延邊地區水稻土壤速效養分對開墾年限和施肥方式的響應

顧春朝+傅民杰+梁運江

摘要：為了探明不同的施肥方式和種植年限對延邊水稻土壤速效養分的影響，采集了不同區域的土壤樣品，測定了土壤pH值、堿解氮含量、速效磷含量、速效鉀含量和有機質含量。研究結果表明，開墾年限影響了土壤0～20cm耕層堿解氮的養分空間分布，開墾年限越長，堿解氮的空間異質性越弱，且隨開墾年限增加，土壤堿解氮含量不斷下降；稻田單施有機肥比單施化肥明顯增加了土壤速效磷的含量，且導致下層速效磷含量增加；開墾年限和施肥方式對0～20cm耕層土壤速效鉀的空間分布影響較小，但不同開墾年限對稻田土壤速效鉀影響不同，開墾時間越長，土壤速效鉀的含量越高；稻田施用有機肥有利于速效磷的積累。

關鍵詞：施肥方式；開墾年限；水稻土壤；速效養分

中圖分類號：S158.3文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2014）11-0372-03

土壤養分是土壤肥力的物質基礎，是土壤的基本屬性和本質特征[1]。土地利用方式的變化不僅可以改變土壤狀況而且影響諸多生態過程[2]，采用合理的土地利用方式可以改善土壤結構，增強土壤對外界環境變化的抵抗能力，而不合理的土地利用方式則會降低土壤質量[3-4]。目前，國內外對施肥和耕作效應的研究多為單因素分析，而對耕作和施肥處理綜合效應的研究較少[5]。余曉鶴等曾報道了連續免耕并配合施肥對土壤理化性質的影響[6]。張建軍等對長期定位試驗中的土壤理化性狀進行了報道[7]。研究表明，稻田傳統翻耕在不施有機肥料或有機肥料補充不足的條件下，易加劇有機質礦化，不利于土壤肥力的維持[8]，而采用適宜的土壤施肥和耕作方式不僅可以改善土壤特性，還可以提高田間水分利用效率，達到保水增產的目的。延邊朝鮮族自治區是北方稻田開墾最早的地區，水稻種植歷史達120年之久。研究該地區人為擾動對稻田土壤理化性質的影響，有助于了解北方地區稻田肥力的演替特征。本試驗通過研究延邊地區不同開墾年限和施肥方式下的水稻土壤速效養分的變化特征，以期了解人為擾動下的延邊地區水稻土壤供肥、保肥能力，為當地土壤肥力評價和科學施肥提供理論依據。

1材料與方法

1.1土樣采集與處理

本試驗以稻田開墾年限和施肥方式為土壤樣品采集的依據。其中，開墾年限設為“開墾120年”和“開墾80年”2種類型，在各開墾年限的稻田區，再分別選擇滿足3種不同施肥方式（化肥、有機肥、有機肥+化肥配施）的稻區進行土壤樣品采集。最終符合條件的采樣區分別位于吉林省延邊朝鮮族自治州龍井市開山屯鎮和延邊大學農學院實驗站稻田試驗區，根據不同的施肥方式和開墾年限，選擇5種采樣處理方式，樣品的采集與施肥信息見表1。試驗樣品的采集時間為2012年春季，土壤樣品采集時，每個處理地塊以“S”形采樣法選取5個采樣點，所有樣點均分取上層（0～10cm）和下層（10～20cm）2個層次，然后將5份同層次土壤樣品均勻混合后采用四分法留取1kg左右帶回實驗室備用。供試樣品在遮光、通風的環境中自然風干，并去除殘留的根系。樣品過2mm篩后，分裝入封口袋中備用。從各封口袋中取出部分土樣過0.15mm篩，裝袋備用。

1.2樣品測定

土壤pH值測定采用電位法；土壤有機質含量測定采用重鉻酸鉀容量法；土壤堿解氮含量測定采用堿解擴散法；土壤速效磷含量的測定采用NH4F-HCl浸提磷鉬藍比色法；土壤全鉀含量的測定采用NaOH熔融火焰光度法；土壤速效鉀含量的測定采用中性NH4OAC浸提火焰光度法[9]。

