不同種植模式各土層理化性狀研究

楊 霖，鐘清清，張 哲，章愛群*，2（.湖北工程學(xué)院 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院；2.特色果蔬質(zhì)量安全控制湖北省重點實驗室，湖北 孝感 432000）

不同種植模式各土層理化性狀研究

楊 霖1，鐘清清1，張 哲1，章愛群*1，2
（1.湖北工程學(xué)院 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院；2.特色果蔬質(zhì)量安全控制湖北省重點實驗室，湖北 孝感 432000）

對湖北省孝感市郊15個農(nóng)田土壤進行取樣，測定了兩個土層即表層土壤（0～20 cm）和亞表層土壤（20～40 cm）的pH值、堿解氮、全磷、速效磷、有效鉀的含量，并對兩層土壤的肥力狀況進行分析比較。結(jié)果表明，孝感市郊農(nóng)田表層土壤pH值為微酸性到酸性；堿解氮含量為41.28～63.89 mg/kg，處于中等水平；表層土壤全磷高達620.48～1164.68 mg/kg，旱田速效磷含量較高，為73.84～181.42mg/kg，能夠滿足植株生長需求，水田速效磷含量為22.94～48.61 mg/kg，部分水田土壤供磷不足；有效鉀含量只有11.56～40.59 mg/kg，處于較低水平。兩土層間pH值、堿解氮、有效鉀含量均達到顯著差異水平。不同種植模式土壤的表層土壤速效磷含量均顯著高于亞表層速效磷含量，但旱田土層間的速效磷含量變幅高達2.1，遠遠大于水田層間速效磷含量比1.2。旱田表層土壤全磷含量均顯著高于亞表層，而水田中表層土壤的全磷含量卻顯著低于亞表層含量。

種植模式；土層；理化性狀

化肥施用技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了由施用單一元素肥料到多元素肥料配合施用、由經(jīng)驗配方施肥到測土配方施肥的技術(shù)進步過程［1-2］。土壤中有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量逐年上升，糧食產(chǎn)量穩(wěn)步提高。土壤磷素是土壤肥力的主要指標之一，與此同時，農(nóng)業(yè)排磷產(chǎn)生的非點源污染也是水體產(chǎn)生富營養(yǎng)化的重要原因［3-4］。集約化農(nóng)業(yè)由于高量的氮肥投入和土壤氮素礦化，上茬作物收獲后土壤中往往殘留大量的氮素［5-7］，合理確定施氮量不僅可以提高產(chǎn)量和氮肥利用率，而且可以減少因過量施肥而造成的環(huán)境污染［8-9］。為了解決及防治這一系列問題，目前對于土壤肥力的分布及利用就顯得尤為關(guān)鍵。本實驗通過測定兩種種植模式的上下層土壤pH值、堿解氮、速效鉀等相關(guān)理化指標，了解土壤所具有的肥力狀況，分析肥力利用及損失情況，探討改善施肥方式，提高農(nóng)作物收益率，并減少肥料浪費。

1 材料與方法

1.1 供試土樣

在湖北省孝感市郊不同種植模式的農(nóng)田里布設(shè)15個采樣點，其中1～9號為旱田，10～15號為水田，分別用土鉆采集0～40 cm的土壤樣品，然后分成表層（0～20 cm）和亞表層（20～40 cm）土壤樣品，充分混合均勻，土壤樣品在室溫條件下風(fēng)干后研磨，過篩待測。

1.2 測定方法

不同土層樣品分別測定土壤的pH值和相關(guān)養(yǎng)分含量指標。采用電位法（土水比為1∶1）測定土壤pH值；采用堿解擴散法測定堿解氮；采用NaHCO3浸提、鉬銻抗比色法測定速效磷；全磷采用碳酸鈉熔融-鉬銻抗比色法；采用乙酸銨提取-火焰光度法測定速效鉀。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有實驗數(shù)據(jù)均采用Excel和SAS進行統(tǒng)計處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土層樣品pH值的比較

