全 文 ：土壤侵蚀对土壤肥力及土地生物生产力的影响 3
杨武德 3 3 　(山西农业大学农学系 , 太谷 030801)
王兆骞　(浙江农业大学农业生态研究所 , 杭州 310029)
眭国平　陈宝林　徐　锴　(上海测试技术研究院中子活化分析室 , 上海 200233)
【摘要】　通过对红壤坡地不同土地利用方式土壤肥力及土地生物生产力的空间分异研究 ,揭示了土壤侵蚀对
土壤肥力和土地生产力的负面影响. 即侵蚀导致 N、P、K等土壤速效养分含量减少及其在坡面上部的相对贫乏
和下部的相对富集 ;土壤有机质含量降低 ;土壤机械组成中砂、粉、粘粒比率发生变化 ,表现为土壤沙化 ,土地生
物生产力下降.
关键词 　红壤坡地 　土壤肥力 　生物生产力 　空间分异 　土壤侵蚀
Impact of soil erosion on soil fertility and land productivity. Yang Wude ( Depart ment of A gronomy , S hanxi A gri2
cultural U niversity , Taigu 030801) , Wang Zhaoqian ( Institute of A gricultural Ecology , Zhejiang A gricultural U2
niversity , Hangz hou 310029) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,1999 ,10 (2) :175～178.
Studies on the spatial differentiation of soil fertility and land productivity of red soil slope fields under different land use
patterns revealed that soil erosion had negative effects on soil fertility and land biological productivity ,which mainly
manifested in the decreasing contents of soil available N , P , K. and their relative poor on the top and rich at the bot2
tom of the slope , the reduced soil organic matter content , the soil sandification , and the resultant reduction of land bi2
ological productivity.
Key words 　Red soil slope field , Soil fertility , Land productivity , Spatial differentiation , Soil erosion.
　　3 FAO/ UNDP 亚太区域资助项目 (RAS93 - 062) .
　　3 3 通讯联系人.
　　1998 - 09 - 07 收稿 ,1998 - 11 - 13 接受.
1 　引 　　言
　　土壤侵蚀问题被列为全球八大环境问题之一. 当
前全球出现的森林锐减、空气中 CO2 增多、生物多样
性消失和生态环境恶化等现象无一不与土壤侵蚀的发
展密切相关 ,因而土壤侵蚀研究具有特别重要的意义.
关于土壤侵蚀对土壤肥力和土地生产力负面影响已有
定性的共识 ,但由于侵蚀测量方法的限制 ,过去只能从
时间维上 ,通过对营养物质的动态变化来说明土壤侵
蚀的影响[3 ] ,而营养物质的动态变化不仅仅和侵蚀有
关 ,还和植物吸收有关 ,因而难以得出令人信服的结
论.作者在示踪土芯布设过程中惊异地发现[1 ,2 ] ,同一
坡面的不同部位 ,土壤的肥沃程度和植被长势也存在
明显的感官上的差异 ,而这些差异显然是和土壤侵蚀
有关 ,它从空间维上反映了侵蚀对土壤肥力和土地生
产力的影响.
2 　研究地区自然概况与方法
2. 1 　试验地概况
　　试验在浙江省德清县三桥乡排溪冲小流域红壤坡地进行 .
排溪冲小流域面积 8. 7hm2 ,坡度 3～21 % ,高差 5～31m ;亚热
带气候 ,年均降雨量 1300mm 左右 ;土地利用方式有雷竹、茶、
板栗及稀疏马尾松林 ,其中雷竹为主要方式.
2. 2 　土壤肥力因子及土地生物生产力测量
　　有机质含量的测定采用电热板加热 —K2Cr2O7 容量法. 土
壤有效 N 的测定用碱解扩散法. 土壤有效 P 的测定选用0. 03
mol·L - 1 NH4 F - 0. 025mol·L - 1 HCI 浸提 —钼锑抗比色法. 土
壤速效 K的测定用 1mol·L - 1 NH4OAc 浸提 —火焰光度法. 土
壤颗粒分析用比重计法.
