不同種植模式對土壤速效養(yǎng)分和腐殖質(zhì)組分的影響

摘要" 本研究基于長期定位試驗，對比分析了不同土層常規(guī)種植模式菜花（T0）和有機種植模式，依次為辣椒（T1）、大地辣椒（T2）、玉米（T3）和花椰菜（T4）對土壤速效養(yǎng)分和腐殖質(zhì)組分的影響。結(jié)果表明，有機種植模式T3土壤平均速效氮含量最高，為110.67"mg/kg，平均含量依次為T3gt;T2gt;T1gt;T0gt;T4；T2、T3和T4模式土壤平均速效磷含量均低于T0，平均含量依次為T1gt;T0gt;T2gt;T4gt;T3；T2土壤平均速效鉀含量最高，為275.13"mg/kg，平均含量依次為T2gt;T3gt;T4gt;T1gt;T0；T3土壤平均胡敏酸含量最高，為1.38"g/kg，平均含量依次為T3gt;T2gt;T4gt;T1gt;T0；4種有機種植模式的土壤平均富里酸含量均低于常規(guī)種植模式，含量由高到低依次為T0gt;T4gt;T1gt;T3gt;T2。有機種植模式下土壤平均速效氮、速效鉀和胡敏酸含量較常規(guī)種植模式高。土壤胡敏酸與速效鉀、速效氮與速效鉀之間存在相關(guān)性（Plt;0.05）。綜上來看，有機種植模式可明顯改善土壤速效養(yǎng)分和腐殖質(zhì)組分，提高土壤肥力。

關(guān)鍵詞" 土壤速效養(yǎng)分；腐殖質(zhì)組分；有機種植；土壤肥力

中圖分類號" S152.4"""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼" A"""""" 文章編號" 1007-7731（2025）01-0095-06

DOI號" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.01.019

Effect of different cropping patterns on soil fast-acting nutrients and humus fractions

Abstract" The effects of conventional planting model cauliflower （T0） and organic planting models chili （T1）， open-air chili （T2）， maize （T3）， and cauliflower （T4） on soil fast-acting nutrients and humus fractions in different soil layers were compared based on a long-term positioning experiment. The results showed that the organic planting pattern T3 had the highest average soil fast-acting nitrogen content， at 110.67 mg/kg， with the average content ranked as T3gt;T2gt;T1gt;T0gt; T4; the average soil fast-acting phosphorus content in patterns T2， T3， and T4 was all lower than T0， with the average content ranked as T1gt;T0gt;T2gt;T4gt;T3; T2 had the highest average soil fast-acting potassium content， at 275.13 mg/kg， with the average content ranked as T2gt;T3gt;T4gt;T1gt;T0; T3 had the highest average soil humic acid content， at 1.38 g/kg， with the average content ranked as T3gt;T2gt;T4gt;T1gt;T0; the average soil fulvic acid content of the four organic planting patterns was all lower than the conventional planting pattern， with the content ranked from high to low as T0gt;T4gt;T1gt;T3gt;T2. The average content of fast-acting nitrogen， fast-acting potassium， and humic acid in soil under organic planting model was higher than that under conventional planting model. There were correlations between soil humic acid and fast-acting potassium， fast-acting nitrogen and fast-acting potassium （Plt;0.05）. In conclusion， organic planting can significantly improve soil fast-acting nutrients and humus components， and improve soil fertility.

Keywords" soil fast-acting nutrients; humus fractions; organic planting; soil fertility

化肥、農(nóng)藥的施用在提高作物產(chǎn)量、保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時，也帶來了土壤肥力下降等影響，這不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的長遠(yuǎn)發(fā)展[1-3]。有機種植因具有綠色、無公害的特點受到廣泛關(guān)注[4]。土壤肥力是衡量土壤質(zhì)量的指標(biāo)之一，而速效養(yǎng)分、腐殖質(zhì)組分等是評價土壤肥力的重要指標(biāo)。氮、磷和鉀等是植物生長發(fā)育的必需元素，不僅影響植物的生長代謝，還是植物體的重要組成部分[5]。土壤腐殖質(zhì)是土壤有機質(zhì)的重要組成部分，主要成分包括胡敏酸（Humic acid，HA）和富里酸（Fulvic acid，F(xiàn)A），其胡富比值（HA/FA）在一定程度上反映了土壤腐殖質(zhì)的含量，比值越高，土壤質(zhì)量越好[6]。因此，研究土壤腐殖酸、速效養(yǎng)分等指標(biāo)對于改善土壤肥力，推動有機農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

