不同種植模式對土壤速效養分和腐殖質組分的影響

2025-01-24 00:00:00邢琳瓊趙美微

安徽農學通報 2025年1期

摘要" 本研究基于長期定位試驗，對比分析了不同土層常規種植模式菜花（T0）和有機種植模式，依次為辣椒（T1）、大地辣椒（T2）、玉米（T3）和花椰菜（T4）對土壤速效養分和腐殖質組分的影響。結果表明，有機種植模式T3土壤平均速效氮含量最高，為110.67"mg/kg，平均含量依次為T3gt;T2gt;T1gt;T0gt;T4；T2、T3和T4模式土壤平均速效磷含量均低于T0，平均含量依次為T1gt;T0gt;T2gt;T4gt;T3；T2土壤平均速效鉀含量最高，為275.13"mg/kg，平均含量依次為T2gt;T3gt;T4gt;T1gt;T0；T3土壤平均胡敏酸含量最高，為1.38"g/kg，平均含量依次為T3gt;T2gt;T4gt;T1gt;T0；4種有機種植模式的土壤平均富里酸含量均低于常規種植模式，含量由高到低依次為T0gt;T4gt;T1gt;T3gt;T2。有機種植模式下土壤平均速效氮、速效鉀和胡敏酸含量較常規種植模式高。土壤胡敏酸與速效鉀、速效氮與速效鉀之間存在相關性（Plt;0.05）。綜上來看，有機種植模式可明顯改善土壤速效養分和腐殖質組分，提高土壤肥力。

關鍵詞" 土壤速效養分；腐殖質組分；有機種植；土壤肥力

中圖分類號" S152.4"""""" 文獻標識碼" A"""""" 文章編號" 1007-7731（2025）01-0095-06

DOI號" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.01.019

Effect of different cropping patterns on soil fast-acting nutrients and humus fractions

Abstract" The effects of conventional planting model cauliflower （T0） and organic planting models chili （T1）， open-air chili （T2）， maize （T3）， and cauliflower （T4） on soil fast-acting nutrients and humus fractions in different soil layers were compared based on a long-term positioning experiment. The results showed that the organic planting pattern T3 had the highest average soil fast-acting nitrogen content， at 110.67 mg/kg， with the average content ranked as T3gt;T2gt;T1gt;T0gt; T4; the average soil fast-acting phosphorus content in patterns T2， T3， and T4 was all lower than T0， with the average content ranked as T1gt;T0gt;T2gt;T4gt;T3; T2 had the highest average soil fast-acting potassium content， at 275.13 mg/kg， with the average content ranked as T2gt;T3gt;T4gt;T1gt;T0; T3 had the highest average soil humic acid content， at 1.38 g/kg， with the average content ranked as T3gt;T2gt;T4gt;T1gt;T0; the average soil fulvic acid content of the four organic planting patterns was all lower than the conventional planting pattern， with the content ranked from high to low as T0gt;T4gt;T1gt;T3gt;T2. The average content of fast-acting nitrogen， fast-acting potassium， and humic acid in soil under organic planting model was higher than that under conventional planting model. There were correlations between soil humic acid and fast-acting potassium， fast-acting nitrogen and fast-acting potassium （Plt;0.05）. In conclusion， organic planting can significantly improve soil fast-acting nutrients and humus components， and improve soil fertility.

