突发性暴雨积水对低洼菜地土壤可提取态养分的影响

周成云，董代幸*，郎均英，章明奎

(1.杭州市富阳区农业技术推广中心，浙江 杭州 311400；2.浙江大学 环境与资源学院，浙江 杭州 310058)

农田养分流失不仅直接影响土壤的肥力水平，同时流失的养分进入地表水体可增加水体的富营养风险[1]。研究[2-4]表明，农田养分流失的数量与气候、地面坡度、耕作方式、农作物种类、施肥水平和肥料种类等有关。养分流失强度具有很大的时空变异性[5]。目前，有关农田养分流失的研究主要涉及降水形成的地表径流、农田排水活动，也有以流域为单元来分析养分流失状况[4,6-7]。因实施存在难度，以往的研究很少涉及特大暴雨期间旱地短期积水导致的养分流失。蔬菜地是我国农田施肥水平较高的土地利用方式，因土壤养分积累高，养分流失潜力大[8]。东南地区由台风带来的特大暴雨对蔬菜地的短期淹水常常可导致巨大的经济损失，同时也可引起养分的大量损失，但这方面尚缺乏详细的报道。本文从土壤养分变化的角度，调查了因台风暴雨引起的地表积水对蔬菜地养分流失的影响。

1 材料与方法

在田间实地观察的基础上，基于天气预报，于2019年8月9—11日第9号台风“利奇马”影响杭州前2 d在杭州市钱塘江两岸预选35块地势低洼、易积水的蔬菜地，采集表层土样；于2019年8月15日(台风过境后的第4天)选择已确认受台风暴雨明显影响、积水时间超过24 h的其中17块蔬菜地再次进行采样。前后2次采集的样品均为表层(0～15 cm)的混合样，每一田块采集的混合样各由15个分样混合而成。其中的12块蔬菜地土壤质地属壤土，另5块属砂土。“利奇马”台风过程累计降水量约200 mm。

采集的土样经室温下风干后充分混匀，分别过2和0.125 mm筛用于土壤分析，分析内容包括pH、有机质、水溶性盐分、有效磷、速效钾、有效氮及有效钙、镁、硅、硫、铜、锌、铁、硼，采用常规方法进行分析[9]。其中，有机质采用重铬酸钾氧化法测定；pH用电位法测定；水溶性盐采用去离子水提取、重量法测定；有效磷采用Olsen法，0.5 mol·L-1NaHCO3提取、钼锑抗比色法测定；速效钾采用NH4OAc提取、火焰光度计法测定；NO3-N和NH4-N用2 mol·L-1KCl提取、纳氏试剂比色法和紫外分光光度法测定；土壤有效硅用乙酸缓冲液浸提、硅钼蓝比色法测定；有效钙和有效镁用乙酸铵提取、原子吸收法测定；有效硫采用比浊法测定；土壤有效铜、锌、铁用DTPA提取、原子吸收法测定；有效硼采用沸水法提取、比色法测定。

2 结果与分析

17块蔬菜地积水前土壤性质的统计结果见表1。

表1 17块蔬菜地积水前土壤肥力指标的基本情况

2.1 土壤有机质、pH和盐分的变化

因台风暴雨引起的地表积水后，蔬菜地土壤有机质有轻微的下降趋势，17块蔬菜地积水前、后有机质平均含量分别为20.07和19.67 g·kg-1，积水后土壤有机质含量下降-0.26～1.52 g·kg-1(负数说明增加，下同)，平均下降了0.40 g·kg-1，下降幅度(指下降量占积水前的百分比)为-1.88%～5.50%，平均为1.85%。积水对土壤pH的影响较为明显，总体上，积水后蔬菜地土壤的pH有增加的趋势，增加值在-0.05～0.31个单位，平均增加了0.11个单位。积水后多数土壤盐分迅速下降，仅个别原先盐分较低的蔬菜地土壤盐分略有增加；17块蔬菜地淹水后土壤盐分平均由1.04 g·kg-1下降至0.80 g·kg-1，平均下降了0.24 g·kg-1，为-0.05～0.79 g·kg-1，下降幅度在-10.87%～42.19%，平均下降幅度为18.84%。

