長(zhǎng)沙市不同類型水耕人為土的理化性質(zhì)研究

馮 旖，周 清，張偉暢，張楊珠

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南　長(zhǎng)沙　410128）

?

長(zhǎng)沙市不同類型水耕人為土的理化性質(zhì)研究

馮 旖，周 清，張偉暢，張楊珠

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410128）

摘 要：以長(zhǎng)沙市采集的12個(gè)不同土壤類型的水耕人為土剖面為研究對(duì)象，分析了剖面間理化性質(zhì)分布特點(diǎn)及其成因。結(jié)果表明：長(zhǎng)沙市水耕人為土耕作層的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量均很豐富，其中簡(jiǎn)育水耕人為土的有機(jī)質(zhì)含量較高，潛育水耕人為土全氮和全磷的含量較高，鐵聚水耕人為土全鉀的含量較高，都依其成土母質(zhì)和質(zhì)地的不同而變化。

關(guān)鍵詞：水耕人為土；系統(tǒng)分類；理化性狀；長(zhǎng)沙市

長(zhǎng)沙市作為湖南省水稻主產(chǎn)區(qū)，位于湘江下游和長(zhǎng)瀏盆地的西緣，屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，土壤資源豐富，具有適宜水稻生產(chǎn)的生態(tài)條件，其水稻生產(chǎn)在糧食生產(chǎn)中占重要地位。水耕人為土是糧食生產(chǎn)的主要基地，其土壤養(yǎng)分作為土壤肥力的重要因素對(duì)水稻的產(chǎn)量和質(zhì)量起著重要作用［1］。然而，水耕人為土受成土母質(zhì)和人為耕作等因素的影響，不同土壤類型的基本理化性質(zhì)存在差異。因此，有必要對(duì)長(zhǎng)沙市不同土壤類型的水耕人為土養(yǎng)分狀況進(jìn)行研究［2］。研究以長(zhǎng)沙市不同土壤類型的12個(gè)水耕人為土剖面為對(duì)象，分析長(zhǎng)沙市不同類型水耕人為土耕作層的理化性質(zhì)及異同，并探討理化性質(zhì)間的相互關(guān)系，以期為水稻施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土樣采集

長(zhǎng)沙市的水耕人為土的主要成土母質(zhì)包括花崗巖風(fēng)化物，板、頁巖風(fēng)化物，砂巖風(fēng)化物，第四紀(jì)紅色黏土，石灰?guī)r風(fēng)化物，紫色砂、頁巖風(fēng)化物和河湖沉積物。根據(jù)長(zhǎng)沙市的水稻生產(chǎn)現(xiàn)狀，采用綜合地理單元法，以湖南省第二次土壤普查成果為基礎(chǔ)，確定了水耕人為土典型土壤剖面的位置。在研究區(qū)選擇代表性的田塊挖掘土壤剖面，根據(jù)中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所《野外土壤描述與采樣規(guī)范》進(jìn)行觀察和記錄，并劃分土壤發(fā)生層次，在每個(gè)發(fā)生層均勻采集土樣，采用常規(guī)方法制備樣品。依據(jù)土壤剖面發(fā)生學(xué)相關(guān)指標(biāo)及農(nóng)化分析數(shù)據(jù)，按照《中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索》確定各剖面土壤系統(tǒng)分類歸屬［3］，12個(gè)剖面基本情況列于表1。

1.2 樣品農(nóng)化分析和數(shù)據(jù)處理

土壤樣品分析方法主要參考《土壤調(diào)查實(shí)驗(yàn)室分析方法》［4］，pH值采用水提和氯化鉀浸提電位法，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀-硫酸消化法，全氮采用硒粉-硫酸銅-硫酸消化-蒸餾法，游離氧化鐵采用檸檬酸鈉-連二亞硫酸鈉浸提-鄰菲羅啉比色法，無定形氧化鐵采用酸性草酸-草酸銨浸提-ICP發(fā)射光譜法，顆粒組成及質(zhì)地采用吸管法，全鐵、全磷、全鉀、全錳、全鈣、全硅、全錳、全鋁和全納都是采用碳酸鋰-硼酸熔融-ICP發(fā)射光譜法。

