。土壤质地的变化对土壤的水、肥、气、热和植物生长有重要影响及作用。不同土地利用方式具有不同的土地管理方式与经营强度，不仅会影响土壤环境演变的方向和速度，而且会改变土壤的理化性质［1-2］。粒度作为土壤性质的重要表征指标之一，可反映土壤的机械组成状况［3］。在成土过程中，由于受各种物理、化学和生物因素的影响，土壤粒度特征在空间上存在很大的差异。土壤颗粒的直径与土壤的物理、化学、生物等性质密切相关，并对土壤质地、持水能力、抗风蚀能力、土壤养分、水热传输速度等有显著影响［4-5］。在近年国内外学者对土壤的研究中，不同土地利用方式下土壤的理化性质对比一直是热点研究方向之一［6］，而针对高原地带不同土地利用方式下土壤粒度特征的分析对比尚不深入。

干旱河谷是高原地区农业和城镇发展的中心，也是生态环境脆弱的地段之一。土壤质地对高原农牧业生产具有重要影响。受成土母质和强烈的风蚀作用影响，林芝市土壤粗骨性特征较强［7］，且受复杂多变的下垫面条件影响，土壤的理化性质空间异质性较强。因此，笔者以藏东南林芝市不同土地利用方式下的土壤为研究对象，将野外调查与室内分析相结合，开展土壤粒度特征变化及其差异性分析，旨在揭示不同土地利用方式对土壤质地的影响，以期为藏东南地区土壤的改良与利用提供基础依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

林芝市位于北纬26°52′～30°40′东经92°09′～98°47′，地处雅鲁藏布江北岸及尼洋河下游，地形地貌以高山峡谷为主。受印度洋季风的影响，林芝市气候呈明显的干季（11月至次年4月）和湿季（5—10月）变化，年平均气温8.7 ℃，夏季高温在20 ℃左右，日温差较大，无霜期长，属于高原温带湿润半湿润季风气候［8］。林芝市水资源丰富，河网密度大，主要包括帕隆藏布江与尼洋河，河流主要由雨水和冰雪融化补给，植被盖度较高。受地形地貌条件等影响，当地土壤类型复杂多样。林芝市土地利用类型组合特征明显，属于藏东南林农牧区。

1.2 样品采集与研究方法

2022年7月，笔者选取研究区大面积分布草地、耕地、园地且地表环境一致的典型地段，共采集8个样地的土壤样品，其中耕地4个（不同农作物类型和不同地貌带）、园地2个（不同种植作物类型）、草地2个（尼洋河上游和下游地带）。在每个样地首先划定20 m×20 m的样方，沿着对角线挖3个平行土壤剖面，每个剖面采集深度均为50 cm，从下至上每间隔10 cm取样，再将3个平行剖面同一深度的土壤样品混合均匀，每个样地采集5个质量在250 g左右混合均匀的垂直土壤样品，装入样品袋密封保存，带回实验室待测。采集前，记录样点名称、GPS定位坐标、土地利用状况、周围环境特征等信息。剖面编号按照“土地利用方式+农作物”的方式编码，其中比日神山耕地土壤和2个草地土壤剖面按照“土地利用方式+采样地点”的方式编码，用大写字母简写命名（见表1）。在室内将土壤样品自然风干，去除石块等杂质后，过2 mm孔径的土筛后待测粒度。土壤样品经前处理后［9］，采用Bettersize 2000激光粒度分析仪测定土壤粒度，每个样品重复3次，保证重复率在2%以下，测得不同土样的粒级范围百分比。

1.3 数据处理

土壤粒度等级划分采用美国制［10］，分为黏粒（0～2 μm）、粉粒（2～50 μm）、砂粒（50～2 000 μm）。根据研究区土壤粒度状况，将砂粒细分为极细砂（50～125 μm）、细砂（125～250 μm）、中粗砂（250～500 μm）、粗砂（500～1 000 μm）和极粗砂（1 000～2 000 μm）。土壤样品平均粒径依据福克-沃德公式［11］计算，其中D10、D50和D90分别代表累积曲线上百分含量为10%、50%、90%处的粒径。其中，D50表示中值粒径，指累积曲线上颗粒含量为50%处对应的粒径，是土壤粒度分析的重要指标之一［12］。室内采用数理统计法对土壤粒度数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同土地利用方式下土壤粒度特征分析

