川西漂洗土壤有效鐵的時空分布特征

楊婷等

摘要為了弄清土地利用/覆被改變后川西漂洗水稻土有效鐵的時空分布特征，在四川省名山縣第3～5級階地上選取水田、由水田改造而成的旱地和不同種植年限的茶園樣地，從地表至110 cm深度處，以土層深度10 cm為一個采樣單位進行土樣采集，并且與室內樣品理化性質分析相結合，研究土地利用類型從水稻田變?yōu)椴鑸@對漂洗土壤中有效鐵組成的影響及漂洗水稻土中有效鐵的動態(tài)變化。結果表明：土地利用方式的變化導致漂洗土壤有效鐵含量在不同階地與不同土層深度下變化都不一致；從土層剖面分布上看，有效鐵含量都表現為表層較高，下層較低，在50 cm土層處有效鐵含量急劇下降，越往下含量越少；從季節(jié)動態(tài)分布特征來看，土壤有效鐵含量在9月份含量最高，且無明顯的季節(jié)動態(tài)變化規(guī)律；漂洗土壤有效鐵含量受pH、有機質、腐殖質等因素的顯著影響。

關鍵詞有效鐵；漂洗土壤；階地

中圖分類號S153.6文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）29-038-03

鐵是植物生長必需的微量營養(yǎng)元素之一，在土壤中僅次于氧（O）、硅（Si）、鋁（Al）而成為第四大元素，占地殼總質量的4.2%[1-2]。鐵是首例確認的植物微量必需元素，與光合作用存在著密切的聯系，也參與植物的呼吸作用。土壤有效鐵是土壤對植物供鐵的重要指標。當嚴重缺鐵時，葉片上會出現壞死斑點現象，葉片也會逐漸枯死，不利于作物的健康生長，嚴重影響作物的產量和質量[5-7]。但是，在理論上，酸性土壤不會出現缺鐵現象，而在1986年有專家在比較鋅、銅、錳、鐵的動態(tài)變化中發(fā)現有效鐵含量變幅最大。然而，針對種植水稻或種植茶樹、鐵強烈還原淋失的漂洗土壤，人們對其有效鐵的季節(jié)變化并不清楚?；谒拇ㄅ璧匚骶壊煌A地的相同地貌部位，選取水田、由水田改造而成的旱地和不同種植年限的茶園，在不同時期采集漂洗水稻土樣品，測定土壤有效鐵含量、pH、土壤有機碳以及土壤腐殖質組成，分析其動態(tài)分布規(guī)律及其影響因子響應特征，為農作物的健康生長提供定量化的營養(yǎng)指標數據，并且為土壤資源合理利用提供科學依據。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)地處四川盆地西緣的名山縣，屬亞熱帶季風性濕潤氣候區(qū)。氣候溫和，雨量豐沛，無霜期長，四季宜耕，植被茂盛。年均降雨1 500 mm，年均氣溫15.4 ℃，有“綠色世界”“天然氧吧”“生態(tài)樂園”之稱，土壤類型多樣。漂洗土壤是廣泛分布于名山縣第3～5級階地的一類特殊的土壤，因鐵、錳的還原性淋溶，呈現質地黏重、持水力強、鐵錳淋失量大、白土層厚等特點。以前以種植水稻為主，現由于種植結構的調整，已改種經濟效益更高的作物——茶樹。

1.2樣品采集

以四川省名山縣縣城附近第3級稻田、1年生和6年生茶園（分別用ⅢD、ⅢC1、ⅢC6表示）和第5級階地上的稻田、3年生和7年生茶園（分別用ⅤD、ⅤC3、ⅤC7表示）6塊樣地為研究對象。采樣時間是在春茶到秋茶期間，每2個月一次；第3階地在3、5、9月采樣；第5階地在3、5、7、9月采樣。從地表至110 cm深度處，以土層深度10 cm為一個采樣單位進行土樣采集。每塊樣地選取3個采樣點，作為采樣重復；同時，記錄景觀與剖面特征。取回后，采用土壤常規(guī)制樣法，風干，磨細，過10、60、100目尼龍篩，裝袋，備用。風干土樣用于測定pH、有效鐵、有機碳和腐殖質組成。對于土壤腐殖質組成，只測定2010年3月采集的土壤樣品。

