中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (3): 525-538.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.03.008
邱海华1,2(), 蒯磊鑫1,2, 张璐1,2, 刘立生1,2, 文石林1,2, 蔡泽江1,2(
)
收稿日期:
2023-03-09
接受日期:
2023-06-16
出版日期:
2024-02-01
发布日期:
2024-02-05
通信作者:
联系方式:
邱海华,E-mail:q154361148@163.com。
基金资助:
QIU HaiHua1,2(), KUAI LeiXin1,2, ZHANG Lu1,2, LIU LiSheng1,2, WEN ShiLin1,2, CAI ZeJiang1,2(
)
Received:
2023-03-09
Accepted:
2023-06-16
Published:
2024-02-01
Online:
2024-02-05
摘要:
【目的】以红壤区典型县域祁阳为例,分析不同母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤酸度和养分含量变化特征,为该区合理利用土地防治酸化提供科学依据。【方法】选取18个点位,采集水田及相邻的旱地和菜地,分析土壤pH、交换性酸、交换性盐基离子、有机质、阳离子交换量和养分含量的变化及其相互关系。【结果】碱性母质发育的土壤pH均显著高于酸性母质发育的土壤。酸性母质发育的水田改为菜地后土壤pH降低了0.48个单位;碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤pH分别降低了0.74和0.53个单位。双直线模型拟合分析表明,当水田、旱地和菜地的土壤pH分别低于5.88、5.78和5.63时,土壤交换性铝含量快速升高,且降低一个pH单位土壤交换性铝含量分别增加1.09、2.33和2.93 cmol(+)·kg-1。酸性母质发育的水田改为旱地土壤有机质和全氮含量分别降低了11.06和0.42 g·kg-1,而菜地无显著变化;碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤有机质和全氮含量均显著下降,降幅分别为13.88—17.28和0.57—0.71 g·kg-1。碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤有效氮含量分别降低了47.66和42.34 mg·kg-1。两种母质发育的水田改为菜地后土壤全磷、有效磷含量均显著增加,增幅分别为0.41—0.48 g·kg-1和26.79—28.69 mg·kg-1。两种母质发育的水田改为旱地和菜地土壤全钾含量无显著变化;碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤有效钾含量显著升高,分别升高了36.69和65.76 mg·kg-1。相关分析表明,土壤pH与土壤交换性钙和镁、阳离子交换量、有机质含量和全氮含量呈显著正相关(P<0.01);土壤交换性酸和铝与有效磷含量显著正相关(P<0.05),与土壤交换性钙和镁、阳离子交换量、有机质含量和全氮含量呈显著负相关(P<0.01)。【结论】酸性母质和碱性母质发育的水田改为旱地后土壤有机质、全氮含量均显著降低,而土壤全磷、有效磷含量呈增加趋势;酸性母质发育的水田只有改为菜地后土壤才酸化,而碱性母质发育的水田改为旱地和菜地后土壤均酸化;水田改为旱地和菜地后土壤硝化作用增强和盐基离子淋失增加可能是其酸化的主要原因之一。
邱海华, 蒯磊鑫, 张璐, 刘立生, 文石林, 蔡泽江. 水田改旱地和菜地后红壤酸度和养分变化特征[J]. 中国农业科学, 2024, 57(3): 525-538.
QIU HaiHua, KUAI LeiXin, ZHANG Lu, LIU LiSheng, WEN ShiLin, CAI ZeJiang. Characteristics of Acidity and Nutrient Changes in Red Soil After Conversion of Paddy Field to Dry Land and Vegetable Field[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(3): 525-538.
