廬山山地紅壤養分狀況研究

魯加南

摘要? ? 為了明確廬山土壤剖面養分狀況及各營養元素之間的關系，在廬山紅壤分布區挖取土壤剖面觀察土壤分層與形態，分析A、B、C不同層次的有機質、氮磷鉀及微量元素的含量。結果表明，紅壤有機質、速效鉀和有效銅含量的變化趨勢大致相同，即隨著土壤深度的增加而減少。其中，有機質和有效銅含量隨土壤深度的增加而下降明顯，有機質含量從15.68 g/kg下降至5.67 g/kg，降幅63.84%;有效銅含量從0.52 mg/kg下降至0.06 mg/kg，降幅88.46%。與之相反，有效硼的含量則隨著土壤深度的增加而增加，且增幅明顯。紅壤全氮含量在A、B層之間差異不明顯，而在C層中含量較上面2層少，且降幅明顯;速效磷的含量則出現了“高—低—高”的分布情況。紅壤有機質與有效硼、有效銅在各層次中的分布均呈現出線性關系，其中有機質與有效硼成負相關，與有效銅則成正相關。廬山山地紅壤養分含量不足，鹽基淋失、酸化現象較為明顯，各養分含量之間關系密切，本研究為今后的紅壤改良提供了參考。

關鍵詞? ? 山地紅壤;養分狀況;廬山

中圖分類號? ? S158? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2019）17-0180-03? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Abstract? ? In order to understand the nutrient status and the relationship between the nutrient elements in the soil profile of Lushan Mountain，the soil stratification and morphology were observed by digging soil profile of red soil distribution area in Lushan Mountain，and the contents of organic matter，nitrogen，phosphorus，potassium and trace elements in different layers of A，B and C were analyzed.The results showed that the change trends of organic matter，available potassium and available copper in red soil were similar，which all decreased with the increase of soil depth.Among them，the content of organic matter and available copper decreased significantly with the increase of soil depth. The organic matter decreased from 15.68 g/kg to 5.67 g/kg，which decreased by 63.84%.The content of available copper decreased from 0.52 mg/kg to 0.06 mg/kg，which decreased by 88.46%.On the contrary，the content of available boron increased with the increase of soil depth，and the increase was obvious.There was no significant difference in total nitrogen content between A and B layers in red soil，but the content in C layer was less than that in the upper two layers，and the decrease was obvious.The available phosphorus content showed the distribution status of "high-low-high".The distribution of organic matter in red soil was linear with available boron and copper in all layers，and there was a negative correlation between organic matter and available boron，but a positive correlation between organic matter and available copper.The nutrient content of the red soil in Lushan Mountain is insufficient，and the phenomena of salt leaching and acidification are relatively obvious.There is a close relationship among the nutrient contents，which provides a reference for the improvement of the red soil in the future.

Key words? ? mountain red soil;nutrient status;Lushan Mountain

廬山地處我國亞熱帶地區，光、熱、水條件較好，水平地帶土壤分布主要為紅壤。目前，關于廬山地區土壤養分含量的研究較多，陳相宇等[1]研究了廬山土壤速效鉀的垂直分布特征，發現隨著海拔升高，土壤中速效鉀的含量在減少;杜有新等[2]研究了廬山植物根際土的氮磷有效性和酶活性，發現不同樹種之間的根際土壤酸性磷酸酶、有效磷和堿解氮存在明顯差異，而脲酶沒有差異。然而，目前廬山地區水平地帶紅壤的剖面養分研究鮮有報道。同時，由于不合理的開發利用，廬山紅壤肥力下降，酸化嚴重，養分含量發生變化。因此，筆者以廬山地區為試驗區域，研究了該地區紅壤的剖面特征以及氮、磷、鉀和微量元素養分狀況，并與同地區的山地棕壤進行比較，旨在全面掌握區域內紅壤養分狀況，并為農業合理耕作提供可靠依據。