大多數(shù)植物和微生物最適宜的pH值在6.1～7.5，一般土壤變化0.5個pH單位就會對農(nóng)作物的生長發(fā)育產(chǎn)生影響［10］。由圖1可知，所取土樣的pH值范圍在4.5～7.5之間，其中表層土pH值在4.5～6.5之間，亞表層pH值在5.0～7.5之間。表層土壤均表現(xiàn)為微酸性（pH值為5.5～6.5）；亞表層土壤pH值大部分表現(xiàn)為中性（pH值為6.5～7.5）。方差分析表明，同一采樣點不同土層間pH值都達到顯著差異水平。不同種植模式各土層pH值均表現(xiàn)為表層土壤顯著低于亞表層土壤pH值，說明農(nóng)田土壤pH值隨著土壤深度的增加pH值也隨之增加，且與土壤水分含量即種植模式無關(guān)。主要原因可能是化肥的大量施用，有機肥用量偏少，酸性降雨造成的土壤酸化。

圖1 不同種植模式土壤層間pH值比較Fig.1 pH value of soil layers with different planting patterns

2.2 不同土層樣品堿解氮的比較

氮素雖然是植物生長所需的必須營養(yǎng)元素，但施用大量氮肥會加劇對地下水的污染，因此適時施以適當種類和含量的氮肥，即可以保證氮素供應(yīng)，又可以盡量減少氮肥淋失所造成的污染和損失。從圖2可以看出，土樣中堿解氮的含量范圍為14.38～66.31 mg/kg，其中表層土壤的堿解氮含量為41.28～66.31 mg/kg，亞表層為14.38～33.82 mg/kg，表層含量顯著高于亞表層。旱田堿解氮的含量分布在41.28～60.23 mg/kg之間，水田堿解氮含量為60.27～66.31 mg/kg，顯著高于旱田堿解氮含量。土層間堿解氮含量相差較大，旱田表層土樣堿解氮含量是亞表層的2.3倍，水田土層間堿解氮含量變幅高達3倍。土壤堿解氮通常也稱土壤有效氮，是銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、氨基酸、酰胺和易水解蛋白質(zhì)氮的總和，旱田中主要以硝態(tài)氮的形態(tài)存在，水田中主要以銨態(tài)氮的形態(tài)存在。雨水和灌溉使得旱田中的硝態(tài)氮容易發(fā)生向下的遷移，故滲漏損失主要為硝態(tài)氮，水田中則是以銨態(tài)氮為主徑流流失［11］。

圖2 不同種植模式土壤層間堿解氮比較Fig.2 Alkali solution nitrogen of soil layers with different planting patterns

2.3 不同土層樣品磷含量的比較

土壤中全磷含量和速效磷含量不具有完全的相關(guān)性，土壤中全磷含量說明磷貯備量的多少，而速效磷反應(yīng)的是磷素營養(yǎng)和肥力供應(yīng)狀況。由圖3可知，旱田有效磷含量為73.84～181.42 mg/kg，水田有效磷的含量為22.94～48.61 mg/kg，旱田有效磷含量顯著高于水田含量。兩種種植模式農(nóng)用土壤的表層土壤速效磷含量顯著高于亞表層速效磷含量，表層土壤速效磷平均含量為82.92 mg/kg，亞表層土壤速效磷含量平均值為40.22 mg/kg，僅占表層土壤的48%。在旱田土壤中，除7號取樣點土樣外，其他各取樣點表層與亞表層有效磷含量平均比值為2.1。在水田中，土層間的有效磷含量變幅較小，表層與亞表層有效磷含量平均比值只有1.2。

圖3 不同種植模式土壤層間速效磷比較Fig.3 Available phosphorus of soil layers with different planting patterns

由圖4可知，旱田和水田不同土層間全磷含量變化趨勢各不相同。在旱田中，各取樣點表層土壤全磷含量均顯著高于亞表層含量，且表層土壤全磷含量較高，為620.48～1 164.68 mg/kg；水田中表層土壤的全磷含量反而顯著低于亞表層含量，表層土壤全磷含量只有432.02～581.23 mg/kg。雖然旱田和水田亞表層土壤全磷相差不大，分別為557.43 mg/kg和569.61 mg/kg，但不同種植模式下表層土壤全磷含量為859.67 mg/kg和513.25 mg/kg，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2.4 不同土層樣品有效鉀的比較