1.3數據處理

數據統計采用SPSS14.0統計軟件包，其中同剖面內不同層次間顯著性分析采用成對t-檢驗法（pairedttest）。不同開墾年限和施肥類型間理化性質的差異顯著性采用單因素方差分析法（One-wayANOVA-test）。多重比較采用鄧肯檢驗法（Duncan）。試驗圖形由MicrosoftExcel2003繪制。

2結果與分析

2.1水稻土不同層次土壤的pH值空間變化特征

由圖1可知，各處理的土壤pH值在上下層間的分布規律表現一致，均呈上層低下層高的趨勢，上下層間差異顯著，且上下層土壤均呈弱酸性。開墾年限對不同層次土壤pH值的影響存在差異。其中，下層土壤的pH值未受到開墾年限的影響，各處理的pH值范圍介于6.4～6.5之間。而上層土壤pH隨開墾年限的不同而明顯不同，開墾120年的土壤pH值明顯高于開墾80年的土壤pH值（P<0.05）。說明耕地開墾的時間越久，經長期的翻耕攪拌和滲透，上下層土壤的理化性質越來越趨近。

從各開墾年限下的施肥處理對土壤pH值影響來看，施肥方式對稻田土壤的pH值影響均未達顯著水平。這與吳景貴等利用未腐解有機肥稻田培肥的研究結果[10]不同。分析認為，本試驗所用有機肥為腐熟后的有機肥，其植物易分解的酸性物質在腐熟后多被破壞，因此未對稻田土壤pH值產生明顯影響。邵興華等研究表明，稻田長期施肥并未對土壤pH值產生明顯影響，本研究結果與其一致[11]。

2.2水稻土不同層次土壤的堿解氮含量空間變化特征

土壤堿解氮可以有效反映土壤中的氮素情況，是決定土壤供氮能力的重要參數。由圖2可知，所有處理的土壤堿解氮含量在土壤上下層間的分布規律表現一致，呈上層高下層低的趨勢。上下層間堿解氮含量的差異顯著性因開墾年限不同而異。開墾120年稻田上下層間土壤堿解氮含量無顯著差異，開墾80年土壤的上層堿解氮含量顯著高于下層。此外，開墾年限對土壤堿解氮含量產生顯著影響，隨開墾年限增加，土壤堿解氮含量顯著下降。

3種施肥方式下的土壤堿解氮含量未存在顯著性差異。但從總體趨勢上看，開墾120年稻田的“有機肥+化肥配施”處理的堿解氮略高于其他施肥方式，開墾80年稻田土壤化肥處理的堿解氮含量高于“有機肥+化肥”處理。分析認為，不同施肥方式間土壤堿解氮含量未達到顯著差異，主要與本試驗有機肥料處理時間短有關。國內有關稻田施用有機肥比化肥提高堿解氮的報道中，有機肥施用年限多在15年以上[12-13]。可見，稻田短期施用有機肥對土壤速效氮的增加效果比長期施用化肥的優勢并不明顯。endprint

2.3水稻土不同層次土壤的速效磷含量的空間變化特征

土壤速效磷含量的高低反映了土壤中磷素的儲量和供應能力，是水稻產量的重要影響因素。由圖3可知，除“有機肥”（KS2）處理外，其他2種施肥方式“化肥”（KS1和NY1）、“有機肥+化肥”（KS3和NY2）對上下層土壤速效磷含量無明顯影響，但從所有處理的速效磷含量來看，整體上仍表現出下層略高于上層的趨勢。土壤速效磷含量在2種開墾年限稻田間存在差異，但該差異隨施肥方式不同而異。其中，“化肥”處理的稻田區，由于開墾年限不同，土壤速效磷含量差異顯著，而“化肥+有機肥”配施處理區，在2種開墾年限間土壤速效磷含量相近。“有機肥”處理比其他施肥處理顯著增加了土壤速效磷含量，同時導致土壤速效磷在土壤上下層間顯著差異，表明有機肥的施用促進了土壤中磷素的儲藏和供應。