表1
采样点信息"
土地利用 Land use | 作物/轮作模式 Crop/rotation patterns | 灌溉水源 Irrigation water | 施肥种类 Fertilizer application types |
---|---|---|---|
水田 Paddy fields | 一季稻-冬闲 Single rice - Winter leisure | 池塘、水库 Ponds, reservoirs | 尿素、复合肥 Urea, compound fertilizer |
旱地 Dry land | 冬油菜-夏玉米、花生、大豆 Winter canola - Summer maize, peanuts, soybeans | 不灌溉 No irrigation | 尿素、复合肥 Urea, compound fertilizer |
菜地 Vegetable fields | 白菜、莴苣、生菜、茄子 Cabbage, asparagus lettuce, lettuce, eggplant | 池塘、污水 Ponds, reservoirs | 尿素、复合肥、火土灰 Urea, compound fertilizer, plant ash |
表2
土壤酸度与土壤性质的相关性分析"
pH | Ex.A | Ex.H | Ex.Al | Ex.Ca | Ex.Mg | Ex.K | Ex.Na | CEC | SOM | TN | TP | TK | AN | AP | AK | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
pH | 1 | -0.659** | -0.772** | -0.606** | 0.839** | 0.315** | -0.008 | 0.141 | 0.334** | 0.331** | 0.337** | -0.011 | 0.129 | 0.233** | -0.117 | -0.037 |
Ex.A | 1 | 0.903** | 0.993** | -0.539** | -0.289** | 0.021 | -0.226** | -0.255** | -0.207** | -0.237** | 0.054 | -0.079 | -0.110 | 0.177* | 0.028 | |
Ex.H | 1 | 0.845** | -0.628** | -0.309** | 0.001 | -0.234** | -0.325** | -0.246** | -0.288** | 0.053 | -0.119 | -0.146 | 0.155* | -0.002 | ||
Ex.Al | 1 | -0.497** | -0.275** | 0.026 | -0.216** | -0.227** | -0.190* | -0.215** | 0.052 | -0.065 | -0.097 | 0.176* | 0.036 | |||
Ex.Ca | 1 | 0.231* | -0.038 | 0.284** | 0.558** | 0.493** | 0.534** | 0.195* | 0.245** | 0.350** | -0.115 | 0.032 | ||||
Ex.Mg | 1 | 0.306** | 0.253** | 0.319** | 0.241** | 0.223** | 0.417** | 0.035 | 0.148 | 0.348** | 0.288** | |||||
Ex.K | 1 | 0.194* | 0.266** | -0.199* | -0.127 | 0.412** | 0.355** | -0.197* | 0.461** | 0.947** | ||||||
Ex.Na | 1 | 0.263** | 0.241** | 0.389** | 0.373** | 0.226** | 0.177* | 0.245** | 0.249** | |||||||
CEC | 1 | 0.506** | 0.536** | 0.565** | 0.277** | 0.423** | 0.229** | 0.267** | ||||||||
SOM | 1 | 0.886** | 0.277** | -0.230** | 0.874** | -0.049 | -0.206** | |||||||||
TN | 1 | 0.351** | -0.064 | 0.757** | 0.029 | -0.123 | ||||||||||
TP | 1 | 0.209** | 0.203** | 0.633** | 0.429** | |||||||||||
TK | 1 | -0.292** | -0.002 | 0.357** | ||||||||||||
AN | 1 | -0.009 | -0.239** | |||||||||||||
AP | 1 | 0.471** | ||||||||||||||
AK | 1 |
[1] |
赵其国. 我国红壤的退化问题. 土壤, 1995, 27(6): 281-285.
|
|
|
[2] |
徐仁扣, 李九玉, 周世伟, 徐明岗, 沈仁芳. 我国农田土壤酸化调控的科学问题与技术措施. 中国科学院院刊, 2018, 33(2): 160-167.
|
|
|
[3] |
刘佳, 陈晓芬, 刘明, 吴萌, 王伯仁, 蔡泽江, 张桃林, 李忠佩. 长期施肥对旱地红壤细菌群落的影响. 土壤学报, 2020, 57(2): 468-478.
