JournalofHebeiAgriculturalSciencesVol18No11 Mar12004
文章编号:100821631(2004)0120001205
土地利用方式对土壤质量性状的影响
Ξ
张国印1,王丽英1,孙世友1,王志军1,吴荣秀2,崔瑞秀2
(1.河北省农林科学院农业资源环境研究所,河北石家庄 050051;2.河北省正定县农业局,河北正定 050800)
摘要:调查分析了冬小麦夏玉米轮作、棉花、果园、大田蔬菜和大棚蔬菜等不同土地利用方
式对土壤质量性状的影响。结果表明:与常规冬小麦、夏玉米轮作的土壤相比,果园土壤田间持水量、土壤pH、土壤全氮含量均显著降低,特别是土壤全氮含量降低了37130%,而土壤有效锌、有效铜以及可溶盐含量则分别提高11104%、32105%和17186%;蔬菜大棚土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、有效铁和有效锌含量显著提高,特别是土壤速效磷含量增加极其显著,达到大田土壤速效磷含量近416倍,速效钾和有效锌含量也增加了215倍多,土壤质量显著提高,土壤可溶性盐含量平均提高了一倍以上,次生盐渍化程度加剧。关键词:土地、利用方式;土壤质量;性状中图分类号:S15813 文献标识码:A
EffectsofDifferentLandUseonSoilQualityFactors
ZHANGGuo2yin1,WANGLi2ying1,SUNShi2you1,WANGZhi2jun1,WURong2xiu2,CUIRui2xiu2
(1.InstituteofAgro2ResourcesandEnvironment,HebeiAcademyofAgricultureandForestrySciences,Shijiazhuang
050051,China;2.SoilandFertilizerWorkStationofZhengdingCounty,Zhengding 050800,China)
Abstract:Theobjectiveoftheresearchwastoanalyzetheeffectsofdifferentlanduseonsoilqualityfac2tors.84representativesampleswerecollectedformcropfield,cottonfield,orchard,vegetablefieldandprotectedlandforvegetableproduction.Theresultsshowedthatsoilwatercontent,pH,totalNdecreased,butavailableZn,Cuandsolublesaltcontentincreasedsignificantlyinthefieldoforchardcomparedtothecropfield.SoilO1M1,totalN,availableP,KandavailableZn,Feincreasedsignificantlyintheprotectedland,comparedtocropland1Andthesolublesaltcontentalsoincreased,whichneedtopaymoreattentionto.
Keywords:Land;Use;Soilquality;Factors
土壤是植物生长的基地,是动物、人类赖以生存的物质基础,土壤质量的优劣直接影响人类的生产、生活和发展。我国土壤资源严重不足,且由于长期不合理的利用,土壤退化较严重。据统计,因土壤侵蚀、肥力贫瘠、盐渍化、沼泽化、污染及酸化等造成的土壤退化总面积约416亿hm2,占全国土地总面积的40%,是全球土壤退化总面积的1/4[1]。近年来的研究结果显示,施用化肥对土壤有机碳积累以及长期施肥对土壤理化性状均具有影响,特别是土壤酸化加剧[2]。森林的破坏以及随后的耕种显著增加了土壤容重,并降低了大部分土壤养分。草地和退耕蒿草地发生了非常严重的退化[3]。同时也证明了土壤全磷、有效磷、有效钾、交换性酸和pH值主要与利用方式有关;容重、饱和导水率、有机碳、全氮、有效氮和根系数量与土壤类型和利用方式均存在密切关系[4]。
Ξ收稿日期:2004202227 基金项目:河北省自然科学基金项目(302444)资助 作者简介:张国印(19622),男,山西省陵川县人,研究员,主要从事土壤质量和农业环境方向的研究。
・2・河北农业科学第8卷
蔬菜和棉花以及林果业的发展,在增加农民收入方面作用显著,但是,土地利用方式转变对土壤质量的影响将有可能影响到土地的持续利用和农业的稳定发展。因此,迫切需要对不同土地利用方式下土壤质量状况做出科学评价,并对今后的变化趋势进行预测。
