毕节地区4大类型土壤的养分含量及土壤C/N值分析

申 玲，于健龙，杨永奎，胡 辉，杨 波，梁燕菲

（毕节市土肥站，贵州 毕节 551700）

土壤与植物生长关系密切，一方面，土壤是固定植物的基质，更重要的是，土壤养分是植物生长所需矿物养分的主要来源[1]，土壤养分的高低不仅影响植物个体的生长状况，而且影响植物群落的组成和生产力[2]；另一方面，植物又通过凋落物、植物残体等回归土壤，影响土壤养分含量[3]。在长期的进化过程中，特定的植被类型必然有特定的土壤环境。赵航等[4]首次定量研究了中国森林、农田土壤养分及其化学计量特征，指出森林生态系统和农田生态系统的C、N、P含量和化学计量特征存在显著差异。

除此之外，影响土壤养分含量高低的另一大类因子就是环境的空间异质性。众多研究表明，气候、地貌、母岩、年代、土壤动物等都是影响土壤C、N、P及生态化学计量特征的重要因子[5]。土壤类型作为土壤分类的基本单元，其划分的原则包括土体厚度、土壤养分高低、温度、海拔等[6]，因此不同土壤类型下，成土母质、土壤养分及化学计量特征也完全不同。朴河春等[7]研究发现，石灰岩和砂岩的C、N、P 和土壤C/N 等均呈显著差异；韦家少等[8]也指出，不同土壤类型下，土壤肥力和酶活性明显不同。因此，研究农田生态系统下，不同土壤类型土壤养分的变化对于指导农业生产、科学施肥都有重要的意义。目前，探讨毕节市不同类型土壤中C、N 养分含量及化学计量特征的报道较少。鉴于此，笔者以毕节市旱地为研究对象，分析了石灰土、潮土、紫色土、黄壤等4个类型的土壤中C、N、K 等养分的变化，以期为小尺度下研究土壤养分的空间变异提 供依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

试验数据全部来自《毕节市耕地地力评价》的基础数据库。根据试验要求，首先筛选出贵州省毕节市海拔在1 000～1 200 m 范围内土壤的所有基础数据，包括土体厚度、耕层厚度、土壤pH 值，以及土壤有机质、土壤全氮、土壤全钾、土壤速效氮、土壤速效磷、土壤速效钾等含量。同时搜集当地的有效积温（≥10℃）、年均降雨量、耕地坡度级、地形地貌等数据。然后剔除水稻土壤养分和耕地坡度级≥20°的所有耕地的数据。最后，筛选出225个基础 数据，见表1。

表1 调查样地基本情况

1.2 数据分析

根据贵州土壤类型分类标准将筛选出的225个基础数据划分为石灰土（n=89）、粗骨土（n=37）、紫色土（n=62）、黄壤（n=37）4个土壤类型，每个土壤类型作为1个处理，采用SPSS 19.0 软件对数据进行方差分析，并进行双变量Pearson 相关关系分析。

2 结果与分析

2.1 不同类型土壤的土体厚度和耕层厚度

如表2 所示，不同土壤类型的土体厚度、耕层厚度并不相同。其中，黄壤的土体最厚（85.83 cm），显著厚于其他土壤类型的土体厚度（P ＜0.05，下同），而粗骨土的土体最薄，仅33.24 cm。石灰土的耕层最厚（21.71 cm），其与黄壤差异不显著（P ≥0.05，下同），但显著厚于其他土壤类型的耕层厚度。

2.2 不同类型土壤的全量养分及C/N

如表3 所示，不同类型土壤间养分含量的差异明显。各类型土壤的有机质含量在27.62 ～34.37 g/kg 范围内，总体平均值为30.69 g/kg，变异系数为0.17；各类型土壤的全氮含量介于1.47 ～1.69 g/kg 之间，总体平均值为1.59 g/kg，变异系数为0.11；各类型土壤的全钾含量在282.14～323.54 mg/kg 之间，总体平均值为301.92 mg/kg，变异系数为0.19。其中，黄壤的有机质和全氮含量均最高，分别为34.37 和1.69 g/kg，与粗骨土的差异不显著，但显著高于石灰土和紫色土的相关养分含量。石灰土的全钾含量最高，为323.54 mg/kg，与其他土壤类型的差异显著。而黄壤的C/N值最大（20.22），显著高于其他土壤类型。不同类型土壤的pH 值也有差异。其中，石灰土、粗骨土都偏中性，而紫色土、黄壤则偏酸性。

表2 不同类型土壤土体厚度和耕层厚度的比较

表3 不同类型土壤养分含量及C/N 值的比较

2.3 不同类型土壤的速效养分

如表4 所示，不同类型土壤速效养分的差异较大。各类型土壤的速效氮在165.01～194.67 mg/kg 之间，总体平均值为175.95 mg/kg，变异系数为0.12；各类型土壤的速效磷在16.84 ～22.48 mg/kg 范围内，总体平均值为19.29 mg/kg，变异系数为0.20；各类型土壤的速效钾在152.80～184.40 mg/kg 范围内，总体平均值为169.79 mg/kg，变异系数为0.20。其中，黄壤的速效氮含量最高（194.76 mg/kg），与其他土壤类型差异显著；粗骨土的速效磷含量最高（22.48 mg/kg），显著高于其他土壤类型；石灰土的速效钾含量最高（184.40 mg/kg），显著高于其他土壤类型；而紫色土的速效氮、速效磷和速效钾含量均最低。