|
|
|
[4] |
张玲玉, 赵学强, 沈仁芳. 土壤酸化及其生态效应. 生态学杂志, 2019, 38(6): 1900-1908.
|
|
|
[5] |
李春培, 李雪, 汪璇, 刘刚才, 赵吉霞, 熊俊芬. 酸化环境对紫色母岩风化产物交换性盐基离子及其酸缓冲容量的影响. 土壤学报. https://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1119.P.20221031.0955.002.html.
|
|
|
[6] |
doi: 10.1002/jsfa.4645 pmid: 21993911 |
[7] |
章晓芳, 郑生猛, 夏银行, 胡亚军, 苏以荣, 陈香碧. 红壤丘陵区土壤有机碳组分对土地利用方式的响应特征. 环境科学, 2020, 41(3): 1466-1473.
|
|
|
[8] |
章明奎, 杨东伟. 南方丘陵地水改旱后土壤发生学性质与类型的变化. 土壤通报, 2013, 44(4): 786-792.
|
|
|
[9] |
doi: 10.1007/s11368-013-0713-3 |
[10] |
蔡泽江, 余强毅, 吴文斌, 文石林. 广东省增城区不同耕地利用类型下赤红壤酸度变化. 农业资源与环境学报, 2021, 38(6): 980-988.
|
|
|
[11] |
doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.134320 |
[12] |
doi: 10.1007/s11368-023-03426-w |
[13] |
方利平, 章明奎. 利用方式改变对水稻土发生学特性的影响. 土壤通报, 2006, 37(4): 815-816.
|
|
|
[14] |
doi: 10.1007/s13157-020-01321-5 |
[15] |
doi: 10.1016/j.catena.2016.08.012 |
[16] |
|
[17] |
周睿, 潘贤章, 王昌坤, 刘娅, 李燕丽, 石荣杰, 解宪丽. 上海市城郊土壤有机质的时空变异特征及其影响因素. 土壤, 2014, 46(3): 433-438.
|
|
|
[18] |
doi: 10.1016/j.ecoleng.2014.05.027 |
[19] |
黄锦法, 曹志洪, 李艾芬, 张蚕生. 稻麦轮作田改为保护地菜田土壤肥力质量的演变. 植物营养与肥料学报, 2003, 9(1): 19-25.
|
|
|
[20] |
唐贤, 蔡泽江, 徐明岗, 梁丰, 文石林, 高强. 红壤不同利用方式下的剖面酸度特征. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(6): 1704-1712.
|
|
|
[21] |
doi: 10.1111/sum.v39.1 |
[22] |
鲍士旦. 土壤农化分析. 3版. 北京: 中国农业出版社, 2000: 110-250.
|
|
|
[23] |
红梅, 郑海春, 魏晓军, 李跃进, 米富贵, 陈彤. 石灰性土壤交换性钙和镁测定方法的研究. 土壤学报, 2014, 51(1): 82-89.
|
|
|
[24] |
姚玉才, 邱志腾, 陈小梅, 章明奎. 水耕人为土长期改旱后土壤类型演变的探讨. 土壤通报, 2016, 47(5): 1029-1035.
|
|
|
[25] |
张永春, 汪吉东, 沈明星, 沈其荣, 许仙菊, 宁运旺. 长期不同施肥对太湖地区典型土壤酸化的影响. 土壤学报, 2010, 47(3): 465-472.
|
|
|
[26] |
赵凯丽, 徐明岗, 周晓阳, 蔡泽江, 王伯仁, 刘瑜, 颜芳, 孙楠. 南方典型红壤区旱地与水田土壤酸度的剖面差异性. 土壤, 2022, 54(5): 1010-1015.
|
|
|
[27] |
梁文君, 蔡泽江, 宋芳芳, 周世伟, 艾天成, 徐明岗. 不同母质发育红壤上玉米生长与土壤pH、交换性铝、交换性钙的关系. 农业环境科学学报, 2017, 36(8): 1544-1550.
