不同土壤類型肥力變化及典型黃壤地力培育模式效果研究

摘要" 通過(guò)對(duì)研究區(qū)典型分布的不同土壤類型設(shè)置監(jiān)測(cè)地塊，調(diào)查常規(guī)施肥和無(wú)肥措施下土壤肥力動(dòng)態(tài)變化情況及對(duì)作物生物量的影響；在典型黃壤分布區(qū)選擇代表性監(jiān)測(cè)地塊，開(kāi)展有機(jī)培肥、綠肥還田和秸稈還田等地力培育技術(shù)模式田間試驗(yàn)，研究不同地力培育技術(shù)模式下影響黃壤土壤肥力的主要因子和土壤培肥的關(guān)鍵因素。結(jié)果表明，5種不同土壤類型耕地以石灰土耕地的施肥量最高，整體上各地類有機(jī)肥投入量較低，化肥投入量較高；耕作層厚度整體呈旱地大于水田趨勢(shì)；土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀和緩效鉀含量均處于高至中等水平；黃棕壤在耕作熟化過(guò)程中可能因人為因素出現(xiàn)與自然成土過(guò)程中形成的土壤性質(zhì)不一致情況；常規(guī)施肥條件下紫色土耕地增產(chǎn)效果顯著。通過(guò)實(shí)施典型黃壤地力培育技術(shù)模式，兼用綠肥區(qū)鮮食玉米籽粒產(chǎn)量和秸稈產(chǎn)量最高；土壤養(yǎng)分處在較高或高等水平；地力培育技術(shù)模式顯著提高了土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮含量，且施用有機(jī)肥對(duì)提高土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮含量效果最明顯。

關(guān)鍵詞" 土壤類型；地力培育模式；土壤微生物；土壤肥力；耕地保護(hù)

中圖分類號(hào)" S158.2 """文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼" A """文章編號(hào)" 1007-7731（2025）03-0085-06

DOI號(hào)" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.03.019

Investigate on fertility change of different soil type and effect of typical yellow soil fertility cultivation model

LI Rui1 LEI Hao1 HAN Feng1 WU Kang1 ZHU Huaqing2 LIANG Yanfei2

（1Guizhou Provincial Soil and Fertilizer Work Station， Guiyang 550001， China;

2Guizhou Institute of Soil and Fertilizer， Guiyang 550025， China）

Abstract" Monitoring plots of different soil types were set up in thenbsp; study area to investigate the dynamic changes of soil fertility and its effects on crop biomass under conventional fertilization and non-fertilization measures. A representative monitoring plot was selected in a typical yellow soil distribution area to carry out field experiments on soil fertility cultivation technology models， such as organic fertilizer cultivation， green fertilizer return to field， and straw return to field， etc. The main factors affecting soil fertility and the key factors of soil fertility cultivation under different soil fertility cultivation technology models were studied. The results showed that among the 5 different soil types， the lime soil cultivated land had the highest fertilizer amount， and the organic fertilizer input was lower and the fertilizer input was higher. The thickness of arable layer was larger than that of paddy field in dry land. The contents of soil organic matter， total nitrogen， available phosphorus， quick available potassium， and slow available potassium were all at high to medium level. In the process of cultivation and ripening， the soil properties of yellow brown soil may be inconsistent with those of natural soil formation due to human factors. Under the condition of conventional fertilization， the yield increase of purple soil cultivated land was remarkable. The grain yield and straw yield of fresh corn in the green fertilizer area were the highest by implementing the typical soil fertility cultivation technology model. The soil nutrient levels were at a higher or high level; soil fertility cultivation technology model significantly increased the content of soil microbial biomass carbon and soil microbial biomass nitrogen， and the application of organic fertilizer had the greatest effect on the increase of soil microbial biomass carbon and microbial biomass nitrogen.