2.2 土壤速效氮、磷、钾的变化

积水后，原先积累在土壤中的NO3-N迅速下降，17块蔬菜地淹水后土壤NO3-N平均由39.12 mg·kg-1下降至11.12 mg·kg-1，平均下降了28.00 mg·kg-1，为3.55～24.61 mg·kg-1；下降幅度在45.45%～91.17%，平均下降幅度为70.41%。积水后土壤NH4-N的变化相对较小，多数蔬菜地积水后土壤NH4-N呈现下降，但也有部分蔬菜地积水后土壤NH4-N呈现上升趋势，17块蔬菜地积水后土壤NH4-N平均由4.74 mg·kg-1下降至3.99 mg·kg-1，平均下降了0.75 mg·kg-1，为-1.96～3.25 mg·kg-1；下降幅度在-79.35%～58.77%，平均下降幅度为7.19%。积水后土壤有效磷均呈现下降，平均由98.58 mg·kg-1下降至82.62 mg·kg-1，平均下降了23.05 mg·kg-1，下降5.38～50.63 mg·kg-1；下降幅度在6.22%～23.59%，平均下降幅度为13.49%。

2.3 土壤中量元素的变化

积水后土壤有效态钙、镁、硅和硫的变化较为复杂，多数蔬菜地积水后土壤有效态钙、镁、硅和硫呈下降，但也有部分蔬菜地淹水后土壤有效态钙、镁、硅和硫呈现上升趋势。17块蔬菜地淹水后土壤有效态钙、镁、硅和硫平均分别由354.65、93.06、150.53和38.88 mg·kg-1下降至322.41、81.18、145.12和32.47 mg·kg-1，为-17.00～149.00、-13.00～41.00、-14.00～39.00和-5.00～16.00 mg·kg-1，平均下降量分别为32.24、11.88、5.41、6.41 mg·kg-1。与积水前比较，积水后土壤有效态钙、镁、硅和硫下降幅度分别在-5.72%～32.18%、-41.94%～32.03%、-22.64%～20.65%和-18.52%～34.04%，平均下降幅度为7.66%、8.15%、1.87%和12.87%。

2.4 土壤微量元素的变化

多数情况下，蔬菜地积水后土壤有效态铜、锌、硼呈现下降，但也有少数蔬菜地积水后土壤有效态铜、锌、硼呈现上升趋势。17块蔬菜地积水后土壤有效态铜、锌、硼平均分别由1.22、1.64和1.15 mg·kg-1下降至1.06、1.52和0.95 mg·kg-1，下降分别为-0.05～0.51、-0.11～0.36和-0.06～0.57 mg·kg-1，平均下降量分别为0.16、0.13和0.21 mg·kg-1；与积水前比较，积水后土壤有效态铜、锌和硼下降幅度分别在-7.81%～29.31%、-20.75%～25.00%和-21.43%～30.95%，平均下降幅度为11.40%、5.78%和12.82%。土壤有效铁的情况有所不同，多数蔬菜地积水后土壤有效铁呈增加趋势，少数蔬菜地有效铁有所下降，17块蔬菜地积水后土壤有效态铁平均由15.99 mg·kg-1上升至16.65 mg·kg-1，为-15.80～8.17 mg·kg-1，平均上升量为0.66 mg·kg-1；与积水前比较，积水后土壤有效态铁上升幅度在-36.37%～68.03%，平均增加幅度为17.57%。

2.5 土壤养分变化与蔬菜地养分积累、质地的关系

相关分析结果(表2)表明，养分指标的变化值多少与蔬菜地积水前养分水平均呈现正相关，即养分积累高的土壤在暴雨中损失的养分量也较多。

表2 积水前后养分指标的变化值与蔬菜地积水前养分水平的相关系数(n=17)

表3可知，除有机质、NH4-N和有效铁等变化趋势不明显的几个指标外，积水后砂土养分的变化值和变化幅度都高于壤土，表明砂质蔬菜地受积水后更易发生养分的变化。

表3 不同质地蔬菜地积水后土壤养分变化的差异

3 小结

观测结果表明，台风引起的异常降水事件可在短期内导致土壤养分的迅速损失，其变化甚至超过了某些土壤的年度变化。影响最为明显的是土壤盐分、NO3-N和有效磷，其次为有效态钙、镁、硅和硫及有效态铜、锌、硼，对土壤有机质和pH的影响较小。土壤养分指标的变化值与蔬菜地积水前养分水平呈正相关；砂土养分的变化值高于壤土。