不同种植模式各土层理化性状研究

杨 霖，钟清清，张 哲，章爱群*，2（.湖北工程学院 生命科学技术学院；2.特色果蔬质量安全控制湖北省重点实验室，湖北 孝感 432000）

不同种植模式各土层理化性状研究

杨 霖1，钟清清1，张 哲1，章爱群*1，2
（1.湖北工程学院 生命科学技术学院；2.特色果蔬质量安全控制湖北省重点实验室，湖北 孝感 432000）

对湖北省孝感市郊15个农田土壤进行取样，测定了两个土层即表层土壤（0～20 cm）和亚表层土壤（20～40 cm）的pH值、碱解氮、全磷、速效磷、有效钾的含量，并对两层土壤的肥力状况进行分析比较。结果表明，孝感市郊农田表层土壤pH值为微酸性到酸性；碱解氮含量为41.28～63.89 mg/kg，处于中等水平；表层土壤全磷高达620.48～1164.68 mg/kg，旱田速效磷含量较高，为73.84～181.42mg/kg，能够满足植株生长需求，水田速效磷含量为22.94～48.61 mg/kg，部分水田土壤供磷不足；有效钾含量只有11.56～40.59 mg/kg，处于较低水平。两土层间pH值、碱解氮、有效钾含量均达到显著差异水平。不同种植模式土壤的表层土壤速效磷含量均显著高于亚表层速效磷含量，但旱田土层间的速效磷含量变幅高达2.1，远远大于水田层间速效磷含量比1.2。旱田表层土壤全磷含量均显著高于亚表层，而水田中表层土壤的全磷含量却显著低于亚表层含量。

种植模式；土层；理化性状

化肥施用技术的发展，经历了由施用单一元素肥料到多元素肥料配合施用、由经验配方施肥到测土配方施肥的技术进步过程［1-2］。土壤中有机质、全氮、有效磷、速效钾含量逐年上升，粮食产量稳步提高。土壤磷素是土壤肥力的主要指标之一，与此同时，农业排磷产生的非点源污染也是水体产生富营养化的重要原因［3-4］。集约化农业由于高量的氮肥投入和土壤氮素矿化，上茬作物收获后土壤中往往残留大量的氮素［5-7］，合理确定施氮量不仅可以提高产量和氮肥利用率，而且可以减少因过量施肥而造成的环境污染［8-9］。为了解决及防治这一系列问题，目前对于土壤肥力的分布及利用就显得尤为关键。本实验通过测定两种种植模式的上下层土壤pH值、碱解氮、速效钾等相关理化指标，了解土壤所具有的肥力状况，分析肥力利用及损失情况，探讨改善施肥方式，提高农作物收益率，并减少肥料浪费。

1 材料与方法

1.1 供试土样

在湖北省孝感市郊不同种植模式的农田里布设15个采样点，其中1～9号为旱田，10～15号为水田，分别用土钻采集0～40 cm的土壤样品，然后分成表层（0～20 cm）和亚表层（20～40 cm）土壤样品，充分混合均匀，土壤样品在室温条件下风干后研磨，过筛待测。

1.2 测定方法

不同土层样品分别测定土壤的pH值和相关养分含量指标。采用电位法（土水比为1∶1）测定土壤pH值；采用碱解扩散法测定碱解氮；采用NaHCO3浸提、钼锑抗比色法测定速效磷；全磷采用碳酸钠熔融-钼锑抗比色法；采用乙酸铵提取-火焰光度法测定速效钾。

1.3 数据处理

所有实验数据均采用Excel和SAS进行统计处理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同土层样品pH值的比较