　　植被覆盖率和土壤根量可作为土地生物生产力的间接指
标 ,这里 ,同一坡面的植物为同一年栽种. 植被覆盖率测定用自
创光度仪法. 在晴天正午时间 ,用光度仪分别测定露天透光率
Po 和试验地植被下透光率 Pv ,在每个坡段的示踪土芯周围选
10 个点 ,重复 3 次测量 ,后取平均值用下式计算植被覆盖率 C :
　　C ( %) = (1 - PvPo ) ×100
　　土壤表层根系含量测定 ,取 20cm 层土样 ,捡出活根 ,与土
壤分别烘干称重 ,计算根系含量.
3 　结果与分析
3 . 1 　速效养分的空间分异
　　从图 1a 可见 ,在雷竹园 ,N、P、K空间分布在相邻
坡段随坡度的陡缓而不同 ,如左起第 1 坡段 ,坡度为
3. 3 % ,N、P、K分别为 115. 7、62. 5、268. 9mg·kg - 1 ,第
应 用 生 态 学 报 　1999 年 4 月 　第 10 卷 　第 2 期 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Apr. 1999 ,10 (2)∶175～178
图 1 　雷竹园 (a) 、幼龄茶园 (b) 、幼龄板栗园 (c)和马尾松林地 (d) N、P、K及侵蚀模数空间分异
Fig. 1 Spatial distribution of N ,P , K and erosion modulus in edible bamboo (a) ,young tea (b) ,young chestnut (c) and masson pine (d) fields.
Ⅰ. N , Ⅱ. P , Ⅲ. K , Ⅳ. 侵蚀模数 Erosion modulus , Ⅴ. 坡形 Slope.
3 坡段坡度为 5. 0 % , N、P、K 分别为 106. 9、51. 8、
197. 5mg·kg - 1 ,第 2 坡段坡度为 10. 6 % ,N、P、K分别
为 98. 7、50. 9、185. 6mg·kg - 1 ;第 7 坡段坡度为6. 1 % ,
N、P、K分别为 70. 3、4. 36、90. 4mg·kg - 1 ,第 6 坡段坡
度为 12. 8 % , N、P、K 分别为 65. 6、4. 11、78. 5mg·
kg - 1 .但从总的趋势看 ,N、P、K 均表现为从坡底到坡
顶逐渐减少 ,且和土壤侵蚀的分布相反 ,由坡底到坡顶
各坡段侵蚀模数分别为 - 46. 7、7. 7、1. 1、6. 6、27. 6、
41. 8、11. 8、4. 8t·hm - 2·年 - 1 ,即侵蚀模数大的坡段 ,
N、P、K 含量低 ,侵蚀模数小的坡段 ,则 N、P、K 含量
高 ,说明土壤侵蚀和 N、P、K含量呈负相关.
　　从图 1b 可见 ,幼龄茶园 N、P、K空间分布和雷竹
园不同 ,无坡向分布规律 ,但和土壤侵蚀的空间分布呈
负相关关系. 因为在幼龄茶园 ,等高起垄种植 ,垄间排
水沟均和坡两边排水沟相连 ,土壤侵蚀和坡长无关系.
　　从图 1c 可见 ,幼龄板栗园 N、P、K 空间分布呈现
明显坡顶到坡低逐渐增加趋势 ,正与土壤侵蚀模数由
坡顶到坡底减少的趋势相对应 ,说明土壤侵蚀对土壤
中 N、P、K含量的负面影响. N、P、K坡顶坡底变幅分
别为 27. 3 %、20. 1 %和 40. 2 % ,说明 3 种养分易流失
程度为 K > N > P.
　　从图 1d 可见 ,和幼龄板栗园一样 ,稀疏马尾松林
地 N、P、K空间分布也呈现明显坡顶到坡低逐渐增加
趋势 ,和侵蚀模数呈负相关关系. N、P、K 的坡顶坡低
变幅分别为 29. 9 %、14. 6 %和 39. 8 % ,也说明 3 种养
分易流失程度为 K > N > P.
