畢節(jié)地區(qū)4大類型土壤的養(yǎng)分含量及土壤C/N值分析

申 玲，于健龍，楊永奎，胡 輝，楊 波，梁燕菲

（畢節(jié)市土肥站，貴州 畢節(jié) 551700）

土壤與植物生長(zhǎng)關(guān)系密切，一方面，土壤是固定植物的基質(zhì)，更重要的是，土壤養(yǎng)分是植物生長(zhǎng)所需礦物養(yǎng)分的主要來(lái)源[1]，土壤養(yǎng)分的高低不僅影響植物個(gè)體的生長(zhǎng)狀況，而且影響植物群落的組成和生產(chǎn)力[2]；另一方面，植物又通過凋落物、植物殘?bào)w等回歸土壤，影響土壤養(yǎng)分含量[3]。在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中，特定的植被類型必然有特定的土壤環(huán)境。趙航等[4]首次定量研究了中國(guó)森林、農(nóng)田土壤養(yǎng)分及其化學(xué)計(jì)量特征，指出森林生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的C、N、P含量和化學(xué)計(jì)量特征存在顯著差異。

除此之外，影響土壤養(yǎng)分含量高低的另一大類因子就是環(huán)境的空間異質(zhì)性。眾多研究表明，氣候、地貌、母巖、年代、土壤動(dòng)物等都是影響土壤C、N、P及生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的重要因子[5]。土壤類型作為土壤分類的基本單元，其劃分的原則包括土體厚度、土壤養(yǎng)分高低、溫度、海拔等[6]，因此不同土壤類型下，成土母質(zhì)、土壤養(yǎng)分及化學(xué)計(jì)量特征也完全不同。樸河春等[7]研究發(fā)現(xiàn)，石灰?guī)r和砂巖的C、N、P 和土壤C/N 等均呈顯著差異；韋家少等[8]也指出，不同土壤類型下，土壤肥力和酶活性明顯不同。因此，研究農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)下，不同土壤類型土壤養(yǎng)分的變化對(duì)于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)施肥都有重要的意義。目前，探討畢節(jié)市不同類型土壤中C、N 養(yǎng)分含量及化學(xué)計(jì)量特征的報(bào)道較少。鑒于此，筆者以畢節(jié)市旱地為研究對(duì)象，分析了石灰土、潮土、紫色土、黃壤等4個(gè)類型的土壤中C、N、K 等養(yǎng)分的變化，以期為小尺度下研究土壤養(yǎng)分的空間變異提 供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

試驗(yàn)數(shù)據(jù)全部來(lái)自《畢節(jié)市耕地地力評(píng)價(jià)》的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)試驗(yàn)要求，首先篩選出貴州省畢節(jié)市海拔在1 000～1 200 m 范圍內(nèi)土壤的所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括土體厚度、耕層厚度、土壤pH 值，以及土壤有機(jī)質(zhì)、土壤全氮、土壤全鉀、土壤速效氮、土壤速效磷、土壤速效鉀等含量。同時(shí)搜集當(dāng)?shù)氐挠行Хe溫（≥10℃）、年均降雨量、耕地坡度級(jí)、地形地貌等數(shù)據(jù)。然后剔除水稻土壤養(yǎng)分和耕地坡度級(jí)≥20°的所有耕地的數(shù)據(jù)。最后，篩選出225個(gè)基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)，見表1。

表1 調(diào)查樣地基本情況

1.2 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)貴州土壤類型分類標(biāo)準(zhǔn)將篩選出的225個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)劃分為石灰土（n=89）、粗骨土（n=37）、紫色土（n=62）、黃壤（n=37）4個(gè)土壤類型，每個(gè)土壤類型作為1個(gè)處理，采用SPSS 19.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，并進(jìn)行雙變量Pearson 相關(guān)關(guān)系分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型土壤的土體厚度和耕層厚度

如表2 所示，不同土壤類型的土體厚度、耕層厚度并不相同。其中，黃壤的土體最厚（85.83 cm），顯著厚于其他土壤類型的土體厚度（P ＜0.05，下同），而粗骨土的土體最薄，僅33.24 cm。石灰土的耕層最厚（21.71 cm），其與黃壤差異不顯著（P ≥0.05，下同），但顯著厚于其他土壤類型的耕層厚度。