2.4水稻土不同層次土壤的速效鉀含量的空間變化特征

各種施肥方式下的土壤速效鉀含量在上下層間的空間分

布規律表現一致，均無顯著差異（圖4）。開墾年限為120年的開山屯稻田各施肥處理的速效鉀均顯著高于開墾80年的農學院實驗區各處理。開墾120年的開山屯稻田的3種施肥方式的上層土壤速效鉀含量按從小到大依次為KS1（209.3±0.1g/kg）

2.5水稻土不同層次土壤的有機質含量的空間變化特征

所有施肥方式的土壤有機質含量在上下層間的分布規律表現一致，均呈上層高下層低的趨勢，但在P<0.05顯著水平下，僅有“有機肥”處理（KS2）的土壤有機質在上下層間達到顯著差異（圖5），說明人為的土壤翻、耙措施削弱了稻田0～20cm耕層有機質的空間異質性。在2個開墾年限中，同為單獨施用化肥處理的KS1和NY1上層有機質含量分別為（23.4±1.9）g/kg和（21.8±1.7）g/kg，兩者間差異不顯著；而同為“有機肥+化肥”配施處理的KS3和NY2上層有機質含量間也表現出無顯著差異的特征。這表明延邊地區稻田在相同施肥方式情況下，開墾年限對土壤有機質變化無明顯影響。

從施肥方式對土壤有機質含量的影響來看，“化肥”和“有機肥+化肥”配施方式的土壤有機質含量間無顯著差異，然而“有機肥”處理區土壤有機質含量則顯著高于“化肥”處理。“有機肥+化肥”配施處理的土壤有機質未比“化肥”處理高，可能與其肥料配比中有機肥比例低有關。

3結論與討論

延邊地區稻田0～20cm耕層土壤堿解氮空間分異特征

受開墾年限的影響，稻田開墾年限越長則耕層堿解氮空間分異性越弱，且隨開墾年限增加，土壤堿解氮含量不斷下降。

單施化肥方式下的稻田土壤速效磷明顯低于單施有機肥稻田。有機肥的施用可導致土壤速效磷含量在上下層土壤空間差異性的增加。

延邊地區稻田上層和下層耕層土壤速效鉀養分含量相近，未受開墾年限和施肥方式的影響，但稻田開墾年限不同，土壤速效鉀含量存在顯著差異。無論何種施肥方式，土壤速效鉀含量均隨開墾年限增加而升高。施用有機肥則促進了土壤速效鉀的積累。

參考文獻：

[1]孔祥斌，張鳳榮，齊偉，等.集約化農區土地利用變化對土壤養分的影響——以河北省曲周縣為例[J].地理學報，2003，58（3）：333-342.

[2]TurnerMG.Landscapeecology：Theeffectofpatternonprocess[J].AnnualReviewsofEcologyandSystematics，1989，20（1）：171-197.

[3]傅伯杰，陳利頂，馬克明.黃土丘陵區小流域土地利用變化對生態環境的影響——以延安市羊圈溝流域為例[J].地理學報，1999，54（3）：241-246.

[4]鞏杰，陳利頂，傅伯杰，等.黃土丘陵區小流域土地利用和植被恢復對土壤質量的影響[J].應用生態學報，2004，15（12）：2292-2296.

[5]張麗華，李軍，賈志寬，等.不同保護性耕作對渭北旱塬麥玉輪作田肥力和產量的影響[J].干旱地區農業研究，2011，29（4）：199-207.

[6]余曉鶴，黃東邁.土壤表層管理對部分土壤化學性質的影響[J].土壤通報，1990，21（4）：158-161.

[7]張建軍，王勇，唐小明，等.隴東黃土旱塬不同耕作方式及施肥處理對冬小麥產量和土壤肥力的影響[J].干旱地區農業研究，2010，28（1）：247-254.

[8]王伯仁，徐明崗，黃佳良，等.紅壤旱地長期施肥下土壤肥力及肥料效益的變化[J].植物營養與肥料學報，2002，8（增刊）：21-28.

[9]鮑士旦.土壤農化分析[M].3版.北京：中國農業出版社，2000：25-109.