目前，有機農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，許多學(xué)者對有機種植開展了大量研究。例如，李其勝等[7]研究表明，施用經(jīng)微生物發(fā)酵的有機肥可以提高土壤中有機質(zhì)和腐殖質(zhì)酸的含量；李玉林等[8]通過研究稻田兩種栽培模式及各生育期土層養(yǎng)分含量發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)栽培相比，有機栽培模式下不同土層土壤速效氮、速效磷和速效鉀含量顯著提高；曾廣娟等[9]比較分析了有機種植與常規(guī)種植蔬菜地土壤細(xì)菌群落的多樣性，發(fā)現(xiàn)有機種植土壤中細(xì)菌群落的多樣性、豐富度和穩(wěn)定度更高，更有利于增加土壤中的有益菌群；Xu等[10]研究發(fā)現(xiàn)，施用有機肥可以提高土壤中胡敏酸和富里酸的含量，同時胡富比值增大，土壤肥力提高；Wang等[11]研究表明，長期施用堆肥，土壤中胡敏酸增加量大于富里酸增加量。目前，大部分研究主要集中在土壤質(zhì)量評價、土壤微生物多樣性評價及作物營養(yǎng)品質(zhì)比較等方面，有關(guān)土壤速效養(yǎng)分、腐殖質(zhì)組分等方面的研究有待進(jìn)一步深入。

本研究以有機種植模式下不同土層土壤為研究對象，以常規(guī)種植模式為對照，對土壤中速效氮、速效磷、速效鉀、胡敏酸和富里酸含量進(jìn)行測定，分析不同種植模式對土壤速效養(yǎng)分、腐殖質(zhì)組分的影響，揭示速效養(yǎng)分、腐殖質(zhì)組分的含量變化規(guī)律及各組分之間的相關(guān)性，為合理培肥土壤和選取適宜的植物種植模式提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)基本情況

試驗區(qū)位于河北省某有機果蔬種植基地。地理位置114"°20′—114"°52′ E，36"°35′—36"°56′ N，屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，雨熱同期，年平均氣溫15.5"℃，年平均日照時數(shù)2 463.8"h，年平均降水量503.6"mm，無霜期200"d。試驗區(qū)土質(zhì)為無污染、適宜有機食品種植的砂荒地。

1.2 試驗設(shè)計

在試驗區(qū)采集常規(guī)種植模式T0（菜花）和有機種植模式T1、T2、T3和T4（依次為辣椒、大地辣椒、玉米和花椰菜）的土壤樣品。采集前先清理地表石塊、植被等雜質(zhì)，采用雙對角線法采集每塊樣地內(nèi)的土樣，分別采集各植被下0～10、10～20和20～30"cm土層的土壤樣品，共采集15個樣品。

1.3 測定項目與方法

將采集的土樣置于實驗室內(nèi)陰干，研磨過篩，直徑lt;1.00"mm的土樣用于測定速效氮、速效磷和速效鉀含量；直徑lt;0.25"mm的土樣用于測定胡敏酸和富里酸的含量。參考文獻(xiàn)[3，8]研究方法測定土壤養(yǎng)分。速效氮測定采用堿解擴(kuò)散法；速效磷測定采用0.5"mol/L NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法；速效鉀測定采用乙酸銨浸提—火焰光度法；胡敏酸和富里酸測定采用重鉻酸鉀氧化容量法。采用Pearson相關(guān)性分析方法分析土壤速效養(yǎng)分與土壤腐殖質(zhì)組分之間的相關(guān)性。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與分析，采用SPSS 26.0軟件進(jìn)行單因素方差分析、Pearson相關(guān)性分析，采用LSD法進(jìn)行多重比較，采用Origin Pro軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植模式對土壤速效養(yǎng)分的影響

2.1.1 對土壤速效氮的影響 如圖1A所示，0～10"cm土層中，除T1外，其他有機種植模式的土壤速效氮含量均高于常規(guī)種植（T0），其中T3較T0提高54.98%（Plt;0.05），T1、T2、T4與T0差異無統(tǒng)計學(xué)意義（Pgt;0.05）。10～20"cm土層中，與T0相比，T1和T3模式土壤速效氮含量顯著提高，其中T3最高，為104.34"mg/kg，較T0提高了24.21%。20～30"cm土層中，各種植模式的土壤速效氮含量差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（Pgt;0.05）。綜合來看，0～30"cm土層中，T1、T2和T3模式的土壤平均速效氮含量均高于T0，平均含量依次為T3gt;T2gt;T1gt;T0gt;T4（表1）。