2.2 不同類型土壤的全量養(yǎng)分及C/N

如表3 所示，不同類型土壤間養(yǎng)分含量的差異明顯。各類型土壤的有機(jī)質(zhì)含量在27.62 ～34.37 g/kg 范圍內(nèi)，總體平均值為30.69 g/kg，變異系數(shù)為0.17；各類型土壤的全氮含量介于1.47 ～1.69 g/kg 之間，總體平均值為1.59 g/kg，變異系數(shù)為0.11；各類型土壤的全鉀含量在282.14～323.54 mg/kg 之間，總體平均值為301.92 mg/kg，變異系數(shù)為0.19。其中，黃壤的有機(jī)質(zhì)和全氮含量均最高，分別為34.37 和1.69 g/kg，與粗骨土的差異不顯著，但顯著高于石灰土和紫色土的相關(guān)養(yǎng)分含量。石灰土的全鉀含量最高，為323.54 mg/kg，與其他土壤類型的差異顯著。而黃壤的C/N值最大（20.22），顯著高于其他土壤類型。不同類型土壤的pH 值也有差異。其中，石灰土、粗骨土都偏中性，而紫色土、黃壤則偏酸性。

表2 不同類型土壤土體厚度和耕層厚度的比較

表3 不同類型土壤養(yǎng)分含量及C/N 值的比較

2.3 不同類型土壤的速效養(yǎng)分

如表4 所示，不同類型土壤速效養(yǎng)分的差異較大。各類型土壤的速效氮在165.01～194.67 mg/kg 之間，總體平均值為175.95 mg/kg，變異系數(shù)為0.12；各類型土壤的速效磷在16.84 ～22.48 mg/kg 范圍內(nèi)，總體平均值為19.29 mg/kg，變異系數(shù)為0.20；各類型土壤的速效鉀在152.80～184.40 mg/kg 范圍內(nèi)，總體平均值為169.79 mg/kg，變異系數(shù)為0.20。其中，黃壤的速效氮含量最高（194.76 mg/kg），與其他土壤類型差異顯著；粗骨土的速效磷含量最高（22.48 mg/kg），顯著高于其他土壤類型；石灰土的速效鉀含量最高（184.40 mg/kg），顯著高于其他土壤類型；而紫色土的速效氮、速效磷和速效鉀含量均最低。

表4 不同類型土壤速效養(yǎng)分的比較 （mg/kg）

2.4 畢節(jié)市土壤類型、氣象因素、土壤性狀的相關(guān)性分析

如表5 所示，土壤類型與土壤pH 值、土壤速效氮、土壤全鉀和土壤速效鉀顯著相關(guān)，而與土壤有機(jī)質(zhì)、土壤全氮、土壤速效磷的相關(guān)性不顯著；有效積溫（≥10℃）與土壤有機(jī)質(zhì)、土壤全氮顯著相關(guān)；土體厚度、耕層厚度與土壤pH 值、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤全氮、土壤速效氮、土壤速效鉀和土壤C/N 顯著相關(guān)；土壤有機(jī)質(zhì)與土壤全氮、土壤速效氮、土壤全鉀、土壤速效鉀和土壤C/N 顯著相關(guān)；土壤全氮與土壤速效氮、速效磷、速效鉀和土壤C/N 顯著相關(guān)；土壤速效氮與土壤速效磷、速效鉀和土壤C/N 顯著相關(guān)。

表5 畢節(jié)市土壤類型、氣象因素、土壤性狀的相關(guān)性分析

3 討 論

3.1 土壤有機(jī)質(zhì)較全國(guó)水平高、土壤全氮含量較低

畢節(jié)市黃壤、石灰土、紫色土和粗骨土4 大類型的土壤有機(jī)質(zhì)均值為30.69 g/kg，盡管高于全國(guó)農(nóng)田平均水平[9]，但較貴州省土壤有機(jī)質(zhì)平均值35.38 g/kg[10]降低了13.26%，而且與畢節(jié)市第二次土壤普查[11]的數(shù)據(jù)相比，也下降了7%。畢節(jié)市土壤全氮的平均含量為1.59 g/kg，比貴州省土壤全氮平均水平低0.35 g/kg，而較畢節(jié)市第二次土壤普查數(shù)據(jù)降低了0.2 g/kg。畢節(jié)市土壤的速效磷、速效鉀的平均含量分別為19.29、169.76 mg/kg，均高于貴州省平均水平，而低于全國(guó)平均水平[9]。