大多数植物和微生物最适宜的pH值在6.1～7.5，一般土壤变化0.5个pH单位就会对农作物的生长发育产生影响［10］。由图1可知，所取土样的pH值范围在4.5～7.5之间，其中表层土pH值在4.5～6.5之间，亚表层pH值在5.0～7.5之间。表层土壤均表现为微酸性（pH值为5.5～6.5）；亚表层土壤pH值大部分表现为中性（pH值为6.5～7.5）。方差分析表明，同一采样点不同土层间pH值都达到显著差异水平。不同种植模式各土层pH值均表现为表层土壤显著低于亚表层土壤pH值，说明农田土壤pH值随着土壤深度的增加pH值也随之增加，且与土壤水分含量即种植模式无关。主要原因可能是化肥的大量施用，有机肥用量偏少，酸性降雨造成的土壤酸化。

图1 不同种植模式土壤层间pH值比较Fig.1 pH value of soil layers with different planting patterns

2.2 不同土层样品碱解氮的比较

氮素虽然是植物生长所需的必须营养元素，但施用大量氮肥会加剧对地下水的污染，因此适时施以适当种类和含量的氮肥，即可以保证氮素供应，又可以尽量减少氮肥淋失所造成的污染和损失。从图2可以看出，土样中碱解氮的含量范围为14.38～66.31 mg/kg，其中表层土壤的碱解氮含量为41.28～66.31 mg/kg，亚表层为14.38～33.82 mg/kg，表层含量显著高于亚表层。旱田碱解氮的含量分布在41.28～60.23 mg/kg之间，水田碱解氮含量为60.27～66.31 mg/kg，显著高于旱田碱解氮含量。土层间碱解氮含量相差较大，旱田表层土样碱解氮含量是亚表层的2.3倍，水田土层间碱解氮含量变幅高达3倍。土壤碱解氮通常也称土壤有效氮，是铵态氮、硝态氮、氨基酸、酰胺和易水解蛋白质氮的总和，旱田中主要以硝态氮的形态存在，水田中主要以铵态氮的形态存在。雨水和灌溉使得旱田中的硝态氮容易发生向下的迁移，故渗漏损失主要为硝态氮，水田中则是以铵态氮为主径流流失［11］。

图2 不同种植模式土壤层间碱解氮比较Fig.2 Alkali solution nitrogen of soil layers with different planting patterns

2.3 不同土层样品磷含量的比较

土壤中全磷含量和速效磷含量不具有完全的相关性，土壤中全磷含量说明磷贮备量的多少，而速效磷反应的是磷素营养和肥力供应状况。由图3可知，旱田有效磷含量为73.84～181.42 mg/kg，水田有效磷的含量为22.94～48.61 mg/kg，旱田有效磷含量显著高于水田含量。两种种植模式农用土壤的表层土壤速效磷含量显著高于亚表层速效磷含量，表层土壤速效磷平均含量为82.92 mg/kg，亚表层土壤速效磷含量平均值为40.22 mg/kg，仅占表层土壤的48%。在旱田土壤中，除7号取样点土样外，其他各取样点表层与亚表层有效磷含量平均比值为2.1。在水田中，土层间的有效磷含量变幅较小，表层与亚表层有效磷含量平均比值只有1.2。

图3 不同种植模式土壤层间速效磷比较Fig.3 Available phosphorus of soil layers with different planting patterns

由图4可知，旱田和水田不同土层间全磷含量变化趋势各不相同。在旱田中，各取样点表层土壤全磷含量均显著高于亚表层含量，且表层土壤全磷含量较高，为620.48～1 164.68 mg/kg；水田中表层土壤的全磷含量反而显著低于亚表层含量，表层土壤全磷含量只有432.02～581.23 mg/kg。虽然旱田和水田亚表层土壤全磷相差不大，分别为557.43 mg/kg和569.61 mg/kg，但不同种植模式下表层土壤全磷含量为859.67 mg/kg和513.25 mg/kg，差异有统计学意义。

2.4 不同土层样品有效钾的比较

钾是土壤中含量最高的大量营养元素，也是植物必需的营养元素之一［12］，具有增强抗性，提高作物产量和品质的作用，有效钾是当季作物吸钾的主要来源［13-14］。由图5可知，土样有效钾的含量范围在11.56～40.59 mg/kg之间；表层土有效钾平均含量为25.09 mg/kg，亚表层为17.05 mg/kg，亚表层有效钾的平均含量只有表层的68%。在水田中，表层有效钾平均含量是亚表层的1.63倍，而在旱田中，表层有效钾含量亦显著高于亚表层。