[10]吳景貴，王明輝，劉潔，等.非腐解有機物培肥對水田土壤理化性質的影響[J].吉林農業大學學報，1998，20（1）：52-57.

[11]邵興華，張建忠，夏雪琴，等.長期施肥對水稻土酶活性及理化特性的影響[J].生態環境學報，2012，21（1）：74-77.

[12]張國榮，李菊梅，徐明崗，等.長期不同施肥對水稻產量及土壤肥力的影響[J].中國農業科學，2009，42（2）：543-551.

[13]冀建華，劉秀梅，李祖章，等.長期施肥對黃泥田碳和氮及氮素利用的影響[J].中國農業科學，2011，44（12）：2484-2494.

2.3水稻土不同層次土壤的速效磷含量的空間變化特征

土壤速效磷含量的高低反映了土壤中磷素的儲量和供應能力，是水稻產量的重要影響因素。由圖3可知，除“有機肥”（KS2）處理外，其他2種施肥方式“化肥”（KS1和NY1）、“有機肥+化肥”（KS3和NY2）對上下層土壤速效磷含量無明顯影響，但從所有處理的速效磷含量來看，整體上仍表現出下層略高于上層的趨勢。土壤速效磷含量在2種開墾年限稻田間存在差異，但該差異隨施肥方式不同而異。其中，“化肥”處理的稻田區，由于開墾年限不同，土壤速效磷含量差異顯著，而“化肥+有機肥”配施處理區，在2種開墾年限間土壤速效磷含量相近。“有機肥”處理比其他施肥處理顯著增加了土壤速效磷含量，同時導致土壤速效磷在土壤上下層間顯著差異，表明有機肥的施用促進了土壤中磷素的儲藏和供應。

2.4水稻土不同層次土壤的速效鉀含量的空間變化特征

各種施肥方式下的土壤速效鉀含量在上下層間的空間分

布規律表現一致，均無顯著差異（圖4）。開墾年限為120年的開山屯稻田各施肥處理的速效鉀均顯著高于開墾80年的農學院實驗區各處理。開墾120年的開山屯稻田的3種施肥方式的上層土壤速效鉀含量按從小到大依次為KS1（209.3±0.1g/kg）

2.5水稻土不同層次土壤的有機質含量的空間變化特征

所有施肥方式的土壤有機質含量在上下層間的分布規律表現一致，均呈上層高下層低的趨勢，但在P<0.05顯著水平下，僅有“有機肥”處理（KS2）的土壤有機質在上下層間達到顯著差異（圖5），說明人為的土壤翻、耙措施削弱了稻田0～20cm耕層有機質的空間異質性。在2個開墾年限中，同為單獨施用化肥處理的KS1和NY1上層有機質含量分別為（23.4±1.9）g/kg和（21.8±1.7）g/kg，兩者間差異不顯著；而同為“有機肥+化肥”配施處理的KS3和NY2上層有機質含量間也表現出無顯著差異的特征。這表明延邊地區稻田在相同施肥方式情況下，開墾年限對土壤有機質變化無明顯影響。

從施肥方式對土壤有機質含量的影響來看，“化肥”和“有機肥+化肥”配施方式的土壤有機質含量間無顯著差異，然而“有機肥”處理區土壤有機質含量則顯著高于“化肥”處理。“有機肥+化肥”配施處理的土壤有機質未比“化肥”處理高，可能與其肥料配比中有機肥比例低有關。

3結論與討論

延邊地區稻田0～20cm耕層土壤堿解氮空間分異特征

受開墾年限的影響，稻田開墾年限越長則耕層堿解氮空間分異性越弱，且隨開墾年限增加，土壤堿解氮含量不斷下降。

單施化肥方式下的稻田土壤速效磷明顯低于單施有機肥稻田。有機肥的施用可導致土壤速效磷含量在上下層土壤空間差異性的增加。

延邊地區稻田上層和下層耕層土壤速效鉀養分含量相近，未受開墾年限和施肥方式的影響，但稻田開墾年限不同，土壤速效鉀含量存在顯著差異。無論何種施肥方式，土壤速效鉀含量均隨開墾年限增加而升高。施用有機肥則促進了土壤速效鉀的積累。

參考文獻：

[1]孔祥斌，張鳳榮，齊偉，等.集約化農區土地利用變化對土壤養分的影響——以河北省曲周縣為例[J].地理學報，2003，58（3）：333-342.