利用統(tǒng)計(jì)分析軟件Microsoft Excel和SPSS進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

表1 水耕人為土剖面基本情況

2 結(jié)果與分析

基于中國(guó)土壤系統(tǒng)分類體系，將12個(gè)水耕人為土進(jìn)行土類劃分，有3個(gè)剖面在表層至60 cm范圍內(nèi)部分土層（≥10 cm）有潛育特征為潛育水耕人為土；12個(gè)剖面在水耕表層之下均無灰色鐵滲亞層，均不屬于鐵滲水耕人為土；有4個(gè)剖面水耕氧化還原層的游離氧化鐵含量為耕作層的1.5倍以上定為鐵聚水耕人為土，其他的則是簡(jiǎn)育水耕人為土［5］。

2.1 土壤理化性質(zhì)長(zhǎng)沙市不同類型水耕人為土耕作層的理化性質(zhì)列于表2，不同母質(zhì)發(fā)育的水耕人為土耕作層的理化性質(zhì)見表3。

2.1.1 土壤酸堿度 土壤pH是重要的化學(xué)性質(zhì)，影響著土壤的肥力狀況。不同類型水耕人為土pH變幅差異不等（表2）。簡(jiǎn)育水耕人為土因發(fā)育程度相對(duì)較其他類型低、受母質(zhì)影響較大，變幅最大，由酸性母質(zhì)發(fā)育的低達(dá)4.14，由紫色砂、頁巖風(fēng)化而成的簡(jiǎn)育水耕人為土的pH值則高達(dá)8.10。潛育水耕人為土因受長(zhǎng)期滯水和淹水影響，變幅最小，pH值較低和較高的水耕人為土在長(zhǎng)期淹水（滯水）后pH值都有向中性靠攏的趨勢(shì)。鐵聚水耕人為土因還原淋溶作用導(dǎo)致鹽基淋失，水耕表層富含鐵鋁氧化物，酸性較低，變幅較窄。同為紫色砂、頁巖風(fēng)化物發(fā)育而成的兩個(gè)剖面的pH值相差較大，這是由于紫色砂、頁巖風(fēng)化而成的鐵聚水耕人為土過砂的土壤質(zhì)地引起水分滲漏過快，而其鐵的氧化還原作用比簡(jiǎn)育水耕人為土的更強(qiáng)烈所導(dǎo)致的。

2.1.2 土壤顆粒組成與質(zhì)地 水耕人為土的顆粒組成，根據(jù)其母質(zhì)的不同而有明顯差異（表2），研究區(qū)水耕人為土耕作層基本為壤土或黏壤土類。簡(jiǎn)育水耕人為土耕作層中砂粒和黏粒分別占30.20%和30.71%，潛育水耕人為土耕作層中砂粒和黏粒分別占31.55% 和23.78%，鐵聚水耕人為土耕作層中砂粒和黏粒分別占45.61%和22.19%，可以看出鐵聚水耕人為土砂粒含量最高，其原因在于該土壤還原淋溶和氧化淀積作用較強(qiáng)，導(dǎo)致表層黏粒、細(xì)粉粒成分喪失，而砂粒成分相對(duì)富集。

表2 長(zhǎng)沙市不同類型水耕人為土耕作層的理化性質(zhì)

2.1.3 土壤有機(jī)質(zhì) 由于表層施用了有機(jī)肥，所有剖面有機(jī)質(zhì)含量均是耕作層最高，研究區(qū)水耕人為土耕作層有機(jī)質(zhì)含量介于10.88～45.49 g/kg，平均含量為29.85±10.46 g/kg，變異系數(shù)為35.04%（表2）。整體來看，研究區(qū)水耕人為土耕作層有機(jī)質(zhì)含量豐富（表3），其中由河流沉積物發(fā)育而成的潛育水耕人為土含量最高，為40.90±5.4 g/kg，紫色砂、頁巖風(fēng)化而成的鐵聚水耕人為土含量最低，為15.46±6.48 g/kg，這主要因?yàn)橘|(zhì)地的影響：前者黏粒含量較高，嫌氣條件較好，利于有機(jī)質(zhì)積累，后者砂粒含量較高，導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)易淋溶損失。