图4 不同种植模式土壤层间全磷比较Fig.4 Total phosphorus of soil layers with different planting patterns

图5 不同种植模式土壤层间有效钾比较Fig.5 Effective potassium of soil layers with different planting patterns

3 讨论

通过测定两种种植模式土壤的几项重要肥力指标，结果表明，湖北省孝感市郊农田表层土壤pH值为微酸性到酸性；碱解氮含量为14.38～66.31 mg/kg；全磷含量为620.48～1 164.68 mg/kg，旱田有效磷含量为73.84～181.42 mg/kg，水田有效磷的含量为22.94～48.61 mg/kg，说明旱田速效磷含量较高，能够满足植株生长需求，部分水田可以适当施加磷肥；速效钾含量只有11.56～40.59 mg/kg，都处于较低水平，需要适当补充钾肥。分析比较两种种植模式表层和亚表层土壤肥力状况发现:农田土壤pH值随着土壤深度增加pH值也随之增加，与田间水分含量即种植模式无关。化肥的大量施用和酸性降雨会使土壤酸化，主要影响的是表层土壤pH值。碱解氮在田间利用过程中会出现迁移和损失，旱田中的硝态氮容易发生向下迁移而造成氮的损失，而水田以铵态氮为主的径流损失是造成湖泊富营养化的主要农业污染源。

（References）

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（责任编辑:叶 冰）

Physical and Chemical Properties of Soil Layers Under Different Planting Patterns

YANG Lin1，ZHONG Qingqing1，ZHANG Zhe1，ZHANG Aiqun*1，2
（1.College of Plant Science and Technology of Hubei Engineering University，Xiaogan 432000，Hubei，China；2.Key Laboratory of Quality Safety Control of Characteristic Fruits and Vegetables，Xiaogan 432000，Hubei，China）

Soil samples were collected from 15 farmlands of the Xiaogan suburb.Soil layers were divided into 0-20 cm and 20-40 cm layers to determine pH value，alkali solution nitrogen，total phosphorus，available phosphorus，effective potassium content effectively，and to analyze the fertility conditions of soil of two layers.The results showed that pH value of the Xiaogan suburb farmland surface soil was slight acidic to acidic；Alkali solution nitrogen content was 41.28-63.89 mg/kg which was in the medium level；Total phosphorus of surface soil was as high as 620.48-1 164.68 mg/kg，available phosphorus content of dry farmland was 73.84-181.42 mg/kg，and it could meet the demand of plant growth，available phosphorus content of paddy farmland was 22.94-48.61 mg/kg，partial paddy farmland existed phosphorus deficiency；Effective potassium content was only 11.56-40.59 mg/kg which was in a low level.The pH value，alkali solution nitrogen，and effective potassium content of two kinds of soil layers had significant difference.Available phosphorus content of surface soil of different planting patterns were significantly higher than those of the subsurface soil，but the available phosphorus content of dry farmland soil ranged as high as 2.1，which was far more than paddy field′s available phosphorus content ratio 1.2 between the layers.Total phosphorus content of dry filed surface soil was significantly higher than that of the subsurface soil，and the total phosphorus content of surface soil in the paddy field wassignificantly lower than that of the subsurface soil.

planting patterns；soil layers；physical and chemical properties

S155.4

A

1673-0143（2015）05-0477-04

10.16389/j.cnki.cn42-1737/n.2015.05.019

2015-07-17

湖北省自然科学基金资助项目（2014CFB452）；湖北工程学院创新团队项目（T2014001）

杨 霖（1992—），女，硕士生，研究方向：作物环境生态。

章爱群（1974—），女，副教授，博士，研究方向：植物生理生态。E-mail：munkchoria@tom.com