本试验旨在调查分析不同土地利用方式下的土壤质量性状以及影响因素,以揭示不同土地利用方式对土壤质量造成的影响,从而提出农业产业结构调整中应该注意和克服的问题。
1 材料和方法
111 土壤样品采集
实验调查地点选择河北省平原土壤,样品采样点分布于邯郸、石家庄、廊坊、唐山和衡水等市,采样地块涵盖了冬小麦—夏玉米轮作、棉花、果园、大田蔬菜和大棚蔬菜等不同土地利用方式。共随机布点84个,每点5～10钻形成一个土壤样品。2002年秋天采集土壤样品,测定土壤容重和田间持水量土样采用环刀样采集。112 土壤样品分析化验
土壤有机质含量、全氮含量、<0101mm粘粒含量、pH、全盐含量、速效磷、速效钾含量、土壤容重、田间持水量、有效铁含量、有效锰含量、有效锌含量和有效铜含量,均采用常规分析方法进行[5,6]。数据的分析统计采用SAS统计软件。
2 结果与分析
211 土壤质量性状
从所采集样品的质量性状分析结果(表1)可以看出:如果参照第2次土壤普查分级标准[7,8],河北省被调查区域土壤速效磷比较丰富,有效铜、有效铁、有效锌含量也高于土壤缺乏临界值,全氮和有机质含量中等,速效钾和有效锰缺乏。由于土壤形成过程、利用方式以及管理措施等不同,土壤质量性状存在明显的变异,但是不同的土壤质量性状指标变异不同。土壤速效磷、有效锌、可溶性盐含量变异最大(80%～100%),土壤速效钾和有效铁含量变异次之(55%～65%),有机质、粘粒、全氮、有效锰、有效铜含量等变异较小(25%～32%),而土壤容重和土壤酸碱反应变异最小(5%～6%)。
表1 土壤质量性状
Table1 Thestatusofsoilqualityproperties
分析项目土壤容重(g/cm3)田间持水量(%)有机质含量(%)粘粒含量(%)
pH
平均值
11382110411622910671580151010913301654213711150316921093165
标准差
010100131701053019640104201026401003314953109701690011030122801122
最小值
11161117401711310661090117010353152151914117212201961175
最大值
115329148313961107811711420120175199164136371828105151447127
变异系数(%)
6139131542912829186510246168311491021626517853195251229810930109
可溶盐含量(g/kg)全氮含量(%)
速效磷含量(mg/kg)速效钾含量(mg/kg)有效铁含量(mg/kg)有效锰含量(mg/kg)有效锌含量(mg/kg)有效铜含量(mg/kg)
212 发展果园对土壤质量性状的影响
由表2可知,与常规种植冬小麦、夏玉米的土壤相比,由于植物吸收不同、施肥耕作以及管理存在明显差异,果园土壤田间持水量、土壤pH、土壤全氮含量均显著降低,特别是土壤全氮含量降低了37130%;其次为田间持水量,土壤pH降低幅度最小。土壤田间持水量和土壤全氮含量的降低可
第1期张国印等:土地利用方式对土壤质量性状的影响・3・
能与有机肥投入减少导致土壤有机质含量的降低有关。而土壤有效锌、有效铜、可溶盐含量则显著提高,分别增加11104%、32105%和17186%。土壤有效锌含量的提高与果农重视微量元素肥料特别是锌肥的使用以及含锌农药如代森锰锌等的大量使用有关。同样有效铜含量的增加则可能源于果园中波尔多液等含铜农药的广泛使用。因此在果园管理中应增施有机肥,控施含铜农药,依据实际土壤营养状况使用微肥。
表2 果园土壤质量性状与大田粮食作物土壤质量性状的比较Table2 Comparisonofsoilcharactersbetweencroplandandorchardland
Mean±Std
分析项目土壤容重(g/cm3)
田间持水量(%)有机质含量(%)粘粒含量(%)
pH
玉米
1139±0101220188±01307a31157±0103926147±019107166±01044A
果园
1134±0102218172±21142b1116±0117633148±419717148±01036B
果园比玉米
田增加(%)
-3160-10134-26111261482141
C.V.(%)
玉米
613110181181442512741212918316158521143115632183231142616624151
果园
3169251593410233120110813012641195431242216324186201161016257156