2.1.1 耕地。林芝市耕地土壤质地以粉粒为主，黏粒和砂粒含量变化明显。根据表2，从不同土地利用方式看，各样地0～10 cm表层土壤粉粒含量为GD-4-YC（孜热村油菜地）>GD-1-BRSS（比日神山山前平原青稞地）>GD-2-QK（米瑞乡青稞地）>GD-3-YM（羌纳乡玉米地），其中比日神山山前平原青稞地和米瑞乡青稞地0～10 cm表层土壤的粉粒含量相差仅为0.87个百分点。从不同土层深度看，耕地土壤的粉粒含量总体呈先增加后减少的趋势，其中20～30 cm和30～40 cm土层土壤的粉粒含量下降明显，砂粒含量增加；GD-1-BRSS、GD-2-QK、GD-4-YC剖面土壤粒级在30～40 cm土层均表现出粉粒含量降低、砂粒含量增加的趋势，而GD-3-YM样地在40～50 cm土层出现此趋势。从粒级含量分布看，比日神山山前平原青稞地和米瑞乡青稞地在30～50 cm土层土壤中出现了粗砂，主要集中在30～40 cm土层，其次是20～30 cm土层，而羌纳乡玉米地和孜热村油菜地土壤的中粗砂平均含量均小于0.1%，不含粗砂。不同粒级平均值的结果表明，GD-1-BRSS样地的土壤粒度最大，米瑞乡青稞地次之；GD-3-YM和GD-4-YC样地土壤的粉粒含量较高，砂粒次之，黏粒含量最低。总体上，林芝市同一农作物类型耕地的土壤粒度表现出非常强的一致性，且山前平原地带土壤粗质的砂粒含量明显高于其他河谷地带土壤。

2.1.2 园地。园地土壤采集于位于尼洋河流域不同河段相距较远的两个样地。从土壤粒度总体平均值看，不同样地都表现出粉粒含量最高，黏粒含量次之，砂粒含量最低的特点。其中，YD-1-LM和YD-2-HT样地粉粒含量分别为74.02%和83.94%，黏粒含量分别为14.37%和12.92%，砂粒含量为11.61%和3.13%（见表2）。尚在长苗期的蓝莓栽植地土壤整体粒度大于黄桃栽植地，一方面与蓝莓园地种植期较短有关，另一方面是由于距离尼洋河谷较近导致的土壤粗骨化。从不同深度变化看，两个样地的土壤粒度垂直变化与耕地呈现的规律一致，粉粒含量先增加后减少，其中在30～40 cm土层增加最为显著。

2.1.3 草地。草地土壤取自于高寒河谷地带广泛分布的草甸和大面积分布的人工草场。从土壤粒度含量平均值看，尼洋河上游峡谷区的草甸土壤CD-1-GBJD黏粒、粉粒、砂粒含量分别为7.52%、71.42%、21.06%，而位于米瑞村宽谷地带的人工草地CD-2-MR土壤黏粒、粉粒、砂粒含量分别为6.86%、61.08%、32.06%，人工草地土壤质地粗于草甸土壤（见表2）。

2.2 不同土地利用方式下土壤粒度特征对比分析

2.2.1 粒度分布范围。林芝市土壤粒度总体较大，以粉粒为主。D50可以反映不同深度土壤的中值粒径。此研究发现，林芝市耕地、草地、园地土壤在不同深度D50的波动变化较大。由表3可知，耕地土壤粒度在3.79～63.07 μm，园地土壤粒度在5.89～41.30 μm，草地土壤粒度在9.52～95.26 μm。由此可见，受人为干扰较小的草地土壤粒度变化最大，园地变化最小。这反映了人为土地利用对土壤质地的影响及作用。园地土壤的中值粒度分布相对均一；耕地受地形条件制约，在不同地带表现出空间异质性；草地土壤受人为扰动较少，受土质和水文条件影响呈现不同深度的强烈波动变化。

2.2.2 粒度波动变化。标准差可以反映土壤粒度的稳定度。根据表3中8个样地的标准差数值，YD-1-LM和YD-2-HT的D10、D50、D90、体积平均径D［4，3］、面积平均径D［3，2］的标准差最低，CD-1-GBJD和CD-2-MR草地土壤的标准差最大，耕地的标准差介于二者之间，同时GD-1-BRSS和GD-2-QK青稞地土壤的标准差高于GD-3-YM玉米地和GD-4-YC油菜地，这表明草地土壤粒度的垂直差异最为明显，园地土壤粒度差异不大，耕地土壤粒度的垂直变化受地形和土地利用方式的共同影响。总体上，林芝市草地土壤粒度的变化特征与高原河谷区土壤一致，而经过人为利用的土地土壤粒度受到耕作方式和利用类型的影响。

