突發(fā)性暴雨積水對(duì)低洼菜地土壤可提取態(tài)養(yǎng)分的影響

周成云，董代幸*，郎均英，章明奎

(1.杭州市富陽區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 杭州 311400；2.浙江大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 310058)

農(nóng)田養(yǎng)分流失不僅直接影響土壤的肥力水平，同時(shí)流失的養(yǎng)分進(jìn)入地表水體可增加水體的富營養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)[1]。研究[2-4]表明，農(nóng)田養(yǎng)分流失的數(shù)量與氣候、地面坡度、耕作方式、農(nóng)作物種類、施肥水平和肥料種類等有關(guān)。養(yǎng)分流失強(qiáng)度具有很大的時(shí)空變異性[5]。目前，有關(guān)農(nóng)田養(yǎng)分流失的研究主要涉及降水形成的地表徑流、農(nóng)田排水活動(dòng)，也有以流域?yàn)閱卧獊矸治鲳B(yǎng)分流失狀況[4,6-7]。因?qū)嵤┐嬖陔y度，以往的研究很少涉及特大暴雨期間旱地短期積水導(dǎo)致的養(yǎng)分流失。蔬菜地是我國農(nóng)田施肥水平較高的土地利用方式，因土壤養(yǎng)分積累高，養(yǎng)分流失潛力大[8]。東南地區(qū)由臺(tái)風(fēng)帶來的特大暴雨對(duì)蔬菜地的短期淹水常?？蓪?dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也可引起養(yǎng)分的大量損失，但這方面尚缺乏詳細(xì)的報(bào)道。本文從土壤養(yǎng)分變化的角度，調(diào)查了因臺(tái)風(fēng)暴雨引起的地表積水對(duì)蔬菜地養(yǎng)分流失的影響。

1 材料與方法

在田間實(shí)地觀察的基礎(chǔ)上，基于天氣預(yù)報(bào)，于2019年8月9—11日第9號(hào)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”影響杭州前2 d在杭州市錢塘江兩岸預(yù)選35塊地勢低洼、易積水的蔬菜地，采集表層土樣；于2019年8月15日(臺(tái)風(fēng)過境后的第4天)選擇已確認(rèn)受臺(tái)風(fēng)暴雨明顯影響、積水時(shí)間超過24 h的其中17塊蔬菜地再次進(jìn)行采樣。前后2次采集的樣品均為表層(0～15 cm)的混合樣，每一田塊采集的混合樣各由15個(gè)分樣混合而成。其中的12塊蔬菜地土壤質(zhì)地屬壤土，另5塊屬砂土?！袄骜R”臺(tái)風(fēng)過程累計(jì)降水量約200 mm。

采集的土樣經(jīng)室溫下風(fēng)干后充分混勻，分別過2和0.125 mm篩用于土壤分析，分析內(nèi)容包括pH、有機(jī)質(zhì)、水溶性鹽分、有效磷、速效鉀、有效氮及有效鈣、鎂、硅、硫、銅、鋅、鐵、硼，采用常規(guī)方法進(jìn)行分析[9]。其中，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化法測定；pH用電位法測定；水溶性鹽采用去離子水提取、重量法測定；有效磷采用Olsen法，0.5 mol·L-1NaHCO3提取、鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用NH4OAc提取、火焰光度計(jì)法測定；NO3-N和NH4-N用2 mol·L-1KCl提取、納氏試劑比色法和紫外分光光度法測定；土壤有效硅用乙酸緩沖液浸提、硅鉬藍(lán)比色法測定；有效鈣和有效鎂用乙酸銨提取、原子吸收法測定；有效硫采用比濁法測定；土壤有效銅、鋅、鐵用DTPA提取、原子吸收法測定；有效硼采用沸水法提取、比色法測定。

2 結(jié)果與分析

17塊蔬菜地積水前土壤性質(zhì)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 17塊蔬菜地積水前土壤肥力指標(biāo)的基本情況

2.1 土壤有機(jī)質(zhì)、pH和鹽分的變化

因臺(tái)風(fēng)暴雨引起的地表積水后，蔬菜地土壤有機(jī)質(zhì)有輕微的下降趨勢，17塊蔬菜地積水前、后有機(jī)質(zhì)平均含量分別為20.07和19.67 g·kg-1，積水后土壤有機(jī)質(zhì)含量下降-0.26～1.52 g·kg-1(負(fù)數(shù)說明增加，下同)，平均下降了0.40 g·kg-1，下降幅度(指下降量占積水前的百分比)為-1.88%～5.50%，平均為1.85%。積水對(duì)土壤pH的影響較為明顯，總體上，積水后蔬菜地土壤的pH有增加的趨勢，增加值在-0.05～0.31個(gè)單位，平均增加了0.11個(gè)單位。積水后多數(shù)土壤鹽分迅速下降，僅個(gè)別原先鹽分較低的蔬菜地土壤鹽分略有增加；17塊蔬菜地淹水后土壤鹽分平均由1.04 g·kg-1下降至0.80 g·kg-1，平均下降了0.24 g·kg-1，為-0.05～0.79 g·kg-1，下降幅度在-10.87%～42.19%，平均下降幅度為18.84%。

