廬山山地紅壤養(yǎng)分狀況研究

魯加南

摘要? ? 為了明確廬山土壤剖面養(yǎng)分狀況及各營(yíng)養(yǎng)元素之間的關(guān)系，在廬山紅壤分布區(qū)挖取土壤剖面觀察土壤分層與形態(tài)，分析A、B、C不同層次的有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀及微量元素的含量。結(jié)果表明，紅壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀和有效銅含量的變化趨勢(shì)大致相同，即隨著土壤深度的增加而減少。其中，有機(jī)質(zhì)和有效銅含量隨土壤深度的增加而下降明顯，有機(jī)質(zhì)含量從15.68 g/kg下降至5.67 g/kg，降幅63.84%;有效銅含量從0.52 mg/kg下降至0.06 mg/kg，降幅88.46%。與之相反，有效硼的含量則隨著土壤深度的增加而增加，且增幅明顯。紅壤全氮含量在A、B層之間差異不明顯，而在C層中含量較上面2層少，且降幅明顯;速效磷的含量則出現(xiàn)了“高—低—高”的分布情況。紅壤有機(jī)質(zhì)與有效硼、有效銅在各層次中的分布均呈現(xiàn)出線性關(guān)系，其中有機(jī)質(zhì)與有效硼成負(fù)相關(guān)，與有效銅則成正相關(guān)。廬山山地紅壤養(yǎng)分含量不足，鹽基淋失、酸化現(xiàn)象較為明顯，各養(yǎng)分含量之間關(guān)系密切，本研究為今后的紅壤改良提供了參考。

關(guān)鍵詞? ? 山地紅壤;養(yǎng)分狀況;廬山

中圖分類號(hào)? ? S158? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A

文章編號(hào)? ?1007-5739（2019）17-0180-03? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

Abstract? ? In order to understand the nutrient status and the relationship between the nutrient elements in the soil profile of Lushan Mountain，the soil stratification and morphology were observed by digging soil profile of red soil distribution area in Lushan Mountain，and the contents of organic matter，nitrogen，phosphorus，potassium and trace elements in different layers of A，B and C were analyzed.The results showed that the change trends of organic matter，available potassium and available copper in red soil were similar，which all decreased with the increase of soil depth.Among them，the content of organic matter and available copper decreased significantly with the increase of soil depth. The organic matter decreased from 15.68 g/kg to 5.67 g/kg，which decreased by 63.84%.The content of available copper decreased from 0.52 mg/kg to 0.06 mg/kg，which decreased by 88.46%.On the contrary，the content of available boron increased with the increase of soil depth，and the increase was obvious.There was no significant difference in total nitrogen content between A and B layers in red soil，but the content in C layer was less than that in the upper two layers，and the decrease was obvious.The available phosphorus content showed the distribution status of "high-low-high".The distribution of organic matter in red soil was linear with available boron and copper in all layers，and there was a negative correlation between organic matter and available boron，but a positive correlation between organic matter and available copper.The nutrient content of the red soil in Lushan Mountain is insufficient，and the phenomena of salt leaching and acidification are relatively obvious.There is a close relationship among the nutrient contents，which provides a reference for the improvement of the red soil in the future.

Key words? ? mountain red soil;nutrient status;Lushan Mountain

廬山地處我國(guó)亞熱帶地區(qū)，光、熱、水條件較好，水平地帶土壤分布主要為紅壤。目前，關(guān)于廬山地區(qū)土壤養(yǎng)分含量的研究較多，陳相宇等[1]研究了廬山土壤速效鉀的垂直分布特征，發(fā)現(xiàn)隨著海拔升高，土壤中速效鉀的含量在減少;杜有新等[2]研究了廬山植物根際土的氮磷有效性和酶活性，發(fā)現(xiàn)不同樹種之間的根際土壤酸性磷酸酶、有效磷和堿解氮存在明顯差異，而脲酶沒有差異。然而，目前廬山地區(qū)水平地帶紅壤的剖面養(yǎng)分研究鮮有報(bào)道。同時(shí)，由于不合理的開發(fā)利用，廬山紅壤肥力下降，酸化嚴(yán)重，養(yǎng)分含量發(fā)生變化。因此，筆者以廬山地區(qū)為試驗(yàn)區(qū)域，研究了該地區(qū)紅壤的剖面特征以及氮、磷、鉀和微量元素養(yǎng)分狀況，并與同地區(qū)的山地棕壤進(jìn)行比較，旨在全面掌握區(qū)域內(nèi)紅壤養(yǎng)分狀況，并為農(nóng)業(yè)合理耕作提供可靠依據(jù)。