Keywords" soil type; cultivation mode of soil fertility; soil microorganism; soil fertility; cultivated land protection

土壤質(zhì)量是土壤肥力質(zhì)量、環(huán)境健康質(zhì)量的綜合度量[1-2]，是土壤生產(chǎn)力高低的表征，也是農(nóng)田土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的核心指標(biāo)[3-4]。土壤學(xué)中把水、肥、氣和熱稱為土壤四大肥力因素。土壤肥力作為土壤的基本屬性，具有全面反映土壤各項(xiàng)特性的特點(diǎn)，是土壤生產(chǎn)力的綜合指標(biāo)。土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，其健康狀況直接關(guān)系到糧食安全和生態(tài)平衡[5]，其質(zhì)量問(wèn)題被越來(lái)越多的學(xué)者關(guān)注。土壤養(yǎng)分作為土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分和土壤肥力的重要指標(biāo)，對(duì)土壤質(zhì)量有決定性的影響，直接影響作物生長(zhǎng)發(fā)育及其產(chǎn)量和品質(zhì)[6-8]。土壤酸堿度以及有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷與速效鉀含量是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)[9]。如竟麗麗等[10]開(kāi)展了肥料及耕作制度對(duì)土壤肥力的影響研究；尹獻(xiàn)遠(yuǎn)等[11]開(kāi)展了有機(jī)肥對(duì)紅壤、黃壤和石灰土等土壤肥力的影響研究。目前，針對(duì)常規(guī)施肥和不施肥模式對(duì)不同土壤類型肥力的影響，以及地力培育技術(shù)模式下對(duì)黃壤地力的影響的相關(guān)研究有待進(jìn)一步開(kāi)展。本文針對(duì)貴州省耕地質(zhì)量等級(jí)不高，土壤結(jié)構(gòu)欠佳以及土壤基礎(chǔ)地力亟待提升等現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)該區(qū)域典型分布的不同土壤類型設(shè)置監(jiān)測(cè)地塊，調(diào)查常規(guī)施肥和無(wú)肥措施下土壤肥力的動(dòng)態(tài)變化情況和對(duì)作物生物量的影響。在黔中典型黃壤分布區(qū)選擇代表性監(jiān)測(cè)地塊，開(kāi)展有機(jī)培肥、綠肥還田和秸稈還田等地力培育技術(shù)模式田間試驗(yàn)，研究不同地力培育技術(shù)模式下影響黃壤土壤肥力的主要因子和土壤培肥的關(guān)鍵因素，為該地區(qū)耕地質(zhì)量保護(hù)與提升提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

選取典型分布的黃壤、石灰土、紫色土、水稻土及黃棕壤5類土壤類型作為研究對(duì)象，共設(shè)置19個(gè)監(jiān)測(cè)田塊，其中稻田監(jiān)測(cè)田塊4個(gè)、旱地監(jiān)測(cè)田塊15個(gè)，涉及單季水稻、單季玉米、單季高粱、油菜—水稻、油菜—玉米及馬鈴薯—玉米輪作等多種耕作制度。同步在典型黃壤區(qū)域設(shè)置1個(gè)地力培育監(jiān)測(cè)田塊，開(kāi)展有機(jī)培肥、綠肥還田和秸稈還田等不同地力培育技術(shù)模式田間試驗(yàn)。監(jiān)測(cè)地塊序號(hào)為1～20，編號(hào)用字母A～T表示，監(jiān)測(cè)地塊基本信息見(jiàn)表1。

1.2 調(diào)查指標(biāo)與方法

在黃壤、石灰土、紫色土、黃棕壤和水稻土5種土壤類型19個(gè)監(jiān)測(cè)地塊分別設(shè)置不施肥區(qū)和常規(guī)施肥區(qū)，調(diào)查監(jiān)測(cè)地塊的養(yǎng)分投入情況、耕作層厚度、作物生物量（籽粒產(chǎn)量、秸稈產(chǎn)量）和土壤理化性質(zhì)（有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀含量及土壤容重、pH）[8-9]。作物（鮮食玉米）生物量分別進(jìn)行籽粒產(chǎn)量（風(fēng)干基）與莖葉（秸稈）產(chǎn)量（風(fēng)干基）測(cè)定。作物產(chǎn)量測(cè)定在去邊行后實(shí)打?qū)嵤铡?/p>