2.2 土壤速效氮、磷、鉀的變化

積水后，原先積累在土壤中的NO3-N迅速下降，17塊蔬菜地淹水后土壤NO3-N平均由39.12 mg·kg-1下降至11.12 mg·kg-1，平均下降了28.00 mg·kg-1，為3.55～24.61 mg·kg-1；下降幅度在45.45%～91.17%，平均下降幅度為70.41%。積水后土壤NH4-N的變化相對(duì)較小，多數(shù)蔬菜地積水后土壤NH4-N呈現(xiàn)下降，但也有部分蔬菜地積水后土壤NH4-N呈現(xiàn)上升趨勢，17塊蔬菜地積水后土壤NH4-N平均由4.74 mg·kg-1下降至3.99 mg·kg-1，平均下降了0.75 mg·kg-1，為-1.96～3.25 mg·kg-1；下降幅度在-79.35%～58.77%，平均下降幅度為7.19%。積水后土壤有效磷均呈現(xiàn)下降，平均由98.58 mg·kg-1下降至82.62 mg·kg-1，平均下降了23.05 mg·kg-1，下降5.38～50.63 mg·kg-1；下降幅度在6.22%～23.59%，平均下降幅度為13.49%。

2.3 土壤中量元素的變化

積水后土壤有效態(tài)鈣、鎂、硅和硫的變化較為復(fù)雜，多數(shù)蔬菜地積水后土壤有效態(tài)鈣、鎂、硅和硫呈下降，但也有部分蔬菜地淹水后土壤有效態(tài)鈣、鎂、硅和硫呈現(xiàn)上升趨勢。17塊蔬菜地淹水后土壤有效態(tài)鈣、鎂、硅和硫平均分別由354.65、93.06、150.53和38.88 mg·kg-1下降至322.41、81.18、145.12和32.47 mg·kg-1，為-17.00～149.00、-13.00～41.00、-14.00～39.00和-5.00～16.00 mg·kg-1，平均下降量分別為32.24、11.88、5.41、6.41 mg·kg-1。與積水前比較，積水后土壤有效態(tài)鈣、鎂、硅和硫下降幅度分別在-5.72%～32.18%、-41.94%～32.03%、-22.64%～20.65%和-18.52%～34.04%，平均下降幅度為7.66%、8.15%、1.87%和12.87%。

2.4 土壤微量元素的變化

多數(shù)情況下，蔬菜地積水后土壤有效態(tài)銅、鋅、硼呈現(xiàn)下降，但也有少數(shù)蔬菜地積水后土壤有效態(tài)銅、鋅、硼呈現(xiàn)上升趨勢。17塊蔬菜地積水后土壤有效態(tài)銅、鋅、硼平均分別由1.22、1.64和1.15 mg·kg-1下降至1.06、1.52和0.95 mg·kg-1，下降分別為-0.05～0.51、-0.11～0.36和-0.06～0.57 mg·kg-1，平均下降量分別為0.16、0.13和0.21 mg·kg-1；與積水前比較，積水后土壤有效態(tài)銅、鋅和硼下降幅度分別在-7.81%～29.31%、-20.75%～25.00%和-21.43%～30.95%，平均下降幅度為11.40%、5.78%和12.82%。土壤有效鐵的情況有所不同，多數(shù)蔬菜地積水后土壤有效鐵呈增加趨勢，少數(shù)蔬菜地有效鐵有所下降，17塊蔬菜地積水后土壤有效態(tài)鐵平均由15.99 mg·kg-1上升至16.65 mg·kg-1，為-15.80～8.17 mg·kg-1，平均上升量為0.66 mg·kg-1；與積水前比較，積水后土壤有效態(tài)鐵上升幅度在-36.37%～68.03%，平均增加幅度為17.57%。

2.5 土壤養(yǎng)分變化與蔬菜地養(yǎng)分積累、質(zhì)地的關(guān)系

相關(guān)分析結(jié)果(表2)表明，養(yǎng)分指標(biāo)的變化值多少與蔬菜地積水前養(yǎng)分水平均呈現(xiàn)正相關(guān)，即養(yǎng)分積累高的土壤在暴雨中損失的養(yǎng)分量也較多。

表2 積水前后養(yǎng)分指標(biāo)的變化值與蔬菜地積水前養(yǎng)分水平的相關(guān)系數(shù)(n=17)

表3可知，除有機(jī)質(zhì)、NH4-N和有效鐵等變化趨勢不明顯的幾個(gè)指標(biāo)外，積水后砂土養(yǎng)分的變化值和變化幅度都高于壤土，表明砂質(zhì)蔬菜地受積水后更易發(fā)生養(yǎng)分的變化。

表3 不同質(zhì)地蔬菜地積水后土壤養(yǎng)分變化的差異

3 小結(jié)

觀測結(jié)果表明，臺(tái)風(fēng)引起的異常降水事件可在短期內(nèi)導(dǎo)致土壤養(yǎng)分的迅速損失，其變化甚至超過了某些土壤的年度變化。影響最為明顯的是土壤鹽分、NO3-N和有效磷，其次為有效態(tài)鈣、鎂、硅和硫及有效態(tài)銅、鋅、硼，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和pH的影響較小。土壤養(yǎng)分指標(biāo)的變化值與蔬菜地積水前養(yǎng)分水平呈正相關(guān)；砂土養(yǎng)分的變化值高于壤土。