2.2.3 不同土壤粒度特征空间对比分析。笔者通过对不同地带园地、草地、林地的土壤粒度特征进行对比，发现耕地、林地、林地土壤质地均以粉砂质土壤为主。从粒度总体平均值看，不同样地都表现出粉粒含量最大，黏粒和砂粒含量波动变化的特点，呈明显的粗骨性特征；随着土层深度的增加，不同土地利用方式下的土壤平均粒径整体表现出增加—减小—增加的趋势，变化明显，其中耕地土壤和园地土壤的粉粒含量先增加后减少，其中30～40 cm和20～30 cm土层增加最为显著；工布江达县草地土壤粒径最大区域在30～40 cm土层，在40～50 cm土层反而呈现下降趋势。

从不同土地利用方式看，耕地0～10 cm表层土壤粉粒含量呈GD-4-YC（孜热村油菜地）>GD-1-BRSS（比日神山山前平原青稞地）>GD-2-QK（米瑞乡青稞地）>GD-3-YM（羌纳乡玉米地）的特征，GD-1-BRSS、GD-2-QK、GD-4-YC剖面的土壤粒级在30～40 cm土层均表现出粉粒含量降低、砂粒含量增加的趋势，而GD-3-YM样地则在20～30 cm土层出现此趋势。由此可见，林芝市同一农作物耕地土壤粒度表现出非常强的一致性，且山前平原地带土壤粗质的砂粒含量明显高于其他河谷地带土壤。

3 讨论

3.1 不同土壤粒度特征空间分异性

林芝市同一农作物类型耕地土壤粒度表现出一致性，但山前平原地带土壤粗质的砂粒含量明显高于其他河谷地带土壤。风况是影响沙丘表面沉积物粒度特征的主要因素［13］。研究区地处藏东南高原河谷区，长期受地表风蚀作用影响，导致地表土壤粗化现象明显。与刘慧等［14］对藏北青南高原地表风蚀特征的研究结果具有一致性。夏敦胜等［15］的研究表明雅江河谷风成沉积主要分布于宽谷地区，河流流速变缓，形成了碎屑粉尘堆积。

3.2 不同土地利用方式对土壤质地的影响

不同土地利用类型的土壤粒径D50计算结果表明，草地土壤粒径变化区间最大，园地最小；CD-1-GBJD和CD-2-MR草地土壤不同粒度指标的标准差最大，耕地介于二者之间，同时GD-1-BRSS和GD-2-QK（青稞地）土壤的标准差高于GD-3-YM（玉米地）和GD-4-YC（油菜地）；草地土壤粒度的垂直差异最为明显，园地差异不大。这反映了林芝市人为土地利用对土壤质地的影响。耕地土壤粒度的垂直变化受地形条件制约和土地利用方式的影响，在不同地带表现出空间异质性；园地土壤粒度分布相对均一；草地土壤受到人为扰动较少，受土质和水文条件影响呈现不同程度的波动变化。不同土地类型的土壤粒度因受到人为扰动影响而存在差异，耕作土壤的平均粒径小于荒草地土壤［16］。林芝市的土壤粒径同样表现出草地土壤粒径大于高原河谷区农田土壤的特征，表明经过人为利用的土壤粒径会受耕作方式和利用类型的影响。人为干扰是土壤物理性质存在空间差异的重要原因。这与吴美榕等［17］在伊犁河谷等发现的耕作土壤平均粒径小于荒地土壤，且不同人为耕作方式对土壤粒度组成的扰动密切相关的研究结果相一致。

4 结论

笔者选取林芝市典型地带，分析不同土地利用方式下土壤的粒度特征变化及其差异性，得出以下结论：①林芝市土壤以粉砂质土壤为主，黏粒和砂粒含量波动变化大，表现出明显的粗骨性特征；②随着土层深度的增加，不同土地类型土壤平均粒径均呈增加—减小—增加的趋势，在20～30 cm和30～40 cm土层变化明显；③从不同土地利用方式看，草地0～50 cm土层土壤粒级含量平均值和中值粒径高于耕地和园地，同一农作物类型下耕地的土壤粒度变化一致性较强，人为改造利用的耕地和园地土壤粒度变化具有相似性；④土壤粒度变化受地形条件的制约和土地利用方式的影响。