移土培肥工程對土壤質量的改善研究

羅文倩，孫家賓，彭朝暉

(成都市農林科學院 再生能源研究所，四川 成都 611130)

移土培肥工程對土壤質量的改善研究

羅文倩，孫家賓，彭朝暉

(成都市農林科學院 再生能源研究所，四川 成都 611130)

以重慶市忠縣段移土培肥示范區(qū)3種典型經濟作物為代表的土地利用類型為研究對象，對比分析了移土培肥和未采用移土培肥措施條件下，土壤有機質、全效養(yǎng)分、速效養(yǎng)分、土壤顆粒分布的差異，結果表明：在3種種植模式下，移土培肥措施有效地提高了土壤有機質、全效養(yǎng)分、速效養(yǎng)分的含量，提高幅度分別達到了15.4%～80.9%、6.4%～114.2%、13.7%～77.5%。同時，移土培肥工程措施也有效提高了土壤粘粒在土壤顆粒體積含量中的比例，提高幅度在5.3%～166.2%。因此，移土培肥措施有效地改善了土壤潛在的肥力、土地生產力以及土壤結構，對于改善庫區(qū)相對貧瘠的土壤質量有積極的作用，而如何加強移土培肥工程措施后續(xù)的管理，將其發(fā)揮更大的土壤生態(tài)-經濟效益還有待進一步研究。

移土培肥；土壤顆粒；土壤質量；效應

Abstract： In this study, we selected three representative farmland use types in Soil-Transferring and Muck-Increasing Project (STMIP) demonstration area of Zhongxian county, Chongqing city as the researched objects, and comparatively analyzed the differences in soil organic matter (SOM), total nutrients, available nutrients, and soil particle distribution (PSD) between STMIP treatment and un-STMIP treatment. The results showed that: in the three farmland use types, comparing with un-STMIP, STMIP effectively increased the contents of SOM, total nutrients and available nutrients, and the volume proportion of clay particle in PSD by 15.4%～80.9%, 6.4%～114.2%, 13.7%～77.5%, and 5.3%～166.2%, respectively. Therefore, STMIP effectively improved the potential soil fertility, land productivity and soil structure.

Keywords： Soil-transferring and muck-increasing project; Soil particle; Soil quality; Efficiency

移土培肥工程措施(Soil Transfer and Muck Increase Project, STMIP)主要是一種針對三峽庫區(qū)表土遷移的工程，將庫區(qū)淹沒線下土壤肥力和土壤質量較好的耕層表土進行移除剝離，然后將其遷移到土壤肥力和質量相對貧瘠的庫區(qū)非淹沒區(qū)的土壤耕層的一種表土剝離，遷移以及重新覆蓋的工程措施[1-3]。一方面，從土地管理的角度來看，移土培肥工程措施是對庫區(qū)土地資源的合理保護和高效利用，使其淹沒線以下的高質量耕作土層能夠發(fā)揮應有的生產價值，而避免因淹水作用而導致其應有的經濟價值受到損害[4]。另一方面，從土壤改良的技術角度來看，移土培肥工程措施也可以視為一種土壤整治措施，通過直接用高質量的耕層土壤覆蓋低質量坡地土壤的方式，相對其他土壤治理措施，能夠更加快速、徹底地提高土壤的生態(tài)效益[5-12]。

本文以三峽庫區(qū)忠縣段移土培肥實施區(qū)為研究對象，選取研究區(qū)主要種植的經濟作物作為研究的土地利用類型，對比采用移土培肥措施和未采用移土培肥措施條件下，土壤養(yǎng)分、土壤顆粒的差異，及其之間的相關關系，在一定程度上對移土培肥對土壤的生態(tài)效應進行了評價，同時也為移土培肥措施治理后合理地選擇作物種植及其管理提供了一定的參考依據，最終對優(yōu)化庫區(qū)移土培肥措施后的土壤生態(tài)-經濟效應有益的實踐意義。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于重慶市忠縣復興鎮(zhèn)天臺村和東溪鎮(zhèn)雙新村，是忠縣移土培肥的典型示范區(qū)。研究區(qū)位于北緯30°15′～30°16′，東經108°04′～108°07′之間，平均海拔高度在221～353 m之間，研究區(qū)屬于亞熱帶東南季風山地氣候區(qū)，年均氣溫17.2 ℃，年降水量1000～1300 mm，研究區(qū)內廣泛分布著中性紫色土。

