湖南省4種耕型紅壤不同粒級(jí)土壤顆粒中磷含量分布狀況研究

鄧 婷，陳建清，王翠紅，甘麗仙，陳修曉

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 441100112288）

磷是植物營(yíng)養(yǎng)的三要素之一，但同時(shí)它又是農(nóng)田面源污染中導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的污染元素之一。如何防止土壤磷的固定，提高其有效性，一直以來(lái)是國(guó)內(nèi)外學(xué)者們關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。但以往的研究多以土壤整體為主，而最新研究表明，只有以土壤結(jié)構(gòu)、土壤微團(tuán)?；蛲寥李w粒等微觀(guān)單元為對(duì)象進(jìn)行研究，才能更深刻地闡明土壤中磷含量的變化情況。也有研究表明，丘陵區(qū)或坡耕地土壤中磷的流失與土壤某粒級(jí)顆粒的流失有關(guān)。

紅壤是我國(guó)南方丘陵區(qū)主要土壤類(lèi)型，而這些紅壤普遍存在酸性強(qiáng)、磷有效性低、土壤結(jié)構(gòu)差、水土流失嚴(yán)重等問(wèn)題，雖然這方面的相關(guān)報(bào)道已有不少，但對(duì)不同母質(zhì)發(fā)育而來(lái)的紅壤中各級(jí)土壤顆粒的磷含量狀況進(jìn)行系統(tǒng)性的研究還未見(jiàn)報(bào)道。因此，筆者以湖南省丘陵區(qū)具代表性的4種不同母質(zhì)發(fā)育的耕型紅壤為研究對(duì)象，通過(guò)室內(nèi)加磷培養(yǎng)試驗(yàn)，來(lái)探討紅壤各級(jí)土壤顆粒中的磷含量狀況，以及影響各級(jí)土壤顆粒中磷元素含量的因素，旨在為我國(guó)南方丘陵區(qū)紅壤中磷素資源管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

Picture:湖南省耕地以紅壤為主，圖為典型的紅壤丘陵區(qū)

供試土壤為耕型第四紀(jì)紅土紅壤（代號(hào)D）、耕型板頁(yè)巖紅壤（代號(hào)B）、耕型石灰?guī)r紅壤（代號(hào)S）和耕型花崗巖紅壤（代號(hào)H）4種在湖南省丘陵區(qū)具代表性的耕型紅壤；除耕型石灰?guī)r紅壤采自湖南桑植縣外，其他土壤均采自湖南省長(zhǎng)沙縣境內(nèi)，采集深度為0~20 cm，采回后置于室內(nèi)通風(fēng)處陰干，風(fēng)干后土樣過(guò)2 mm和0.149 mm篩，備用。土壤基本理化性狀見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)方法

培養(yǎng)試驗(yàn)設(shè)加磷（用磷酸二氫鉀配制，磷濃度為50 mg/L）和不加磷（即用蒸餾水代替）2個(gè)處理，重復(fù)3次。先將過(guò)2 mm篩孔的供試土壤裝入環(huán)刀內(nèi)，裝土量以土壤容重接近1.1 g/cm3為宜，然后將環(huán)刀置于150 mL磷酸二氫鉀溶液或蒸餾水中（玻璃皿中有一層小玻璃珠），室溫（26~32℃）下靜置2天。

加磷培養(yǎng)后的土樣經(jīng)風(fēng)干后磨碎過(guò)2 mm篩孔，先采用濕篩法分離出＞0.2 mm的土壤顆粒；然后再按吸管法依次分離出0.2～0.02 mm、0.02 ～0.002 mm和＜0.002 mm 3個(gè)粒級(jí)的土壤顆粒。對(duì)分離出的各級(jí)土壤顆粒進(jìn)行硫酸-高氯酸消化，然后采用鉬銻抗比色法測(cè)定每個(gè)消化液中的磷含量。數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析采用Excel 2003和DPS 軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試土壤各粒級(jí)土壤顆粒中磷的含量狀況

從表2中可以看出，加磷培養(yǎng)前4種供試土壤各級(jí)土壤顆粒的磷含量所占百分比不同。耕型第四紀(jì)紅土紅壤中磷素主要分布在＜0.002 mm粒級(jí)中，所占百分比達(dá)41.02%，其他3種粒級(jí)中磷元素的分布較均勻，百分比在16.15%～24.11%；耕型板頁(yè)巖紅壤中磷素在2～0.2 mm粒級(jí)中分布最多（占46.49%），而在＜0.002 mm粒級(jí)中磷素分布最少，僅3.03%，另2個(gè)粒級(jí)中磷素含量較接近，為25%左右；耕型石灰?guī)r紅壤中以2～0.2 mm粒級(jí)中磷素含量最高，為43.70%，約是其他3個(gè)粒級(jí)平均含磷量的2.3倍；耕型花崗巖紅壤磷含量分布有隨粒徑減小而增加趨勢(shì)，如在2～0.2 mm粒級(jí)中僅為3.28%，在＜0.02 mm粒級(jí)中，可高達(dá)71.78%。比較4種土壤各級(jí)土壤顆粒磷的含量分布狀況，耕型第四紀(jì)紅土紅壤和耕型花崗巖紅壤的磷素主要分布在＜0.02 mm粒級(jí)的土壤顆粒中，2種土壤該級(jí)土壤顆粒中的磷素所占百分比平均達(dá)64.48%，而耕型板頁(yè)巖紅壤和耕型石灰?guī)r紅壤的含磷量主要分布在2～0.02 mm粒級(jí)的土壤顆粒中，磷素所占百分比平均高達(dá)69.79%。