2.1.4 土壤鐵元素 鐵是水稻正常生長(zhǎng)發(fā)育不可缺少的營(yíng)養(yǎng)元素。研究區(qū)水耕人為土耕作層全鐵含量介于25.64～78.38 g/kg，平均含量為46.71±12.54 g/kg，變異系數(shù)為26.85%，屬中等變異。游離氧化鐵含量介于6.17～58.11 g/kg，平均含量為25.72±11.29 g/kg，變異系數(shù)為43.9%（表2）。氧化鐵含量變幅較大，其中由花崗巖風(fēng)化的鐵聚水耕人為土的變幅最大（表3），主要還是由于其明顯的還原淋溶和氧化淀積作用導(dǎo)致鐵向下層聚集。

表3 不同母質(zhì)發(fā)育的水耕人為土耕作層的理化性質(zhì)

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)沙市水耕人為土鐵元素在剖面中的垂直分布有一定的趨勢(shì)（表4）。表現(xiàn)為全鐵和游離氧化鐵在耕作層含量最低，隨著土層深度的遞增含量呈遞增的分布趨勢(shì)，而無定形氧化鐵含量的分布則相反，其隨土層深度的遞增而呈遞減趨勢(shì)。游離度指標(biāo)能反映土壤的發(fā)育程度，活化度指標(biāo)能反映鐵的活性，研究區(qū)水耕人為土鐵的游離度在31.1%～83.0%之間變動(dòng)，以簡(jiǎn)育水耕人為土的最高，活化度在7.0%～57.5%之間變動(dòng)，以潛育水耕人為土的最高，一般表層的活化度基本高于下層土壤，但由于地下水的影響，有潛育特征的土層活化度較高。

2.1.5 土壤全量指標(biāo) 總體來看，研究區(qū)水耕人為土耕作層全氮、全磷、全鉀的含量均很豐富，也因母質(zhì)的不同而變化。不同類型的水耕人為土相比較，潛育水耕人為土耕作層全氮和全磷的含量最高，鐵聚水耕人為土耕作層全鉀含量最高；不同母質(zhì)的水耕人為土比較發(fā)現(xiàn)，發(fā)育于紫色砂、頁巖風(fēng)化物的全氮、全磷、全鉀含量均較低，而發(fā)育于板頁巖風(fēng)化物的全氮含量較高，發(fā)育于河流沉積物的全磷全鉀含量較高，這些可能是受母質(zhì)風(fēng)化程度和人為活動(dòng)的影響。

表4 不同剖面鐵的游離度和活化度統(tǒng)計(jì)（%）

2.2 土壤性質(zhì)間的相互關(guān)系

將12個(gè)水耕人為土所有土層的土壤性質(zhì)運(yùn)用SPSS軟件中的相關(guān)分析，采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)，得到其相關(guān)系數(shù)矩陣列于表5。

從表5可以看出，pH值與無定形氧化鐵（Feo）、全氮、全磷、全鉀均呈明顯負(fù)相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)由大到小為：全氮＞全鉀＞無定形氧化鐵＞全磷，與黏粒和全鈣呈明顯正相關(guān)關(guān)系，表明土壤酸堿性對(duì)土壤肥力有著重要影響。土壤有機(jī)質(zhì)含量與游離氧化鐵（Fed）、氧化鐵、砂粒和全錳呈明顯負(fù)相關(guān)關(guān)系，與全氮、全磷、粉粒和全鈣呈明顯正相關(guān)關(guān)系，說明有機(jī)質(zhì)含量也對(duì)土壤養(yǎng)分和土壤形成有重要影響。

