在埃塞俄比亚中部高地选择土壤理化性质的土地利用方式的影响。

抽象

近年来在埃塞俄比亚中部已观察到土地利用的迅速变化。从自然生态系统向人工生态系统的转变是变化的主要方向。因此，本研究旨在评估土地利用类型对埃塞俄比亚中部高地Meja流域选定土壤特性的影响。本研究采用随机整块设计，包括三个相邻的土地利用类型作为处理，三个重复，两个土壤深度(0-15和15-30 cm)。三种土地利用类型在某些土壤性质上存在显著差异。耕地土壤pH值和电导率均低于桉树林地土壤。这表明，土壤条件恶化，由于转移桉树林地到耕地。较低的分解率桉树叶片和残屑的收集可使土壤表层有机碳含量最低桉树林地土壤。然而，低层土壤有机碳含量最高的是桉树林地土壤。耕地土壤钾素含量、阳离子交换量、交换性钾素含量与施用化肥有关。草地土壤下层交换性钠含量最高，上层土壤碳和总阳离子含量最高，这可能与草地的草根生物量归还和地表径流减少有关。交换性钠含量最高的是桉树在上层小林土壤;它可以是由于树的较少的表面养分迁移和生长特性。在耕地土壤中转移到更酸性，少电conductivity.This转变可能导致土壤质量恶化，影响土壤的生产力在future.Nutrient浸出，人工肥料，土壤侵蚀的应用程序，并继续耕种，影响在耕地土壤性质。最高交换性钠百分比和阳离子的最低总和的在土壤中的上层的存在桉树小林应注意管理和决策者。在以前的负面揣测桉树应避免可与土壤质地，土壤湿度，堆积密度，总氮，可交换的镁，钙，和可用硫有关林地因为有研究区三个土地使用类型之间没有观察到差异显著。研究报告建议上的影响进一步研究桉树不同年龄、不同树种土壤性质的比较桉树。最后，种植桉树在埃塞俄比亚中部高地，应由土地使用管理决策提供支持。

1.简介

土地使用，这是人类驱动在陆地上活动，是土地的主要特征之一[1]。土地利用类型可以决定土地的总产量和生产者的地位。土地使用类型可以由特定地区的生产者需求、环境条件(土壤、气候、降雨、海拔等)、社会经济地位(土地领主、耕种者或农民)、政治(土地保有、土地政策和所有权)和文化习俗(土地上的信仰、规范和规章制度)所决定[2,3.]。上述因素可能会影响土地所有者决定其土地的使用类型。影响用户偏好的因素之一是场地的土壤条件。通过分析土壤性质，并与标准进行比较，可以确定土壤状况。

人口的迅速增长被认为影响土地利用的类型和特定的土地使用类型的膨胀速率3.,4]。当它从天然改为人工土地使用制度，反之亦然这可能会影响特定土地的土壤性质。集约化农业用地扩张的损失自然环境的代价也可能导致严重的土地退化。在埃塞俄比亚中部高地，有一个从自然生态系统显著土地利用变化对人工生态系统内的五十年[5- - - - - -7]。最近，桉树在埃塞俄比亚中部高地的草地、林地、河边湿地、耕地和退化土地上，林地已加入人工生态系统，并迅速扩展[6- - - - - -10个]。

桉树，经济和社会问题，缓解树种，在埃塞俄比亚[中央高原扩大6,7,9,11个]。该品种种植在埃塞俄比亚的高原在19月底^日世纪作为薪柴的埃塞俄比亚[新成立的首都城市的移民来源德意志北方银行]. 在一些地方，随着农民的需求，30年内增长到18%[9,10个,13个]. 桉树在满足家庭薪柴需求、增加收入、提供社会文化价值和环境效益方面使农民受益。[14个- - - - - -16个]。但是，许多人仍然没有通过提高它的影响的关注，例如用水，养分的竞争力，水土流失，土地退化[接受其种植10个,17岁- - - - - -19个]。