表1 供試土壤基本理化性狀

表2 供試土壤中各粒級(jí)土壤顆粒的含磷量及所占百分比

表3 加磷培養(yǎng)后供試土壤各粒級(jí)土壤顆粒中含磷量的增幅變化

2.2 加磷培養(yǎng)后供試土壤各粒級(jí)土壤顆粒中磷的含量變化

從表3中可以看出，4種土壤加磷培養(yǎng)后各粒級(jí)土壤顆粒中磷含量均有不同程度的增加。與加磷培養(yǎng)前相比，各粒級(jí)土壤顆粒中磷含量總和增幅以耕型花崗巖紅壤的最小，僅3.45%，而另3種耕型紅壤的增幅較為接近，在15.89%～19.25%之間，平均增幅17.39%。這可能與供試土壤基本理化性質(zhì)不同有關(guān)。

李杰等人的研究表明，土壤吸附磷素的能力隨土壤活性鐵含量、pH值、CEC值和＜0.02 mm的顆粒含量的增大而增強(qiáng)。從表1中可以看出，4種不同母質(zhì)土壤的理化指標(biāo)中，耕型花崗巖紅壤的各指標(biāo)值均較小，而另3種土壤的理化指標(biāo)值均較高。此外，從各粒級(jí)土壤顆粒的磷含量增幅來(lái)看，除耕型花崗巖紅壤各粒級(jí)土壤顆粒磷的增幅較小外（最大的不足11%）；耕型第四紀(jì)紅土紅壤的主要吸磷顆粒為2～0.2 mm的土壤顆粒，達(dá)30.82%；而耕型板頁(yè)巖紅壤和耕型石灰?guī)r紅壤的主要吸磷顆粒為＜0.002 mm的土壤顆粒，其次是0.2～0.02 mm的土壤顆粒。由此可以推測(cè)，我國(guó)南方幾種典型耕型紅壤中施用的磷肥可能主要集中在2～0.02 mm的土壤顆粒中。

3 討 論

土壤因缺磷需增施磷肥，但同時(shí)因地表徑流或水土流失又可能會(huì)使磷元素從土壤中轉(zhuǎn)移到水體中，而導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，這種現(xiàn)象在我國(guó)南方丘陵區(qū)或坡耕地區(qū)十分嚴(yán)重。據(jù)郭進(jìn)、彭怡等人的研究認(rèn)為，在坡耕地土壤顆粒流失中，泥沙攜帶的磷和氮等養(yǎng)分量可占到養(yǎng)分流失總量的90%以上。而坡度、降雨和雨強(qiáng)等因素對(duì)土壤顆粒流失的影響主要與土壤顆粒大小有關(guān)。結(jié)合該試驗(yàn)結(jié)果可知，土壤中增施的磷元素主要附著在易發(fā)生土壤流失的0.2～0.02 mm大小的土壤顆粒中，為此在農(nóng)林生產(chǎn)中應(yīng)采取一定措施來(lái)防止該級(jí)土壤顆粒的流失。但即使是該粒級(jí)顆粒固磷較少的土壤，例如耕型花崗巖紅壤，因其質(zhì)地較疏松、水土流失較嚴(yán)重，其水土保持工作也同樣十分艱巨。因此，構(gòu)建和保持良好的土壤結(jié)構(gòu)是防止土壤流失的關(guān)鍵措施。一是增施有機(jī)肥，磷肥與有機(jī)肥配合施用，既有利于土壤良好結(jié)構(gòu)的形成，又提高了磷肥的有效性；二是施用適量石灰，既可減少土壤中磷的固定，同時(shí)石灰中的鈣也有助于土壤穩(wěn)定性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成；三是定期進(jìn)行科學(xué)耕作，中耕、耙、鎮(zhèn)壓等措施可促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)改善；四是應(yīng)考慮提高土壤的植被覆蓋度或地面覆蓋度，對(duì)易發(fā)生水土流失的區(qū)域應(yīng)盡可能實(shí)行封山禁柴禁伐和封育保護(hù)。

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