此外，土壤游離氧化鐵與全鐵、全磷、全鉀、全硅、全鈉含量均相關(guān)，氧化鐵與全錳、全鋁、全鎂含量均相關(guān)，全氮與全磷、砂粒、粉粒均明顯相關(guān)，全鉀與全硅、全鋁、全鎂含量呈明顯相關(guān)關(guān)系，全硅、全鋁、全鎂、全鈉性質(zhì)間相關(guān)性很明顯。這說明需要通過合理施肥來調(diào)節(jié)土壤中各種元素的含量比例，才能更好的提高水稻的產(chǎn)量［6］。

表5 長(zhǎng)沙市水耕人為土性質(zhì)相關(guān)系數(shù)矩陣（N=74）

3 結(jié) 論

在長(zhǎng)沙市研究區(qū)內(nèi)，水耕人為土耕作層的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量均很豐富，其中簡(jiǎn)育水耕人為土的有機(jī)質(zhì)含量較高，潛育水耕人為土全氮和全磷的含量較高，鐵聚水耕人為土全鉀含量較高，都依其成土母質(zhì)和質(zhì)地的不同而變化。

從剖面的垂直分布來看，表現(xiàn)為全鐵和游離氧化鐵隨著土層深度的遞增含量呈遞增的趨勢(shì)，而無定形氧化鐵含量的分布則相反，其隨土層深度的遞增而呈遞減趨勢(shì)。

土壤pH值和有機(jī)質(zhì)對(duì)其他養(yǎng)分和顆粒組成有很明顯的影響，而其他土壤元素間相關(guān)性也很明顯，表明在水稻種植過程中可以通過調(diào)節(jié)pH值和有機(jī)質(zhì)含量來提高其他養(yǎng)分的含量和改善土壤理化性質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 肖志鵬，張楊珠，尹力初，等. 湖南省主要類型水稻土的基本養(yǎng)分狀況與肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)［J］. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，（2）：71-74.

［2］ 廖志文，鞏細(xì)民，胡承孝，等. 湖北省不同區(qū)域水稻土的養(yǎng)分狀況［J］.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26（2）：186-190.

［3］ 中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所土壤系統(tǒng)分類課題組，中國(guó)土壤系統(tǒng)分類課題研究協(xié)作組.中國(guó)土壤系統(tǒng)分類檢索（第三版）［M］. 合肥，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2001.

［4］ 張甘霖，龔子同. 土壤調(diào)查實(shí)驗(yàn)室分析方法［M］. 北京，科學(xué)出版社，2012.

［5］ 龔子同. 中國(guó)土壤系統(tǒng)分類：理論·方法·實(shí)踐［M］. 北京，科學(xué)出版社，1999. 160-167.

［6］ 凌 靜. 四川盆地中部紫色土土系劃分研究［D］. 雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2002.

（責(zé)任編輯：夏亞男）

Physicochemical Properties of Different Types of Stagnic Anthrosol in Changsha City

FENG Yi，ZHOU Qing，ZHANG Wei-chang，ZHANG Yang-zhu
（College of Resources & Environment， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC）

Abstract：Taking 12 typical soil profiles of stagnic anthrosols from Changsha City as materials， the physical and chemical properties of soil， distribution characteristics and the causes were analyzed. The results showed that the contents of soil organic matter， total nitrogen，total phosphorus and total potassium were abundant in plough layer. Compared three groups of soil， organic matter in hapli stagnic anthrosol was the most abundant， total nitrogen and total phosphorus in gleyic stagnic anthrosol were the most abundant， and total potassium in Fe-accumulic stagnic anthosol was abundant， their contents were mainly influenced by artificial factor， parent material and texture.

Key words：stagnic anthrosol； soil taxonomy； physical and chemical properties； Changsha City

中圖分類號(hào)：S151

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-060X（2016）05-0041-04

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.05.013

收稿日期：2016-03-22

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)課題（2014FY110200 A 15）

作者簡(jiǎn)介：馮 旖（1992-），女，湖南湘潭市人，碩士研究生，主要從事土壤可持續(xù)利用研究。

通訊作者：周 清