中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (19): 3829-3842.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.19.010
尹泽润1(), 盛浩1(
), 刘鑫1, 肖华翠1, 张丽娜1, 李源钊1, 田宇1, 周萍2(
)
收稿日期:
2022-11-10
接受日期:
2023-02-14
出版日期:
2023-10-01
发布日期:
2023-10-08
通信作者:
联系方式:
尹泽润,E-mail:yinzerun123@163.com。
基金资助:
YIN ZeRun1(), SHENG Hao1(
), LIU Xin1, XIAO HuaCui1, ZHANG LiNa1, LI YuanZhao1, TIAN Yu1, ZHOU Ping2(
)
Received:
2022-11-10
Accepted:
2023-02-14
Published:
2023-10-01
Online:
2023-10-08
摘要:
【目的】为明确双季稻酸紫泥田土壤健康对连续单施有机肥、石灰的响应规律,验证不同土壤健康评价方法在水稻土健康评价中的适应性、敏感性及筛选敏感指示指标。【方法】选取长江中下游植稻区双季稻酸紫泥田作为研究对象,基于配对试验设计的原则,设置对照和处理田块,研究连续6年单施有机肥、石灰后,土壤物理、化学、生物学共24项指标的变化规律,应用康奈尔土壤健康评价(CASH)、Haney土壤健康测试(HSHT)及主成分分析结合最小数据集(MDS),构建综合土壤健康指数,评估土壤健康的响应差异。【结果】与对照相比,单施有机肥的土壤容重、紧实度、微团聚体(<0.25 mm)含量分别显著下降14%、25%和32%,0.5—1 mm团聚体、铵态氮、活性有机碳、水溶性有机碳和氮、土壤呼吸与柠檬酸盐可浸提蛋白含量分别显著上升100%、37%、54%、21%、44%、59%和8%,最小数据集(MDS)、康奈尔土壤健康(CASH)、2015、2018及Ward实验室(SHS)版本的Haney土壤健康测试(HSHT)指数,分别显著提高75%、20%、42%、95%和55%(P<0.05);与对照相比,连续石灰处理土壤的紧实度、微团聚体、水溶性有机氮和pH分别显著上升44%、22%、61%和0.57个单位,但0.5—1 mm团聚体、有效态锌含量和土壤呼吸分别显著下降39%、14%和52%,MDS、CASH和SHS HSHT指数分别显著下降59%、15%和47%(P<0.05)。【结论】连续6年单施有机肥和石灰后,总体上对双季稻酸紫泥田的土壤健康分别产生了正面和负面作用。土壤健康指数无法反映本试验土壤的总镉累积量及其有效性的变化,镉超标水稻土健康评价方法仍有待开发。
尹泽润, 盛浩, 刘鑫, 肖华翠, 张丽娜, 李源钊, 田宇, 周萍. 双季稻酸紫泥田土壤健康对连续单施有机肥、石灰的响应[J]. 中国农业科学, 2023, 56(19): 3829-3842.
YIN ZeRun, SHENG Hao, LIU Xin, XIAO HuaCui, ZHANG LiNa, LI YuanZhao, TIAN Yu, ZHOU Ping. Response of Paddy Soil Health to Continuous Amendments of Organic Fertilizer and Lime Separately Under Double-Cropping Rice Fields[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(19): 3829-3842.
表2
双季稻田连续6年单施有机肥和石灰后土壤物理性质"
处理 Treatment | 容重 Bulk density (g·cm-3) | 有效含水量 Available water capacity (g·g-1) | 紧实度 Soil hardness (kg·cm-2) | 土壤团聚体组分 Soil aggregate fractions (%) | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
1—2 mm | 0.5—1 mm | 0.25—0.5 mm | <0.25 mm | ||||
有机肥对照 Organic fertilizer-CK | 1.05±0.16a | 0.24±0.04a | 12.2±1.6a | 12.8±5.3a | 17.1±5.5b | 24.4±6.4b | 45.7±10.0a |
有机肥 Organic fertilizer | 0.90±0.09b | 0.25±0.05a | 9.2±1.8b | 13.2±4.2a | 25.9±5.5a | 26.5±5.9a | 34.5±10.2b |
石灰对照 Lime-CK | 0.93±0.06a | 0.24±0.06a | 10.2±2.3b | 17.3±1.9a | 27.6±5.8a | 18.2±5.3a | 36.9±3.1b |
石灰 Lime | 0.98±0.13a | 0.20±0.06a | 14.7±2.2a | 16.3±6.3a | 16.8±2.7b | 22.0±8.1a | 45.0±2.2a |
表3
双季稻田连续6年单施有机肥和石灰后土壤化学性质"
处理 Treatment | pH | 铵态氮 Ammonium N (mg·kg-1) | 有效磷 Olsen-P (mg·kg-1) | 速效钾 Extractable K (mg·kg-1) | 交换态镁 Exchangeable Mg (mg·kg-1) | 有效态锌 Available Zn (mg·kg-1) | 有效态铁 Available Fe (mg·kg-1) | 有效态锰 Available Mn (mg·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
有机肥对照 Organic fertilizer-CK | 5.5±0.1b | 11.9±1.5b | 30.8±4.3a | 109±20a | 186±32a | 3.9±1.4a | 108±12a | 15.1±1.3a |
有机肥 Organic fertilizer | 5.7±0.2a | 16.2±2.7a | 29.4±6.5a | 113±40a | 175±32a | 4.1±1.6a | 101±9a | 18.2±2.8a |
