长沙市不同类型水耕人为土的理化性质研究

冯 旖，周 清，张伟畅，张杨珠

（湖南农业大学资源环境学院，湖南　长沙　410128）



长沙市不同类型水耕人为土的理化性质研究

冯 旖，周 清，张伟畅，张杨珠

（湖南农业大学资源环境学院，湖南长沙410128）

摘 要：以长沙市采集的12个不同土壤类型的水耕人为土剖面为研究对象，分析了剖面间理化性质分布特点及其成因。结果表明：长沙市水耕人为土耕作层的有机质、全氮、全磷和全钾含量均很丰富，其中简育水耕人为土的有机质含量较高，潜育水耕人为土全氮和全磷的含量较高，铁聚水耕人为土全钾的含量较高，都依其成土母质和质地的不同而变化。

关键词：水耕人为土；系统分类；理化性状；长沙市

长沙市作为湖南省水稻主产区，位于湘江下游和长浏盆地的西缘，属中亚热带湿润季风气候，土壤资源丰富，具有适宜水稻生产的生态条件，其水稻生产在粮食生产中占重要地位。水耕人为土是粮食生产的主要基地，其土壤养分作为土壤肥力的重要因素对水稻的产量和质量起着重要作用［1］。然而，水耕人为土受成土母质和人为耕作等因素的影响，不同土壤类型的基本理化性质存在差异。因此，有必要对长沙市不同土壤类型的水耕人为土养分状况进行研究［2］。研究以长沙市不同土壤类型的12个水耕人为土剖面为对象，分析长沙市不同类型水耕人为土耕作层的理化性质及异同，并探讨理化性质间的相互关系，以期为水稻施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 土样采集

长沙市的水耕人为土的主要成土母质包括花岗岩风化物，板、页岩风化物，砂岩风化物，第四纪红色黏土，石灰岩风化物，紫色砂、页岩风化物和河湖沉积物。根据长沙市的水稻生产现状，采用综合地理单元法，以湖南省第二次土壤普查成果为基础，确定了水耕人为土典型土壤剖面的位置。在研究区选择代表性的田块挖掘土壤剖面，根据中国科学院南京土壤研究所《野外土壤描述与采样规范》进行观察和记录，并划分土壤发生层次，在每个发生层均匀采集土样，采用常规方法制备样品。依据土壤剖面发生学相关指标及农化分析数据，按照《中国土壤系统分类检索》确定各剖面土壤系统分类归属［3］，12个剖面基本情况列于表1。

1.2 样品农化分析和数据处理

土壤样品分析方法主要参考《土壤调查实验室分析方法》［4］，pH值采用水提和氯化钾浸提电位法，有机质采用重铬酸钾-硫酸消化法，全氮采用硒粉-硫酸铜-硫酸消化-蒸馏法，游离氧化铁采用柠檬酸钠-连二亚硫酸钠浸提-邻菲罗啉比色法，无定形氧化铁采用酸性草酸-草酸铵浸提-ICP发射光谱法，颗粒组成及质地采用吸管法，全铁、全磷、全钾、全锰、全钙、全硅、全锰、全铝和全纳都是采用碳酸锂-硼酸熔融-ICP发射光谱法。

利用统计分析软件Microsoft Excel和SPSS进行数据处理。

表1 水耕人为土剖面基本情况

2 结果与分析

基于中国土壤系统分类体系，将12个水耕人为土进行土类划分，有3个剖面在表层至60 cm范围内部分土层（≥10 cm）有潜育特征为潜育水耕人为土；12个剖面在水耕表层之下均无灰色铁渗亚层，均不属于铁渗水耕人为土；有4个剖面水耕氧化还原层的游离氧化铁含量为耕作层的1.5倍以上定为铁聚水耕人为土，其他的则是简育水耕人为土［5］。

