浙江省高產(chǎn)稻田的土壤肥力特征研究

鄭銘潔， 劉琛， 朱銘， 傅慶林*， 郭彬， 裘高揚(yáng)， 李華， 林義成

(1.建德市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，浙江 杭州 311600； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 環(huán)境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021；3.安吉縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，浙江 湖州 313300)

水稻土是一種重要的土地資源，以種植水稻為主，其土壤肥力特征直接影響我國糧食安全。研究不同生產(chǎn)力水稻土的肥力變化特征，對于定向培育高產(chǎn)水稻土和提升中低產(chǎn)水稻土肥力具有重要的指導(dǎo)意義[1]。目前，我國對水稻土肥力特征做了大量的研究[2-3]，明確高產(chǎn)水稻土的熟化程度高，耕層土壤厚度一般達(dá)到15 cm，土壤有機(jī)質(zhì)比較豐富[4]。水稻土經(jīng)過長期的水耕熟化，合理的利用，可以達(dá)到排水暢、土體厚、肥力高[1,5]。但是對高產(chǎn)水稻土的土壤肥力指標(biāo)研究相對較少。為了培育高產(chǎn)水稻田，我們選擇浙江省6個(gè)縣(市)具有代表性稻區(qū)的水稻土，采集54個(gè)水稻土樣品進(jìn)行物理化學(xué)性質(zhì)分析，從土壤環(huán)境、剖面性狀和理化性質(zhì)等方面，研究高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)稻田土壤肥力的基本特性，揭示浙江省水稻高產(chǎn)土壤特性，以期為高產(chǎn)水稻土的定向培育和提升中、低產(chǎn)水稻土的肥力提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣

選擇浙江省6個(gè)縣(市)具有代表性的水稻土：溫嶺市濱海鹽土區(qū)(E121°33′20.4″，N28°24′59.8″，涂黏田，質(zhì)地為壤土)，瑞安市飛云江沖積扇區(qū)(E120°45′47.9″，N27°72′74.6″，泥砂田，質(zhì)地為砂壤)，淳安縣山隴緩坡梯田(E118°51′12.5″，N29°42′64.4″，黃筋泥田，質(zhì)地為砂壤)，江山市沖積平原區(qū)(E118°56′37.3″，N28°58′55.9″，砂田，質(zhì)地為砂壤)，平湖市水網(wǎng)平原區(qū)(E121°02′10.7″，N30°64′20.2″，黃斑青粉泥田，質(zhì)地為粉土)，長興縣緩坡紅壤區(qū)(E119°88′14.7″，N30°95′81.8″，黃泥田，質(zhì)地為砂壤)。按照《全國各耕地類型區(qū)高產(chǎn)田、中產(chǎn)田、低產(chǎn)田糧食單產(chǎn)指標(biāo)參照表》，將田塊劃定為高產(chǎn)田、中產(chǎn)田和低產(chǎn)田。每個(gè)縣(市)均采集高、中、低3種類型的土壤樣品，每個(gè)類型取3個(gè)土樣，每個(gè)縣(市)取9個(gè)土樣，6個(gè)縣(市)共取得54個(gè)土壤樣品。

在2021年10月水稻收割前1周，以S形取樣法隨機(jī)布點(diǎn)，先去除表層植株根系和破碎變形的土壤，用取土器采集0～20 cm耕層的土壤樣品；用環(huán)刀盒采土壤，以確保土壤結(jié)構(gòu)完整自然，帶回實(shí)驗(yàn)室后，風(fēng)干以備測定基本理化性狀。

1.2 測定項(xiàng)目和方法

土壤基本理化性狀的分析方法[6]：土壤機(jī)械組成的測定采用比重計(jì)法，微團(tuán)聚體的測定采用吸管法，土壤pH的測定采用玻璃電極法，有機(jī)質(zhì)含量的測定采用重鉻酸鉀容量-外加熱法，全氮含量的測定采用濃硫酸催化消煮-凱氏定氮法，堿解氮含量的測定采用堿解擴(kuò)散法，有效磷含量的測定采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法，速效鉀含量的測定采用醋酸銨浸提-火焰光度法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕層土壤化學(xué)性狀

如表1所示，6個(gè)縣(市)的高產(chǎn)稻田耕層土壤pH 5.65～7.78，平均7.13；有機(jī)質(zhì)含量29.12～46.01 g·kg-1，平均含量為36.40 g·kg-1；全氮含量1.75～2.75 g·kg-1，平均含量為2.19 g·kg-1；堿解氮含量86.70～176.44 mg·kg-1，平均含量為143.85 mg·kg-1；有效磷含量12.95～28.96 mg·kg-1，平均含量為20.12 mg·kg-1；速效鉀含量43.40～197.90 mg·kg-1，平均含量為88.44 mg·kg-1。

表1 水稻土0～20 cm耕層土壤理化性質(zhì)

2.2 耕層土壤物理性狀

如圖1所示，6個(gè)縣(市)高產(chǎn)稻田的耕層土壤機(jī)械組成為砂粒8%～22%、粉粒55%～68%、黏粒20%～24%，而中低產(chǎn)田為砂粒13%～31%、粉粒50%～66%、黏粒13%～28%。