1.2土壤樣品采集方法

根據對研究區(qū)農戶種植模式的實地調查，主要選擇3種種植模式的耕地類型(蘿卜地、紅薯地、玉米地)為研究對象，考察不同種植模式下，移土培肥措施對土壤養(yǎng)分及其顆粒的影響。土壤樣本一共分為2類：一類是采取移土培肥措施后(覆土條件下)，蘿卜地(L-S)、紅薯地(H-S)、玉米地(Y-S)的土壤樣本；另一類是未采取移土培肥措施(未覆土條件下)，蘿卜地(L-NS)、紅薯地(H-NS)、玉米地(Y-NS)的土壤樣本作為對照。在2類樣本中，相同種植模式的耕作和施肥等管理措施相似，主要的區(qū)別就是前者進行了移土培肥的覆土措施，而后者未采取覆土措施。

確定耕地類型之后，主要采集0～20 cm的耕層土壤，采樣避開施肥點，并選擇一固定點作為采樣中心點，根據種植面積的大小，以該中心點為圓心，半徑10～20 m的范圍內，隨機采集5～8個耕層土樣，并等量均勻混合為一個重約1 kg的土壤樣本[1]，同時剔除土壤樣本中的石粒、殘根等碎屑物質。土壤樣品基本特征具體見表1。

表1 土壤樣品基本特征

注：未覆土：未采用移土培肥措施的土地利用類型；覆土3年：采用移土培肥措施且持續(xù)3年的土地利用類型。

1.3土壤樣品測定方法

主要測定的指標包括土壤有機質、全效養(yǎng)分、速效養(yǎng)分、土壤顆粒。采用重鉻酸鉀測定土壤有機質(SOM)，分別采用凱氏消化法和堿解擴展法測定土壤全氮(TN)和堿解氮(AN)，采用氫氧化鈉熔融法并結合鉬蘭比色法測定土壤全磷(TP)和有效磷(AP)，最后采用火焰光度計測定土壤全鉀(TK)，采用NH4OAC結合火焰光度計測定速效鉀(AK)。每個樣本的養(yǎng)分測定重復3次，計算平均值[1]。

土壤顆粒測定主要采用Malvern公司的Mastersize 2000激光粒度儀測定土壤顆粒的體積百分比。根據土壤的酸堿性，首先用六偏磷酸鈉對土樣進行酸堿調試，浸泡20 h，然后依據美國粒徑分級標準用超聲波對土壤顆粒進行分散5 min，主要測定土壤砂粒(0.05～1.00 mm)、粉粒(0.002～0.050 mm)、粘粒(<0.002 mm)的體積百分含量。

2 結果與分析

2.1土壤養(yǎng)分移土培肥效應特征

2.1.1 有機質移土培肥效應特征 通過對比覆土與未覆土條件下，3種不同土地利用類型(蘿卜、紅薯、玉米)土壤有機質，全效養(yǎng)分以及植物可利用養(yǎng)分的差異，分析土壤養(yǎng)分的移土培肥效應特征。圖1顯示了土壤有機質的移土培肥效應特征，其中，在蘿卜地，雖然采用覆土措施(L-S)比未采用覆土措施(L-NS)的有機質含量增長了15.4%，但是差異顯著性不明顯，但是在紅薯地和玉米地中，采用覆土措施比未采用覆土措施有機質含量分別增長了近81%和50%，且差異顯著。

不同小寫字母表示差異達到P<0.05的顯著水平。下同。

2.1.2 全效養(yǎng)分移土培肥效應特征 由全氮、全磷和全鉀所構成的土壤全效養(yǎng)分中，不同土地利用類型也表現(xiàn)出不同的移土培肥效應特征。其中，在覆土條件下，蘿卜地(L-S)土壤樣本的全氮平均含量為6.5 g/kg比未覆土(L-NS)全氮平均含量增加了35.4%；而覆土條件下，紅薯地(H-S)土壤樣本全氮平均含量為8.1 g/kg，比未覆土(H-NS)全氮含量增加了39.7%。蘿卜地和紅薯地在覆土條件下，土壤樣本平均全氮含量都與相應未覆土條件下的土壤樣本全氮含量存在差異顯著的特征。而對于玉米地覆土(Y-S)和未覆土(Y-NS)條件，土壤樣本全氮含量分別達到了6.4、6.8 g/kg，且差異不顯著(圖2)。

在全磷的移土培肥效應特征方面，在覆土條件與未覆土條件下，蘿卜地土壤樣本的全磷平均含量差異不顯著，分別為0.75、0.91 g/kg。而對于覆土條件下的紅薯地，其土壤樣本全磷平均含量顯著高于未覆土條件，前者是后者的1.14倍。相似地，覆土條件下，玉米地土壤樣本全磷平均含量為1.30 g/kg，比未覆土條件下的玉米地顯著提高了62.5%。

