延邊地區(qū)水稻土壤速效養(yǎng)分對開墾年限和施肥方式的響應(yīng)

顧春朝+傅民杰+梁運江

摘要：為了探明不同的施肥方式和種植年限對延邊水稻土壤速效養(yǎng)分的影響，采集了不同區(qū)域的土壤樣品，測定了土壤pH值、堿解氮含量、速效磷含量、速效鉀含量和有機質(zhì)含量。研究結(jié)果表明，開墾年限影響了土壤0～20cm耕層堿解氮的養(yǎng)分空間分布，開墾年限越長，堿解氮的空間異質(zhì)性越弱，且隨開墾年限增加，土壤堿解氮含量不斷下降；稻田單施有機肥比單施化肥明顯增加了土壤速效磷的含量，且導(dǎo)致下層速效磷含量增加；開墾年限和施肥方式對0～20cm耕層土壤速效鉀的空間分布影響較小，但不同開墾年限對稻田土壤速效鉀影響不同，開墾時間越長，土壤速效鉀的含量越高；稻田施用有機肥有利于速效磷的積累。

關(guān)鍵詞：施肥方式；開墾年限；水稻土壤；速效養(yǎng)分

中圖分類號：S158.3文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2014）11-0372-03

土壤養(yǎng)分是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)，是土壤的基本屬性和本質(zhì)特征[1]。土地利用方式的變化不僅可以改變土壤狀況而且影響諸多生態(tài)過程[2]，采用合理的土地利用方式可以改善土壤結(jié)構(gòu)，增強土壤對外界環(huán)境變化的抵抗能力，而不合理的土地利用方式則會降低土壤質(zhì)量[3-4]。目前，國內(nèi)外對施肥和耕作效應(yīng)的研究多為單因素分析，而對耕作和施肥處理綜合效應(yīng)的研究較少[5]。余曉鶴等曾報道了連續(xù)免耕并配合施肥對土壤理化性質(zhì)的影響[6]。張建軍等對長期定位試驗中的土壤理化性狀進行了報道[7]。研究表明，稻田傳統(tǒng)翻耕在不施有機肥料或有機肥料補充不足的條件下，易加劇有機質(zhì)礦化，不利于土壤肥力的維持[8]，而采用適宜的土壤施肥和耕作方式不僅可以改善土壤特性，還可以提高田間水分利用效率，達到保水增產(chǎn)的目的。延邊朝鮮族自治區(qū)是北方稻田開墾最早的地區(qū)，水稻種植歷史達120年之久。研究該地區(qū)人為擾動對稻田土壤理化性質(zhì)的影響，有助于了解北方地區(qū)稻田肥力的演替特征。本試驗通過研究延邊地區(qū)不同開墾年限和施肥方式下的水稻土壤速效養(yǎng)分的變化特征，以期了解人為擾動下的延邊地區(qū)水稻土壤供肥、保肥能力，為當?shù)赝寥婪柿υu價和科學施肥提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1土樣采集與處理

本試驗以稻田開墾年限和施肥方式為土壤樣品采集的依據(jù)。其中，開墾年限設(shè)為“開墾120年”和“開墾80年”2種類型，在各開墾年限的稻田區(qū)，再分別選擇滿足3種不同施肥方式（化肥、有機肥、有機肥+化肥配施）的稻區(qū)進行土壤樣品采集。最終符合條件的采樣區(qū)分別位于吉林省延邊朝鮮族自治州龍井市開山屯鎮(zhèn)和延邊大學農(nóng)學院實驗站稻田試驗區(qū)，根據(jù)不同的施肥方式和開墾年限，選擇5種采樣處理方式，樣品的采集與施肥信息見表1。試驗樣品的采集時間為2012年春季，土壤樣品采集時，每個處理地塊以“S”形采樣法選取5個采樣點，所有樣點均分取上層（0～10cm）和下層（10～20cm）2個層次，然后將5份同層次土壤樣品均勻混合后采用四分法留取1kg左右?guī)Щ貙嶒炇覀溆?。供試樣品在遮光、通風的環(huán)境中自然風干，并去除殘留的根系。樣品過2mm篩后，分裝入封口袋中備用。從各封口袋中取出部分土樣過0.15mm篩，裝袋備用。