1.3指標及其測定方法

對于同一種浸出液的同一種養(yǎng)分，采用不同的定量方法，其結果基本一致，但是不同浸提劑所浸出的結果完全不同，因此，土壤有效養(yǎng)分的測定關鍵在于浸提。提取土壤有效態(tài)元素的浸提劑很多，而且浸提不同有效態(tài)元素，需用不同的浸提劑，因此對于土壤多種有效態(tài)元素的提取，費時費力，且酸性土壤與堿性土壤的浸提方法又不能互用，造成土壤養(yǎng)分的豐缺指標很難比較，所以找到一種既能夠適用于不同土壤又能浸提不同有效態(tài)元素的通用浸提劑，對于提高工作效率很有幫助。

Mehlich3（簡稱M3）浸提方式是一種適用于多類土壤的通用浸提劑，特別是酸性土壤和中性土壤。它具有試劑穩(wěn)定、浸提時間短、浸提著色與測試含量高等特點，提高有效養(yǎng)分的分析測試速度，縮短測試周期，節(jié)省藥品，提高工作效率，所以引起廣泛的關注。如果結合電原子吸收分光光度計（AAS）測定，那么該方法更方便、快捷。我國研究者對M3也進行大量的研究，取得良好的效果，但是始終未能進行系統(tǒng)研究和推廣。針對酸性土壤的特定性、M3浸提方法的優(yōu)越性和創(chuàng)新性，對酸性土壤有效鐵的浸提法選擇Mehlich3浸提，結合鄰菲啰啉比色法測定；土壤pH選擇電位法（水浸提、氯化鉀浸提法）測定；土壤有機碳用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定；土壤腐殖質組成（腐殖質總碳、胡敏酸碳、富啡酸碳、胡敏素碳）采用焦磷酸鈉-氫氧化鈉浸提，FeSO4滴定法測定。

1.4數據處理

用Excel 2003軟件進行常規(guī)統(tǒng)計分析與作圖；用SPSS for Windows 17.0軟件作相關分析；用DPS 7.0作方差分析與多重比較。

2結果與分析

2.1土壤有效鐵剖面分布特征

由表1可知，ⅢD和ⅢC6土壤有效鐵最低值出現在100～110 cm土層，而ⅢC1出現在10～20 cm土層；從平均值來看，不同土地利用現狀和種植年限的土壤有效鐵含量均表現出0～30 cm土層較高，30 cm以下土層有效鐵普遍下降的特點，但ⅢC10～30 cm土層有效鐵含量在0.05水平顯著高于30 cm以下土層，而ⅢC6各土層有效鐵含量差異不顯著，表明ⅢD改為ⅢC后，各土層有效含量總體表現出先下降后上升趨勢。

從標準差來看，ⅢD有效鐵含量最大變異程度在0～10 cm土層，ⅢC1也出現在0～10 cm土層，而ⅢC6出現在80～90 cm土層。從變異系數來看，最大的土壤有效鐵含量變異程度在ⅢD是70～80 cm土層，在ⅢC1和ⅢC6均為80～90 cm土層，可見不同土地利用現狀和種植年限的土壤均表現出變異程度最大的土層在距地表70cm以下。不同土地利用現狀和種植年限的土壤之間相比，0～10、50～60 cm土層的變異系數表現出ⅢD>ⅢC1>ⅢC6的特點，10～30、40～50 cm土層的變異系數表現出ⅢC1>ⅢD>ⅢC6的特點，80～90 cm土層的變異系數特點是ⅢC1>ⅢC6>ⅢD，30～40、90～110 cm土層的變異系數特點是ⅢC6>ⅢC1>ⅢD，60～80 cm土層的變異系數特點是ⅢC6>ⅢD>ⅢC1。

由表2可知，ⅤD土壤有效鐵最低值出現在100～110 cm土層，而ⅤC3土壤出現在40～50 cm土層，ⅤC7土壤出現在90～100 cm土層；ⅤD有效鐵鐵最高值出現在0～10 cm土層，ⅤC3出現在10～20 cm土層，ⅤC7出現在0～10 cm土層。從平均值來看，ⅤD和ⅤC7有效鐵含量均表現出隨土層加深呈下降變化的趨勢，ⅤC3的有效鐵含量表現出隨土層加深呈先下降后上升的趨勢，其100～110 cm土層有效鐵在005水平顯著高于30～100 cm土層。ⅤD改為ⅤC，各土層有效鐵含量總體隨種植年限增加表現出先上升后下降的趨勢。

從標準差來看，ⅤD有效鐵含量最大變異程度在20～30 cm土層，ⅤC3出現在90～100 cm土層，ⅤC7出現在100～110 cm土層。從變異系數來看，稻田土壤有效鐵含量變異程度最大的土層是90～100 cm土層，ⅤC3是40～50 cm土層，而ⅤC7在90～100 cm土層。由此可知，不同土地利用現狀和種植年限的土壤均表現出變異程度最大的土層在距地表40 cm以下；不同土地利用現狀間相比，稻田土壤有效鐵變異程度總體較大。