石灰对照 Lime-CK | 5.7±0.1b | 9.8±3.1a | 27.9±6.5b | 114±29a | 176±41a | 3.9±0.3a | 118±9a | 9.0±3.8a |
石灰 Lime | 6.2±0.2a | 11.9±2.9a | 39.1±4.7a | 115±31a | 179±38a | 3.4±0.2b | 105±22a | 10.8±2.8a |
表4
土壤健康影响因子的荷载矩阵、Norm值及主成分因子筛选"
指标 Index | PCA1 | PCA2 | PCA3 | PCA4 | PCA5 | PCA6 | 分组 Groups | Norm | 最小数据集 Minimum data set |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
物理指标 Physical indicator | |||||||||
紧实度 Penetration resistance | 0.51 | 0.56 | 0.21 | -0.36 | 0.30 | -0.07 | 2 | 0.00 | |
有效含水量 Available water capacity | 0.89 | -0.09 | -0.27 | 0.16 | 0.10 | -0.05 | 1 | 2.45 | |
容重 Bulk density | 0.77 | 0.45 | 0.19 | -0.02 | 0.31 | -0.07 | 1 | 2.34 | |
水稳性团聚体 Wet aggregate stability | |||||||||
1—2 mm | 0.33 | -0.56 | -0.07 | 0.60 | 0.16 | 0.14 | 4 | 1.83 | |
0.5—1 mm | 0.46 | 0.12 | 0.56 | 0.65 | 0.06 | -0.15 | 4 | 1.95 | 是 Yes |
0.25—0.5 mm | 0.24 | 0.69 | -0.36 | -0.51 | -0.12 | 0.06 | 2 | 2.00 | |
<0.25 mm | 0.64 | 0.61 | 0.25 | 0.24 | 0.09 | -0.04 | 1 | 2.28 | |
化学指标 Chemical indicator | |||||||||
pH | -0.57 | -0.01 | -0.53 | 0.33 | 0.32 | -0.32 | 1 | 1.99 | |
铵态氮 Ammonium N | 0.10 | 0.74 | -0.23 | -0.07 | -0.40 | 0.16 | 2 | 2.05 | |
有效磷 Olsen-P | 0.24 | -0.38 | -0.65 | 0.18 | -0.01 | 0.38 | 3 | 1.76 | |
速效钾 Extractable K | -0.52 | 0.58 | 0.04 | 0.21 | 0.13 | 0.20 | 2 | 1.96 | |
有效态锌 Available Zn | 0.81 | 0.25 | -0.20 | -0.19 | 0.15 | 0.37 | 1 | 2.34 | |
交换态镁 Exchangeable Mg | -0.80 | 0.38 | 0.27 | 0.10 | 0.09 | 0.35 | 1 | 2.40 | |
有效态铁 Available Fe | -0.08 | 0.16 | 0.35 | 0.39 | 0.46 | 0.67 | 6 | 1.43 | 是 Yes |
有效态锰 Available Mn | 0.19 | -0.41 | 0.55 | 0.19 | -0.39 | -0.12 | 3 | 1.63 | |
污染指标 Pollution indicator | |||||||||
总镉Total Cd | -0.63 | 0.14 | 0.69 | -0.10 | 0.01 | 0.15 | 3 | 2.19 | |
DTPA浸提镉 DTPA-Cd | -0.78 | 0.56 | 0.06 | 0.06 | -0.06 | 0.14 | 1 | 2.44 | |
交换态镉 Exchangeable Cd | -0.53 | 0.57 | -0.31 | 0.09 | 0.37 | -0.31 | 2 | 2.11 | |
生物学指标 Biological indicator | |||||||||
土壤有机质 Soil organic matter | 0.92 | 0.09 | -0.02 | -0.12 | 0.12 | 0.04 | 1 | 2.46 | 是 Yes |
活性有机碳 Soil active organic C | 0.43 | 0.82 | -0.23 | 0.37 | 0.11 | -0.16 | 2 | 2.19 | 是 Yes |
水溶性有机碳 Water extractable organic C | -0.27 | 0.65 | -0.32 | 0.29 | -0.49 | -0.08 | 2 | 1.93 | |
水溶性有机氮 Water extractable organic N | -0.04 | 0.15 | -0.70 | 0.58 | -0.23 | 0.01 | 3 | 1.76 | |
ACE蛋白 Autoclaved citrate extractable protein | 0.51 | 0.18 | 0.27 | 0.18 | -0.71 | 0.25 | 5 | 1.83 | 是 Yes |
土壤呼吸 Soil respiration | 0.09 | 0.39 | 0.74 | 0.24 | -0.06 | -0.36 | 3 | 1.82 | 是 Yes |
特征值 Eigenvalue | 7.08 | 5.14 | 3.85 | 2.36 | 1.86 | 1.46 | |||
贡献率 Contribution rate(%) | 29.50 | 21.44 | 16.03 | 9.84 | 7.75 | 6.10 | |||
累积贡献率 Cumulative Contribution rate(%) | 29.50 | 50.93 | 66.96 | 76.80 | 84.55 | 90.65 |
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