各种研究已经完成，量化埃塞俄比亚[土地利用类型的土壤性能的影响3.,9,11个,20个- - - - - -22个]。有人比喻自然森林和林地与人工土地用途[3.,20个]。此外，一些研究比较了不同的耕地以及对土壤性质青睐[影响20个,21岁]。人工林和对土壤性质天然林的影响也进行了研究[23个]。有些人比较保守的地区，耕地，种植，对土壤性质天然林的影响。Zerfu等人，[24个]比较了桉树前和收获后土壤性质。Chanie等。[10个]研究了沿着从不同距离的土壤性质的变化桉树树。有些人比较了桉树沿着年龄[25个]。

然而，土地利用类型的影响，比较自然的用地（草）和人工土地使用的影响（耕地和桉树对土壤的林地），埃塞俄比亚和其他地方的中央高地进行了研究较少。因此，农民桉树种植趋势与自然和耕地扩张增加。目前，由于其社会效益和经济效益，难以阻碍农民不种桉树在他们的土地[13个,26个- - - - - -28个]。然而，这是有益的了解土地利用类型的土壤特性，以支持生成的土地使用管理权的影响。因此，本研究的目的是评估土地利用类型在埃塞俄比亚中部高地选择土壤性质的影响。

2.方法

2.1条。研究区域描述

这项研究是在埃塞俄比亚中部西谢瓦地区的梅贾流域进行的。它位于首都亚的斯亚贝巴以西110公里处(图)1). 分水岭位于两个地区：杰尔杜和登迪。该流域位于北纬9°07′-9°17′和东经38°02′-38°07′之间，海拔高度在平均海平面以上2400-3200 m之间。该流域也发现在南部上青尼罗盆地。流域总面积10107 ha。

年平均温度范围从17℃至25℃。降雨是双峰与短雨季从二月至五月，长雨季从六月到九月。该mean annual rainfall is 1400 mm though there is variation of rainfall amount along the altitude. The agroecology of the site is grouped locally under狄加和武尔希（阴凉高地有足够的降雨，一些极端天气凉爽的条件）。蓝桉是流域内主要的外来树种。很少有地方被小块的天然森林所覆盖；否则，灌木丛主要分布在河边、山脊和陡坡上。散落的树木在耕地和草地上依然可见。相思abyssinica，Hagenia abyssinica，和醉鱼草多穗兰属一些在该地区土著树木和灌木。蓝桉小林是在流域更换灌木林地，耕地和边际牧场丰富。

该流域主要河流是梅雅河，这是尼罗河的支流之一。茉莉酸甲酯河发源于高原刚刚在附近的登迪区Galessa村。顶头水是在平坦宽阔的山谷，它在很大程度上用于在Galessa放牧湿地。许多支流排入从流域的东，西两侧的梅雅河。这条河贯穿了高流量的一年里，七月，八月和九月流。南方上蓝色尼罗河，其中包括研究领域，由变性土为主。研究区的土壤下Pellic砂姜黑土分类。在流域的上部部分中的纹理类的土壤被粘壤土和粘土为主。分水岭的下部有壤土。土壤质地类这个研究领域是粘土。 The soil pH value ranges from 4.9 to 5.9, which is moderately acidic soil. Soil erosion by water is common threat for sustainability of cultivated land in the study area.

该地区的土地利用以农牧混交制为主。该地区的主要作物是大麦(大麦)，小麦(小麦大麦）， 土豆 （马铃薯），和玉米（玉米)。畜牧生产（牛，羊和马）出于各种目的也被实践。桉树种植园和林地主要产在研究区域销售。在流域农民的主要经济来源是出售马铃薯和桉树。研究区人口估计为4.2万人。预计年人口增长2.5%，平均每户6人。每户土地保有量从0公顷到4公顷不等。一半的人口是研究区的年轻人。。大多数人口居住在农村地区。