可溶盐含量(g/kg)0146±01019A0156±01112B17186全氮含量(%)010865±01002A010630±01012B-37130速效磷含量(mg/kg)23145±1166427155±5132817148速效钾含量(mg/kg)32113±1138061155±6122891157有效铁含量(mg/kg)10124±0145810104±11117-1195有效锰含量(mg/kg)3176±011183100±01271-20121有效锌含量(mg/kg)1154±01056A1171±01081B11104有效铜含量(mg/kg)3137±01112a4145±11145b321053表中ab表示t检验差异达到0101显著水平,AB表示t检验差异达到0105显著水平。213 发展大棚蔬菜对土壤质量性状的影响
随着农业结构产业调整,河北省大棚蔬菜的种植面积逐年扩大。与种植冬小麦、夏玉米土壤相比,蔬菜大棚土壤复种指数高,土壤利用强度大,需肥量高,因此菜农投入的有机、无机肥料与大田作物相比显著提高。高施肥量的结果是大棚土壤有机质含量、全氮含量、速效磷含量、速效钾含量、土壤有效铁和土壤有效锌含量显著提高。特别是土壤速效磷含量的增加极其显著,达到大田土壤速效磷含量近416倍(表3),速效钾和有效锌含量也增加了215倍多,土壤质量显著提高。当然,在大量施肥提高土壤肥力的同时,也带来了土壤可溶性盐含量的显著增加,大棚土壤可溶性盐含量平均提高了一倍以上,次生盐渍化程度加剧,这是大棚蔬菜发展中急需研究解决的问题。
表3 大棚土壤质量性状与大田粮食作物土壤质量性状的比较Table3 Comparisonofsoilcharactersbetweencroplandandprotectedland
Mean±Std
分析项目土壤容重(g/cm3)
田间持水量(%)有机质含量(%)粘粒含量(%)
pH
玉米
1139±0101220188±013071157±01039a26147±019107166±010440146±01019a010865±01002a23145±11664a32113±11380a10124±01458a3176±011181154±01056a3137±01112
大棚
1132±0105025136±111452145±01324b37192±114237128±011381100±01099b01154±01018b107126±231279b113149±141638b23159±41566b3173±014255166±01957b4117±01353
大棚比玉米
田增加(%)
-5104211465610543126-419611713978103357140253122130137-018026715323174
C.V.(%)
玉米
613110181181442512741229183161585211431156321832311426166424151
大棚
101001119535108919315101261103016657142341125112130113417622139
可溶盐含量(g/kg)全氮含量(%)
速效磷含量(mg/kg)速效钾含量(mg/kg)有效铁含量(mg/kg)有效锰含量(mg/kg)有效锌含量(mg/kg)有效铜含量(mg/kg)
214 大田种植蔬菜对土壤质量性状的影响
露地种植蔬菜,由于施肥水平高,导致土壤酸化,pH值有所降低;由于化肥、农药使用量增加,
・4・河北农业科学第8卷
土壤有效铁和有效锰含量显著提高,分别比大田作物增加50178%和1117%(表4)。非城郊大田蔬菜种植不太固定地块的土壤质量性状因子变化不显著。
表4 大田种植蔬菜与大田粮食作物土壤质量性状的比较
Table4 Comparisonofsoilcharactersbetweencroplandandvegetableland
Mean±Std
分析项目土壤容量(g/cm3)
田间持水量(%)有机质含量(%)粘粒含量(%)
pH
玉米
1139±0101220188±013071157±0103926147±01910a7166±01044a0146±01019010865±0100223145±1166432113±1138010124±01458a3176±01118A1154±010563137±01112
大田蔬菜
1140±0104520163±114691183±0117037140±101404b6185±01390b0138±0107001102±0101015195±4126930112±6178015144±41231b4120±01920B1182±012684100±01309