|
|
|
[28] |
doi: 10.1002/jpln.v149:6 |
[29] |
胡波, 王云琦, 王玉杰, 郭平, 刘春霞, 唐晓芬, 孙素琪. 重庆缙云山酸雨区森林土壤酸缓冲机制及影响因素. 水土保持学报, 2013, 27(5): 77-83.
|
|
|
[30] |
赵叶舟, 王浩铭, 汪自强. 豆科植物和根瘤菌在生态环境中的地位和作用. 农业环境与发展, 2013, 30(4): 7-12.
|
|
|
[31] |
周海燕, 徐明岗, 蔡泽江, 文石林, 吴红慧. 湖南祁阳县土壤酸化主要驱动因素贡献解析. 中国农业科学, 2019, 52(8): 1400-1412. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.08.010.
|
|
|
[32] |
doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.151596 |
[33] |
doi: 10.1016/j.scienta.2015.08.041 |
[34] |
doi: 10.1016/j.geoderma.2018.09.047 |
[35] |
周千雅, 谭军, 周琼霞, 肖文锋, 李宏光, 张赛, 王生才, 李强. 不同秸秆营养土对湖南假植烟苗生长发育的影响. 湖南农业科学, 2018(5): 24-27.
|
|
|
[36] |
肖艳松, 杨如意, 廖雅桦, 曹志辉, 简宏, 李丽娟, 李思军, 许娜. 不同火土灰用量对烟苗生长发育的影响. 中国烟草科学, 2022, 43(1): 22-26.
|
|
|
[37] |
李秀春, 李宏光, 肖艳松, 宋文静, 郑学博, 董建新. 火土灰对烟草苗期根系生长及根际养分的影响. 中国烟草科学, 2020, 41(5): 43-48.
|
|
|
[38] |
徐颖菲, 姚玉才, 章明奎. 全年淹水种植茭白对水田土壤性态的影响. 土壤通报, 2019, 50(1): 15-21.
|
|
|
[39] |
湖南省农业厅. 湖南土壤. 北京: 中国农业出版社, 1989.
|
Hunan Provincial Department of Agriculture. Hunan Soil. Beijing: China Agriculture Press, 1989. (in Chinese)
|
|
[40] |
曾成城, 苏天明, 苏利荣, 秦芳, 李琴, 何铁光, 俞月凤, 张雨, 徐亮, 冯倩. 广西典型喀斯特地区不同土地利用方式土壤养分特征. 江苏农业科学, 2021, 49(2): 199-203.
|
|
|
[41] |
李文军, 黄庆海, 李大明, 柳开楼, 叶会财, 肖国滨, 张文菊, 徐明岗. 长期施肥红壤性稻田和旱地土壤有机碳积累差异. 植物营养与肥料学报, 2021, 27(3): 544-552.
|
|
|
[42] |
pmid: 11822713 |
[43] |
谭炳昌, 樊剑波, 何园球. 长期施用化肥对我国南方水田表土有机碳含量的影响. 土壤学报, 2014, 51(1): 96-103.
|
|
|
[44] |
吕贻忠, 李保国. 土壤学. 北京: 中国农业出版社, 2006: 150-154.
|
|
|
[45] |
关松, 窦森. 土壤有机质分解与转化的驱动因素. 安徽农业科学, 2006, 34(10): 2203-2206.
|
|
|
[46] |
doi: 10.1016/0038-0717(95)00082-P |
[47] |
章永松, 林咸永, 倪吾钟. 淹水和风干过程对水稻土磷吸附、解吸及有效磷的影响(英文). 中国水稻科学, 1998, 12(1): 40-44.
|
|
|
[48] |
邵兴华. 水稻土淹水过程铁氧化物转化对磷饱和度和磷、氮释放的影响[D]. 杭州: 浙江大学, 2005.
