鈣質紫色土區(qū)不同利用方式對土壤養(yǎng)分的影響

王 麗，閔安民，蔡小虎，何 飛，王 宇，楊昌旭，何建設

(1.四川林業(yè)科學研究院，四川 成都 610066;2.理縣林業(yè)局，四川 理縣 623100;3.阿壩藏族羌族自治州科學技術研究院，四川 汶川 623000)

土地利用是自然和人類活動相互作用的綜合過程，土地利用方式發(fā)生變化時，土壤養(yǎng)分含量和動態(tài)必將隨之改變［1～2］。不僅可改變植被覆蓋度和生物多樣性等土地的外觀特征，而且可影響土壤結構、土壤侵蝕、土壤肥力等內在特征［3～4］。大量研究證明，人類生產活動及其對土壤肥力有正負兩方面的影響，合理的土地利用和培肥，能提高土壤肥力，不合理的土地利用造成土壤質量下降。四川盆地丘陵區(qū)“紅色盆地”之稱，該區(qū)紫色巖分布廣泛，紫色土為該區(qū)主要土壤類型，由于降雨量大而集中，紫色土的抗蝕性弱，加之植被覆蓋率低、陡坡開墾等原因，該區(qū)水土流失較為嚴重，已被列為長江上游水土流失重點防治區(qū)［5～6］。目前在該區(qū)域開展土地利用方式對土壤養(yǎng)分肥力狀況影響及評價的研究相對較少，因此，在四川丘陵區(qū)系統(tǒng)地開展土地利用方式對土壤肥力狀況的影響及綜合評價研究具有十分重要的意義。本文探討了四川盆地丘陵區(qū)4種典型的紫色土利用方式對土壤肥力的影響，以期為合理開發(fā)利用土壤資源、培肥地力、減少養(yǎng)分流失、提高土地生產力和促進農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)地處四川盆地丘陵區(qū)，地勢北高南低，出露地層主要為中生界侏羅系中上統(tǒng)的紫紅色泥巖和沙巖，土壤主要為紫色土。地貌主要為中、淺切割的丘陵地貌，海拔高度一般在300 m～700 m。氣候屬亞熱帶濕潤季風氣候，具有冬暖、春早、夏熱、秋雨、濕度大、云霧多、日照少等特點。該區(qū)雨量充沛，無霜期長，年均降雨量在1 000 mm 左右，降雨主要集中在每年5月～9月，無霜期約280 d～330 d，年均氣溫17℃左右。該區(qū)土地墾殖指數高，農作物以種植水稻、玉米、甘薯、小麥、棉花、油菜和花生等為主，森林植被多為人工幼林，主要為柏木、榿木、松等。

2 材料與方法

2.1 樣品采集

考慮到地形及土壤母質對土壤養(yǎng)分的影響較大，在丘陵區(qū)相近的土壤環(huán)境條件下選取供試材料。取樣地主要在梓潼縣，土壤母質為白堊系的城墻巖群(K1cg)，境內90%以上面積為紫色鈣質土［6］。在4種不同土地利用現狀——水田、旱地、林地、荒草地，對表層土壤進行梅花型(5 點)混合采樣，共采集土樣60個。所取的土樣在室內風干，去除雜質，研磨后過2 mm 和0.25 mm 的篩以備測定。樣點情況詳見表1。

表1 采樣點基本概況

2.2 分析方法

土壤養(yǎng)分主要測定土壤有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷和速效鉀7個指標。土壤有機碳采用重鉻酸鉀外加熱法測定;全氮用半微量開氏蒸餾法測定;全磷采用硫酸—高氯酸消煮法測定;全鉀采用氫氧化鈉堿熔—火焰光度法測定;速效鉀采用NH4OAc 浸提—火焰光度法測定;速效磷采用0.5 mol·L－1碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法測定;有效氮采用堿解擴散法測定。SPSS 18.0 和Excel 軟件進行數據分析和作圖。

3 結果與分析

3.1 土地利用方式對土壤有機質及磷積累的影響

從土壤有機質含量來看，4種不同的土地利用方式中土壤有機質含量均較高，按四川省第2次土壤普查土壤養(yǎng)分分級標準，均達到了豐富水平。經方差分析，土地利用方式對土壤的有機質有顯著的影響，經多重比較分析，達到極顯著水平(a=0.05，F=6.289＊＊)。4種不同的土地利用方式中，以水田和林地的土壤有機質含量較高，為15.45 g·kg－1和13.66 g·kg－1;旱地和荒草地土壤有機質含量較低，顯著差異不明顯外。

從土壤全磷含量來看，紫色巖母質發(fā)育的耕地土壤全磷含量均大于1.01 g·kg－1，按四川省第2次土壤普查的土壤養(yǎng)分分級標準，達到豐富水平，這主要是由于紫色土是幼年土壤，土壤性質強烈繼承母巖特性，以及礦質養(yǎng)分豐富所至。不同利用方式的土壤中，旱地和林地土壤，分別為1.84 g·km－1，1.61 g·kg－1，水田和荒草地土壤的全磷含量相對較低，分別為1.50 g·kg－1，1.43 g·kg－1(表2);據相關分析，土壤有機質和全磷之間存在顯著的負相關關系(a=0.05，R=－0.342*)。經方差分析和多重比較分析，土地利用方式對土壤全磷含量的影響均達到顯著水平(F=2.458*)。