2.1 土壤理化性质长沙市不同类型水耕人为土耕作层的理化性质列于表2，不同母质发育的水耕人为土耕作层的理化性质见表3。

2.1.1 土壤酸碱度 土壤pH是重要的化学性质，影响着土壤的肥力状况。不同类型水耕人为土pH变幅差异不等（表2）。简育水耕人为土因发育程度相对较其他类型低、受母质影响较大，变幅最大，由酸性母质发育的低达4.14，由紫色砂、页岩风化而成的简育水耕人为土的pH值则高达8.10。潜育水耕人为土因受长期滞水和淹水影响，变幅最小，pH值较低和较高的水耕人为土在长期淹水（滞水）后pH值都有向中性靠拢的趋势。铁聚水耕人为土因还原淋溶作用导致盐基淋失，水耕表层富含铁铝氧化物，酸性较低，变幅较窄。同为紫色砂、页岩风化物发育而成的两个剖面的pH值相差较大，这是由于紫色砂、页岩风化而成的铁聚水耕人为土过砂的土壤质地引起水分渗漏过快，而其铁的氧化还原作用比简育水耕人为土的更强烈所导致的。

2.1.2 土壤颗粒组成与质地 水耕人为土的颗粒组成，根据其母质的不同而有明显差异（表2），研究区水耕人为土耕作层基本为壤土或黏壤土类。简育水耕人为土耕作层中砂粒和黏粒分别占30.20%和30.71%，潜育水耕人为土耕作层中砂粒和黏粒分别占31.55% 和23.78%，铁聚水耕人为土耕作层中砂粒和黏粒分别占45.61%和22.19%，可以看出铁聚水耕人为土砂粒含量最高，其原因在于该土壤还原淋溶和氧化淀积作用较强，导致表层黏粒、细粉粒成分丧失，而砂粒成分相对富集。

表2 长沙市不同类型水耕人为土耕作层的理化性质

2.1.3 土壤有机质 由于表层施用了有机肥，所有剖面有机质含量均是耕作层最高，研究区水耕人为土耕作层有机质含量介于10.88～45.49 g/kg，平均含量为29.85±10.46 g/kg，变异系数为35.04%（表2）。整体来看，研究区水耕人为土耕作层有机质含量丰富（表3），其中由河流沉积物发育而成的潜育水耕人为土含量最高，为40.90±5.4 g/kg，紫色砂、页岩风化而成的铁聚水耕人为土含量最低，为15.46±6.48 g/kg，这主要因为质地的影响：前者黏粒含量较高，嫌气条件较好，利于有机质积累，后者砂粒含量较高，导致有机质易淋溶损失。

2.1.4 土壤铁元素 铁是水稻正常生长发育不可缺少的营养元素。研究区水耕人为土耕作层全铁含量介于25.64～78.38 g/kg，平均含量为46.71±12.54 g/kg，变异系数为26.85%，属中等变异。游离氧化铁含量介于6.17～58.11 g/kg，平均含量为25.72±11.29 g/kg，变异系数为43.9%（表2）。氧化铁含量变幅较大，其中由花岗岩风化的铁聚水耕人为土的变幅最大（表3），主要还是由于其明显的还原淋溶和氧化淀积作用导致铁向下层聚集。

表3 不同母质发育的水耕人为土耕作层的理化性质

进一步分析发现，长沙市水耕人为土铁元素在剖面中的垂直分布有一定的趋势（表4）。表现为全铁和游离氧化铁在耕作层含量最低，随着土层深度的递增含量呈递增的分布趋势，而无定形氧化铁含量的分布则相反，其随土层深度的递增而呈递减趋势。游离度指标能反映土壤的发育程度，活化度指标能反映铁的活性，研究区水耕人为土铁的游离度在31.1%～83.0%之间变动，以简育水耕人为土的最高，活化度在7.0%～57.5%之间变动，以潜育水耕人为土的最高，一般表层的活化度基本高于下层土壤，但由于地下水的影响，有潜育特征的土层活化度较高。

2.1.5 土壤全量指标 总体来看，研究区水耕人为土耕作层全氮、全磷、全钾的含量均很丰富，也因母质的不同而变化。不同类型的水耕人为土相比较，潜育水耕人为土耕作层全氮和全磷的含量最高，铁聚水耕人为土耕作层全钾含量最高；不同母质的水耕人为土比较发现，发育于紫色砂、页岩风化物的全氮、全磷、全钾含量均较低，而发育于板页岩风化物的全氮含量较高，发育于河流沉积物的全磷全钾含量较高，这些可能是受母质风化程度和人为活动的影响。