在黃壤分布區(qū)選擇代表性監(jiān)測(cè)地塊進(jìn)行分區(qū)，開(kāi)展有機(jī)培肥、綠肥還田和秸稈還田等地力培育技術(shù)模式田間試驗(yàn)，研究地力培育條件下不同類型土壤養(yǎng)分等肥力情況；同步觀察并記錄作物農(nóng)藝性狀（株高），并測(cè)定作物產(chǎn)量（籽粒產(chǎn)量、秸稈產(chǎn)量）；開(kāi)展土壤生物性狀監(jiān)測(cè)，對(duì)土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮進(jìn)行測(cè)試分析[12] ，結(jié)合土壤培育改良措施，研究典型黃壤基礎(chǔ)地力培育機(jī)理。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤類型耕地的肥力變化及其作物生物量

2.1.1 耕地養(yǎng)分投入情況 不同土壤類型耕地施肥設(shè)置情況見(jiàn)表2。不同土壤類型耕地的常規(guī)施肥區(qū)以石灰土耕地的施肥量最高，總養(yǎng)分為2.13 kg/hm2（折純，下同）；其次是黃壤耕地，為2.05 kg/hm2；紫色土耕地的施肥量較低，為0.80 kg/hm2。5種不同土壤類型耕地中，水稻土耕地的有機(jī)肥投入較高，達(dá)0.66 kg/hm2，紫色土耕地未施用有機(jī)肥。從不同土壤類型耕地的養(yǎng)分投入分布來(lái)看，有機(jī)肥整體投入量較低，化肥投入量較高。

2.1.2 耕地耕作層厚度 從不同土壤類型耕地耕作層厚度（圖1）可以看出，石灰土耕地耕作層最厚，平均為20.5 cm，黃棕壤和紫色土耕地次之，平均為20.0 cm，而水稻土耕地耕作層較其他土壤類型薄，平均為18.8 cm。整體來(lái)看，耕作層厚度整體呈旱地大于水田趨勢(shì)。

2.1.3 耕地的作物生物量 由圖2可知，常規(guī)施肥區(qū)不同土壤類型耕地的作物平均生物量大小依次為黃棕壤gt;石灰土gt;紫色土gt;黃壤gt;水稻土。其中，黃棕壤耕地常規(guī)施肥區(qū)作物的籽粒產(chǎn)量和秸稈產(chǎn)量均最高，分別為47.08和64.33 kg/hm2，較無(wú)肥區(qū)26.53和38.47 kg/hm2分別增產(chǎn)77.5%和67.2%，這可能與選用的作物品種及黃棕壤自然肥力較高等因素有關(guān)。紫色土耕地常規(guī)施肥區(qū)籽粒產(chǎn)量最低，為28.33 kg/hm2，較無(wú)肥區(qū)籽粒產(chǎn)量（6.52 kg/hm2）增產(chǎn)334.5%，增產(chǎn)效果明顯。從作物秸稈產(chǎn)量來(lái)看，以水稻土耕地的秸稈產(chǎn)量最低，為31.45 kg/hm2，其次是黃壤、石灰土、紫色土和黃棕壤，分別為37.27、40.84、45.27和64.33 kg/hm2。

2.1.4 耕地養(yǎng)分情況 根據(jù)《全國(guó)九大農(nóng)區(qū)及省級(jí)耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（試行）》[13]，5種不同土壤類型耕地的土壤養(yǎng)分中，有機(jī)質(zhì)含量在28.21～59.30 g/kg，處于較高至高等水平；有效磷含量在15.58～44.23 mg/kg，處于高至中等水平；速效鉀含量在135.25～246.00 mg/kg，處于高至中等水平；全氮含量在1.7～2.7 g/kg，處于高至中等水平；緩效鉀含量在235.67～419.00 mg/kg，處于中等水平（表3）。其中，黃棕壤耕地土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和緩效鉀含量均最高，而黃壤中有機(jī)質(zhì)、全氮和緩效鉀含量均最低；紫色土耕地土壤速效鉀含量較高；石灰土耕地土壤有效磷含量較高，水稻土有效磷含量較低，為15.58 mg/kg，可能是由于水田土壤濕度大，有效磷的擴(kuò)散移動(dòng)性相對(duì)較強(qiáng)、活性較高。