1? ? 區域概況與研究方法

1.1? ? 研究區概況

廬山位于江西省北部、九江市南部，西北瀕臨長江、東南瀕臨鄱陽湖，地理坐標為北緯29°28′～29°45′、東經115°50′～116°10′，面積302 km2。廬山是由于地殼運動所形成的地壘式斷塊山，其周圍是低矮的丘陵和湖泊，地處中國亞熱帶東部季風區域，面江臨湖，山高谷深，具有鮮明的山地氣候特征[3]。年平均降水1 917 mm，年平均霧日191 d，年平均相對濕度78%，每年7—9月平均溫度16.9 ℃，夏季極端最高溫度32 ℃。最高峰漢陽峰海拔1 474 m，比周圍的平原高出大約1 440 m，屬于中山類型。另外，廬山生物資源豐富，森林覆蓋率達76.6%，有高等植物近3 000種、昆蟲2 000余種、鳥類170余種、獸類37種。

1.2? ? 研究方法

1.2.1? ? 土壤樣品采集。本文研究所采用的供試山地紅壤取自江西省九江市賽陽鎮鳳凰村附近，海拔200 m左右，植被類型為常綠闊葉林。選擇合適的紅壤剖面，劃分土壤層次后，自下而上在每個層次最典型的中部取約1 kg的土樣放于塑料袋中，寫上采樣的地點、時間、采樣人以及所采土壤樣品的種類，帶回實驗室。

1.2.2? ? 土壤樣品制備。將采回的土樣放在塑料布上，攤成薄薄的一層，置于室內通風陰干。風干后揀去動植物殘體、石塊等，用木棍研細，使之通過2目和100目的篩子待用。

1.2.3? ? 測定項目與方法。土壤有機質含量、全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量、有效硼含量、有效銅含量的測定分析分別采用外加熱-重鉻酸鉀容量法、半微量開氏法、0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法、1.0 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法、沸水浸提-甲亞胺比色法和DTPA-TEA浸提-AAS法[4]。

2? ? 結果與分析

2.1? ? 土壤類型分布概況

廬山土壤因其獨特的形成過程和地理位置，具有明顯的地帶性。依據廬山所處地理位置和常綠闊葉林植被分布特點，廬山地區水平地帶土壤分布主要為紅壤。但是隨著海拔的上升，生物、氣候逐漸變化，土壤類型出現明顯的垂直地帶性分布特征。海拔由低到高的土壤類型依次為山地紅壤、山地黃壤、山地黃棕壤、山地棕壤、山地草甸土[5]。

2.2? ? 紅壤剖面特征

由表1可知，紅壤A層深度為0～35 cm，一般未被人為干擾的林下土壤A層厚度為20～40 cm。可以觀察到，此處人為活動干擾較少，土壤水土保持條件較為優越，土壤厚度情況較好。A層的結持力較為松散，向下逐漸提高;未觀察到新生體和侵入體;A層pH值為4.5，呈酸性，可使土壤中活性鐵、鋁含量增多，導致土壤中的磷素多以難溶解的磷酸鐵和磷酸鋁等形式存在，有效性偏低，在施用磷肥之后，轉化成難溶形態殘留在土壤中，難以發揮肥效。A又可細分為2層：A11層淺灰棕色，為砂質壤黏土;A12層淺棕紅色，為壤黏土，土壤結構較為松散，過渡明顯。

B層土壤為鐵鋁淀積層，厚度較厚，深度為35～80 cm，較A層緊實，并能夠觀察到鐵錳膠膜;B層下面即是CVS，棕紅色夾少量黃色斑點，其厚度達108 cm，是紅色風化殼和各種巖石風化物，呈現出淡紅色與灰白色相互交織的網紋。

2.3? ? 紅壤養分狀況

根據表2可以看出，廬山地區紅壤有機質、速效鉀和有效銅含量的變化趨勢大致相同，即隨著土壤深度的增加而減少。其中，有機質和有效銅含量隨土壤深度的增加而下降明顯，有機質含量從15.68 g/kg下降至5.67 g/kg，降幅為63.84%;有效銅含量從0.52 mg/kg下降至0.06 mg/kg，降幅為88.46%。與之相反，有效硼含量則隨著土壤深度的增加而增加，且增幅明顯。紅壤全氮含量在A、B層之間差異不明顯，而在C層中含量較上面2層少，且降幅明顯;速效磷含量則出現了“高—低—高”的分布情況，在C層剖面中含量增加，可能的原因是C層中地下水的滲漏導致土壤發生氧化還原反應，土壤酸度增加，促進了土壤中磷的活化。總體來看，紅壤發生層中，A層養分含量較高，且各層間養分含量變化較大。

