钙质紫色土区不同利用方式对土壤养分的影响

王 丽，闵安民，蔡小虎，何 飞，王 宇，杨昌旭，何建设

(1.四川林业科学研究院，四川 成都 610066;2.理县林业局，四川 理县 623100;3.阿坝藏族羌族自治州科学技术研究院，四川 汶川 623000)

土地利用是自然和人类活动相互作用的综合过程，土地利用方式发生变化时，土壤养分含量和动态必将随之改变［1～2］。不仅可改变植被覆盖度和生物多样性等土地的外观特征，而且可影响土壤结构、土壤侵蚀、土壤肥力等内在特征［3～4］。大量研究证明，人类生产活动及其对土壤肥力有正负两方面的影响，合理的土地利用和培肥，能提高土壤肥力，不合理的土地利用造成土壤质量下降。四川盆地丘陵区“红色盆地”之称，该区紫色岩分布广泛，紫色土为该区主要土壤类型，由于降雨量大而集中，紫色土的抗蚀性弱，加之植被覆盖率低、陡坡开垦等原因，该区水土流失较为严重，已被列为长江上游水土流失重点防治区［5～6］。目前在该区域开展土地利用方式对土壤养分肥力状况影响及评价的研究相对较少，因此，在四川丘陵区系统地开展土地利用方式对土壤肥力状况的影响及综合评价研究具有十分重要的意义。本文探讨了四川盆地丘陵区4种典型的紫色土利用方式对土壤肥力的影响，以期为合理开发利用土壤资源、培肥地力、减少养分流失、提高土地生产力和促进农业的可持续发展具有重要的意义。

1 研究区概况

研究区地处四川盆地丘陵区，地势北高南低，出露地层主要为中生界侏罗系中上统的紫红色泥岩和沙岩，土壤主要为紫色土。地貌主要为中、浅切割的丘陵地貌，海拔高度一般在300 m～700 m。气候属亚热带湿润季风气候，具有冬暖、春早、夏热、秋雨、湿度大、云雾多、日照少等特点。该区雨量充沛，无霜期长，年均降雨量在1 000 mm 左右，降雨主要集中在每年5月～9月，无霜期约280 d～330 d，年均气温17℃左右。该区土地垦殖指数高，农作物以种植水稻、玉米、甘薯、小麦、棉花、油菜和花生等为主，森林植被多为人工幼林，主要为柏木、桤木、松等。

2 材料与方法

2.1 样品采集

考虑到地形及土壤母质对土壤养分的影响较大，在丘陵区相近的土壤环境条件下选取供试材料。取样地主要在梓潼县，土壤母质为白垩系的城墙岩群(K1cg)，境内90%以上面积为紫色钙质土［6］。在4种不同土地利用现状——水田、旱地、林地、荒草地，对表层土壤进行梅花型(5 点)混合采样，共采集土样60个。所取的土样在室内风干，去除杂质，研磨后过2 mm 和0.25 mm 的筛以备测定。样点情况详见表1。

表1 采样点基本概况

2.2 分析方法

土壤养分主要测定土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾7个指标。土壤有机碳采用重铬酸钾外加热法测定;全氮用半微量开氏蒸馏法测定;全磷采用硫酸—高氯酸消煮法测定;全钾采用氢氧化钠碱熔—火焰光度法测定;速效钾采用NH4OAc 浸提—火焰光度法测定;速效磷采用0.5 mol·L－1碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法测定;有效氮采用碱解扩散法测定。SPSS 18.0 和Excel 软件进行数据分析和作图。

3 结果与分析

3.1 土地利用方式对土壤有机质及磷积累的影响

从土壤有机质含量来看，4种不同的土地利用方式中土壤有机质含量均较高，按四川省第2次土壤普查土壤养分分级标准，均达到了丰富水平。经方差分析，土地利用方式对土壤的有机质有显著的影响，经多重比较分析，达到极显著水平(a=0.05，F=6.289＊＊)。4种不同的土地利用方式中，以水田和林地的土壤有机质含量较高，为15.45 g·kg－1和13.66 g·kg－1;旱地和荒草地土壤有机质含量较低，显著差异不明显外。

从土壤全磷含量来看，紫色岩母质发育的耕地土壤全磷含量均大于1.01 g·kg－1，按四川省第2次土壤普查的土壤养分分级标准，达到丰富水平，这主要是由于紫色土是幼年土壤，土壤性质强烈继承母岩特性，以及矿质养分丰富所至。不同利用方式的土壤中，旱地和林地土壤，分别为1.84 g·km－1，1.61 g·kg－1，水田和荒草地土壤的全磷含量相对较低，分别为1.50 g·kg－1，1.43 g·kg－1(表2);据相关分析，土壤有机质和全磷之间存在显著的负相关关系(a=0.05，R=－0.342*)。经方差分析和多重比较分析，土地利用方式对土壤全磷含量的影响均达到显著水平(F=2.458*)。