1? ? 區(qū)域概況與研究方法

1.1? ? 研究區(qū)概況

廬山位于江西省北部、九江市南部，西北瀕臨長(zhǎng)江、東南瀕臨鄱陽(yáng)湖，地理坐標(biāo)為北緯29°28′～29°45′、東經(jīng)115°50′～116°10′，面積302 km2。廬山是由于地殼運(yùn)動(dòng)所形成的地壘式斷塊山，其周圍是低矮的丘陵和湖泊，地處中國(guó)亞熱帶東部季風(fēng)區(qū)域，面江臨湖，山高谷深，具有鮮明的山地氣候特征[3]。年平均降水1 917 mm，年平均霧日191 d，年平均相對(duì)濕度78%，每年7—9月平均溫度16.9 ℃，夏季極端最高溫度32 ℃。最高峰漢陽(yáng)峰海拔1 474 m，比周圍的平原高出大約1 440 m，屬于中山類型。另外，廬山生物資源豐富，森林覆蓋率達(dá)76.6%，有高等植物近3 000種、昆蟲2 000余種、鳥類170余種、獸類37種。

1.2? ? 研究方法

1.2.1? ? 土壤樣品采集。本文研究所采用的供試山地紅壤取自江西省九江市賽陽(yáng)鎮(zhèn)鳳凰村附近，海拔200 m左右，植被類型為常綠闊葉林。選擇合適的紅壤剖面，劃分土壤層次后，自下而上在每個(gè)層次最典型的中部取約1 kg的土樣放于塑料袋中，寫上采樣的地點(diǎn)、時(shí)間、采樣人以及所采土壤樣品的種類，帶回實(shí)驗(yàn)室。

1.2.2? ? 土壤樣品制備。將采回的土樣放在塑料布上，攤成薄薄的一層，置于室內(nèi)通風(fēng)陰干。風(fēng)干后揀去動(dòng)植物殘?bào)w、石塊等，用木棍研細(xì)，使之通過2目和100目的篩子待用。

1.2.3? ? 測(cè)定項(xiàng)目與方法。土壤有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量、有效硼含量、有效銅含量的測(cè)定分析分別采用外加熱-重鉻酸鉀容量法、半微量開氏法、0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法、1.0 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法、沸水浸提-甲亞胺比色法和DTPA-TEA浸提-AAS法[4]。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 土壤類型分布概況

廬山土壤因其獨(dú)特的形成過程和地理位置，具有明顯的地帶性。依據(jù)廬山所處地理位置和常綠闊葉林植被分布特點(diǎn)，廬山地區(qū)水平地帶土壤分布主要為紅壤。但是隨著海拔的上升，生物、氣候逐漸變化，土壤類型出現(xiàn)明顯的垂直地帶性分布特征。海拔由低到高的土壤類型依次為山地紅壤、山地黃壤、山地黃棕壤、山地棕壤、山地草甸土[5]。

2.2? ? 紅壤剖面特征

由表1可知，紅壤A層深度為0～35 cm，一般未被人為干擾的林下土壤A層厚度為20～40 cm。可以觀察到，此處人為活動(dòng)干擾較少，土壤水土保持條件較為優(yōu)越，土壤厚度情況較好。A層的結(jié)持力較為松散，向下逐漸提高;未觀察到新生體和侵入體;A層pH值為4.5，呈酸性，可使土壤中活性鐵、鋁含量增多，導(dǎo)致土壤中的磷素多以難溶解的磷酸鐵和磷酸鋁等形式存在，有效性偏低，在施用磷肥之后，轉(zhuǎn)化成難溶形態(tài)殘留在土壤中，難以發(fā)揮肥效。A又可細(xì)分為2層：A11層淺灰棕色，為砂質(zhì)壤黏土;A12層淺棕紅色，為壤黏土，土壤結(jié)構(gòu)較為松散，過渡明顯。

B層土壤為鐵鋁淀積層，厚度較厚，深度為35～80 cm，較A層緊實(shí)，并能夠觀察到鐵錳膠膜;B層下面即是CVS，棕紅色夾少量黃色斑點(diǎn)，其厚度達(dá)108 cm，是紅色風(fēng)化殼和各種巖石風(fēng)化物，呈現(xiàn)出淡紅色與灰白色相互交織的網(wǎng)紋。