2.4? ? 有機質與氮、磷、鉀之間的關系

由圖1可得，有機質含量遠遠大于氮、磷、鉀含量，速效磷含量極少，可推斷紅壤有機質是氮素的主要來源。有機質及氮、磷、鉀含量大致隨著土層深度的增加而降低。其中，有機質與速效鉀的相關性較好，成正相關;而全氮和速效磷則分別呈現出“低—高—低”和“高—低—高”分布，與有機質的相關性較差。其中，有機質和全氮C層養分含量都與A、B層相差較大;速效鉀各發生層之間變化不大，而速效磷A、B層之間的變化很大。

2.5? ? 各種因子與微量元素之間的關系

2.5.1? ? 有機質與有效硼、有效銅的關系。根據圖2可得，紅壤有機質與有效硼、有效銅在各層次中的分布均呈現出線性關系，其中有機質與有效硼成負相關，與有效銅則成正相關。其線性回歸方程分別為y=-0.052 2x+1.242 2和y=0.034 5x-0.145 7（y為土壤有效硼、有效銅含量，x為土壤有機質含量），說明紅壤有機質每減少1 g/kg，紅壤有效硼含量將以0.052 2 mg/kg的幅度增加，而有效銅則以0.034 5 mg/kg的幅度減少。這是因為硼的有效性會隨pH值的升高而降低，酸性土壤中硼的有效性高，但容易淋洗損失;紅壤C層酸性較高，同時A層發生淋洗作用，因而有效硼隨著土層深度增加而增加;與有機物質結合或被有機物質所固定的硼可在有機物質分解后釋放出來，A層生物作用強烈，有機質分解快，較多硼被釋放出來，因而A層含量較高。而土壤中的銅來自含銅礦物，如原生礦物黃銅礦等，次生礦物中也含有一定數量的銅。土壤礦物風化后釋放出銅離子的大部分被有機物所吸附，因而有機質含量高的層次有效銅含量也高，同時C層會有地下水滲入，在漬水條件下則形成硫化物CuS，導致有效銅含量降低。

2.5.2? ? 全氮與有效硼、有效銅的關系。土壤的全氮量和有機質含量為正相關，全氮量在一定程度上反映了土壤有機質的含量[6]。因此，全氮量和有效硼、有效銅之間的關系與上述有機質與有效硼、有效銅之間的關系一致。但從試驗結果來看，全氮含量與有效硼、有效銅未呈現出良好的線性關系，這可能與試驗誤差有較大關系，同時也對全氮含量反映有機質含量的結論提出了質疑。

2.5.3? ? 速效磷與有效硼、有效銅的關系。通過查閱相關資料可以得知，速效磷與有效銅之間為正相關關系[7]，而本試驗結果未能明顯反映出此類關系，但大致能看出速效磷含量和有效銅含量隨著土壤深度增加而減少。速效磷“高—低—高”的分布狀況與有效硼的相關性不明顯，它們之間的具體關系尚不清楚。

2.5.4? ? 速效鉀與有效硼、有效銅的關系。速效鉀與有效硼、有效銅之間的關系和有機質與微量元素的關系相同，均呈現出良好的線性關系。

2.5.5? ? 有效硼與有效銅的關系。由圖3可得，紅壤中有效硼與有效銅的含量在各層次中的分布狀況相反，且有效硼的變化幅度較大。

2.6? ? 紅壤與山地棕壤養分含量比較

紅壤與棕壤的各養分含量狀況大致相同，有機質含量最多，微量元素含量均較少（表3）;但在具體養分含量上也存在較大差異，紅壤中有機質含量小于棕壤，且差距較大。這主要是因為紅壤在常綠闊葉林的條件下，生物循環過程十分強烈，生物與土壤之間物質和能量的轉化、交換極其迅速，同時脫硅富鋁化、鹽基淋失和富鋁化過程加速了有機質的分解;而棕壤分布于海拔1 000 m左右的區域，溫度低、降雨量少，森林凋落物增多，微生物活性降低，礦化作用減弱，有機質逐漸積累，故有機質含量高于紅壤。