|
|
[1] | 宋雅荣, 常单娜, 周国朋, 高嵩涓, 段廷玉, 曹卫东. 解磷细菌活化水稻土中低品位磷矿粉的效果与机制[J]. 中国农业科学, 2024, 57(6): 1102-1116. |
[2] | 李浩, 陈金, 王洪亮, 柳开楼, 韩天富, 都江雪, 申哲, 刘立生, 黄晶, 张会民. 红壤性水稻土有机无机复合体中碳氮特征对长期施肥的响应[J]. 中国农业科学, 2023, 56(7): 1333-1343. |
[3] | 王箫璇, 张敏, 张鑫尧, 魏鹏, 柴如山, 张朝春, 张亮亮, 罗来超, 郜红建. 不同磷肥对砂姜黑土和红壤磷库转化及冬小麦磷素吸收利用的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(6): 1113-1126. |
[4] | 李小磊,张玉军,申凤敏,姜桂英,刘芳,柳开楼,刘世亮. 长期施肥对红壤性水稻土不同土层活性有机质及碳库管理指数的影响[J]. 中国农业科学, 2020, 53(6): 1189-1201. |
[5] | 区惠平,周柳强,黄金生,谢如林,朱晓晖,彭嘉宇,曾艳,莫宗标,谭宏伟,叶盛勤. 赤红壤蔗区11年连续增量施磷下磷素演变及其 对甘蔗产量与磷流失的影响[J]. 中国农业科学, 2020, 53(22): 4623-4633. |
[6] | 钟亮,郭熙,国佳欣,韩逸,朱青,熊杏. 基于数据挖掘技术的高光谱土壤质地分类研究[J]. 中国农业科学, 2020, 53(21): 4449-4459. |
[7] | 王远鹏,黄晶,孙钰翔,柳开楼,周虎,韩天富,都江雪,蒋先军,陈金,张会民. 近35年红壤稻区土壤肥力时空演变特征—以进贤县为例[J]. 中国农业科学, 2020, 53(16): 3294-3306. |
[8] | 周海燕,徐明岗,蔡泽江,文石林,吴红慧. 湖南祁阳县土壤酸化主要驱动因素贡献解析[J]. 中国农业科学, 2019, 52(8): 1400-1412. |
[9] | 李冬初,王伯仁,黄晶,张杨珠,徐明岗,张淑香,张会民. 长期不同施肥红壤磷素变化及其对产量的影响[J]. 中国农业科学, 2019, 52(21): 3830-3841. |
[10] | 吕真真,刘秀梅,仲金凤,蓝贤瑾,侯红乾,冀建华,冯兆滨,刘益仁. 长期施肥对红壤性水稻土有机碳矿化的影响[J]. 中国农业科学, 2019, 52(15): 2636-2645. |
[11] | 申凤敏,姜桂英,张玉军,刘芳,刘世亮,柳开楼. 典型红壤不同形态氮素迁移对长期施肥制度的响应[J]. 中国农业科学, 2019, 52(14): 2468-2483. |
[12] | 程永毅,李忠意,白颖艳,刘莉. 电渗析法研究紫色土、黄壤和砖红壤的酸化特征[J]. 中国农业科学, 2018, 51(7): 1325-1333. |
[13] | 吕波,王宇函,夏浩,姚子涵,姜存仓. 不同改良剂对黄棕壤和红壤上白菜生长及土壤肥力影响的差异[J]. 中国农业科学, 2018, 51(22): 4306-4315. |
[14] | 彭卫福, 吕伟生, 黄山, 曾勇军, 潘晓华, 石庆华. 土壤肥力对红壤性水稻土水稻产量和氮肥利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2018, 51(18): 3614-3624. |
[15] | 陈晓芬,刘明,江春玉,吴萌,李忠佩. 不同施肥处理红壤性水稻土团聚体有机碳矿化特征[J]. 中国农业科学, 2018, 51(17): 3325-3334. |
|