1.2樣品測定

土壤pH值測定采用電位法；土壤有機質(zhì)含量測定采用重鉻酸鉀容量法；土壤堿解氮含量測定采用堿解擴散法；土壤速效磷含量的測定采用NH4F-HCl浸提磷鉬藍比色法；土壤全鉀含量的測定采用NaOH熔融火焰光度法；土壤速效鉀含量的測定采用中性NH4OAC浸提火焰光度法[9]。

1.3數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用SPSS14.0統(tǒng)計軟件包，其中同剖面內(nèi)不同層次間顯著性分析采用成對t-檢驗法（pairedttest）。不同開墾年限和施肥類型間理化性質(zhì)的差異顯著性采用單因素方差分析法（One-wayANOVA-test）。多重比較采用鄧肯檢驗法（Duncan）。試驗圖形由MicrosoftExcel2003繪制。

2結(jié)果與分析

2.1水稻土不同層次土壤的pH值空間變化特征

由圖1可知，各處理的土壤pH值在上下層間的分布規(guī)律表現(xiàn)一致，均呈上層低下層高的趨勢，上下層間差異顯著，且上下層土壤均呈弱酸性。開墾年限對不同層次土壤pH值的影響存在差異。其中，下層土壤的pH值未受到開墾年限的影響，各處理的pH值范圍介于6.4～6.5之間。而上層土壤pH隨開墾年限的不同而明顯不同，開墾120年的土壤pH值明顯高于開墾80年的土壤pH值（P<0.05）。說明耕地開墾的時間越久，經(jīng)長期的翻耕攪拌和滲透，上下層土壤的理化性質(zhì)越來越趨近。

從各開墾年限下的施肥處理對土壤pH值影響來看，施肥方式對稻田土壤的pH值影響均未達顯著水平。這與吳景貴等利用未腐解有機肥稻田培肥的研究結(jié)果[10]不同。分析認為，本試驗所用有機肥為腐熟后的有機肥，其植物易分解的酸性物質(zhì)在腐熟后多被破壞，因此未對稻田土壤pH值產(chǎn)生明顯影響。邵興華等研究表明，稻田長期施肥并未對土壤pH值產(chǎn)生明顯影響，本研究結(jié)果與其一致[11]。

2.2水稻土不同層次土壤的堿解氮含量空間變化特征

土壤堿解氮可以有效反映土壤中的氮素情況，是決定土壤供氮能力的重要參數(shù)。由圖2可知，所有處理的土壤堿解氮含量在土壤上下層間的分布規(guī)律表現(xiàn)一致，呈上層高下層低的趨勢。上下層間堿解氮含量的差異顯著性因開墾年限不同而異。開墾120年稻田上下層間土壤堿解氮含量無顯著差異，開墾80年土壤的上層堿解氮含量顯著高于下層。此外，開墾年限對土壤堿解氮含量產(chǎn)生顯著影響，隨開墾年限增加，土壤堿解氮含量顯著下降。

3種施肥方式下的土壤堿解氮含量未存在顯著性差異。但從總體趨勢上看，開墾120年稻田的“有機肥+化肥配施”處理的堿解氮略高于其他施肥方式，開墾80年稻田土壤化肥處理的堿解氮含量高于“有機肥+化肥”處理。分析認為，不同施肥方式間土壤堿解氮含量未達到顯著差異，主要與本試驗有機肥料處理時間短有關(guān)。國內(nèi)有關(guān)稻田施用有機肥比化肥提高堿解氮的報道中，有機肥施用年限多在15年以上[12-13]?？梢?，稻田短期施用有機肥對土壤速效氮的增加效果比長期施用化肥的優(yōu)勢并不明顯。endprint

2.3水稻土不同層次土壤的速效磷含量的空間變化特征

土壤速效磷含量的高低反映了土壤中磷素的儲量和供應(yīng)能力，是水稻產(chǎn)量的重要影響因素。由圖3可知，除“有機肥”（KS2）處理外，其他2種施肥方式“化肥”（KS1和NY1）、“有機肥+化肥”（KS3和NY2）對上下層土壤速效磷含量無明顯影響，但從所有處理的速效磷含量來看，整體上仍表現(xiàn)出下層略高于上層的趨勢。土壤速效磷含量在2種開墾年限稻田間存在差異，但該差異隨施肥方式不同而異。其中，“化肥”處理的稻田區(qū)，由于開墾年限不同，土壤速效磷含量差異顯著，而“化肥+有機肥”配施處理區(qū)，在2種開墾年限間土壤速效磷含量相近?！坝袡C肥”處理比其他施肥處理顯著增加了土壤速效磷含量，同時導(dǎo)致土壤速效磷在土壤上下層間顯著差異，表明有機肥的施用促進了土壤中磷素的儲藏和供應(yīng)。

