?不同肥力紅壤旱地對季節(jié)性干旱條件的響應(yīng)特征

摘 要：為了探討不同肥力等級紅壤旱地對季節(jié)性干旱的響應(yīng)特征，選取高中低肥力的紅壤旱地，系統(tǒng)研究土壤容重、有機(jī)質(zhì)含量及連續(xù)干旱條件下土壤含水量變化。結(jié)果顯示：在紅壤旱地上，0～20 cm土層中，高肥力處理的容重分別比中肥力和低肥力降低了8.15%和3.45%;同時，高肥力在0～20 cm和20～40 cm的土壤有機(jī)質(zhì)含量分別比中肥力提高了12.63%和17.48%，比低肥力增加了18.26%和22.68%;連續(xù)干旱降低了紅壤旱地的土壤含水量，但高肥力等級的土壤可以有效減緩干旱引起的表層土壤含水量下降速度。

關(guān)鍵詞：紅壤旱地;連續(xù)干旱;土壤有機(jī)質(zhì);土壤含水量

中圖分類號：S152.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-060X（2018）11-0056-03

Response Characteristics of Red Soil Dryland with Different Fertility to Seasonal

Drought Conditions

XU Wu-feng1，NI Lie1，ZHAO Zhong-ren2

（1. Huifeng Biotechnology Co.， Ltd. in Tonglu of Zhejiang， Tonglu 311599， PRC; 2. Institute of Agriculture Science， Plantation of

Dengjia Town of Jiangxi， Yujiang 335200， PRC）

Abstract： In order to explore the response characteristics of red soil uplands with different fertility levels to seasonal drought， high and low fertility red soil uplands were selected to systematically study the changes of soil bulk density， organic matter content and soil water content under continuous drought conditions. The results showed that the bulk density of high-fertility treatments decreased by 8.15% and 3.45% in 0-20 cm soil layer compared with medium-fertility and low-fertility treatments， respectively. At the same time， the organic matter content of soil with high fertility in 0-20 cm and 20-40 cm was 12.63% and 17.48% higher than that of medium fertility， 18.26% and 22.68% higher than that of low fertility， respectively. Continuous drought reduces soil water content in red soil upland， but high fertility grade soil can effectively slow down the decline rate of surface soil water content caused by drought.

Key words： red soil upland; continuous drought; soil organic matter; soil water content

紅壤是我國重要的土壤資源之一，主要分布于我國長江以南的低山丘陵區(qū)，約占國土面積22%。江西省是全國紅壤面積最大的省份，紅壤約占全省土地面積的70%。在季節(jié)性干旱情況下，水分是限制旱地作物（玉米、花生等）產(chǎn)量的重要影響因子。有研究表明，土壤水分保蓄能力是限制該地區(qū)作物產(chǎn)量重要影響因子[1]。通過稻草覆蓋、施用保水劑等措施可以顯著提高紅壤旱地的土壤水分含量和作物需水能力[2]。因此，如何提高土壤保水能力已成為該紅壤地區(qū)旱作物增產(chǎn)的重要研究方向。

不同利用方式或肥力水平可以顯著影響土壤肥力和作物產(chǎn)量。一方面，蔬菜種植中有機(jī)肥的施用可以顯著提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量、土壤容重和微生物活性等理化性質(zhì)[3-5]，而這些理化性質(zhì)的改變則可能間接影響土壤水分運(yùn)移。另一方面，不同利用方式中施肥、水分管理等可以顯著影響作物的生物量和根系活力[6]，從而間接提高作物根系的吸水和植物耗水能力。但是，目前有關(guān)紅壤旱地的水分研究主要集中在稻草覆蓋、保水劑等技術(shù)上[7-9]，而有關(guān)不同利用方式（比如新墾荒地，長期進(jìn)行花生、芝麻或紅薯種植的旱地，長期進(jìn)行蔬菜種植的旱地）對土壤水分變化的研究則鮮有報(bào)道。因此，研究選取不同利用方式導(dǎo)致的高中低肥力等級的紅壤旱地，探討不同肥力等級下土壤水分的變化規(guī)律，并結(jié)合土壤容重和有機(jī)質(zhì)的變化，揭示土壤水分變化對不同肥力等級的響應(yīng)機(jī)制，以期為南方紅壤區(qū)的水分管理提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)域

試驗(yàn)點(diǎn)選在江西省鷹潭市余江區(qū)（116°26′E，28°37′N），平均海拔高度26 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均降雨量為1 727 mm， 降水豐富但季節(jié)分配不均，早玉米生育期（4—7月）和晚玉米生育期（7—10月）內(nèi)降水分別占全年降水的37.8% 和14.4%。該地區(qū)多年平均溫度為17.7℃，其中1月平均溫度5.5℃，7月平均溫度29.9℃。土壤母質(zhì)為第四紀(jì)紅粘土。選取不同肥力等級的紅壤旱地進(jìn)行試驗(yàn)，低肥力為新開墾荒地;中肥力為長期種植花生、芝麻或紅薯的旱地;高肥力為長期施用有機(jī)肥并種植蔬菜的旱地。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法

在余江區(qū)的中童鎮(zhèn)、平定鄉(xiāng)和鄧埠鎮(zhèn)選擇低肥力、中肥力和高肥力旱地各3個地點(diǎn)，每個地點(diǎn)一塊地，面積不低于1 000 m2，于2013年7—8月份（南方季節(jié)性干旱頻發(fā)的時間）進(jìn)行試驗(yàn)，在7月12日第1次降雨后開始，記錄連續(xù)干旱天數(shù)，并進(jìn)行土壤耕層（0～20 cm）容重、有機(jī)質(zhì)和土壤含水量的測定。