2.2条。实验设计

通过采集3种不同土地利用类型的土壤样品，比较不同土地利用类型对土壤性质的影响。本研究的实验设计为随机完全区组设计（RCBD），其中土地利用类型被视为处理。选择桉树林地、耕地、草地三种土地利用类型作为处理比较。草地被认为是学习三个相邻的土地利用类型，共享类似的生物物理条件，如土壤和坡度，被分组在一个区块中。每种土地利用类型的四个复制品被用于四个不同的地点，形成总共12个样地。

2.3条。土壤取样

在杰尔杜区梅贾流域的四个不同地点，仅从三种土地利用类型采集了一次土壤样本。从每个立地系统地选择了3个土壤采样点，有3个相邻的土地利用类型。每个场地内的三种土地利用类型具有相似的地形和其他条件，使得当地的成土因素相对均匀（表1)。土壤样品在十二点收集与研究区土地利用类型的四个重复。Plot with square dimension (20 m × 20 m) was laid at the middle of each land use types. The pits were dug at four corners and center of the plots using auger, and two soil samples were taken from the pit at two soil depths (0–15 cm and 15–30 cm).

2.4。土壤实验室分析

收集的土壤样本在每一个土地利用类型的地块上都被放大成一个具有相同深度的复合样本。从每种土地利用类型中采集两个复合土样。共从每个地点收集了6个复合样本，从研究地点收集了24个复合样本。重量为1公斤的合成样品在运送到实验室之前被采集、贴上标签并用塑料袋包装。

For bulk density and moisture analysis, two soil samples at depths 0–10 cm and 20–30 cm were taken using core sampler (height = 10 cm and diameter = 7.2 cm) and their weight was also measured directly at the field. The soil samples were collected in a labelled polyethylene bag, registered, and transported to soil laboratory of water works design and supervision enterprise at Addis Ababa, Ethiopia. All soil samples were air-dried at room temperature and sieved (mesh size 2 mm).

土壤有机碳(OC)的测定采用了Nelson和Sommers所述的Walkley和Black方法[29个]。总氮（TN）通过凯氏法估计13759布雷姆纳[三十]。使用比重计法[测定土壤质地31]。土壤pH值用pH计测定。是在饱和糊确定土壤的导电性。堆积密度通过由芯的体积除以烘箱干燥质量（105℃）测定。可交换的阳离子（钙^2个+，K⁺，毫克^2个+和钠⁺)were determined using 1 M ammonium acetate at pH of 7.0 [32]。阳离子交换容量（CEC）是由Ca的电荷浓度总结计算^2个+，K⁺，毫克^2个+和钠⁺。Available potassium (K) was determined by flame photometer with dissolved 0.3728 g of dried KCl in one litre of extracting solution [33]。土壤交换性钠浓度(ESP)的计算方法是土壤交换性钠浓度除以土壤CEC，再乘以100。土壤有效硫的提取采用Mehlich-3多元素提取法[34]. 用Bray 2法测定有效磷[35]。

2.5。统计分析

有统计软件包社会科学（SPSS）软件版本20土壤化验结果进行了分析36]。对数据进行了分析前正常测试。方差分析（ANOVA）测试的分析使用多元一般线性模型来测试因变量土地使用类型的影响运行。在5％的显着性水平使用至少显著差异（LSD）为的手段来评估土地用途和深度级别取决于土壤化学性质的平均差异成对比较显著手段分离。

3.结果

3.1。土壤pH值，EC，质地，水分和体积密度

pH值（H₂O)三种土地用途类型的土壤均属强酸性(5.1-5.5)类别。有显著差异( )在土壤pH值在两个层土地使用类型中（表2)。该pH of soils in grassland > 桉树woodlot > cultivated land in upper layer and the pH of grassland > cultivated land > 桉树下层林地。研究地点土壤EC值范围为0.75～0.92 mS/cm，这可能表明它属于非盐渍土的盐分等级。土壤的EC值可能取决于土壤中的含水量。有显著性差异( )上层土地利用类型土壤电导率(表2)2)。草原土壤有上层最高的EC值，而作为比别人耕地土壤有上层的最低值EC。