趙航等[4]在研究森林和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤C、N、P 含量時(shí)指出，森林生態(tài)系統(tǒng)的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量分別為473.6、4.6 和0.4 g/kg，萬(wàn)運(yùn)帆等[12]在調(diào)查西藏草地土壤養(yǎng)分狀況時(shí)指出，西藏那曲地區(qū)土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮含量分別為91.6 和4.09 g/kg。顯然，森林和草地生態(tài)系統(tǒng)都要高于畢節(jié)市的土壤養(yǎng)分含量。而且，與貴州省石灰?guī)r、砂巖地區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮相比[7]，畢節(jié)市農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的土壤養(yǎng)分含量也較低。

土壤C/N 是土壤碳素、氮素總量的比值，是衡量土壤有機(jī)質(zhì)組成和質(zhì)量的重要指標(biāo)[13]。研究表明，不同研究尺度下，土壤C/N 變化很大，如全球陸地（0～10 cm）土壤C/N 穩(wěn)定在12.3[14]，我國(guó)土壤的C/N為11.9，而我國(guó)濕地土壤C/N 則在10.1～12.1 范圍內(nèi)[15]。而在小尺度下，土壤C/N 受到植被類型、成土母質(zhì)、地形地貌等多種環(huán)境因子的影響。鄧斌[16]探討了青藏高原不同演替階段土壤的C/N，結(jié)果顯示，植被類型與土壤C/N 表現(xiàn)出顯著相關(guān)性；甘秋妹[17]在研究大興安嶺不同退化階段土壤養(yǎng)分化學(xué)計(jì)量特征時(shí)也指出，隨著退化程度的加劇，土壤C/N 逐漸升高。

該研究發(fā)現(xiàn)，相比于草地和森林生態(tài)系統(tǒng)，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的土壤C/N 均值為19.20，高于全國(guó)土壤的平均C/N[15]，說(shuō)明畢節(jié)市土壤有機(jī)質(zhì)較全國(guó)平均水平要高；其變異系數(shù)為0.20，則說(shuō)明農(nóng)田土壤C/N 具有較大的變異性，這與趙航等的[4]研究結(jié)果相似。而土壤C/N 與年降雨量、土體厚度、耕層厚度、土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、全鉀、速效鉀等顯著相關(guān)，表明小尺度下，土壤C/N 受到土壤養(yǎng)分、土壤微環(huán)境、氣候等多種因子的影響，這也驗(yàn)證了前人的研究成果[15]。

3.2 黃壤的養(yǎng)分含量高，紫色土的養(yǎng)分含量低

不同類型土壤的養(yǎng)分含量差別較大，高輝等[18]在研究江蘇省水稻土和潮土土壤養(yǎng)分變異時(shí)指出，水稻土的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮，速效磷，速效鉀含量均高于潮土。趙國(guó)成等[19]在研究水稻土不同土種的土壤養(yǎng)分含量時(shí)指出，不同土種間的養(yǎng)分含量明顯不同，同樣的研究結(jié)論在王秋菊等[20]的研究中也得到證實(shí)。導(dǎo)致土壤養(yǎng)分差異的原因之一是土壤成土母質(zhì)的差異。丁恒成[21]在研究貴陽(yáng)花溪區(qū)低丘地帶不同巖石的養(yǎng)分含量時(shí)發(fā)現(xiàn)，石英砂巖的土壤養(yǎng)分要高于紫色砂頁(yè)巖，樸河春等[7]在比較石灰?guī)r和砂巖的土壤養(yǎng)分含量時(shí)指出，石灰?guī)r的土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量顯著高于砂巖的。

該研究發(fā)現(xiàn)，黃壤的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效氮含量均較高，而紫色土的養(yǎng)分含量均較低。這與溫明霞等[22]的研究結(jié)果相似，其原因就在于黃壤的成土母質(zhì)為泥巖和砂頁(yè)巖，而紫色土的成土母質(zhì)為紫色砂巖[11]。然而，除了成土母質(zhì)外，土壤養(yǎng)分（尤其是土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和土壤速效養(yǎng)分）也與凋落物、土壤腐殖質(zhì)、土壤pH 值等有關(guān)[17]。該研究顯示，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮與土體厚度、耕層厚度和土壤pH 值呈顯著相關(guān)，土壤有機(jī)質(zhì)與土壤全氮呈顯著相關(guān)，這也驗(yàn)證了前人的研究結(jié)論[5]。

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