對于全鉀的移土培肥效應特征，3種土地利用覆土條件的土壤樣本全鉀平均含量都高于未覆土條件，而且這種差異具有顯著性特征。其中覆土條件下的蘿卜地、紅薯地、玉米地的土壤樣本全鉀平均含量分別增加了37.8%、23.9%、20.0%。

圖2 土壤全效養(yǎng)分移土培肥效應特征

2.1.3 有效養(yǎng)分移土培肥效應特征 堿解氮、有效磷、速效鉀作為衡量土壤養(yǎng)分的另外一種形式，反映了可以被植物直接利用的養(yǎng)分狀態(tài)。首先，在覆土條件下，蘿卜地土壤樣品的堿解氮平均含量達54.5 mg/kg，比未覆土土壤堿解氮平均含量顯著增加了25.8%。而紅薯地土壤樣品堿解氮平均含量在覆土條件下增加效應更加顯著，達到了35.2%。對于玉米地土壤樣品堿解氮平均含量在覆土和未覆土條件下雖然分別達到了48.1、54.7 mg/kg，但兩者之間差異不顯著(圖3)。

其次，對于有效磷而言，蘿卜地，紅薯地以及玉米地覆土條件下土壤樣本有效磷的平均含量都顯著高于各自未覆土條件下的有效磷含量，分別增加了27.7%、77.5%、69.6%，且差異顯著。

最后，對于速效鉀的移土培肥效應特征中，在覆土條件下蘿卜地土壤樣品速效鉀平均含量為86.2 mg/kg，而未覆土也達到了80.8 mg/kg，兩者差異不顯著。而在覆土條件下紅薯地土壤樣本速效鉀平均含量為98.6 mg/kg，比未覆土條件下的紅薯顯著增加了28.4%。而在玉米地速效鉀的移土培肥效應更加明顯，覆土條件下玉米地土壤樣品速效鉀平均含量比未覆土顯著增加了75.9%。

圖3 土壤有效養(yǎng)分移土培肥效應特征

2.2土壤顆粒移土培肥效應特征

通過對比覆土與未覆土條件下，3種土地利用類型(蘿卜、紅薯、玉米)土壤粘粒、粉粒、沙粒含量的差異，分析了土壤顆粒的移土培肥效應特征。首先，從整體而言，3種土地利用類型在覆土后，土壤粘粒的體積百分比含量都出現(xiàn)了不同程度的增加，從而導致覆土前后粘粒含量出現(xiàn)了一定的差異顯著性。其中，蘿卜地在覆土后，粘粒體積百分比含量達到了4.06%，與覆土前差異變化不大，只增加了5.3%，而對紅薯地，粘粒體積百分比在覆土前后出現(xiàn)了顯著增加，從覆土前的6.05%增大到了16.12%；而在玉米地中，覆土后的土壤粘粒的體積含量比覆土前也顯著增加了33.7%(圖4)。

其次，3種土地利用類型砂粒體積百分比在覆土前后變化并不顯著，其中蘿卜地覆土后砂粒體積百分含量降低了7.2%，而對于紅薯地和玉米地砂礫體積百分含量在覆土后則出現(xiàn)了輕微的增加，分別增加了1.7%、3.6%。

最后，對于不同土地利用類型粉粒體積含量的移土培肥效應也有所不同，其中蘿卜地覆土后粉粒的體積含量比未覆土顯著增加了29.8%，而對于紅薯地和玉米地粉粒的體積含量，未覆土條件下平均值分別為23.5%和24.4%，而覆土條件下相應土地利用類型的粉粒體積含量則分別減少了48.3%和20.2%。因此，移土培肥措施后土壤粘粒和砂粒的平均體積含量得到了不同程度的增加和降低，但是粉粒的變化出現(xiàn)了波動。

2.3土壤養(yǎng)分-顆粒相關分析

表2分析了移土培肥措施與未采用移土培肥措施2種條件下，土壤顆粒與養(yǎng)分的相關關系。從表2可知，在未覆土條件下，粘粒體積含量與有機質，土壤全效養(yǎng)分、有效養(yǎng)分大多表現(xiàn)出顯著正相關關系，其中與有機質、堿解氮的正相關關系相對更顯著。而砂粒體積含量則與土壤養(yǎng)分呈現(xiàn)出負相關，但是相關關系不顯著。另一方面，在覆土條件下，土壤粘粒體積含量與土壤養(yǎng)分的正相關性比未覆土條件更強，且顯著性更明顯，特別是對土壤有機質、全氮、堿解氮的正相關關系更強。而土壤砂粒體積含量與有機質呈現(xiàn)顯著負相關關系。此外，無論是覆土還是未覆土條件下，土壤粉粒體積含量與有機質、全效養(yǎng)分、速效養(yǎng)分都沒有表現(xiàn)出顯著的正相關關系，其與土壤養(yǎng)分的相關關系強度介于土壤粘粒和土壤砂粒之間。