有没有显著差异（ )在土壤水分，质地，并且在两个层土地使用类型中的堆积密度（表2). 根据美国农业部的分类，研究区域的土壤被归为粘土类。草地上层土壤含水量最高，桉树林地下层土壤含水量最高。两层土壤容重值均以耕地最高，草地最低。

3.2。土壤有机碳，总氮，钾，和可用S和P

土壤有机C，总N，钾，和可用的S和P的结果列于表3.。有显著差异( )在上层土地使用类型中土壤有机碳含量（表3.). 草地、耕地土壤有机碳含量桉树小林在上层。在草原土壤的上表面含有比下表面高的土壤的有机碳。有较高的土壤有机碳沉积在桉树在下层小林土壤。然而，有土壤以下的有机碳上桉树相比于其他两种土地使用类型中的上表面片林。

土壤钾被归类为常量营养物是对植物生长的必需营养素。有显著差异( )下层土地利用类型间土壤钾含量（表3.). 耕地土壤下层钾含量最高，草地土壤下层钾含量最低。而上层土地利用类型间土壤钾含量差异不显著。研究地点的土壤CEC（21.1-31.6meq/100 g）根据其值评定为高[37]。有显著差异( )在土壤中CEC桉树上层林地、耕地、草地（表3.)。该CEC of cultivated land > grassland > 桉树小林在上层。有没有显著差异（ )两层土地利用类型的总氮、有效S和有效P(表2)3.). 两层草地全氮含量最高，而桉树两层林地土壤均具有全氮含量。耕地和桉树在两个层次上的有效硫含量分别最高和最低。桉树林地土壤速效磷含量最高，草地土壤速效磷含量最低。

3.3。土壤交换阳离子（Na，K，Ca和MG），阳离子的点心，和ESP

有显著差异( )在下部层的土地使用类型中土壤交换钠。可交换娜⁺草原土壤>桉树下层林地 > 耕地（表4). 研究区土壤交换性钾水平可归为低钾（0.2～0.4 cmol+／kg钾）类⁺)。有显著差异( )在下部层的土地使用类型中土壤交换钾（表4)。耕地土壤交换性钾含量最高，草原土壤上层土壤交换性钾含量最低。阳离子的总和与CEC直接相关，因为它是测定CEC的测量的一部分。如表中所示3.，三种土地利用类型的CEC存在显著差异。由于其他阳离子的存在和土壤物理条件的影响，土壤中阳离子的总和可能会发生变化。因此，存在显著差异( )上层土地利用类型土壤阳离子总量。草地土壤的阳离子总量最高，而桉树林地土壤的上层阳离子总量最低（表4)。

研究区土壤交换性钠含量在8.3%～9.5%之间。如果土壤的ESP小于15%，土壤就不会是钠的。在这种情况下，研究地点的土壤不是碳酸钠。有显著性差异( )在土壤中ESP在上层土地使用类型（表4)。桉树小林土壤有最高的ESP，而草原土壤曾在上层ESP最低。

有没有显著差异（ )两层土地利用类型间土壤交换性阳离子钙、镁（表4). 草地土壤交换性钙含量最高桉树小林土壤过在两层最低交换性钙。草原土壤有最高的交换性镁，而耕地土壤在两个层作为比别人有最低的可更换镁。

4。讨论

4.1条。土地利用类型对pH、EC、质地、水分和容重的影响

耕地土壤的酸性高于其他土地利用类型。这可能是由于施用氨基肥料、土壤侵蚀和耕作方向不当造成的[38]。不同的是，pH桉树埃塞俄比亚林地土壤低于耕地和草地土壤[3.,11个,39,40]。土壤pH值可以影响在土壤养分的溶解性和可用性。土壤的pH值可以在短距离内由于硝化，根活动，并分解有机物而变化。据Chemeda等。[41]，草原土壤的pH值显着高于耕地和林地土壤高。但是，伊梅尔等。[42]发现耕地土壤pH值高于草地和林地土壤pH值。土壤pH值偏低的原因桉树林地可能是由于树木周围频繁的阳离子吸收和去除[11个]。