表2 不同利用方式下土壤有機質、磷素含量及方差分析

從土壤速效磷來看，4種利用方式下土壤速效磷含量均較低，其中以旱地和林地的土壤速效磷含量較高，分別為6.56 mg·kg－1和3.62 mg·kg－1，荒草最低的為2.43 mg·kg－1。經多重比較分析，水田和荒草地外，其它利用方式下的土壤速效磷含量均達顯著水平(a=0.5)。

3.2 土地利用方式對氮素積累的影響

從土壤全氮含量來看，4種不同的土地利用方式中土壤全氮含量均較高，按四川省第2次土壤普查土壤養(yǎng)分分級標準，達到了豐富水平。經方差分析，土地利用方式對土壤的氮和堿解氮含量均有顯著的影響，其中對土壤全氮含量的影響達到極顯著水平(a=0.05，F=5.630＊＊)。4種不同的土地利用方式中，以水田和林地的土壤全氮和堿解氮含量較高，水田土壤全氮和堿解氮含量分別達0.71 g·kg－1和47.98 mg·kg－1，林地土壤全氮和堿解氮含量分別達0.74 g·kg－1和56.27 mg·kg－1;旱地和荒草地土壤全氮和堿解氮含量相對其它兩種利用方式下的土壤低(表3)。經多重比較分析，除旱地和荒草地土壤有機質含量顯著差異不明顯外，其它兩種利用方式下土壤有機質含量差異均達顯著水平(a=0.5);除旱地與荒草地外，其它利用方式下土壤全氮含量差異均達顯著水平(a=0.5)。從土壤堿解氮來看，4種利用方式下土壤堿解氮含量均較低，其中以林地和水田的土壤堿解氮含量較高，分別為56.27 mg·kg－1和47.98 mg·kg－1，荒草地次之，最低的為旱地土壤，僅35.53 mg·kg－1。經多重比較分析，除旱地和荒草地外，其它利用方式下的土壤堿解氮含量均達顯著水平(a=0.5)。

表3 不同利用方式下土壤氮素含量及方差分析

3.3 土地利用方式對土壤鉀素積累的影響

從土壤全鉀和速效鉀含量來看，該區(qū)的土壤全鉀含量均較高，均達25 g·kg－1以上，按四川省第2次土壤普查土壤養(yǎng)分分級標準，均達到了豐富水平;而土壤速效鉀含量除水田土壤外，其它利用方式的土壤均為中等水平。這主要印證了紫色土發(fā)育較淺，土壤性質表現出對母質強烈的繼承性，以及礦質養(yǎng)分豐富的特點。經方差分析，土地利用方式對土壤全鉀具有極顯著的影響(a=0.01，F=5.036＊＊)，土地利用方式對土壤速效鉀含量具有顯著影響(a=0.05，F=3.836*)，4種利用方式中，以水田的土壤全鉀和速效鉀含量為最高，分別達72.33 g·kg－1和214.72 mg·kg－1，其次旱地，以荒草地的土壤全鉀和速效鉀含量為最低，分別為27.74 g·kg－1和51.08 g·kg－1。經多重比較分析，4種土地利用方式之間土壤全鉀含量均存在顯著差異;除旱地和林地外，其它土地利用方式之間土壤速效鉀含量均存在顯著差異(a=0.05)(表4)。

表4 不同土地利用方式下土壤鉀素含量及方差分析

3 結論與討論

土地利用方式是影響土壤養(yǎng)分積累特征的重要因素［7～8］，本文通過實地調查采樣分析，研究川中丘陵區(qū)4種土地利用方式下的土壤養(yǎng)分含量特征，結果表明，在相同的土壤母質條件下和環(huán)境條件下，土地利用方式對土壤有機質、全氮、全鉀、全磷、堿解氮、速效鉀含量的影響均達極顯著(a=0.01)或顯著水平(a=0.05)。從土壤有機質及氮素含量來看，以水田、林地的有機質和全氮含量較高，以旱地和荒草地土壤有機質和全氮含量較低。從土壤鉀素來看，以水田和菜地的土壤全鉀和速效鉀含量較高，其次是旱地土壤，以林地和荒草地土壤的全鉀和速效鉀含量較低。從土壤磷素來看，旱地和林地土壤較高，以水田和荒草地土壤為較低。

水田表現出較高的有機質和全氮含量主要是由于人為淹水耕作，土壤長期處于還原條件，有利于有機質和氮素的積累，加之有機質、全氮、全鉀、速效鉀和全磷施肥量均顯著高于其他利用方式等因素的影響。林地凋落物是林地有機質和氮素的主要來源，由于林地受人為擾動少，植被覆蓋度和生物量相對較高，土壤有機質積累多分解少，這是林地土壤有機質和氮素含量較高的主要原因?？傮w來看，耕地土壤的全鉀和速效鉀含量較林地和荒草地高，這主要與人為耕作和施肥有關。據實地走訪農戶調查，近年來川中丘陵區(qū)已逐步改變了過去重氮肥輕磷、鉀肥的施肥習慣，隨著配方施肥、測土施肥、復合肥、專用肥的推廣應用，目前農戶更加注重磷、鉀肥的施用，同時川中丘陵區(qū)大力推廣免耕、少耕和秸稈還田等措施，對土壤鉀素的積累也有重要貢獻。出現旱地土壤的全磷含量高于水田，可能與施肥水平和磷的有效性有關，水田長期處于淹水還原條件，土壤磷的有效性高于旱地，同時磷的可移動性和流失率亦高于旱地。

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