大田蔬菜比
玉米田增加(%)
0172-1120-1412141129-1015721105-15120471026167-3316811170-15138-15175
C.V.(%)
玉米
613110181181442512741212918316158521143115632183231142616624151
大田蔬菜
6146141241815155164111403710319135531534510354182431852915315146
可溶盐含量(g/kg)全氮含量(%)
速效磷含量(mg/kg)速效钾含量(mg/kg)有效铁含量(mg/kg)有效锰含量(mg/kg)有效锌含量(mg/kg)有效铜含量(mg/kg)
215 种植棉花对土壤质量性状的影响
种植棉花与种植冬小麦夏玉米相比,施肥水平相差不明显,耕作程度相近;同时种植棉花土壤和种植冬小麦夏玉米土壤不固定,通常是轮作方式进行,对土壤质量的影响时间短,程度也小。由表5可知,种植棉花与种植冬小麦、夏玉米相比,除了土壤速效钾、有效锌和有效铜含量分别增加4113%、10216%和23144%,特别是有效锌含量增加102160%,其他土壤质量性状因子变化不明显。土壤速效钾、有效锌和有效铜含量增加与近年来棉农认识到钾肥对棉花的增产作用、并且重视微量元素肥料的使用以及喷施含铜、锌农药有关。
表5 种植棉花与大田粮食作物土壤质量性状的比较
Table5 Comparisonofsoilcharactersbetweencroplandandcottonland
Mean±Std
分析项目土壤容重(g/cm3)
田间持水量(%)有机质含量(%)粘粒含量(%)
pH
玉米
1139±0101220188±013071157±0103926147±019107166±01044a0146±01019a010865±01002A23145±1166432113±11380A10124±014583176±011181154±01056a3137±01112A
棉花
1141±0102020136±017321142±0115131148±214567171±01040b0150±01106b010816±01008B23147±5147045140±51998B9113±113223150±012833112±11547b4116±01439B
棉花田比
玉米田增加(%)
1144-2149-91551819301658170-5166010941130-10184-619110216023144
C.V.(%)
玉米
613110181181442512741212918316158521143115632183231142616624151
棉花
4118101783117823140115763142271856919239164431422412114817231168
可溶盐含量(g/kg)全氮含量(%)
速效磷含量(mg/kg)速效钾含量(mg/kg)有效铁含量(mg/kg)有效锰含量(mg/kg)有效锌含量(mg/kg)有效铜含量(mg/kg)
3 结果与讨论
311 调查显示,研究区域土壤速效磷比较丰富,有效铜、有效铁、有效锌含量也高于土壤缺乏临界
值,全氮和有机质含量中等,速效钾和有效锰缺乏。土壤速效磷、有效锌、可溶性盐含量变异最大,达到80%～100%,而土壤容重和土壤酸碱反应变异最小(5%～6%)。
312 与常规种植冬小麦、夏玉米的土壤相比,果园土壤田间持水量、土壤pH、土壤全氮含量均显著
第1期张国印等:土地利用方式对土壤质量性状的影响・5・
降低,特别是土壤全氮含量降低了37130%;而土壤有效锌、有效铜、可溶盐含量则显著提高,分别增加11104%、32105%和17186%。因此在果园管理中应增施有机肥,控施含铜农药,依据实际土壤营养状况使用微肥。313 蔬菜大棚土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、有效铁和有效锌含量显著提高。特别是土壤速效磷含量的增加极其显著,达到大田土壤速效磷含量近416倍。速效钾和有效锌含量也增加了215倍多,土壤质量显著提高。同时,土壤可溶性盐含量显著增加,大棚土壤可溶盐含量平均提高了一倍以上,次生盐渍化程度加剧,这是大棚蔬菜持续发展中急需研究解决的问题。参考文献:
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[责任编辑 王凯辉]
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