2.4水稻土不同層次土壤的速效鉀含量的空間變化特征

各種施肥方式下的土壤速效鉀含量在上下層間的空間分

布規(guī)律表現(xiàn)一致，均無顯著差異（圖4）。開墾年限為120年的開山屯稻田各施肥處理的速效鉀均顯著高于開墾80年的農(nóng)學院實驗區(qū)各處理。開墾120年的開山屯稻田的3種施肥方式的上層土壤速效鉀含量按從小到大依次為KS1（209.3±0.1g/kg）

2.5水稻土不同層次土壤的有機質(zhì)含量的空間變化特征

所有施肥方式的土壤有機質(zhì)含量在上下層間的分布規(guī)律表現(xiàn)一致，均呈上層高下層低的趨勢，但在P<0.05顯著水平下，僅有“有機肥”處理（KS2）的土壤有機質(zhì)在上下層間達到顯著差異（圖5），說明人為的土壤翻、耙措施削弱了稻田0～20cm耕層有機質(zhì)的空間異質(zhì)性。在2個開墾年限中，同為單獨施用化肥處理的KS1和NY1上層有機質(zhì)含量分別為（23.4±1.9）g/kg和（21.8±1.7）g/kg，兩者間差異不顯著；而同為“有機肥+化肥”配施處理的KS3和NY2上層有機質(zhì)含量間也表現(xiàn)出無顯著差異的特征。這表明延邊地區(qū)稻田在相同施肥方式情況下，開墾年限對土壤有機質(zhì)變化無明顯影響。

從施肥方式對土壤有機質(zhì)含量的影響來看，“化肥”和“有機肥+化肥”配施方式的土壤有機質(zhì)含量間無顯著差異，然而“有機肥”處理區(qū)土壤有機質(zhì)含量則顯著高于“化肥”處理?！坝袡C肥+化肥”配施處理的土壤有機質(zhì)未比“化肥”處理高，可能與其肥料配比中有機肥比例低有關(guān)。

3結(jié)論與討論

延邊地區(qū)稻田0～20cm耕層土壤堿解氮空間分異特征

受開墾年限的影響，稻田開墾年限越長則耕層堿解氮空間分異性越弱，且隨開墾年限增加，土壤堿解氮含量不斷下降。

單施化肥方式下的稻田土壤速效磷明顯低于單施有機肥稻田。有機肥的施用可導(dǎo)致土壤速效磷含量在上下層土壤空間差異性的增加。

延邊地區(qū)稻田上層和下層耕層土壤速效鉀養(yǎng)分含量相近，未受開墾年限和施肥方式的影響，但稻田開墾年限不同，土壤速效鉀含量存在顯著差異。無論何種施肥方式，土壤速效鉀含量均隨開墾年限增加而升高。施用有機肥則促進了土壤速效鉀的積累。

參考文獻：

[1]孔祥斌，張鳳榮，齊偉，等.集約化農(nóng)區(qū)土地利用變化對土壤養(yǎng)分的影響——以河北省曲周縣為例[J].地理學報，2003，58（3）：333-342.

[2]TurnerMG.Landscapeecology：Theeffectofpatternonprocess[J].AnnualReviewsofEcologyandSystematics，1989，20（1）：171-197.

[3]傅伯杰，陳利頂，馬克明.黃土丘陵區(qū)小流域土地利用變化對生態(tài)環(huán)境的影響——以延安市羊圈溝流域為例[J].地理學報，1999，54（3）：241-246.

[4]鞏杰，陳利頂，傅伯杰，等.黃土丘陵區(qū)小流域土地利用和植被恢復(fù)對土壤質(zhì)量的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學報，2004，15（12）：2292-2296.

[5]張麗華，李軍，賈志寬，等.不同保護性耕作對渭北旱塬麥玉輪作田肥力和產(chǎn)量的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2011，29（4）：199-207.

[6]余曉鶴，黃東邁.土壤表層管理對部分土壤化學性質(zhì)的影響[J].土壤通報，1990，21（4）：158-161.

[7]張建軍，王勇，唐小明，等.隴東黃土旱塬不同耕作方式及施肥處理對冬小麥產(chǎn)量和土壤肥力的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2010，28（1）：247-254.

