種植模式對不同土層土壤肥力的影響研究

鄧朝艷，申超峰，鄭維威，彭丁文,3，簡路軍，駱夏輝

（1.郴州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，湖南郴州 423000；2.國家土壤質(zhì)量郴州觀測實驗站，湖南郴州 423000；3.國家種質(zhì)資源郴州觀測實驗站，湖南郴州 423000）

近年來，人類活動引起的土壤肥力退化問題受到廣泛關(guān)注，土壤肥力高低是土地自然屬性和外力綜合作用的結(jié)果，在一定程度上反映了土壤類型的差別和土地利用方式的不同[1,2]。人為作用下的土地利用方式在一定程度上能改變土壤養(yǎng)分狀況[1]。如黃國勤等[3]研究發(fā)現(xiàn)，稻田冬季輪作蠶豆能增加土壤養(yǎng)分，候廣軍等[4]研究中提到過度施用化肥是造成土壤酸化的主要原因，李進(jìn)等[5]研究中提到增施有機肥、有機-無機肥料配施以及酸堿度的適當(dāng)調(diào)節(jié)能提高耕地土壤肥力，這些學(xué)者大多研究了不同種植模式對土壤養(yǎng)分含量的影響，但是不同種植模式下不同土層深度的土壤養(yǎng)分分布鮮有報道[6]。本文通過研究不同種植模式對土壤肥力的影響，分析出不同土地利用方式下在不同土層深度土壤肥力的差異變化情況，對未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中合理茬口和科學(xué)施肥提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于郴州市農(nóng)科所基地，地處北緯24°53′～26°50′，東經(jīng)112°13′～114°14′，屬亞熱帶季風(fēng)性氣候，年均降水量約1500 mm，年均氣溫17.4 ℃，年日照時數(shù)約1 500 h，≥10 ℃有效積溫約6 300 ℃，無霜期332 d。

糧田栽培作物為雙季稻；果園栽培作物為桃樹；設(shè)施農(nóng)田（下面簡稱設(shè)施）取樣前3 年栽培作物分別為草莓、百香果、西瓜。

1.2 采樣方法

取樣時間為2017 年10～11 月。糧田、果園、設(shè)施各3個剖面，每個剖面設(shè)0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm共5 個土層，總共有15 個樣本，樣本間不混樣。

1.3 樣品測定方法

有機質(zhì)檢測參照《NY/T 1377-2007 土壤pH 的測定》；pH 檢測參照《NY/T 1377-2007 土壤pH 的測定》；速效氮檢測參照《DB13/T 843-2007 土壤速效氮測定》；有效磷檢測參照《NY/T 1121.7-2014 土壤有效磷的測定》；速效鉀檢測用火焰光度計法；容重檢測用環(huán)刀法；電導(dǎo)率檢測用電極法。

1.4 數(shù)據(jù)處理分析

試驗處理采用Excel 2003 處理，顯著性分析采用SPSS 17.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植模式不同對土壤物理特性影響

表1 不同種植模式對土壤物理特性的影響Table 1 Effects of different planting patterns on soil physical properties

從表1 中看出，土壤有機質(zhì)隨著土層深度的增加而減少，不同種植模式的有機質(zhì)在0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm 土層中基本呈出現(xiàn)相似的趨勢，有機質(zhì)含量為設(shè)施＞果園＞糧田，在0～60 cm 土層中3 個種植模式的有機質(zhì)含量有顯著性差異，這和設(shè)施、果園在生產(chǎn)上常施用有機肥有關(guān)，加上設(shè)施種植的蔬菜多為淺根系，根系不如果樹發(fā)達(dá)，因此肥料利用率低于果園。果園表層土壤枯枝落葉多，且易分解[7]。郴州雙季稻除了冬天有種植綠肥還田的習(xí)慣外，在生產(chǎn)中一般不施有機肥，秸稈極少還田，所以糧田的有機質(zhì)含量相對低。

pH 隨著土層深度的增加而增加，其中從20～40 cm到0～20 cm 的土層中，設(shè)施pH 從6.07 下降到5.37，果園pH 下降了0.28，糧田pH 變化不明顯，這說明土壤長期淹水能減緩?fù)寥纏H 的酸化，設(shè)施土壤具有高復(fù)種指數(shù)、施肥多（特別是氮肥）、無淋溶等特點，這說明氮肥過量能導(dǎo)致土壤酸化，而淋溶能緩解土壤酸化，這與侯鵬程等[8]研究中提到水稻土抵抗酸化能力較強的結(jié)輪較一致。