2.3? ? 紅壤養(yǎng)分狀況

根據(jù)表2可以看出，廬山地區(qū)紅壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀和有效銅含量的變化趨勢(shì)大致相同，即隨著土壤深度的增加而減少。其中，有機(jī)質(zhì)和有效銅含量隨土壤深度的增加而下降明顯，有機(jī)質(zhì)含量從15.68 g/kg下降至5.67 g/kg，降幅為63.84%;有效銅含量從0.52 mg/kg下降至0.06 mg/kg，降幅為88.46%。與之相反，有效硼含量則隨著土壤深度的增加而增加，且增幅明顯。紅壤全氮含量在A、B層之間差異不明顯，而在C層中含量較上面2層少，且降幅明顯;速效磷含量則出現(xiàn)了“高—低—高”的分布情況，在C層剖面中含量增加，可能的原因是C層中地下水的滲漏導(dǎo)致土壤發(fā)生氧化還原反應(yīng)，土壤酸度增加，促進(jìn)了土壤中磷的活化?？傮w來看，紅壤發(fā)生層中，A層養(yǎng)分含量較高，且各層間養(yǎng)分含量變化較大。

2.4? ? 有機(jī)質(zhì)與氮、磷、鉀之間的關(guān)系

由圖1可得，有機(jī)質(zhì)含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氮、磷、鉀含量，速效磷含量極少，可推斷紅壤有機(jī)質(zhì)是氮素的主要來源。有機(jī)質(zhì)及氮、磷、鉀含量大致隨著土層深度的增加而降低。其中，有機(jī)質(zhì)與速效鉀的相關(guān)性較好，成正相關(guān);而全氮和速效磷則分別呈現(xiàn)出“低—高—低”和“高—低—高”分布，與有機(jī)質(zhì)的相關(guān)性較差。其中，有機(jī)質(zhì)和全氮C層養(yǎng)分含量都與A、B層相差較大;速效鉀各發(fā)生層之間變化不大，而速效磷A、B層之間的變化很大。

2.5? ? 各種因子與微量元素之間的關(guān)系

2.5.1? ? 有機(jī)質(zhì)與有效硼、有效銅的關(guān)系。根據(jù)圖2可得，紅壤有機(jī)質(zhì)與有效硼、有效銅在各層次中的分布均呈現(xiàn)出線性關(guān)系，其中有機(jī)質(zhì)與有效硼成負(fù)相關(guān)，與有效銅則成正相關(guān)。其線性回歸方程分別為y=-0.052 2x+1.242 2和y=0.034 5x-0.145 7（y為土壤有效硼、有效銅含量，x為土壤有機(jī)質(zhì)含量），說明紅壤有機(jī)質(zhì)每減少1 g/kg，紅壤有效硼含量將以0.052 2 mg/kg的幅度增加，而有效銅則以0.034 5 mg/kg的幅度減少。這是因?yàn)榕鸬挠行詴?huì)隨pH值的升高而降低，酸性土壤中硼的有效性高，但容易淋洗損失;紅壤C層酸性較高，同時(shí)A層發(fā)生淋洗作用，因而有效硼隨著土層深度增加而增加;與有機(jī)物質(zhì)結(jié)合或被有機(jī)物質(zhì)所固定的硼可在有機(jī)物質(zhì)分解后釋放出來，A層生物作用強(qiáng)烈，有機(jī)質(zhì)分解快，較多硼被釋放出來，因而A層含量較高。而土壤中的銅來自含銅礦物，如原生礦物黃銅礦等，次生礦物中也含有一定數(shù)量的銅。土壤礦物風(fēng)化后釋放出銅離子的大部分被有機(jī)物所吸附，因而有機(jī)質(zhì)含量高的層次有效銅含量也高，同時(shí)C層會(huì)有地下水滲入，在漬水條件下則形成硫化物CuS，導(dǎo)致有效銅含量降低。

2.5.2? ? 全氮與有效硼、有效銅的關(guān)系。土壤的全氮量和有機(jī)質(zhì)含量為正相關(guān)，全氮量在一定程度上反映了土壤有機(jī)質(zhì)的含量[6]。因此，全氮量和有效硼、有效銅之間的關(guān)系與上述有機(jī)質(zhì)與有效硼、有效銅之間的關(guān)系一致。但從試驗(yàn)結(jié)果來看，全氮含量與有效硼、有效銅未呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，這可能與試驗(yàn)誤差有較大關(guān)系，同時(shí)也對(duì)全氮含量反映有機(jī)質(zhì)含量的結(jié)論提出了質(zhì)疑。

2.5.3? ? 速效磷與有效硼、有效銅的關(guān)系。通過查閱相關(guān)資料可以得知，速效磷與有效銅之間為正相關(guān)關(guān)系[7]，而本試驗(yàn)結(jié)果未能明顯反映出此類關(guān)系，但大致能看出速效磷含量和有效銅含量隨著土壤深度增加而減少。速效磷“高—低—高”的分布狀況與有效硼的相關(guān)性不明顯，它們之間的具體關(guān)系尚不清楚。

2.5.4? ? 速效鉀與有效硼、有效銅的關(guān)系。速效鉀與有效硼、有效銅之間的關(guān)系和有機(jī)質(zhì)與微量元素的關(guān)系相同，均呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。

