黔西北不同利用類(lèi)型土壤全磷及有效磷的分布與殘留

薛曉輝，熊勁松，汪炎林

(貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院生態(tài)工程學(xué)院，貴州畢節(jié)551700)

黔西北不同利用類(lèi)型土壤全磷及有效磷的分布與殘留

薛曉輝，熊勁松，汪炎林

(貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院生態(tài)工程學(xué)院，貴州畢節(jié)551700)

在黔西北關(guān)門(mén)山小流域選取5種主要的土地利用類(lèi)型，研究不同土地利用類(lèi)型下土壤全磷及有效磷的分布與殘留特征，以期為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)和科學(xué)施磷提供一定的理論依據(jù)。結(jié)果表明，灌木林地坡面表層土壤全磷含量總體高于喬木林地，有效磷含量無(wú)明顯分布規(guī)律。在坡頂、坡中和坡腳3個(gè)位置，喬木林地和灌木林地土壤剖面全磷和有效磷含量總體均隨著土層深度的增加而減小，以表層最高，坡中和坡腳處0～60 cm土層全磷含量高于坡頂;喬木林地坡中和坡頂處土壤剖面全磷分別在80～100 cm和60～80 cm土層附近出現(xiàn)累積現(xiàn)象，但坡腳沒(méi)有。5種利用類(lèi)型土壤剖面全磷和有效磷含量均以表層最高，隨著土層深度增加總體呈降低趨勢(shì)，果園土壤剖面全磷含量遠(yuǎn)高于其他土地利用類(lèi)型;表層土壤有效磷含量以玉米地最高，喬木林地最低。在0～80 cm土層中，喬木林全磷殘留量最低，僅為1 783.7 kg/hm2，果園全磷殘留量最高，達(dá)3 416.0 kg/hm2，顯著高于其他土地利用類(lèi)型;有效磷殘留量以灌木林地最低，撂荒地最高，但不同土地利用類(lèi)型間差異不顯著。

土地利用類(lèi)型;全磷;有效磷;分布;殘留量;黔西北

磷素作為植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素，其在土壤中的含量和有效性直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，也關(guān)系到水體的健康［1］。土地利用是人類(lèi)在土地上的各種活動(dòng)的綜合反映，是影響土壤磷含量及分布的重要因子。20世紀(jì)80年代，貴州土壤全磷含量平均為0.68 g/kg，速效磷含量為8.8 mg/kg［2］。施用磷肥是人為影響土壤磷素含量的重要方式，隨著人們對(duì)磷肥的重視和施磷量的增加，農(nóng)田土壤全磷和有效磷含量明顯提高［3］，甚至在土壤深層出現(xiàn)了累積［4］。很多研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)田土壤全磷含量均高于林地［5-8］。但是，也有研究發(fā)現(xiàn)，林地土壤全磷和有效磷含量高于農(nóng)田［9-11］。周傳艷等［12］在貴州省普定縣的研究表明，林地土壤全磷含量高于耕地，但是耕地土壤有效磷含量高于荒地和林地?？梢?jiàn)雖然類(lèi)似研究不少，但是結(jié)論不盡相同。為此，在貴州省畢節(jié)市關(guān)門(mén)山小流域選取喬木林地、灌木林地、撂荒地、玉米地和果園5種土地利用類(lèi)型，研究土壤全磷和有效磷的空間分布特征及殘留情況，以期為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)和科學(xué)施磷提供一定的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

關(guān)門(mén)山小流域位于貴州省畢節(jié)市城郊，屬于亞熱帶濕潤(rùn)氣候，海拔為1 600～1 790 m，年均氣溫為13.2℃，無(wú)霜期為260 d，年日照時(shí)間為1 377 h，日照率為31%，年降雨量為848.6～1 394.4 mm。流域內(nèi)土層較薄，特別是坡地上，土壤主要為黃壤和部分紫色土，主要種植玉米和果樹(shù)。