土壤EC值与上层土壤pH值有关。EC水平可以影响土壤质地、CEC、有机质状况和底土特性。各种研究发现，与耕地和其他土地利用类型的土壤相比，草地土壤中的EC含量更高[43- - - - - -45]。在耕地土壤的下EC值可以与可交换碱从土壤由于沥滤和侵蚀作为连续养殖而产生的损失有关。

4.2。对选定的重要土壤养分土地利用方式的影响。

在一些研究结果中，草原土壤积累的土壤碳高于除天然林以外的其他土地利用类型[3.,45- - - - - -47]草地土壤上层草根腐殖质和地上生物量的分解可以增加土壤碳含量。草地土壤上表面含碳量高于下表面。这是由于上表面比其他土地利用类型存在易分解物质。

在其他情况下，在后面的耕地高于土壤有机碳含量的原因桉树林地是由于施肥和较高的叶片分解的栽培作物。但土壤有机碳含量较高桉树林地比其他两种土地利用在下层。这可能是由于桉树为燃料木材收集树叶和碎片，以减少树冠下有机物的积累。与本研究相似，在其他研究中，草地土壤的有机碳含量也高于耕地[41,42,45,47]。这是由于许多量草根生长和生物量周转率的存在;除了这一点，较少侵蚀和不存在耕作可能导致在草原土壤土壤有机碳的更高的积累。在与上述相反，研究发现，较高的土壤有机碳桉树上层林地土壤比草地和耕地土壤[3.,21岁,40,48]. 总体而言，研究区土壤有机碳含量在2.47%-3.78%之间，可在最佳状态下进行分组。

更高钾在耕地土壤的下层发生可以与肥料的应用和养分的由于耕作的浸出到下层有关[21岁]. 与其他土地利用类型相比，类似的研究发现，耕地土壤中的钾含量显著高于其他土地利用类型[45]. 研究区土壤钾素含量为0.16～41meq/100g，可认为土壤上植物生长的钾素含量很低。

在耕地土壤的上层越高CEC可以以更高的交换性钠和钾的在于可与肥料的应用土壤的存在有关。类似地，其它的研究结果相比于其它土地利用类型[在耕地土壤观察到更高的CEC3.]。然而，Chemeda等。[41]阿杜尼亚和亚伯加斯[22个]已在草原土壤比耕地土壤中发现高CEC。CEC可以与土壤碳，粘土含量，土壤pH值有关。在较低的CEC值桉树小林土壤可以用较低的土壤PH值（更酸性土）有关。另一个原因可能是在可交换基地枯竭桉树和草原的土壤。肥料的应用，它可以启动对耕地阳离子的存在，也可能影响耕地土壤的CEC。CEC中的耕地上层的值比在较低层更小;这可以导致由于可交换浸出钠。

4.3。关于可交换阳离子和ESP土地利用方式的影响。

结果还表明，相似层土壤交换性钠与钾呈反比关系。这也可能与向下层施用肥料和养分迁移有关。此外，它还可能与作物生长对养分的吸收有关。这个结果与塞尤姆的发现相符[44]以及Feyisa等人。[45]通过土壤交换钠在草原土壤较高含量相比于其他土地使用类型。相比于上层其它研究已在耕地土壤的下层观察到的高土壤交换钠[43,44]. 这是由于交换性阳离子的浸出，在这种情况下，是钠。同样，在草地土壤中，由于地表水运动较少，养分流失也会减少。因此，与耕地相比，草地土壤交换性钠含量较高。然而，其他研究发现，在这两层土壤中，耕地土壤的交换性钠含量都高于草地土壤[21岁,43]。

关于土壤交换钾含量在上述结果表明土壤钾和交换性钾的下类似土地使用类型土壤中存在的直接关系。更高可交换钾在耕地土壤的存在可以的施加在耕地土壤的肥料进行相关的类型。相反，引理和奥尔森[49耕地之间]发现显著变化桉树小林的土壤。其结果表明，在较高土壤交换钾桉树林地土壤比耕地土壤[3.]. 然而，其他研究也发现，与其他土地利用类型相比，耕地土壤中的土壤交换性钾含量更高[20个- - - - - -22个]。