3 . 2 　土壤有机质及土壤颗粒的空间分异
　　从图 2a 可见 ,雷竹园土壤有机质和土壤颗粒表现
明显空间差异. 相对而言 ,陡坡段土壤有机质含量低 ,
砂粒含量高 ,粉粒和粘粒含量低 ;缓坡段则有机质含量
高 ,砂粒含量低 ,粉粒和粘粒含量高. 如坡度最大的第
6 坡段 ,有机质含量为 1. 77 % ,砂、粉、粘粒含量分别是
42. 2 %、30. 7 %和 27. 1 % ;坡度最小的第 1 坡段有机
质含量为 2. 63 % ,砂、粉、粘粒含量分别是 33. 1 %、
35. 7 %和 31. 2 %. 从总的趋势看 ,从坡顶至坡底 ,有机
质含量逐渐增加 ,砂粒含量逐渐降低 ,粉粒和粘粒含量
逐渐增高 , 变幅分别为 18. 3 %、21. 5 %、14. 3 %、
6. 4 %.雷竹园土壤有机质、粉粒和粘粒含量与土壤侵
蚀呈负相关 ,而与砂粒含量呈正相关 ,说明侵蚀导致土
壤有机质含量降低 ,土壤沙化.
　　从图 2b 可见 ,幼龄茶园土壤有机质和土壤颗粒的
空间分异无明显坡向分布规律 ,但和土壤侵蚀的空间
分布一致 ,在侵蚀模数大的坡段 ,土壤有机质含量低 ,
砂粒含量高 ,粉粒和粘粒相对含量低 ,反之亦然 . 如下
671 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　10 卷
图 2 　雷竹园 (a) 、幼龄茶园 (b) 、幼龄板栗园 (c)和马尾松林地 (d)土壤有机质、颗粒及侵蚀模数空间分异
Fig. 2 Spatial distribution of organic matter , particles and erosion modulus in edible bamboo (a) ,young tea (b) ,young chestnut (c) and masson pine (d) fields.
Ⅰ. 有机质 Organic matter , Ⅱ. 砂粒 Sand , Ⅲ. 粉粒 Silt , Ⅳ. 粘粒 Clay , Ⅴ. 坡形 Slope , Ⅵ. 侵蚀模数 Erosion modulus.
起第 1 坡段 , 有机质含量为 1. 12 % , 砂粒含量为
41. 0 % ,粉、粘粒分别为 30. 7 %、28. 3 % ,侵蚀模数为
21. 1t·hm - 2·年 - 1 ;第 2 坡段 ,有机质含量为 1. 59 % ,
砂粒为 39. 0 % ,粉、粘粒则分别为 31. 8 %和 29. 2 % ,
侵蚀模数为 19. 3 t·hm - 2·年 - 1 .
　　从图 2c 可见 ,幼龄板栗园土壤有机质和土壤颗粒
表现明显坡向分布规律. 从坡顶到坡底 ,有机质含量递
增 ,4 个坡段分别为 1. 81 %、1. 88 %、1. 96 %和2. 15 % ,
变幅为 18. 9 % ,与土壤侵蚀模数呈负相关 ;砂粒含量
递减 ,变幅为 14. 5 % ,与土壤侵蚀模数呈正相关 ;粉粒
和粘粒递增 ,变幅分别为 12. 5 %和 17. 4 % ,与土壤侵
蚀模数呈负相关.
　　从图 2d 可见 ,和幼龄板栗园一样 ,稀疏马尾松林
地土壤有机质和土壤颗粒也表现明显的坡向分布规
律. 从坡顶到坡底 ,有机质含量递增 ,4 个坡段分别为
2. 39 %、2. 42 %、2. 43 %和 2. 47 % ,变幅为 3. 3 % ;砂粒
含量递减 ,变幅为 7. 7 % ;粉粒和粘粒递增 ,变幅分别
为 9. 7 %和 8. 0 %. 除砂粒外 ,均与土壤侵蚀模数呈负
相关 ,说明侵蚀导致土壤有机质含量降低 ,土壤沙化.