表4 不同剖面铁的游离度和活化度统计（%）

2.2 土壤性质间的相互关系

将12个水耕人为土所有土层的土壤性质运用SPSS软件中的相关分析，采用皮尔逊相关系数，得到其相关系数矩阵列于表5。

从表5可以看出，pH值与无定形氧化铁（Feo）、全氮、全磷、全钾均呈明显负相关关系，其相关系数由大到小为：全氮＞全钾＞无定形氧化铁＞全磷，与黏粒和全钙呈明显正相关关系，表明土壤酸碱性对土壤肥力有着重要影响。土壤有机质含量与游离氧化铁（Fed）、氧化铁、砂粒和全锰呈明显负相关关系，与全氮、全磷、粉粒和全钙呈明显正相关关系，说明有机质含量也对土壤养分和土壤形成有重要影响。

此外，土壤游离氧化铁与全铁、全磷、全钾、全硅、全钠含量均相关，氧化铁与全锰、全铝、全镁含量均相关，全氮与全磷、砂粒、粉粒均明显相关，全钾与全硅、全铝、全镁含量呈明显相关关系，全硅、全铝、全镁、全钠性质间相关性很明显。这说明需要通过合理施肥来调节土壤中各种元素的含量比例，才能更好的提高水稻的产量［6］。

表5 长沙市水耕人为土性质相关系数矩阵（N=74）

3 结 论

在长沙市研究区内，水耕人为土耕作层的有机质、全氮、全磷和全钾含量均很丰富，其中简育水耕人为土的有机质含量较高，潜育水耕人为土全氮和全磷的含量较高，铁聚水耕人为土全钾含量较高，都依其成土母质和质地的不同而变化。

从剖面的垂直分布来看，表现为全铁和游离氧化铁随着土层深度的递增含量呈递增的趋势，而无定形氧化铁含量的分布则相反，其随土层深度的递增而呈递减趋势。

土壤pH值和有机质对其他养分和颗粒组成有很明显的影响，而其他土壤元素间相关性也很明显，表明在水稻种植过程中可以通过调节pH值和有机质含量来提高其他养分的含量和改善土壤理化性质。

参考文献：

［1］ 肖志鹏，张杨珠，尹力初，等. 湖南省主要类型水稻土的基本养分状况与肥力质量评价［J］. 湖南农业科学，2008，（2）：71-74.

［2］ 廖志文，巩细民，胡承孝，等. 湖北省不同区域水稻土的养分状况［J］.华中农业大学学报，2007，26（2）：186-190.

［3］ 中国科学院南京土壤研究所土壤系统分类课题组，中国土壤系统分类课题研究协作组.中国土壤系统分类检索（第三版）［M］. 合肥，中国科学技术大学出版社，2001.

［4］ 张甘霖，龚子同. 土壤调查实验室分析方法［M］. 北京，科学出版社，2012.

［5］ 龚子同. 中国土壤系统分类：理论·方法·实践［M］. 北京，科学出版社，1999. 160-167.

［6］ 凌 静. 四川盆地中部紫色土土系划分研究［D］. 雅安：四川农业大学，2002.

（责任编辑：夏亚男）

Physicochemical Properties of Different Types of Stagnic Anthrosol in Changsha City

FENG Yi，ZHOU Qing，ZHANG Wei-chang，ZHANG Yang-zhu
（College of Resources & Environment， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC）

Abstract：Taking 12 typical soil profiles of stagnic anthrosols from Changsha City as materials， the physical and chemical properties of soil， distribution characteristics and the causes were analyzed. The results showed that the contents of soil organic matter， total nitrogen，total phosphorus and total potassium were abundant in plough layer. Compared three groups of soil， organic matter in hapli stagnic anthrosol was the most abundant， total nitrogen and total phosphorus in gleyic stagnic anthrosol were the most abundant， and total potassium in Fe-accumulic stagnic anthosol was abundant， their contents were mainly influenced by artificial factor， parent material and texture.

Key words：stagnic anthrosol； soil taxonomy； physical and chemical properties； Changsha City

中图分类号：S151

文献标识码：A

文章编号：1006-060X（2016）05-0041-04

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.05.013

收稿日期：2016-03-22

基金项目：国家科技基础性工作专项课题（2014FY110200 A 15）

作者简介：冯 旖（1992-），女，湖南湘潭市人，硕士研究生，主要从事土壤可持续利用研究。

通讯作者：周 清