圖1 6個(gè)縣(市)水稻土0～20 cm耕層土壤微團(tuán)聚體分布

6個(gè)縣(市)稻田土壤微團(tuán)聚體的分布，隨土地生產(chǎn)力的提升，0.010～<0.050 mm和0.005～<0.010 mm粒級的微團(tuán)聚體含量均有增加，0.001～<0.005 mm粒級的團(tuán)聚體含量相應(yīng)減少。高產(chǎn)田耕層土壤的0.050～0.250 mm微團(tuán)聚體含量1%～4%，0.010～<0.050 mm微團(tuán)聚體含量11%～31%，0.005～<0.010 mm微團(tuán)聚體含量25%～49%，0.001～<0.005 mm微團(tuán)聚體含量23%～50%，<0.001 mm微團(tuán)聚體含量17%～27%。

2.3 土壤剖面特征

通過6個(gè)縣(市)的高產(chǎn)田調(diào)查表明，耕作層厚度10～15 cm占15.5%，>15～20 cm占56.7%，>20 cm占28.8%，暗棕色，耕層下部有明顯的鱔血斑塊。犁底層厚度5～8 cm，灰棕色，塊狀結(jié)構(gòu)，穴縫處有鱔血斑塊，有較多的根孔，具有優(yōu)良的透水性和保水性。斑紋層(滲育層)厚度在30～50 cm，暗棕色，內(nèi)部分布銹點(diǎn)斑紋。淀積層(底土層)位于田面80 cm以下，厚度達(dá)40 cm以上，有明顯的鐵錳物質(zhì)集聚形成結(jié)核。潛育層青灰色，土層深度≥100 cm。

2.4 產(chǎn)量與其他指標(biāo)的相關(guān)性

產(chǎn)量與耕層土壤的砂粒(-0.714**)呈極顯著負(fù)相關(guān)，與0.001～<0.005 mm粒級微團(tuán)聚體(-0.529*)呈顯著負(fù)相關(guān)，而與粉粒(0.645*)、pH(0.551*)、有機(jī)質(zhì)(0.548*)和堿解氮含量(0.556*)呈顯著正相關(guān)，與黏粒(0.364)、全氮(0.332)、有效磷(0.381)、速效鉀(0.092)無顯著相關(guān)性。

3 小結(jié)與討論

高產(chǎn)水稻土具有良好的土體構(gòu)型。本研究表明，由于80%的水稻根系集中于20 cm以上的土層，高產(chǎn)水稻土耕層理想深度在20 cm以上；土體構(gòu)型中土壤質(zhì)地上壤下黏，斑紋層厚，有蓄水、保肥、滲水和通氣作用。也有研究[1]認(rèn)為，高產(chǎn)水稻土應(yīng)為脫潛化水稻土，耕作層厚度15～20 cm，犁底層厚度5～10 cm，心土層厚度25～30 cm和底土層厚度≥40 cm，地下水位在95 cm以下。因此，高產(chǎn)水稻土良好的土體構(gòu)型應(yīng)該是土壤剖面層次發(fā)育明顯，包括有深厚的耕作層、發(fā)育良好的犁底層、垂直節(jié)理明顯的心土層和保蓄性能較好的底土層。

高產(chǎn)水稻田土壤具有適宜的物理性狀。本研究表明，高產(chǎn)田耕作層土壤砂粒8%～22%，粉粒55%～68%，黏粒20%～24%，并且粉粒是6個(gè)縣(市)高產(chǎn)田土壤機(jī)械組成中的優(yōu)勢粒級，這一粒級的組分占比較高，是土壤擁有高自然肥力的重要特征。與前人研究高產(chǎn)田耕作層土壤粉砂粒占70%、黏粒為24%相似[4]。由此說明，隨著土地生產(chǎn)力的提升，砂粒的占比逐漸減小，粉粒和黏粒的占比之和逐漸增大。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤微團(tuán)聚體中0.010～<0.050 mm和0.005～<0.010 mm粒級的含量隨耕地質(zhì)量的改善、生產(chǎn)力的提升而有所增加，0.001～<0.005 mm粒級的微團(tuán)聚體含量也相應(yīng)減少，并且產(chǎn)量與耕層土壤的粉粒呈顯著正相關(guān)，而與耕層土壤的砂粒、0.001～<0.005 mm粒級微團(tuán)聚體呈顯著負(fù)相關(guān)。這與前人研究結(jié)果[7-8]相一致。

高產(chǎn)水稻土耕層土壤養(yǎng)分豐富、供肥保肥能力強(qiáng)。本研究表明，高產(chǎn)田土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均高于中低產(chǎn)田土壤，并且產(chǎn)量與耕層土壤的pH、有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量呈顯著正相關(guān)。有研究表明，高產(chǎn)水稻土有機(jī)質(zhì)含量和其他養(yǎng)分均高，土壤酸堿適中，一般無碳酸鹽反應(yīng)或微弱反應(yīng)[9-10]。由此可知，高產(chǎn)田耕作層土壤不僅有豐富的養(yǎng)分，而且還有較強(qiáng)的供肥保肥能力。由于有機(jī)物質(zhì)的施用不僅能提升土壤肥力，還能改善土壤的物理結(jié)構(gòu)，增加土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性[11-12]。因此，在中低產(chǎn)田土壤改良中要加強(qiáng)土壤的培肥和有機(jī)物料的添加，特別是與秸稈還田措施相結(jié)合，培育出高產(chǎn)水稻土。