2.5.5? ? 有效硼與有效銅的關(guān)系。由圖3可得，紅壤中有效硼與有效銅的含量在各層次中的分布狀況相反，且有效硼的變化幅度較大。

2.6? ? 紅壤與山地棕壤養(yǎng)分含量比較

紅壤與棕壤的各養(yǎng)分含量狀況大致相同，有機(jī)質(zhì)含量最多，微量元素含量均較少（表3）;但在具體養(yǎng)分含量上也存在較大差異，紅壤中有機(jī)質(zhì)含量小于棕壤，且差距較大。這主要是因?yàn)榧t壤在常綠闊葉林的條件下，生物循環(huán)過程十分強(qiáng)烈，生物與土壤之間物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化、交換極其迅速，同時(shí)脫硅富鋁化、鹽基淋失和富鋁化過程加速了有機(jī)質(zhì)的分解;而棕壤分布于海拔1 000 m左右的區(qū)域，溫度低、降雨量少，森林凋落物增多，微生物活性降低，礦化作用減弱，有機(jī)質(zhì)逐漸積累，故有機(jī)質(zhì)含量高于紅壤。

根據(jù)速效鉀的診斷指標(biāo)，廬山紅壤和棕壤中速效鉀含量較低，且相差較大，這是由于不同海拔的氣候、植被、土壤類型及成土母質(zhì)的差異而引起。同時(shí)，土壤速效鉀含量的分布明顯受到生物富集或聚集作用以及人為施肥的影響[8]。

3? ? 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明，紅壤A層土壤pH值為4.5，呈現(xiàn)出較強(qiáng)的酸性，土壤厚度為35 cm。一般未被人為干擾的林下土壤A層厚度為20～40 cm，此處人為活動(dòng)干擾較少，土壤水土保持較為優(yōu)越，土壤厚度情況較好;而C層中養(yǎng)分含量普遍較少，這與其酸度較高、大量鹽基淋失有著密切關(guān)系。紅壤中全氮、速效鉀含量隨土壤深度的加深而降低，且速效鉀含量降低明顯，說明生物富集和表聚作用對(duì)土壤養(yǎng)分分布的影響明顯;同時(shí)速效磷則在C層增加，這說明土壤酸度提高會(huì)?提升磷的活化程度。全國(guó)第二次土壤普查把土壤肥力分為6級(jí)，級(jí)別越高，養(yǎng)分含量越低。紅壤A層中全氮含量為0.51 g/kg，為五級(jí)（0.50～0.75 g/kg）;速效磷含量為8.19 mg/kg，為四級(jí)（5.00～10.00 mg/kg）;速效鉀含量為38.80 mg/kg，為四級(jí)（50～100 mg/kg）。

廬山紅壤有機(jī)質(zhì)與其他營(yíng)養(yǎng)成分的關(guān)系十分密切，全氮量在一定程度上反映了有機(jī)質(zhì)含量;速效鉀與有機(jī)質(zhì)在紅壤各層次間的分布規(guī)律一致，都隨著土壤深度的增加而降低，而有機(jī)質(zhì)與速效磷之間并未發(fā)現(xiàn)顯著聯(lián)系。同時(shí)，有機(jī)質(zhì)也影響著有效硼、有效銅等微量元素在紅壤土層之間的分布，分別呈現(xiàn)出2個(gè)相反的影響，主要是由于紅壤各層次酸度不同和有機(jī)質(zhì)含量的變化導(dǎo)致有效硼、有效銅呈現(xiàn)相反的分布規(guī)律。

廬山紅壤養(yǎng)分含量偏低是由于廬山地區(qū)溫度偏高，降水豐沛，風(fēng)化淋溶作用強(qiáng)，鹽基飽和度降低，導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)礦化速度快。同時(shí)，自然植被被破壞后，加之人為耕作以及大量化肥、農(nóng)藥的施用，導(dǎo)致土壤板結(jié)、酸化，土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯下降，質(zhì)地較為黏重，陽(yáng)離子交換量下降，導(dǎo)致有效磷的鐵鋁固定明顯加強(qiáng)，物理性狀惡化，耕性變差[9]。但在進(jìn)行脫硅、鹽基淋失和富鋁化過程的同時(shí)，紅壤也進(jìn)行著生物與土壤間物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化、交換以及強(qiáng)烈的生物富集作用，豐富了土壤養(yǎng)分的物質(zhì)來源，也在一定程度上促進(jìn)了土壤肥力的提升[10]。

4? ? 致謝

感謝楊超光老師的辛勤指導(dǎo)，在試驗(yàn)及本文撰寫過程中解疑答惑并提供幫助。

5? ? 參考文獻(xiàn)

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