研究發(fā)現(xiàn)位于編號(hào)K黃棕壤監(jiān)測(cè)地塊的土壤呈堿性，pH 8.13（表3），這與黃棕壤自然成土過(guò)程形成的弱酸性表現(xiàn)不一致，可能是由于黃棕壤在耕作熟化過(guò)程中因人為改土或施用石灰性物質(zhì)等因素，土壤pH發(fā)生了變化，出現(xiàn)局部地區(qū)pH較高的情況[14]。此外，黃棕壤地塊土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和緩效鉀含量均最高，表明提升土壤pH能有效提高土壤養(yǎng)分含量[15]。

2.1.5 耕地的土壤容重 由圖3可知，5種不同土壤類型耕地中，石灰土和黃棕壤兩類耕地的土壤容重較高。其中，石灰土耕地的土壤容重為1.35 g/cm3，相對(duì)緊實(shí)；黃壤、紫色土和水稻土耕地的土壤容重較為適宜，且數(shù)值相差不大。

2.2 典型黃壤地力培育效果監(jiān)測(cè)

2.2.1 地力培育技術(shù)模式對(duì)作物產(chǎn)量及株高的影響 不同技術(shù)措施下地力培育監(jiān)測(cè)地塊施肥情況見(jiàn)表4。在地力培育田塊磷、鉀養(yǎng)分投入相同情況下，秸稈還田區(qū)和兼用綠肥區(qū)氮養(yǎng)分投入設(shè)置較常規(guī)施肥區(qū)減少40%。有機(jī)培肥區(qū)施肥情況在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，設(shè)置氮養(yǎng)分投入較常規(guī)施肥減少50%，當(dāng)年不施肥輪換區(qū)和常規(guī)施肥區(qū)總養(yǎng)分投入一致。

不同技術(shù)模式下作物產(chǎn)量及株高見(jiàn)圖4～5。地力培育不同技術(shù)模式中，兼用綠肥區(qū)作物籽粒產(chǎn)量最高，為41.92 kg/hm2，可能是由于秸稈還田和施用綠肥增加了土壤養(yǎng)分。有機(jī)培肥區(qū)作物籽粒產(chǎn)量較低，為30.86 kg/hm2，但其作物株高最高，為192.33 cm。當(dāng)年不施肥輪換區(qū)I作物株高較小，為181.47 cm。作物產(chǎn)量水平與作物株高一般呈正相關(guān)，本研究中有機(jī)培肥區(qū)出現(xiàn)玉米高長(zhǎng)低產(chǎn)的原因可能是氮養(yǎng)分減量50%導(dǎo)致養(yǎng)分投入不足以及土壤溫濕度等因素，影響作物籽粒形成。

2.2.2 地力培育技術(shù)模式下土壤養(yǎng)分情況 5種土壤地力培育技術(shù)模式監(jiān)測(cè)區(qū)的土壤養(yǎng)分中，有機(jī)質(zhì)含量在29.90～41.60 g/kg；有效磷含量在4.9～28.9 mg/kg；速效鉀含量在67～139 mg/kg；全氮含量在1.5～1.8 g/kg；緩效鉀含量在258～314 mg/kg（表5）。以上指標(biāo)均處在較高或高等水平。其中，兼用綠肥區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效鉀含量均較高；常規(guī)施肥區(qū)土壤有效磷含量較高，有機(jī)培肥區(qū)土壤有效磷、緩效鉀含量均較低；當(dāng)年不施肥輪換區(qū)Ⅰ土壤速效鉀含量較低。