2.1.2 對土壤速效磷的影響 如圖1B所示，0～10"cm土層中，T1模式土壤速效磷含量較T0增加（Plt;0.05），T2、T3和T4的土壤速效磷含量較T0均降低（Plt;0.05），T1模式土壤速效磷含量最高，較T0提高26.20%。10～20"cm土層中，T1模式土壤速效磷含量較T0明顯增加（Plt;0.05），提高了92.86%，其余3種模式較T0均降低（Plt;0.05）。20～30"cm土層中，T1模式土壤速效磷含量最高，較T0增加75.15%（Plt;0.05）。T2和T4較T0分別增加10.05%和2.85%。綜合來看，0～30"cm土層中，T2、T3和T4模式土壤平均速效磷含量均低于T0，平均含量依次為T1gt;T0gt;T2gt;T4gt;T3（表1）。

2.1.3 對土壤速效鉀的影響 如圖1C所示，0～10"cm土層T1、T2、T3和T4模式土壤速效鉀含量較T0增加（Plt;0.05），其中T3的速效鉀含量最高，較T0提高了68.56%。10～20"cm土層中，T1、T2、T3和T4模式土壤速效鉀含量較T0增加（Plt;0.05），且4種有機種植模式間差異存在統(tǒng)計學(xué)意義（Plt;0.05）。20～30"cm土層中，與T0相比，有機種植模式的速效鉀含量均明顯增加（Plt;0.05），其中T2最高，為261.16"mg/kg，且4種有機種植模式間土壤速效鉀含量差異存在統(tǒng)計學(xué)意義（Plt;0.05）。綜合來看，0～30"cm土層中，T1、T2、T3和T4模式土壤平均速效鉀含量均高于T0，平均含量依次為T2gt;T3gt;T4gt;T1gt;T0（表1）。說明有機種植模式的土壤速效鉀含量高于常規(guī)種植模式。

2.2 不同種植模式對土壤腐殖質(zhì)組分的影響

2.2.1 對土壤胡敏酸的影響 0～10"cm土層中，T1土壤胡敏酸含量低于T0，其他3種有機種植模式均高于T0，且與T0差異存在統(tǒng)計學(xué)意義（Plt;0.05）。10～20 cm土層中，T2土壤胡敏酸含量最高（1.58 g/kg），較T0提高38.60%。20～30"cm土層中，T3土壤胡敏酸含量較高（1.23"g/kg），較T0提高64.00%，除T1外，其他3種有機種植模式與T0差異存在統(tǒng)計學(xué)意義（Plt;0.05）（表2）。由表3可知，在0～30"cm土層中，4種有機種植模式平均土壤胡敏酸含量均高于常規(guī)種植模式。不同種植模式下土壤胡敏酸含量依次為T3gt;T2gt;T4gt;T1gt;T0。

2.2.2 對土壤富里酸的影響 0～10"cm土層中，除T4外，其他3種有機種植模式土壤富里酸含量均低于T0，其中T3的含量最低（0.52"g/kg），與T0差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（Plt;0.05）。10～20"cm土層中，T3和T4土壤富里酸含量略高于T0，而T1和T2土壤富里酸含量低于T0，均與T0差異存在統(tǒng)計學(xué)意義（Plt;0.05）。20～30"cm土層中，T2、T3和T4土壤富里酸含量均低于T0，分別降低56.55%、71.72%和27.59%，4種有機種植模式與T0差異均存在統(tǒng)計學(xué)意義（Plt;0.05）。由表3可知，在0～30"cm土層中，有機種植模式平均土壤富里酸含量均低于常規(guī)種植模式。不同種植模式下土壤富里酸含量依次為T0gt;T4gt;T1gt;T3gt;T2。

2.2.3 對土壤胡富比的影響 0～10"cm土層中，有機種植模式的土壤胡富比均高于T0，且與T0差異存在統(tǒng)計學(xué)意義（Plt;0.05）。10～20"cm土層中，T1和T2的土壤胡富比高于T0，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（Plt;0.05）。20～30"cm土層中，T3土壤胡富比值最高，為3.00，較T0提高476.92%，各種植模式間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（Plt;0.05）。由表3可知，在0～30"cm土層中，4種有機種植模式的平均土壤胡富比高于常規(guī)種植模式。不同種植模式土壤胡富比依次為T2gt;T3gt;T4gt;T1gt;T0。

2.3 土壤速效養(yǎng)分與土壤腐殖質(zhì)組分之間的相關(guān)性

Pearson相關(guān)性分析結(jié)果顯示（表4），胡敏酸和胡富比之間呈正相關(guān)（Plt;0.01），富里酸與胡富比之間呈負(fù)相關(guān)（Plt;0.01），胡敏酸與速效鉀之間呈正相關(guān)（Plt;0.05），速效氮與速效鉀之間呈正相關(guān)（Plt;0.05）。