1.2 樣品的采集與處理

2013年7月在關(guān)門(mén)山小流域選取喬木林地、灌木林地、玉米地、果園和撂荒地5種主要土地利用類(lèi)型樣地(表1)，每種類(lèi)型重復(fù)3次。喬木林和灌木林分布在自然山坡上(喬木林地平均坡度為37°，灌木林地平均坡度為43°)，采樣方法是從坡頂沿坡向每隔10 m取一個(gè)0～20 cm土樣，直至坡腳;并且在坡頂、坡中、坡腳3個(gè)位置采集土壤剖面樣品，每20 cm深取一個(gè)土樣，直至母巖層。因玉米地、果園和撂荒地分布在坡地梯田上，故以“五點(diǎn)法”采集0～20 cm土樣，土壤剖面樣品則是每20 cm深采集一個(gè)土樣，直至母巖層。采集土樣時(shí)同時(shí)測(cè)定表土容重，土樣取回后挑去肉眼可見(jiàn)的根系，風(fēng)干過(guò)篩待測(cè)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

采用HClO4－H2SO4消煮—鉬銻抗比色法測(cè)定土壤全磷含量，采用鹽酸－硫酸溶液浸提法測(cè)定土壤有效磷含量，采用環(huán)刀法測(cè)定土壤容重，并計(jì)算某土層全磷和有效磷殘留量，計(jì)算公式為N=H×C× B/10。式中，N為全磷(或有效磷)殘留量;H為土層厚度;C為該土層的全磷(或有效磷)含量;B為土壤容重，0～20 cm土層以實(shí)測(cè)值計(jì)算，20 cm土層以下按1.2 g/cm3估算。

表1 樣地基本信息

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007和DPS 7.55進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同林地土壤全磷和有效磷的分布情況

2.1.1 坡面表層土壤全磷和有效磷分布由圖1可知，喬木林地坡面表層土壤全磷含量介于0.16～0.26 g/kg，平均為0.20 g/kg，從坡頂開(kāi)始，隨著坡長(zhǎng)的增加，土壤全磷含量逐漸增加，40 m以后土壤全磷含量總體下降，100 m至坡腳處土壤全磷含量再度升高。灌木林地土壤全磷含量總體高于喬木林地，在坡頂處土壤全磷含量為0.25 g/kg，從坡頂開(kāi)始，隨著坡長(zhǎng)的增加，土壤全磷含量總體呈升高趨勢(shì)，60 m處最高，達(dá)0.46 g/kg，整個(gè)坡面土壤全磷含量平均為0.35 g/kg。

由圖1可以看出，喬木林地坡面表層土壤有效磷含量最低為0.60 mg/kg，最高可達(dá)1.85 mg/kg，平均為1.35 mg/kg。灌木林地坡面表層土壤有效磷含量平均為1.55 mg/kg，最低為0.67 mg/kg，最高可達(dá)2.69 mg/kg。土壤有效磷含量可能受水分、小地形等環(huán)境因素的影響，其在坡面的分布無(wú)明顯規(guī)律。

圖1 喬木林地和灌木林地坡面表層土壤全磷和有效磷分布情況

2.1.2 不同坡位土壤剖面全磷和有效磷分布由圖2可知，在喬木林地坡頂、坡中和坡腳3個(gè)位置，全磷均在土壤表層富集，并且隨著土層深度的增加總體呈降低趨勢(shì)，但坡中和坡頂處土壤全磷在土壤深層有累積現(xiàn)象，坡中在80～100 cm深處累積，坡頂在60～80 cm深處累積。就0～60 cm土層來(lái)看，土壤剖面全磷含量表現(xiàn)為坡腳＞坡中＞坡頂。在灌木林地坡頂、坡中和坡腳3個(gè)位置，全磷均在土壤表層富集，并且隨著土層深度的增加總體呈降低趨勢(shì)，在土壤深層未發(fā)現(xiàn)全磷累積現(xiàn)象，在0～40 cm土層，土壤剖面全磷含量表現(xiàn)為坡腳＞坡中＞坡頂。

圖2 喬木林地和灌木林地不同坡位土壤剖面全磷分布情況

由圖3可知，在喬木林地坡頂、坡中和坡腳3個(gè)位置，有效磷在表層富集，坡頂處土壤表層有效磷含量為0.60 mg/kg，隨著土層深度增加有效磷含量迅速降低，雖然40～60 cm土層土壤有效磷含量略有升高，但整個(gè)剖面有效磷含量均低于1.20 mg/kg;坡中和坡腳處0～20 cm土層土壤有效磷含量分別為1.67 mg/kg和1.15 mg/kg，20 cm以下有效磷含量低于1.00 mg/kg，且隨著土層深度增加有效磷含量總體呈降低趨勢(shì)，40 cm以下有效磷含量變化較小。在灌木林地坡頂、坡中和坡腳3個(gè)位置，有效磷在表層富集，坡中0～20 cm土層土壤有效磷含量為1.20 mg/kg，坡頂為1.16 mg/kg，坡腳為1.11 mg/kg;隨著土層深度增加有效磷含量迅速降低，20 cm以下有效磷含量均低于0.5 mg/kg。