草地土壤阳离子总量高于其它土地利用类型。这是由于草地地表水运动较少，草地对这些阳离子的消耗较少。与其他土地利用类型相比，其他发现也观察到草地土壤中的阳离子总量更高[45]。在另一种情况下，中阳离子的低和桉树在上层小林土壤中观察到这是由于该树的根的特性。该桉树树的深根也会影响这些阳离子从上层往下的移动，使在的上层观察到较低的阳离子值桉树小林的土壤。

在土壤中的存在和不存在的钠可以是关系到植物生长特性，并在表面层中的土壤养分运动。在这里，可以与地表水的运动和施肥。一项研究表明，在耕地土壤比草地和其他土地利用类型[较高ESP50]。

5个。结论

土地利用类型可以影响土壤性质和土壤中必需养分的存在。埃塞俄比亚中部由于耕地的扩张和桉树林地。这项研究的结果表明，有在土壤特性显著差异，由于土地利用类型的研究区的影响。的土壤pH值和EC已所示的三个土地用途类型在上层中显著差异。耕地土壤已经显示较低的pH和EC比桉树小林土壤在上层。这是由于连续耕作是由于铵碱肥料，阳离子损失浸出的结果，和水的侵蚀的应用。有土壤有机碳土地利用类型中具有最低的显著差异桉树林地上层土壤。土壤有机碳含量最高的地方是土壤表层桉树小林的土壤。这可能是由于较少的分解率桉树燃烧木材的树叶和碎片的收集，可以减少有机物在桉树林地。草地土壤上层土壤有机碳含量最高，主要是由于其根系生长数量和生物量周转率较高。土壤钾、CEC、交换性钠、交换性钾、阳离子和ESP在土地利用类型上存在显著差异。土壤采样过程中施入肥料的淋溶作用使耕地土壤钾值最高。与此相关的是，耕地土壤上层土壤中CEC和交换性钾含量最高。这可能与施肥有关。土壤交换性钠含量在土壤下层最高。这可能与上层营养物质的浸出有关。上层草原土壤中阳离子含量最高。这可能与由于田间地表径流减少而造成的养分损失较少有关。

最高的ESP在观察桉树上层林地土壤。这是由于树木的表层养分运动和生长特征较少。总的来说，本研究观察到重要的土壤特性，这些特性因土地利用类型的影响而受到显著影响。耕地土壤向酸性强、EC含量低的土壤转移，未来可能导致土壤生产力下降。养分淋溶、施肥、土壤侵蚀、连作等都影响着耕地的土壤性质。这些影响应通过适当和可持续的农场管理实践加以管理，以避免研究区域的耕地土壤退化。年，上层的ESP和阳离子之和最高，下层的pH最低桉树应注意林地土壤的管理和决策。土壤质地、土壤水分、容重、总氮、交换性镁、交换性钙、有效硫、有效磷在三种土地利用类型间无显著差异。这样可以避免负面的谣言桉树林地，与研究区上述土壤性质有关。

该研究还建议进一步研究上的作用桉树不同年龄、不同树种土壤性质的比较桉树。最后，种植桉树在埃塞俄比亚中部高地应通过适当的土地利用管理决策支持。

缩写

方差分析：	方差分析
CEC:	阳离子交换能力
EC：	电导率
ESP系统：	可交换钠比例
pH值：	氢势
迷幻药:	最显著差异
RCBD：	完全随机区组设计
统计软件：	统计软件包对社会科学
美国农业部：	美国农业部。

数据可用性

支持本研究结果的数据可根据要求从通信作者处获得。

的利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

致谢

这项研究是由国际科学基金会（IFS）资助（无L3-d-5826-1，2015年）的资助，笔者承认该组织给予的支持。笔者也赞赏埃塞俄比亚中部环境和林业研究中心在埃塞俄比亚给予的支持。

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