1.2.1 土壤容重測定 連續(xù)干旱13 d后采用環(huán)刀法取0～20 cm和20～40 cm土樣進(jìn)行測定。

1.2.2 土壤有機(jī)質(zhì)測定 連續(xù)干旱13 d后用土鉆采集0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm和40～60 cm的土樣，帶回室內(nèi)風(fēng)干，研磨過篩，采用重鉻酸鉀法對土壤有機(jī)質(zhì)進(jìn)行測定。

1.2.3 土壤含水量的測定 選擇連續(xù)干旱1、5、9和13 d分別測定0～10cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～68 cm和80～100 cm的土壤含水量，土壤含水量的測定均采用土鉆采集鮮土樣、再烘干稱重的方法。

數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS 16.0進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和分析，采用Origin 7.5軟件作圖。

2 結(jié)果分析

2.1 不同肥力等級的土壤容重變化

不同肥力等級中0～20 cm和20～40 cm的土壤容重見圖1，不同肥力等級處理中，0～20 cm高肥力處理的容重顯著降低，分別比中肥力和低肥力降低了8.15%和3.45%，而中肥力和低肥力之間則不存在顯著差異。但是在20～40 cm，各處理之間則無顯著差異。

2.2 不同肥力等級的土壤有機(jī)質(zhì)含量變化

由圖2可以看出，在0～20 cm和20～40 cm的土壤中，各處理有機(jī)質(zhì)含量存在顯著性差異，其中高肥力處理的有機(jī)質(zhì)含量在0～20 cm和20～40 cm土壤中分別比中肥力提高了12.63%和17.48%，比低肥力增加了18.26%和22.68%。在40～60 cm的土壤中各處理間也存在一定的差異，其中以低肥力最高。在60～80 cm和80～100 cm的土壤中，各處理間有機(jī)質(zhì)含量差異不顯著。由此可見，高肥力對土壤有機(jī)質(zhì)的影響集中在0～40 cm的土壤中。

2.3 不同肥力等級在連續(xù)干旱條件下不同深度的土壤含水量特征

如圖3所示，在連續(xù)干旱1～13 d的條件下，各層次土壤含水量均隨著干旱天數(shù)的延長而降低，在干旱的13 d內(nèi)，各處理在0～10 cm的土壤含水量從20%下降到15%左右，10～20 cm的土壤含水量從24%下降到18%左右，20～40 cm的土壤含水量從26%下降到22%左右，40～60 cm的土壤含水量從27%下降到23%左右。

在第13天時（圖3），0～10 cm土層中，低肥力土壤的含水量較第1天下降了4.28%，中肥力土壤下降了6.17%，高肥力土壤下降了3.73%，這說明，在連續(xù)干旱時，雖然土壤含水量下降幅度較大，但高肥力土壤則可以有效的減緩干旱引起的土壤表層的含水量下降幅度。

3 討 論

土壤容重是表征土壤物理性質(zhì)的重要指標(biāo)之一。在試驗(yàn)中，高肥力處理可以顯著降低紅壤旱地0～20 cm的土壤容重，原因與蔬菜種植中長期施用有機(jī)肥有關(guān)，而有機(jī)肥可以通過疏松土壤結(jié)構(gòu)顯著降低土壤容重。但20～40 cm處則表現(xiàn)出高中低肥力之間不存在顯著差異，這可能與有機(jī)肥的施用深度有關(guān)。增加外源有機(jī)質(zhì)投入可以顯著提升土壤有機(jī)碳庫。有機(jī)肥施入土壤后，受微生物分解的影響，其在土壤中變化較大，在加上耕作措施的影響，其在土壤不同深度中也可能存在遷移變化[10-13]。試驗(yàn)結(jié)果表明，在土壤濃度為高肥力處理的0～20 cm和20～40 cm的土壤有機(jī)質(zhì)含量比中肥力處理和低肥力處理顯著提升。但是，在40～60 cm、60～80 cm和80～100 cm的土壤深度則沒有顯著差異，這可能與紅壤旱地的物理結(jié)構(gòu)有關(guān)。有研究表明，在紅壤旱地上，40 cm以下的土壤不易受外部環(huán)境的影響，施肥、耕作等措施很難擾動40 cm以下的土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀養(yǎng)分含量[14]。

大量研究表明，每年的7—9月是紅壤地區(qū)季節(jié)性干旱頻發(fā)的時段[15-18]。因此，研究應(yīng)對季節(jié)性干旱的措施和手段就顯得十分迫切和重要。有機(jī)肥可以增加土壤的緩沖性、改良土壤結(jié)構(gòu)，從而在一定程度上可以緩解土壤干旱[19-23]。在試驗(yàn)研究中，雖然連續(xù)干旱降低了紅壤旱地的土壤含水量，但是在連續(xù)13 d干旱后，高肥力處理的土壤含水量降幅低于其他處理。這說明，蔬菜種植中施用大量有機(jī)肥可以有效的減緩干旱引起的表層土壤含水量的損失。這與李亞貞等[24]的研究結(jié)果一致。

4 結(jié) 論

在紅壤旱地上，肥力等級越高，土壤容重越低，有機(jī)質(zhì)含量越高。在0～20 cm，高肥力處理的土壤容重分別比中肥力和低肥力降低了8.15%和3.45%。同時，高肥力處理在0～20 cm和20～40 cm的土壤有機(jī)質(zhì)含量分別比中肥力處理增加了12.63%和17.48%，比低肥力增加了18.26%和22.68%。連續(xù)干旱降低了紅壤旱地的土壤含水量，但是，高肥力處理可以有效減緩干旱引起的土壤表層含水量下降速度。

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（責(zé)任編輯：肖彥資）