[8]王伯仁，徐明崗，黃佳良，等.紅壤旱地長期施肥下土壤肥力及肥料效益的變化[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2002，8（增刊）：21-28.

[9]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].3版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000：25-109.

[10]吳景貴，王明輝，劉潔，等.非腐解有機物培肥對水田土壤理化性質(zhì)的影響[J].吉林農(nóng)業(yè)大學學報，1998，20（1）：52-57.

[11]邵興華，張建忠，夏雪琴，等.長期施肥對水稻土酶活性及理化特性的影響[J].生態(tài)環(huán)境學報，2012，21（1）：74-77.

[12]張國榮，李菊梅，徐明崗，等.長期不同施肥對水稻產(chǎn)量及土壤肥力的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2009，42（2）：543-551.

[13]冀建華，劉秀梅，李祖章，等.長期施肥對黃泥田碳和氮及氮素利用的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2011，44（12）：2484-2494.

2.3水稻土不同層次土壤的速效磷含量的空間變化特征

土壤速效磷含量的高低反映了土壤中磷素的儲量和供應(yīng)能力，是水稻產(chǎn)量的重要影響因素。由圖3可知，除“有機肥”（KS2）處理外，其他2種施肥方式“化肥”（KS1和NY1）、“有機肥+化肥”（KS3和NY2）對上下層土壤速效磷含量無明顯影響，但從所有處理的速效磷含量來看，整體上仍表現(xiàn)出下層略高于上層的趨勢。土壤速效磷含量在2種開墾年限稻田間存在差異，但該差異隨施肥方式不同而異。其中，“化肥”處理的稻田區(qū)，由于開墾年限不同，土壤速效磷含量差異顯著，而“化肥+有機肥”配施處理區(qū)，在2種開墾年限間土壤速效磷含量相近?！坝袡C肥”處理比其他施肥處理顯著增加了土壤速效磷含量，同時導(dǎo)致土壤速效磷在土壤上下層間顯著差異，表明有機肥的施用促進了土壤中磷素的儲藏和供應(yīng)。

2.4水稻土不同層次土壤的速效鉀含量的空間變化特征

各種施肥方式下的土壤速效鉀含量在上下層間的空間分

布規(guī)律表現(xiàn)一致，均無顯著差異（圖4）。開墾年限為120年的開山屯稻田各施肥處理的速效鉀均顯著高于開墾80年的農(nóng)學院實驗區(qū)各處理。開墾120年的開山屯稻田的3種施肥方式的上層土壤速效鉀含量按從小到大依次為KS1（209.3±0.1g/kg）

2.5水稻土不同層次土壤的有機質(zhì)含量的空間變化特征

所有施肥方式的土壤有機質(zhì)含量在上下層間的分布規(guī)律表現(xiàn)一致，均呈上層高下層低的趨勢，但在P<0.05顯著水平下，僅有“有機肥”處理（KS2）的土壤有機質(zhì)在上下層間達到顯著差異（圖5），說明人為的土壤翻、耙措施削弱了稻田0～20cm耕層有機質(zhì)的空間異質(zhì)性。在2個開墾年限中，同為單獨施用化肥處理的KS1和NY1上層有機質(zhì)含量分別為（23.4±1.9）g/kg和（21.8±1.7）g/kg，兩者間差異不顯著；而同為“有機肥+化肥”配施處理的KS3和NY2上層有機質(zhì)含量間也表現(xiàn)出無顯著差異的特征。這表明延邊地區(qū)稻田在相同施肥方式情況下，開墾年限對土壤有機質(zhì)變化無明顯影響。

從施肥方式對土壤有機質(zhì)含量的影響來看，“化肥”和“有機肥+化肥”配施方式的土壤有機質(zhì)含量間無顯著差異，然而“有機肥”處理區(qū)土壤有機質(zhì)含量則顯著高于“化肥”處理。“有機肥+化肥”配施處理的土壤有機質(zhì)未比“化肥”處理高，可能與其肥料配比中有機肥比例低有關(guān)。

3結(jié)論與討論

延邊地區(qū)稻田0～20cm耕層土壤堿解氮空間分異特征

受開墾年限的影響，稻田開墾年限越長則耕層堿解氮空間分異性越弱，且隨開墾年限增加，土壤堿解氮含量不斷下降。

單施化肥方式下的稻田土壤速效磷明顯低于單施有機肥稻田。有機肥的施用可導(dǎo)致土壤速效磷含量在上下層土壤空間差異性的增加。

延邊地區(qū)稻田上層和下層耕層土壤速效鉀養(yǎng)分含量相近，未受開墾年限和施肥方式的影響，但稻田開墾年限不同，土壤速效鉀含量存在顯著差異。無論何種施肥方式，土壤速效鉀含量均隨開墾年限增加而升高。施用有機肥則促進了土壤速效鉀的積累。

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[13]冀建華，劉秀梅，李祖章，等.長期施肥對黃泥田碳和氮及氮素利用的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2011，44（12）：2484-2494.