在0～60 cm 土層中，糧田容重顯著高于果園和設(shè)施，這可能和糧田長期種植雙季稻土壤長期淹水有關(guān)，設(shè)施管理的精細(xì)程度高于果園和糧田，果園除了施肥開溝，基本處于免耕狀態(tài)，因此栽培管理、耕作方式、灌溉等影響土壤容重。鄭孟菲等[9]研究中提到施用生物炭有機肥可顯著降低容重、提高土壤孔隙度和pH。本試驗中設(shè)施、果園的土壤有機質(zhì)含量多于糧田，0～60 cm 土層設(shè)施、果園的容重顯著低于糧田的檢測結(jié)果，也說明增施有機肥能降低土壤容重。

在0～80 cm 土層中，電導(dǎo)率是隨著土層深度的增加而減少的，而pH 則隨著土層深度的增加而增加，與王瑞雪等研究中提到的pH 值和電導(dǎo)率呈負(fù)相關(guān)的結(jié)論較為一致[10]，加上設(shè)施的電導(dǎo)率顯著高于果園和糧田，這說明增施有機肥、減少化肥施用量、水旱輪作、淋溶等農(nóng)事措施均能提高土壤pH，降低土壤電導(dǎo)率。

2.2 種植模式不同對土壤養(yǎng)分的影響

2.2.1 種植模式不同對土壤速效氮、磷、鉀含量的影響

表2 不同種植模式對土壤速效養(yǎng)分的影響Table 2 Effects of different planting patterns on soil quickimpact nutrients

從表2 中可以看出，速效氮隨著土層深度的增加而減少，其中5 個土層的速效氮設(shè)施為＞果園＞糧田。有效磷隨著土層深度的增加而減少，5 個土層的有效磷呈現(xiàn)相同的趨勢，均為設(shè)施＞糧田＞果園，0～20 cm 土層3 個種植模式之間有顯著性差異，20～40 cm 土層設(shè)施顯著高于果園和糧田，果園和糧田無顯著性差異，40～60、60～80、80～100 cm 土層這3 個種植模式之間并無顯著性差異；速效鉀3 個種植模式在各土層中都無顯著性差異，0～40 cm 土層中的速效鉀設(shè)施＞果園＞糧田，40～80 cm 土層中的速效鉀為糧田＞設(shè)施＞果園，80～100 cm 的速效鉀為糧田＞果園＞設(shè)施。0～40 cm 土層設(shè)施中速效氮、有效磷、有效鉀都高于糧田、果園，這可能是因為在實際生產(chǎn)中設(shè)施的復(fù)種指數(shù)高、分批采收、速效肥投入量大，設(shè)施種植的幾種蔬菜屬于淺根系，對肥料的利用率低，導(dǎo)致土壤中養(yǎng)分積累多。其中有效磷不及時消耗，容易形成沉淀，導(dǎo)致土壤板結(jié)[11]?？梢姴煌N植模式的施肥習(xí)慣能使土壤養(yǎng)分發(fā)生變化。

2.2.2 種植模式不同對土壤全量養(yǎng)分的影響

表3 種植模式對土壤全量養(yǎng)分的影響Table 3 Effects of planting patterns on total soil nutrients

從表3 可以看出，全氮在各土層中均為設(shè)施顯著高于果園和糧田，果園的全氮稍高于糧田，但無顯著性差異；0～20、60～100 cm 的土層中全磷含量糧田＞果園＞設(shè)施，20～60 cm 的全磷含量果園＞糧田＞設(shè)施；0～40 cm 的土層中全鉀含量為糧田＞設(shè)施＞果園，40～60 cm 土層為設(shè)施＞糧田＞果園，60～80、80～100 cm 土層中3 個種植模式無顯著性差異?？梢娙康牡?、磷、鉀相對速效氮、磷、鉀受土層厚度、不同種植模式影響較小，設(shè)施中的全氮顯著高于果園和糧田，姚靜等[12]研究中也提到全氮95%以上為有機氮，有機氮需要經(jīng)過微生物礦化才能轉(zhuǎn)化為可利用的氮，說明耕作措施、有機肥施用及pH 變化等對土壤全氮量有一定的影響。全磷含量高時并不意味著磷素供應(yīng)充足，而全磷含量低于某一水平時，卻可能意味著磷素供應(yīng)不足。全鉀中90%～98%在相當(dāng)長時間內(nèi)是無效的，因此全磷、全鉀值不能用以指導(dǎo)施肥。

3 結(jié)論

本試驗得出，種植模式對土壤有機質(zhì)、pH、容重、電導(dǎo)率都有影響，張娟[6]、高金權(quán)等[7]研究也得出增施有機肥、秸稈還田、綠肥還田、減少化肥施入量、水旱輪作、合理灌溉等措施均能提高土壤pH、降低土壤容重、降低土壤電導(dǎo)率、增加有機質(zhì)等，從而改善土壤質(zhì)量、提升土壤肥力。

試驗還發(fā)現(xiàn)，不同種植模式的施肥習(xí)慣能使得土壤速效氮、磷、鉀發(fā)生變化。但全量的氮、磷、鉀相對速效氮、磷、鉀而言，受土層厚度及種植模式的影響較小。