根據速效鉀的診斷指標，廬山紅壤和棕壤中速效鉀含量較低，且相差較大，這是由于不同海拔的氣候、植被、土壤類型及成土母質的差異而引起。同時，土壤速效鉀含量的分布明顯受到生物富集或聚集作用以及人為施肥的影響[8]。

3? ? 結論與討論

研究結果表明，紅壤A層土壤pH值為4.5，呈現出較強的酸性，土壤厚度為35 cm。一般未被人為干擾的林下土壤A層厚度為20～40 cm，此處人為活動干擾較少，土壤水土保持較為優越，土壤厚度情況較好;而C層中養分含量普遍較少，這與其酸度較高、大量鹽基淋失有著密切關系。紅壤中全氮、速效鉀含量隨土壤深度的加深而降低，且速效鉀含量降低明顯，說明生物富集和表聚作用對土壤養分分布的影響明顯;同時速效磷則在C層增加，這說明土壤酸度提高會?提升磷的活化程度。全國第二次土壤普查把土壤肥力分為6級，級別越高，養分含量越低。紅壤A層中全氮含量為0.51 g/kg，為五級（0.50～0.75 g/kg）;速效磷含量為8.19 mg/kg，為四級（5.00～10.00 mg/kg）;速效鉀含量為38.80 mg/kg，為四級（50～100 mg/kg）。

廬山紅壤有機質與其他營養成分的關系十分密切，全氮量在一定程度上反映了有機質含量;速效鉀與有機質在紅壤各層次間的分布規律一致，都隨著土壤深度的增加而降低，而有機質與速效磷之間并未發現顯著聯系。同時，有機質也影響著有效硼、有效銅等微量元素在紅壤土層之間的分布，分別呈現出2個相反的影響，主要是由于紅壤各層次酸度不同和有機質含量的變化導致有效硼、有效銅呈現相反的分布規律。

廬山紅壤養分含量偏低是由于廬山地區溫度偏高，降水豐沛，風化淋溶作用強，鹽基飽和度降低，導致土壤有機質礦化速度快。同時，自然植被被破壞后，加之人為耕作以及大量化肥、農藥的施用，導致土壤板結、酸化，土壤有機質含量明顯下降，質地較為黏重，陽離子交換量下降，導致有效磷的鐵鋁固定明顯加強，物理性狀惡化，耕性變差[9]。但在進行脫硅、鹽基淋失和富鋁化過程的同時，紅壤也進行著生物與土壤間物質和能量的轉化、交換以及強烈的生物富集作用，豐富了土壤養分的物質來源，也在一定程度上促進了土壤肥力的提升[10]。

4? ? 致謝

感謝楊超光老師的辛勤指導，在試驗及本文撰寫過程中解疑答惑并提供幫助。

5? ? 參考文獻

[1] 陳相宇，程鳳科，徐長亮，等.廬山土壤速效鉀的垂直分布特征研究[J].安徽農學通報，2012，18（24）：98-101.

[2] 杜有新，何春林，丁園，等.廬山植物園11種植物的根際土壤氮磷有效性和酶活性[J].生態環境學報，2013，22（8）：1297-1302.

[3] 王景明，盧志紅，吳建富，等.廬山土壤類型的特點與分布規律[J].江西農業大學學報，2010，32（6）：1284-1290.

[4] 鮑士旦.土壤農化分析[M].北京：中國農業出版社，2005：16-17.

[5] 趙其國.江西紅壤[M].南昌：江西科學技術出版社，1988：60-190.

[6] 黃昌勇.土壤學[M].1版.北京：中國農業出版社，2006.

[7] 曾曙才，俞元春.寧鎮丘陵主要森林類型林下土壤中的微量元素初步研究[J].林業科學研究，1998，11（1）：63-69.

[8] 陳相宇，程鳳科，徐長亮，等.廬山土壤速效鉀的垂直分布特征研究[J].安徽農學通報，2012，18（24）：98-101.

[9] ZHAO Q G. The problems about the red soil degradation in China[J].Soils，1995，28（6）：281-285.

[10] 張鳳榮.土壤地理學[M].北京：中國農業出版社，2015.