2.3水稻土不同層次土壤的速效磷含量的空間變化特征

土壤速效磷含量的高低反映了土壤中磷素的儲量和供應(yīng)能力，是水稻產(chǎn)量的重要影響因素。由圖3可知，除“有機肥”（KS2）處理外，其他2種施肥方式“化肥”（KS1和NY1）、“有機肥+化肥”（KS3和NY2）對上下層土壤速效磷含量無明顯影響，但從所有處理的速效磷含量來看，整體上仍表現(xiàn)出下層略高于上層的趨勢。土壤速效磷含量在2種開墾年限稻田間存在差異，但該差異隨施肥方式不同而異。其中，“化肥”處理的稻田區(qū)，由于開墾年限不同，土壤速效磷含量差異顯著，而“化肥+有機肥”配施處理區(qū)，在2種開墾年限間土壤速效磷含量相近。“有機肥”處理比其他施肥處理顯著增加了土壤速效磷含量，同時導(dǎo)致土壤速效磷在土壤上下層間顯著差異，表明有機肥的施用促進了土壤中磷素的儲藏和供應(yīng)。

2.4水稻土不同層次土壤的速效鉀含量的空間變化特征

各種施肥方式下的土壤速效鉀含量在上下層間的空間分

布規(guī)律表現(xiàn)一致，均無顯著差異（圖4）。開墾年限為120年的開山屯稻田各施肥處理的速效鉀均顯著高于開墾80年的農(nóng)學院實驗區(qū)各處理。開墾120年的開山屯稻田的3種施肥方式的上層土壤速效鉀含量按從小到大依次為KS1（209.3±0.1g/kg）

2.5水稻土不同層次土壤的有機質(zhì)含量的空間變化特征

所有施肥方式的土壤有機質(zhì)含量在上下層間的分布規(guī)律表現(xiàn)一致，均呈上層高下層低的趨勢，但在P<0.05顯著水平下，僅有“有機肥”處理（KS2）的土壤有機質(zhì)在上下層間達到顯著差異（圖5），說明人為的土壤翻、耙措施削弱了稻田0～20cm耕層有機質(zhì)的空間異質(zhì)性。在2個開墾年限中，同為單獨施用化肥處理的KS1和NY1上層有機質(zhì)含量分別為（23.4±1.9）g/kg和（21.8±1.7）g/kg，兩者間差異不顯著；而同為“有機肥+化肥”配施處理的KS3和NY2上層有機質(zhì)含量間也表現(xiàn)出無顯著差異的特征。這表明延邊地區(qū)稻田在相同施肥方式情況下，開墾年限對土壤有機質(zhì)變化無明顯影響。

從施肥方式對土壤有機質(zhì)含量的影響來看，“化肥”和“有機肥+化肥”配施方式的土壤有機質(zhì)含量間無顯著差異，然而“有機肥”處理區(qū)土壤有機質(zhì)含量則顯著高于“化肥”處理?！坝袡C肥+化肥”配施處理的土壤有機質(zhì)未比“化肥”處理高，可能與其肥料配比中有機肥比例低有關(guān)。

3結(jié)論與討論

延邊地區(qū)稻田0～20cm耕層土壤堿解氮空間分異特征

受開墾年限的影響，稻田開墾年限越長則耕層堿解氮空間分異性越弱，且隨開墾年限增加，土壤堿解氮含量不斷下降。

單施化肥方式下的稻田土壤速效磷明顯低于單施有機肥稻田。有機肥的施用可導(dǎo)致土壤速效磷含量在上下層土壤空間差異性的增加。

延邊地區(qū)稻田上層和下層耕層土壤速效鉀養(yǎng)分含量相近，未受開墾年限和施肥方式的影響，但稻田開墾年限不同，土壤速效鉀含量存在顯著差異。無論何種施肥方式，土壤速效鉀含量均隨開墾年限增加而升高。施用有機肥則促進了土壤速效鉀的積累。

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