[2]TurnerMG.Landscapeecology：Theeffectofpatternonprocess[J].AnnualReviewsofEcologyandSystematics，1989，20（1）：171-197.

[3]傅伯杰，陳利頂，馬克明.黃土丘陵區小流域土地利用變化對生態環境的影響——以延安市羊圈溝流域為例[J].地理學報，1999，54（3）：241-246.

[4]鞏杰，陳利頂，傅伯杰，等.黃土丘陵區小流域土地利用和植被恢復對土壤質量的影響[J].應用生態學報，2004，15（12）：2292-2296.

[5]張麗華，李軍，賈志寬，等.不同保護性耕作對渭北旱塬麥玉輪作田肥力和產量的影響[J].干旱地區農業研究，2011，29（4）：199-207.

[6]余曉鶴，黃東邁.土壤表層管理對部分土壤化學性質的影響[J].土壤通報，1990，21（4）：158-161.

[7]張建軍，王勇，唐小明，等.隴東黃土旱塬不同耕作方式及施肥處理對冬小麥產量和土壤肥力的影響[J].干旱地區農業研究，2010，28（1）：247-254.

[8]王伯仁，徐明崗，黃佳良，等.紅壤旱地長期施肥下土壤肥力及肥料效益的變化[J].植物營養與肥料學報，2002，8（增刊）：21-28.

[9]鮑士旦.土壤農化分析[M].3版.北京：中國農業出版社，2000：25-109.

[10]吳景貴，王明輝，劉潔，等.非腐解有機物培肥對水田土壤理化性質的影響[J].吉林農業大學學報，1998，20（1）：52-57.

[11]邵興華，張建忠，夏雪琴，等.長期施肥對水稻土酶活性及理化特性的影響[J].生態環境學報，2012，21（1）：74-77.

[12]張國榮，李菊梅，徐明崗，等.長期不同施肥對水稻產量及土壤肥力的影響[J].中國農業科學，2009，42（2）：543-551.

[13]冀建華，劉秀梅，李祖章，等.長期施肥對黃泥田碳和氮及氮素利用的影響[J].中國農業科學，2011，44（12）：2484-2494.

2.3水稻土不同層次土壤的速效磷含量的空間變化特征

土壤速效磷含量的高低反映了土壤中磷素的儲量和供應能力，是水稻產量的重要影響因素。由圖3可知，除“有機肥”（KS2）處理外，其他2種施肥方式“化肥”（KS1和NY1）、“有機肥+化肥”（KS3和NY2）對上下層土壤速效磷含量無明顯影響，但從所有處理的速效磷含量來看，整體上仍表現出下層略高于上層的趨勢。土壤速效磷含量在2種開墾年限稻田間存在差異，但該差異隨施肥方式不同而異。其中，“化肥”處理的稻田區，由于開墾年限不同，土壤速效磷含量差異顯著，而“化肥+有機肥”配施處理區，在2種開墾年限間土壤速效磷含量相近。“有機肥”處理比其他施肥處理顯著增加了土壤速效磷含量，同時導致土壤速效磷在土壤上下層間顯著差異，表明有機肥的施用促進了土壤中磷素的儲藏和供應。

2.4水稻土不同層次土壤的速效鉀含量的空間變化特征

各種施肥方式下的土壤速效鉀含量在上下層間的空間分

布規律表現一致，均無顯著差異（圖4）。開墾年限為120年的開山屯稻田各施肥處理的速效鉀均顯著高于開墾80年的農學院實驗區各處理。開墾120年的開山屯稻田的3種施肥方式的上層土壤速效鉀含量按從小到大依次為KS1（209.3±0.1g/kg）