2.2 不同利用類(lèi)型土壤全磷和有效磷的分布情況

為了便于不同利用類(lèi)型土壤剖面全磷、有效磷含量的比較，本研究喬木林地、灌木林地土壤剖面全磷、有效磷含量采用3個(gè)坡位的平均值。由圖4可知，5種不同利用類(lèi)型土壤全磷總體在土壤表層富集，除玉米地80～120 cm處有累積外，5種不同利用類(lèi)型土壤全磷含量總體均隨土層深度增加呈降低趨勢(shì)。果園土壤剖面全磷含量遠(yuǎn)高于其他土地利用類(lèi)型，介于0.25～0.50 g/kg，平均為0.37 g/kg;喬木林地土壤剖面全磷含量最低，介于0.16～0.21 g/kg，平均為0.18 g/kg;灌木林地、玉米地和撂荒地居二者中間。

圖3 喬木林地和灌木林地不同坡位土壤剖面有效磷分布情況

圖4 不同土地利用類(lèi)型下土壤剖面全磷和有效磷分布情況

由圖4還可以看出，5種不同利用類(lèi)型土壤有效磷含量總體以表層最高，玉米地表層土壤有效磷含量最高，為9.65 mg/kg;果園、撂荒地次之，分別為8.47、6.23 mg/kg;灌木林地和喬木林地較低，分別為1.16、1.14 mg/kg。隨著土層深度增加，5種不同利用類(lèi)型土壤有效磷含量均先迅速降低后趨于平緩。

2.3 不同利用類(lèi)型土壤全磷和有效磷的殘留情況

黔西北地區(qū)地形破碎、土被薄厚不一，為比較不同土地利用類(lèi)型下土壤全磷和有效磷殘留量，本研究中的土體殘留量均指0～80 cm土層的殘留量。由表2可知，喬木林土體中全磷殘留量最低，僅為1 783.7 kg/hm2;果園土體全磷殘留量最高，達(dá)3 416.0 kg/hm2，顯著高于其他土地利用類(lèi)型，比喬木林地增加91.51%。與喬木林地相比，玉米地和撂荒地土體全磷殘留量分別提高9.06%和21.75%，但差異均不顯著;灌木林地土體全磷殘留量顯著提高27.57%。

表2 不同土地利用類(lèi)型80 cm厚土體全磷和有效磷殘留量

喬木林地土體有效磷殘留量為6.68 kg/hm2。與喬木林地相比，果園、玉米地和撂荒地土體有效磷殘留量分別提高287.57%、352.54%和393.41%;灌木林地下降30.69%，僅為4.63 kg/hm2，但是幾種土地利用類(lèi)型間差異均不顯著。有效磷為植物可以直接利用的磷，5種不同土地利用類(lèi)型下，80 cm厚土體中有效磷總量占全磷總量的0.20%～1.55%，其中玉米地所占比例最高，灌木林地最低。

3 結(jié)論與討論

貴州省存在大面積的缺磷土壤［13］。本研究結(jié)果表明，喬木林地坡面表層土壤全磷含量平均為0.20 g/kg，灌木林地達(dá)到0.35 g/kg，灌木林地土壤全磷含量高于喬木林地。從坡面分布來(lái)看，喬木林地和灌木林地土壤全磷有向坡腳處富集的趨勢(shì)，一般坡腳位置的全磷含量比較高。但有效磷在坡面的分布無(wú)明顯規(guī)律，灌木林地有效磷含量平均值高于喬木林地，這可能與火災(zāi)［14］或者砍伐有關(guān)。在坡頂、坡中和坡腳3個(gè)位置，喬木林地和灌木林地土壤表層全磷含量均以坡腳處最高，坡頂處最低。土壤全磷含量總體隨著土層深度的增加呈下降趨勢(shì)，喬木林地坡中和坡頂土壤全磷在80～100 cm和60～80 cm處出現(xiàn)累積現(xiàn)象;喬木林地和灌木林地土壤有效磷含量也以表層最高，隨著土層深度的增加土壤有效磷含量總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