2.2土壤有效鐵季節(jié)分布與垂直分布特征

由圖1可知，ⅢD在0～50 cm土層有效鐵含量9個月份變化較大；在60～120 cm土層深度時3個月份的有效鐵含量值最接近。ⅢC1在土壤表層0～30 cm時，5月有效鐵含量最高；在30～60 cm土層有效鐵含量以9月最高；60～90 cm土層有效鐵含量5月含量最高；在土層90 cm左右3月有效鐵含量達到最高值；100～120 cm土層深度有效鐵含量以5月最高。ⅢC6在土層深度為0～10 cm時以5月的有效鐵含量最高；在10～80 cm土層有效鐵含量以9月最高，80～120 cm土層有效鐵含量以3月最低，9月最高。

總體來看，第3級階地上土壤表層有效鐵含量ⅢD<ⅢC1<ⅢC6，且土壤中有效鐵含量隨土層深度的變化趨勢大體上均為先增加繼而降低然后趨于平緩下降的趨勢。

由圖2可知，在ⅤD在土層深度為0～50 cm時，有效鐵含量以7月最高，5月最低；在50～60 cm土層深度時，以9月份有效鐵含量最高；70～90 cm土層有效鐵含量3月最高，5月最低；90～120 cm土層有效鐵含量以7月最高，5月最低。VC3在0～10 cm土層深度時有效鐵含量5月最低，7月最高；10～30 cm土層有效鐵含量9月最高；30～50 cm土層有效鐵含量7月最高；50 cm左右有效鐵含量5月最高；60 cm左右3月有效鐵含量最高；70～80 cm土層深度時以7月有效鐵含量最高，3月最低；90～120 cm土層有效鐵含量大致呈現9月最高。VC7在0～10 cm土層有效鐵含量7月最高；20～100 cm以9月有效鐵含量最高，5月最低；110～120 cm土層有效鐵含量以7月最高。

2.3土壤有效鐵與影響因子的關系

由表3可知，ⅢD土壤有效鐵含量與pH（水浸）的相關關系未達顯著水平。ⅢC1、ⅢC6土壤有效鐵含量與腐殖酸碳、胡敏酸碳、富啡酸碳、胡敏素碳、總有機碳呈0.01水平顯著的正相關關系，與pH（水浸）呈0.01水平顯著的負相關關系。

ⅤD、ⅤC7土壤有效鐵含量與腐殖酸碳、胡敏酸碳、富啡酸碳、胡敏素碳、總有機碳呈0.01水平顯著的正相關關系，VC3與其指標的相關關系未達0.05顯著水平。ⅤD1、ⅤC3、ⅤC7均與pH（水浸）呈0.01水平顯著的負相關關系。

3結論與討論

（1）總體來看，土壤中有效鐵含量隨土層深度的變化趨勢大體上呈現先增加繼而降低然后趨于平緩下降的趨勢；土地利用方式的改變使得土壤中有效鐵含量隨土層深度的變化情況有差異，稻田土壤中的有效鐵含量均在土層深度50 cm以下急劇減少，茶園土壤中的有效鐵含量均在土層深度90 cm以下急劇減少。

（2）從季節(jié)動態(tài)分布特征來看，漂洗土壤有效鐵含量在9月份含量最高，有效鐵含量的季節(jié)動態(tài)變化沒有顯著的規(guī)律。稻田土壤4個月份的有效鐵含量差異不明顯，茶園土壤總體上9月份的有效鐵含量比其他月份多。

（3）不同土地利用現狀和種植年限的土壤有效鐵含量主要受pH（水浸）、腐殖酸碳、胡敏酸碳、富啡酸碳、胡敏素碳、總有機碳的影響，與土壤有機質呈0.05水平顯著的正相關關系，與土壤pH呈0.01水平顯著的負相關關系。由于鐵還原微生物和發(fā)酵菌利用腐殖物質作為電子受體，鐵的還原移動所需的化合物是在微生物轉化有機化合物時而形成的。

（4）該研究對名山縣第3、5級階地上的稻田及茶園土壤有效鐵進行定量化分析，并且對漂洗土壤有效鐵的響應因子做相應的研究，但是基于選擇的研究區(qū)域還存在著范圍小、尺度無法轉換的問題，在今后的研究中仍需進一步的改進和完善。

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