圖4 土壤顆粒移土培肥效應特征

處理土壤顆粒有機質全氮全磷全鉀堿解氮有效磷速效鉀未覆土粘粒0.689**0.5120.4430.642*0.621**0.3430.228粉粒0.3110.4110.2850.1120.2310.1110.081砂粒-0.433-0.342-0.2560.124-0.223-0.411-0.511覆土3年粘粒0.766**0.632**0.522*0.4350.672**0.531*0.333粉粒0.3450.3320.4140.1210.2220.3610.062砂粒-0.555*-0.412-0.311-0.128-0.222-0.0240.092

注：*、**分別表示相關性達到P<0.05、P<0.01的顯著水平。

3 結論

通過對重慶忠縣移土培肥示范區(qū)土壤樣品的采集、測定和分析，主要從土壤2個重要的理化性質為切入點，評估了土壤養(yǎng)分以及顆粒的移土培肥效應特征。對于以蘿卜、紅薯、玉米為主要種植模式的土地利用類型而言，采用覆土措施的移土培肥工程措施在不同程度上都提高了土壤有機質、全效養(yǎng)分、有效養(yǎng)分的含量，對于土壤肥力重要的評價指標土壤有機質而言，其提高的幅度在15.4%～80.9%之間，作為代表土壤潛在肥力的關鍵要素之一的土壤全效養(yǎng)分也在采用移土培肥措施后增加了6.4%～114.2%，而可以作為直接被作物利用的有效養(yǎng)分，移土培肥的覆土措施也將其提高了13.7%～77.5%。因此作為一種改善土壤肥力的重要人為措施，移土培肥工程對補充作物養(yǎng)分，保持穩(wěn)定持續(xù)的土壤肥力以及改善土壤潛在的生產力有著重要的生態(tài)意義和經濟價值。

同時，移土培肥對于土壤固相物質的改善，特別是土壤粘粒體積百分比的提高也在對比分析中有所發(fā)現(xiàn)，在通過對比土壤顆粒的移土培肥效應特征中，粘粒體積百分比提高的幅度達到了5.30%～166.3%。粘粒比例的提高不單單為土壤養(yǎng)分的蓄積提供了重要的載體保障，同時也有效地改善了土壤結構，提高了土壤水分的有效涵養(yǎng)以及土壤空氣的合理流動，為植物吸收穩(wěn)定、均勻、充足的養(yǎng)分提供了一個合理的環(huán)境。也可以有效地抑制土壤侵蝕、水土流失等極端生態(tài)水文現(xiàn)象的發(fā)生。

實際上，移土培肥措施為土壤顆粒與養(yǎng)分構建了一個相對高效的耦合平臺，使得土壤的理化性質通過人為干擾得到進一步的調整和優(yōu)化，從長遠的角度看，移土培肥措施是對土地生產力以及表土資源進行了調控和二次分配，在一定程度上整合了土地資源的生態(tài)和經濟效應，在理論和實踐中都有比較廣闊的發(fā)展前景。

此外，“移土”的工程措施和“移土”之后的“培肥”措施實際上是一個不可分割的整體，因此，根據不同作物的生理生態(tài)特征采用不同的耕作措施和養(yǎng)分管理是“培肥”的核心，也是發(fā)揮移土培肥措施效果的關鍵，因此如何避免只重視“移土”而忽視后期的“培肥”，如何有效地對移土培肥措施后期的管理還需要進一步的研究。

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(責任編輯：曾小軍)

StudyonImprovementofSoilQualitybySoil-transferringandMuck-increasingProject

LUO Wen-qian, SUN Jia-bin, PENG Zhao-hui

(Institute of Renewable Energy, Chengdu Academy of Agricultural and Forestry Sciences in Sichuan Province, Chengdu 611130, China)

S156

A

1001-8581(2017)10-0058-05

2017-05-31

2016年成都市產業(yè)集群協(xié)同創(chuàng)新重大項目(2016-XT00-00007-NC)。

羅文倩(1984─)，碩士，研究方向：農村能源開發(fā)與環(huán)境保護。