鉀是土壤中含量最高的大量營養(yǎng)元素，也是植物必需的營養(yǎng)元素之一［12］，具有增強抗性，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的作用，有效鉀是當季作物吸鉀的主要來源［13-14］。由圖5可知，土樣有效鉀的含量范圍在11.56～40.59 mg/kg之間；表層土有效鉀平均含量為25.09 mg/kg，亞表層為17.05 mg/kg，亞表層有效鉀的平均含量只有表層的68%。在水田中，表層有效鉀平均含量是亞表層的1.63倍，而在旱田中，表層有效鉀含量亦顯著高于亞表層。

圖4 不同種植模式土壤層間全磷比較Fig.4 Total phosphorus of soil layers with different planting patterns

圖5 不同種植模式土壤層間有效鉀比較Fig.5 Effective potassium of soil layers with different planting patterns

3 討論

通過測定兩種種植模式土壤的幾項重要肥力指標，結(jié)果表明，湖北省孝感市郊農(nóng)田表層土壤pH值為微酸性到酸性；堿解氮含量為14.38～66.31 mg/kg；全磷含量為620.48～1 164.68 mg/kg，旱田有效磷含量為73.84～181.42 mg/kg，水田有效磷的含量為22.94～48.61 mg/kg，說明旱田速效磷含量較高，能夠滿足植株生長需求，部分水田可以適當施加磷肥；速效鉀含量只有11.56～40.59 mg/kg，都處于較低水平，需要適當補充鉀肥。分析比較兩種種植模式表層和亞表層土壤肥力狀況發(fā)現(xiàn):農(nóng)田土壤pH值隨著土壤深度增加pH值也隨之增加，與田間水分含量即種植模式無關(guān)?；实拇罅渴┯煤退嵝越涤陼雇寥浪峄饕绊懙氖潜韺油寥纏H值。堿解氮在田間利用過程中會出現(xiàn)遷移和損失，旱田中的硝態(tài)氮容易發(fā)生向下遷移而造成氮的損失，而水田以銨態(tài)氮為主的徑流損失是造成湖泊富營養(yǎng)化的主要農(nóng)業(yè)污染源。

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（責任編輯:葉 冰）

Physical and Chemical Properties of Soil Layers Under Different Planting Patterns

YANG Lin1，ZHONG Qingqing1，ZHANG Zhe1，ZHANG Aiqun*1，2
（1.College of Plant Science and Technology of Hubei Engineering University，Xiaogan 432000，Hubei，China；2.Key Laboratory of Quality Safety Control of Characteristic Fruits and Vegetables，Xiaogan 432000，Hubei，China）

Soil samples were collected from 15 farmlands of the Xiaogan suburb.Soil layers were divided into 0-20 cm and 20-40 cm layers to determine pH value，alkali solution nitrogen，total phosphorus，available phosphorus，effective potassium content effectively，and to analyze the fertility conditions of soil of two layers.The results showed that pH value of the Xiaogan suburb farmland surface soil was slight acidic to acidic；Alkali solution nitrogen content was 41.28-63.89 mg/kg which was in the medium level；Total phosphorus of surface soil was as high as 620.48-1 164.68 mg/kg，available phosphorus content of dry farmland was 73.84-181.42 mg/kg，and it could meet the demand of plant growth，available phosphorus content of paddy farmland was 22.94-48.61 mg/kg，partial paddy farmland existed phosphorus deficiency；Effective potassium content was only 11.56-40.59 mg/kg which was in a low level.The pH value，alkali solution nitrogen，and effective potassium content of two kinds of soil layers had significant difference.Available phosphorus content of surface soil of different planting patterns were significantly higher than those of the subsurface soil，but the available phosphorus content of dry farmland soil ranged as high as 2.1，which was far more than paddy field′s available phosphorus content ratio 1.2 between the layers.Total phosphorus content of dry filed surface soil was significantly higher than that of the subsurface soil，and the total phosphorus content of surface soil in the paddy field wassignificantly lower than that of the subsurface soil.

planting patterns；soil layers；physical and chemical properties

S155.4

A

1673-0143（2015）05-0477-04

10.16389/j.cnki.cn42-1737/n.2015.05.019

2015-07-17

湖北省自然科學(xué)基金資助項目（2014CFB452）；湖北工程學(xué)院創(chuàng)新團隊項目（T2014001）

楊 霖（1992—），女，碩士生，研究方向：作物環(huán)境生態(tài)。

章愛群（1974—），女，副教授，博士，研究方向：植物生理生態(tài)。E-mail：munkchoria@tom.com