2.2.3 地力培育技術(shù)模式下土壤微生物多樣性情況 （1）土壤微生物生物量碳。地力培育技術(shù)模式下土壤微生物生物量碳含量見(jiàn)圖6。地力培育不同技術(shù)模式下土壤微生物生物量碳含量存在一定差異，整體表現(xiàn)為有機(jī)培肥區(qū)gt;秸稈還田區(qū)gt;兼用綠肥區(qū)gt;當(dāng)年不施肥輪換區(qū)Ⅰgt;常規(guī)施肥區(qū)。其中，有機(jī)培肥區(qū)土壤微生物生物量碳含量較高，為294.07 mg/kg，是常規(guī)施肥區(qū)的2.35倍。說(shuō)明施用有機(jī)肥能明顯提高土壤微生物生物量碳含量。

（2）土壤微生物生物量氮。地力培育技術(shù)模式下土壤微生物生物量氮含量見(jiàn)圖7。不同土壤地力培育技術(shù)模式下土壤微生物生物量氮變化情況與土壤微生物生物量碳類似，整體表現(xiàn)為有機(jī)培肥區(qū)gt;當(dāng)年不施肥輪換區(qū)Ⅰgt;秸稈還田區(qū)gt;兼用綠肥區(qū)gt;常規(guī)施肥區(qū)。其中，有機(jī)肥區(qū)土壤微生物生物量氮含量最高，為32.15 mg/kg，是常規(guī)施肥區(qū)的2.61倍。說(shuō)明施用有機(jī)肥能明顯提高土壤微生物生物量氮含量。

3 結(jié)論與討論

從19個(gè)監(jiān)測(cè)地塊5種不同土壤類型來(lái)看，常規(guī)施肥區(qū)施肥量以石灰土耕地施用量最大。5種不同土壤類型耕地以石灰土耕地的施肥量最高，整體上各地類的有機(jī)肥投入量較低，化肥投入量較高；耕作層厚度整體呈旱地大于水田趨勢(shì)；土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀和緩效鉀含量均處于高至中等水平，整體表現(xiàn)為黃棕壤耕地土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和緩效鉀含量均最高，黃壤有機(jī)質(zhì)、全氮和緩效鉀含量均最低，石灰土耕地土壤有效磷含量較高，水稻土耕地土壤有效磷含量較低；黃棕壤在耕作熟化過(guò)程中可能受人為因素等影響，出現(xiàn)與自然成土過(guò)程中形成的土壤性質(zhì)不一致情況；常規(guī)施肥條件下紫色土耕地增產(chǎn)效果顯著。通過(guò)開(kāi)展典型黃壤地力培育技術(shù)措施田間試驗(yàn)，結(jié)果表明，不同技術(shù)模式中，兼用綠肥區(qū)鮮食玉米籽粒產(chǎn)量最高；土壤養(yǎng)分處于較高或高等水平；地力培育技術(shù)模式能明顯提高土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮含量，且施用有機(jī)肥對(duì)土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮含量的影響較大。

本研究通過(guò)對(duì)研究區(qū)典型分布的不同土壤類型設(shè)置監(jiān)測(cè)地塊，調(diào)查常規(guī)施肥和無(wú)肥措施下土壤肥力動(dòng)態(tài)變化情況及對(duì)作物生物量的影響。在典型黃壤分布區(qū)選擇代表性監(jiān)測(cè)地塊，開(kāi)展有機(jī)培肥、綠肥還田和秸稈還田等地力培育技術(shù)模式田間試驗(yàn)，研究不同地力培育技術(shù)模式下影響黃壤土壤肥力的主要因子和土壤培肥的關(guān)鍵因素。為穩(wěn)步提升耕地質(zhì)量，增加土壤肥力，可通過(guò)增施有機(jī)肥、秸稈還田和實(shí)施輪作等技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)耕地用養(yǎng)結(jié)合，增加耕地土壤微生物多樣性，提高土壤養(yǎng)分有效性，從而實(shí)現(xiàn)糧食單產(chǎn)提升的目標(biāo)。

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（責(zé)任編輯：何" 艷）