表2 不同利用方式下土壤有机质、磷素含量及方差分析

从土壤速效磷来看，4种利用方式下土壤速效磷含量均较低，其中以旱地和林地的土壤速效磷含量较高，分别为6.56 mg·kg－1和3.62 mg·kg－1，荒草最低的为2.43 mg·kg－1。经多重比较分析，水田和荒草地外，其它利用方式下的土壤速效磷含量均达显著水平(a=0.5)。

3.2 土地利用方式对氮素积累的影响

从土壤全氮含量来看，4种不同的土地利用方式中土壤全氮含量均较高，按四川省第2次土壤普查土壤养分分级标准，达到了丰富水平。经方差分析，土地利用方式对土壤的氮和碱解氮含量均有显著的影响，其中对土壤全氮含量的影响达到极显著水平(a=0.05，F=5.630＊＊)。4种不同的土地利用方式中，以水田和林地的土壤全氮和碱解氮含量较高，水田土壤全氮和碱解氮含量分别达0.71 g·kg－1和47.98 mg·kg－1，林地土壤全氮和碱解氮含量分别达0.74 g·kg－1和56.27 mg·kg－1;旱地和荒草地土壤全氮和碱解氮含量相对其它两种利用方式下的土壤低(表3)。经多重比较分析，除旱地和荒草地土壤有机质含量显著差异不明显外，其它两种利用方式下土壤有机质含量差异均达显著水平(a=0.5);除旱地与荒草地外，其它利用方式下土壤全氮含量差异均达显著水平(a=0.5)。从土壤碱解氮来看，4种利用方式下土壤碱解氮含量均较低，其中以林地和水田的土壤碱解氮含量较高，分别为56.27 mg·kg－1和47.98 mg·kg－1，荒草地次之，最低的为旱地土壤，仅35.53 mg·kg－1。经多重比较分析，除旱地和荒草地外，其它利用方式下的土壤碱解氮含量均达显著水平(a=0.5)。

表3 不同利用方式下土壤氮素含量及方差分析

3.3 土地利用方式对土壤钾素积累的影响

从土壤全钾和速效钾含量来看，该区的土壤全钾含量均较高，均达25 g·kg－1以上，按四川省第2次土壤普查土壤养分分级标准，均达到了丰富水平;而土壤速效钾含量除水田土壤外，其它利用方式的土壤均为中等水平。这主要印证了紫色土发育较浅，土壤性质表现出对母质强烈的继承性，以及矿质养分丰富的特点。经方差分析，土地利用方式对土壤全钾具有极显著的影响(a=0.01，F=5.036＊＊)，土地利用方式对土壤速效钾含量具有显著影响(a=0.05，F=3.836*)，4种利用方式中，以水田的土壤全钾和速效钾含量为最高，分别达72.33 g·kg－1和214.72 mg·kg－1，其次旱地，以荒草地的土壤全钾和速效钾含量为最低，分别为27.74 g·kg－1和51.08 g·kg－1。经多重比较分析，4种土地利用方式之间土壤全钾含量均存在显著差异;除旱地和林地外，其它土地利用方式之间土壤速效钾含量均存在显著差异(a=0.05)(表4)。

表4 不同土地利用方式下土壤钾素含量及方差分析

3 结论与讨论

土地利用方式是影响土壤养分积累特征的重要因素［7～8］，本文通过实地调查采样分析，研究川中丘陵区4种土地利用方式下的土壤养分含量特征，结果表明，在相同的土壤母质条件下和环境条件下，土地利用方式对土壤有机质、全氮、全钾、全磷、碱解氮、速效钾含量的影响均达极显著(a=0.01)或显著水平(a=0.05)。从土壤有机质及氮素含量来看，以水田、林地的有机质和全氮含量较高，以旱地和荒草地土壤有机质和全氮含量较低。从土壤钾素来看，以水田和菜地的土壤全钾和速效钾含量较高，其次是旱地土壤，以林地和荒草地土壤的全钾和速效钾含量较低。从土壤磷素来看，旱地和林地土壤较高，以水田和荒草地土壤为较低。

水田表现出较高的有机质和全氮含量主要是由于人为淹水耕作，土壤长期处于还原条件，有利于有机质和氮素的积累，加之有机质、全氮、全钾、速效钾和全磷施肥量均显著高于其他利用方式等因素的影响。林地凋落物是林地有机质和氮素的主要来源，由于林地受人为扰动少，植被覆盖度和生物量相对较高，土壤有机质积累多分解少，这是林地土壤有机质和氮素含量较高的主要原因。总体来看，耕地土壤的全钾和速效钾含量较林地和荒草地高，这主要与人为耕作和施肥有关。据实地走访农户调查，近年来川中丘陵区已逐步改变了过去重氮肥轻磷、钾肥的施肥习惯，随着配方施肥、测土施肥、复合肥、专用肥的推广应用，目前农户更加注重磷、钾肥的施用，同时川中丘陵区大力推广免耕、少耕和秸秆还田等措施，对土壤钾素的积累也有重要贡献。出现旱地土壤的全磷含量高于水田，可能与施肥水平和磷的有效性有关，水田长期处于淹水还原条件，土壤磷的有效性高于旱地，同时磷的可移动性和流失率亦高于旱地。

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