2.5水稻土不同層次土壤的有機質含量的空間變化特征

所有施肥方式的土壤有機質含量在上下層間的分布規律表現一致，均呈上層高下層低的趨勢，但在P<0.05顯著水平下，僅有“有機肥”處理（KS2）的土壤有機質在上下層間達到顯著差異（圖5），說明人為的土壤翻、耙措施削弱了稻田0～20cm耕層有機質的空間異質性。在2個開墾年限中，同為單獨施用化肥處理的KS1和NY1上層有機質含量分別為（23.4±1.9）g/kg和（21.8±1.7）g/kg，兩者間差異不顯著；而同為“有機肥+化肥”配施處理的KS3和NY2上層有機質含量間也表現出無顯著差異的特征。這表明延邊地區稻田在相同施肥方式情況下，開墾年限對土壤有機質變化無明顯影響。

從施肥方式對土壤有機質含量的影響來看，“化肥”和“有機肥+化肥”配施方式的土壤有機質含量間無顯著差異，然而“有機肥”處理區土壤有機質含量則顯著高于“化肥”處理。“有機肥+化肥”配施處理的土壤有機質未比“化肥”處理高，可能與其肥料配比中有機肥比例低有關。

3結論與討論

延邊地區稻田0～20cm耕層土壤堿解氮空間分異特征

受開墾年限的影響，稻田開墾年限越長則耕層堿解氮空間分異性越弱，且隨開墾年限增加，土壤堿解氮含量不斷下降。

單施化肥方式下的稻田土壤速效磷明顯低于單施有機肥稻田。有機肥的施用可導致土壤速效磷含量在上下層土壤空間差異性的增加。

延邊地區稻田上層和下層耕層土壤速效鉀養分含量相近，未受開墾年限和施肥方式的影響，但稻田開墾年限不同，土壤速效鉀含量存在顯著差異。無論何種施肥方式，土壤速效鉀含量均隨開墾年限增加而升高。施用有機肥則促進了土壤速效鉀的積累。

參考文獻：

[1]孔祥斌，張鳳榮，齊偉，等.集約化農區土地利用變化對土壤養分的影響——以河北省曲周縣為例[J].地理學報，2003，58（3）：333-342.

[2]TurnerMG.Landscapeecology：Theeffectofpatternonprocess[J].AnnualReviewsofEcologyandSystematics，1989，20（1）：171-197.

[3]傅伯杰，陳利頂，馬克明.黃土丘陵區小流域土地利用變化對生態環境的影響——以延安市羊圈溝流域為例[J].地理學報，1999，54（3）：241-246.

[4]鞏杰，陳利頂，傅伯杰，等.黃土丘陵區小流域土地利用和植被恢復對土壤質量的影響[J].應用生態學報，2004，15（12）：2292-2296.

[5]張麗華，李軍，賈志寬，等.不同保護性耕作對渭北旱塬麥玉輪作田肥力和產量的影響[J].干旱地區農業研究，2011，29（4）：199-207.

[6]余曉鶴，黃東邁.土壤表層管理對部分土壤化學性質的影響[J].土壤通報，1990，21（4）：158-161.

[7]張建軍，王勇，唐小明，等.隴東黃土旱塬不同耕作方式及施肥處理對冬小麥產量和土壤肥力的影響[J].干旱地區農業研究，2010，28（1）：247-254.

[8]王伯仁，徐明崗，黃佳良，等.紅壤旱地長期施肥下土壤肥力及肥料效益的變化[J].植物營養與肥料學報，2002，8（增刊）：21-28.

[9]鮑士旦.土壤農化分析[M].3版.北京：中國農業出版社，2000：25-109.

[10]吳景貴，王明輝，劉潔，等.非腐解有機物培肥對水田土壤理化性質的影響[J].吉林農業大學學報，1998，20（1）：52-57.

[11]邵興華，張建忠，夏雪琴，等.長期施肥對水稻土酶活性及理化特性的影響[J].生態環境學報，2012，21（1）：74-77.

[12]張國榮，李菊梅，徐明崗，等.長期不同施肥對水稻產量及土壤肥力的影響[J].中國農業科學，2009，42（2）：543-551.

[13]冀建華，劉秀梅，李祖章，等.長期施肥對黃泥田碳和氮及氮素利用的影響[J].中國農業科學，2011，44（12）：2484-2494.