表4 不同类型土壤速效养分的比较 （mg/kg）

2.4 毕节市土壤类型、气象因素、土壤性状的相关性分析

如表5 所示，土壤类型与土壤pH 值、土壤速效氮、土壤全钾和土壤速效钾显著相关，而与土壤有机质、土壤全氮、土壤速效磷的相关性不显著；有效积温（≥10℃）与土壤有机质、土壤全氮显著相关；土体厚度、耕层厚度与土壤pH 值、土壤有机质、土壤全氮、土壤速效氮、土壤速效钾和土壤C/N 显著相关；土壤有机质与土壤全氮、土壤速效氮、土壤全钾、土壤速效钾和土壤C/N 显著相关；土壤全氮与土壤速效氮、速效磷、速效钾和土壤C/N 显著相关；土壤速效氮与土壤速效磷、速效钾和土壤C/N 显著相关。

表5 毕节市土壤类型、气象因素、土壤性状的相关性分析

3 讨 论

3.1 土壤有机质较全国水平高、土壤全氮含量较低

毕节市黄壤、石灰土、紫色土和粗骨土4 大类型的土壤有机质均值为30.69 g/kg，尽管高于全国农田平均水平[9]，但较贵州省土壤有机质平均值35.38 g/kg[10]降低了13.26%，而且与毕节市第二次土壤普查[11]的数据相比，也下降了7%。毕节市土壤全氮的平均含量为1.59 g/kg，比贵州省土壤全氮平均水平低0.35 g/kg，而较毕节市第二次土壤普查数据降低了0.2 g/kg。毕节市土壤的速效磷、速效钾的平均含量分别为19.29、169.76 mg/kg，均高于贵州省平均水平，而低于全国平均水平[9]。

赵航等[4]在研究森林和农田生态系统土壤C、N、P 含量时指出，森林生态系统的土壤有机质、全氮、全磷含量分别为473.6、4.6 和0.4 g/kg，万运帆等[12]在调查西藏草地土壤养分状况时指出，西藏那曲地区土壤的有机质、全氮含量分别为91.6 和4.09 g/kg。显然，森林和草地生态系统都要高于毕节市的土壤养分含量。而且，与贵州省石灰岩、砂岩地区的土壤有机质、全氮相比[7]，毕节市农田生态系统的土壤养分含量也较低。

土壤C/N 是土壤碳素、氮素总量的比值，是衡量土壤有机质组成和质量的重要指标[13]。研究表明，不同研究尺度下，土壤C/N 变化很大，如全球陆地（0～10 cm）土壤C/N 稳定在12.3[14]，我国土壤的C/N为11.9，而我国湿地土壤C/N 则在10.1～12.1 范围内[15]。而在小尺度下，土壤C/N 受到植被类型、成土母质、地形地貌等多种环境因子的影响。邓斌[16]探讨了青藏高原不同演替阶段土壤的C/N，结果显示，植被类型与土壤C/N 表现出显著相关性；甘秋妹[17]在研究大兴安岭不同退化阶段土壤养分化学计量特征时也指出，随着退化程度的加剧，土壤C/N 逐渐升高。

该研究发现，相比于草地和森林生态系统，农田生态系统的土壤C/N 均值为19.20，高于全国土壤的平均C/N[15]，说明毕节市土壤有机质较全国平均水平要高；其变异系数为0.20，则说明农田土壤C/N 具有较大的变异性，这与赵航等的[4]研究结果相似。而土壤C/N 与年降雨量、土体厚度、耕层厚度、土壤有机质、全氮、速效氮、全钾、速效钾等显著相关，表明小尺度下，土壤C/N 受到土壤养分、土壤微环境、气候等多种因子的影响，这也验证了前人的研究成果[15]。

3.2 黄壤的养分含量高，紫色土的养分含量低

不同类型土壤的养分含量差别较大，高辉等[18]在研究江苏省水稻土和潮土土壤养分变异时指出，水稻土的土壤有机质、全氮、速效氮，速效磷，速效钾含量均高于潮土。赵国成等[19]在研究水稻土不同土种的土壤养分含量时指出，不同土种间的养分含量明显不同，同样的研究结论在王秋菊等[20]的研究中也得到证实。导致土壤养分差异的原因之一是土壤成土母质的差异。丁恒成[21]在研究贵阳花溪区低丘地带不同岩石的养分含量时发现，石英砂岩的土壤养分要高于紫色砂页岩，朴河春等[7]在比较石灰岩和砂岩的土壤养分含量时指出，石灰岩的土壤有机质和全氮含量显著高于砂岩的。

该研究发现，黄壤的土壤有机质、全氮和速效氮含量均较高，而紫色土的养分含量均较低。这与温明霞等[22]的研究结果相似，其原因就在于黄壤的成土母质为泥岩和砂页岩，而紫色土的成土母质为紫色砂岩[11]。然而，除了成土母质外，土壤养分（尤其是土壤有机质、全氮和土壤速效养分）也与凋落物、土壤腐殖质、土壤pH 值等有关[17]。该研究显示，土壤有机质、全氮与土体厚度、耕层厚度和土壤pH 值呈显著相关，土壤有机质与土壤全氮呈显著相关，这也验证了前人的研究结论[5]。

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