3 . 3 　土地生物生产力的空间分异
　　从图 3a 可见 ,雷竹园植被覆盖率和土壤根量均表
现明显的空间分布差异. 由坡顶到坡底 ,植被覆盖率和
土壤根量都具有递增趋势 ,变幅分别为4 9 . 9 %和
图 3 　雷竹园 (a)和马尾松林地 (b)植被覆盖率、根量和侵蚀模数空间分
异
Fig. 3 Spatial distribution of vegetation cover , root and erosion modulus in
edible bamboo (a) and masson pine (b) fields.
Ⅰ. 植被覆盖率 Vegetation cover , Ⅱ. 侵蚀模数 Erosion modulus , Ⅲ. 根量
Root , Ⅵ. 坡形 Slope.
7712 期 　　　　　　　　　　杨武德等 :土壤侵蚀对土壤肥力及土地生物生产力的影响 　　　　　　　　　
414. 7 % ,和侵蚀模数的递减趋势相对应 ,说明土壤侵
蚀对土地生物生长量的负面影响.
　　从图 3b 可见 ,稀疏马尾松林地植被覆盖率和根量
也表现由坡顶到坡底逐渐增加的趋势 ,如最上坡段植
被覆盖率是 54. 6 % , 最下坡段是 71. 5 % , 变幅为
30. 9 % ;最上坡段根量是 1. 14g·kg - 1 ,最下坡段是
1. 97g·kg - 1 ,变幅为 72. 8 %. 植被覆盖率和根量与土
壤侵蚀模数表现明显负相关关系 ,说明了土壤侵蚀对
土地生物生长量的负面影响.
4 　结 　　语
　　分析土壤 N、P、K 的空间分异可知 ,侵蚀导致土
壤 N、P、K 等土壤速效养分含量减少 ;侵蚀导致土壤
N、P、K速效养分在坡面上部的相对贫乏和下部的相
对富集.
　　侵蚀使土壤有机质含量降低 ,侵蚀使土壤机械组
成中砂、粉、粘粒比率发生变化 ,表现为土壤沙化. 而
且 ,土壤有机质和土壤粘粒是侵蚀因子 ,和土壤侵蚀密
切相关 ,有机质和粘粒含量的降低会削弱土壤的抗蚀
性 ,反过来又有利于侵蚀的发生 ,形成与土壤侵蚀的互
为因果关系.
　　由于侵蚀对土壤肥力因素的负面效应 ,进而导致
土地生物生产力的下降 ,势必引起土地经济生产力的
降低.
　　当前 ,在山地丘陵区的生态农业建设或农业综合
开发中 ,常以果树、食用竹和茶等“经济林”为先锋 ,且
常把其作为森林覆盖面积计算 ,因而得出水土保持效
应的乐观估计. 本研究结果表明 ,土壤耕作频繁的经济
林 ,如食用竹及幼龄期果园水土流失非常严重 ,由此导
致土壤肥力和土地生产力下降 ,应该作为水土保持的
重点来对待.
参考文献
1 　杨武德等. 1998. 红壤坡地土壤侵蚀定位土芯 Eu 示踪法研究. 土壤
侵蚀与水土保持学报 ,4 (1) :61～65.
2 　杨武德等. 1998. 红壤坡地不同土地利用方式土壤侵蚀的时空分布
规律研究. 应用生态学报 , 9 (2) :155～158.
3 　黄道友等 . 1995. 红壤坡地不同利用方式的营养元素变化动态研
究. 湘北红壤低丘岗地农业持续发展研究. 北京 :科学出版社. 59～
66.
作者简介 　杨武德 ,男 ,1960 年生 ,副教授 ,生态学博士 ,研究方
向为农业生态 ,已发表论文 20 余篇、著作 2 部. E2mail : ywdh @
pubic. yz. sx. cn
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