3 結(jié)論與討論

3.1 不同種植模式對植物速效養(yǎng)分的影響

有機種植是近年來大力推廣的一種綠色安全的農(nóng)業(yè)種植模式，在種植過程中主要依靠自然法則，通過耕作措施、物理和生物方式，使土壤獲得肥力并減少病蟲害。研究表明，有機種植可以顯著提高土壤有機質(zhì)、速效養(yǎng)分的含量，有效增強土壤肥力及土壤酶的活性，改善土壤質(zhì)量[12-13]。劉小粉[14]研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)種植相比，有機種植顯著提高了土壤有機碳、全氮和有效磷含量，顯著降低了土壤全鉀、速效鉀含量；曹春霞等[15]研究發(fā)現(xiàn)，有機種植模式土壤pH較高，而土壤全磷、全鉀和速效磷含量較低。本研究結(jié)果表明，0～30"cm土層中，有機種植模式T1、T2和T3土壤速效氮的含量明顯高于T0。土壤中速效氮含量往往與有機質(zhì)含量相關(guān)，有機種植模式下土壤有機質(zhì)含量提高，有機質(zhì)分解釋放出速效氮，導(dǎo)致土壤中速效氮含量高于常規(guī)種植模式[16]。此外，土壤有機質(zhì)含量與有機態(tài)氮含量呈正相關(guān)，有機態(tài)氮通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為速效氮被植物吸收利用[17]。有機種植模式的土壤速效磷含量低于常規(guī)種植模式，這可能與研究區(qū)降水量大、土壤長期積水，濕度過高影響有機磷的礦化作用等因素有關(guān)[18]，也可能與常規(guī)種植化學(xué)磷肥施用、前茬作物種類等因素有關(guān)[19]。有機種植模式下土壤速效鉀含量偏高，這可能與鉀肥的過量投入有關(guān)[20]。另外，氣候條件也會影響土壤速效鉀含量，研究區(qū)地處溫帶，土壤凍融交替，鉀離子容易被釋放[21]。由此可得，不同種植模式下，由于管理方式和氣候條件的變化，會導(dǎo)致土壤各速效養(yǎng)分指標(biāo)變化趨勢有所不同。

3.2 不同種植模式對植物腐殖質(zhì)組分的影響

土壤腐殖質(zhì)是一種高分子有機化合物，可以增強土壤中微生物的活性，提高土壤肥力，對環(huán)境保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)具有重要意義[22]。本試驗結(jié)果表明，與常規(guī)種植相比，有機種植模式的土壤胡敏酸含量較高，富里酸含量較低，從而導(dǎo)致胡富比高于常規(guī)種植，這說明有機種植模式下土壤中的腐殖質(zhì)含量高，土壤肥力強，這與苑學(xué)亮等[23]的研究結(jié)果類似。牛云夢等[24]研究表明，有機種植模式下，長期施用有機肥可以提高土壤中胡敏酸、可提取腐殖物質(zhì)的含量。在0～30"cm土層中，有機種植模式下土壤中富里酸的平均含量低于常規(guī)種植，這可能是因為施用有機肥促進(jìn)了富里酸向胡敏酸的轉(zhuǎn)化[25]。施夢馨等[26]研究表明，有機肥施加量越多，土壤腐殖化程度越高，土壤肥力越強。

3.3 不同種植模式下土壤速效養(yǎng)分與土壤腐殖質(zhì)組分之間的相關(guān)性

本研究結(jié)果表明，胡敏酸與速效鉀之間呈正相關(guān)（Plt;0.05），速效氮與速效鉀之間呈正相關(guān)（Plt;0.05）。土壤腐殖酸主要通過溶出作用和其官能團(tuán)對離子的交換作用等，將礦物態(tài)鉀釋放出來，成為速效鉀，被植物吸收利用[27]。土壤表面的枯枝落葉經(jīng)分解后成為腐殖質(zhì)，從而增加土壤有機質(zhì)含量，有機質(zhì)在土體中易被淋溶分解為速效氮，速效氮中的NH4+與土壤中對K+親和力較強的黏土礦物競爭吸附點位，促使K+解吸，從而提高土壤中鉀的有效性[28]。

綜上，在不同種植模式下，有機種植有利于提高土壤速效氮、速效鉀及胡敏酸的含量，0～30"cm土層中平均速效氮含量依次為T3gt;T2gt;T1gt;T0gt;T4，平均速效鉀含量依次為T2gt;T3gt;T4gt;T1gt;T0，平均胡敏酸含量依次為T3gt;T2gt;T4gt;T1gt;T0。土壤胡敏酸與速效鉀、速效氮與速效鉀之間存在相關(guān)性（Plt;0.05）。有機種植有利于改善土壤速效養(yǎng)分和腐殖質(zhì)組分，提高土壤肥力，有利于促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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