依照全國(guó)第二次土壤普查標(biāo)準(zhǔn)［15］，關(guān)門(mén)山小流域果園表層土壤全磷小于0.7 g/kg，處于缺乏狀態(tài)，其他4種土地利用類(lèi)型均低于0.4 g/kg，已達(dá)到極缺乏狀態(tài)。果園、玉米地、撂荒地的有效磷含量在5～10 mg/kg，處于較缺乏狀態(tài)，喬木林和灌木林表層土壤有效磷已低于3 mg/kg，處于極缺乏狀態(tài)。總體上土壤全磷和有效磷是缺乏的，但是與喬木林表層土壤全磷含量相比，果園、玉米地和撂荒地表層土壤全磷含量較高，這主要是由于人為施用肥料引起的。其中以果園土壤全磷含量最高，為0.50 g/kg，是喬木林地的2.5倍，這可能是因?yàn)楣麡?shù)是經(jīng)濟(jì)作物，農(nóng)戶(hù)對(duì)果園的磷肥投入量高于玉米地。從土壤剖面來(lái)看，5種利用類(lèi)型土壤全磷和有效磷含量均隨土層深度的增加總體呈降低趨勢(shì)，喬木林地土壤全磷含量整體較低，果園土壤全磷含量遠(yuǎn)高于其他土地利用類(lèi)型;從0～80 cm土層來(lái)看，土壤全磷殘留量以果園最高，為3 416.0 kg/hm2，喬木林地最低，為1 783.7 kg/hm2，果園和灌木林地顯著高于喬木林地;有效磷殘留量以撂荒地最高，可達(dá)32.96 kg/hm2，比喬木林地高出393.41%，以灌木林地土壤有效磷殘留最低，但是各處理間差異不顯著。不同土地利用類(lèi)型下有效磷總量占全磷總量的0.20%～1.55%，以玉米地最高，灌木林地最低。

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Distribution and Residue of Soil Total P and Available P under Different Land Use Types in Northwest Guizhou

XUE Xiaohui，XIONG Jinsong，WANG Yanlin
(College of Ecological Engineering，Guizhou University of Engineering Science，Bijie 551700，China)

The research selected five land use types in the Guanmenshan small watershed in northwest Guizhou，and studied the distribution and residue characteristics of total P and available P in different land use types of soil，so as to provide a theoretical basis for local ecological environment protection and scientific application of phosphorus fertilizer.The results showed that the content of total P in the surface soil in shrub land was higher than that in arbor land，but the distribution of available P content was not regular.In the three positions of slop top，slop middle and slop bottom，the contents of total P and available P decreased with the increase of soil depth in the soil profiles of arbor and shrub lands，and were highest in 0—20 cm soil layer，total P contents in slope middle and slope bottom were higher than that in slope top in 0—60 cm soil layer;total P accumulated in 80—100 cm and 60—80 cm soil layer in the slop middle and slop top of arbor land respectively，but accumulation phenomenon did not appear in the slope bottom.For five land use types，the contents of total P and available P were highest in 0—20 cm soil layer，and decreased with the increase of soil depth，and the total P content was higher in the soil profile in or-chard than that in other land use types;available P content was the highest in the soil profile in corn field，and lowest in arbor land.Residual rate of total P was the lowest in 0—80 cm soil layer in arbor land with 1 783.7 kg/ha，and highest in orchard with 3 416.0 kg/ha，which was significantly higher than that in other land use types;residual rate of available P was the lowest in shrub land，and highest in abandoned land，but the difference was not significant among different land use types.

land use types;total P;available P;distribution;residual rate;northwest Guizhou

S153.6

A

1004－3268(2017)07－0044－05

2017－02－10

貴州省教育廳自然科學(xué)研究項(xiàng)目青年項(xiàng)目(黔教合KY字［2014］325);畢節(jié)學(xué)院高層次人才科學(xué)研究項(xiàng)目(院科合字G2012010);貴州省教育廳產(chǎn)學(xué)研合作示范基地建設(shè)項(xiàng)目［黔教合KY字(2013)131］;畢節(jié)市生態(tài)學(xué)重點(diǎn)學(xué)科人才團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目

薛曉輝(1980－)，男，陜西蒲城人，副教授，博士，主要從事土壤化學(xué)與養(yǎng)分循環(huán)方面的研究。E－mail:xuexh8028@sina.com