Keywords" soil fast-acting nutrients; humus fractions; organic planting; soil fertility

化肥、農藥的施用在提高作物產量、保障農業生產的同時，也帶來了土壤肥力下降等影響，這不利于農業生產的長遠發展[1-3]。有機種植因具有綠色、無公害的特點受到廣泛關注[4]。土壤肥力是衡量土壤質量的指標之一，而速效養分、腐殖質組分等是評價土壤肥力的重要指標。氮、磷和鉀等是植物生長發育的必需元素，不僅影響植物的生長代謝，還是植物體的重要組成部分[5]。土壤腐殖質是土壤有機質的重要組成部分，主要成分包括胡敏酸（Humic acid，HA）和富里酸（Fulvic acid，FA），其胡富比值（HA/FA）在一定程度上反映了土壤腐殖質的含量，比值越高，土壤質量越好[6]。因此，研究土壤腐殖酸、速效養分等指標對于改善土壤肥力，推動有機農業的發展具有重要意義。

目前，有機農業發展迅速，許多學者對有機種植開展了大量研究。例如，李其勝等[7]研究表明，施用經微生物發酵的有機肥可以提高土壤中有機質和腐殖質酸的含量；李玉林等[8]通過研究稻田兩種栽培模式及各生育期土層養分含量發現，與常規栽培相比，有機栽培模式下不同土層土壤速效氮、速效磷和速效鉀含量顯著提高；曾廣娟等[9]比較分析了有機種植與常規種植蔬菜地土壤細菌群落的多樣性，發現有機種植土壤中細菌群落的多樣性、豐富度和穩定度更高，更有利于增加土壤中的有益菌群；Xu等[10]研究發現，施用有機肥可以提高土壤中胡敏酸和富里酸的含量，同時胡富比值增大，土壤肥力提高；Wang等[11]研究表明，長期施用堆肥，土壤中胡敏酸增加量大于富里酸增加量。目前，大部分研究主要集中在土壤質量評價、土壤微生物多樣性評價及作物營養品質比較等方面，有關土壤速效養分、腐殖質組分等方面的研究有待進一步深入。

本研究以有機種植模式下不同土層土壤為研究對象，以常規種植模式為對照，對土壤中速效氮、速效磷、速效鉀、胡敏酸和富里酸含量進行測定，分析不同種植模式對土壤速效養分、腐殖質組分的影響，揭示速效養分、腐殖質組分的含量變化規律及各組分之間的相關性，為合理培肥土壤和選取適宜的植物種植模式提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區基本情況

試驗區位于河北省某有機果蔬種植基地。地理位置114"°20′—114"°52′ E，36"°35′—36"°56′ N，屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，雨熱同期，年平均氣溫15.5"℃，年平均日照時數2 463.8"h，年平均降水量503.6"mm，無霜期200"d。試驗區土質為無污染、適宜有機食品種植的砂荒地。

1.2 試驗設計

在試驗區采集常規種植模式T0（菜花）和有機種植模式T1、T2、T3和T4（依次為辣椒、大地辣椒、玉米和花椰菜）的土壤樣品。采集前先清理地表石塊、植被等雜質，采用雙對角線法采集每塊樣地內的土樣，分別采集各植被下0～10、10～20和20～30"cm土層的土壤樣品，共采集15個樣品。

1.3 測定項目與方法

將采集的土樣置于實驗室內陰干，研磨過篩，直徑lt;1.00"mm的土樣用于測定速效氮、速效磷和速效鉀含量；直徑lt;0.25"mm的土樣用于測定胡敏酸和富里酸的含量。參考文獻[3，8]研究方法測定土壤養分。速效氮測定采用堿解擴散法；速效磷測定采用0.5"mol/L NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法；速效鉀測定采用乙酸銨浸提—火焰光度法；胡敏酸和富里酸測定采用重鉻酸鉀氧化容量法。采用Pearson相關性分析方法分析土壤速效養分與土壤腐殖質組分之間的相關性。

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2019軟件進行數據整理與分析，采用SPSS 26.0軟件進行單因素方差分析、Pearson相關性分析，采用LSD法進行多重比較，采用Origin Pro軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同種植模式對土壤速效養分的影響

2.1.1 對土壤速效氮的影響如圖1A所示，0～10"cm土層中，除T1外，其他有機種植模式的土壤速效氮含量均高于常規種植（T0），其中T3較T0提高54.98%（Plt;0.05），T1、T2、T4與T0差異無統計學意義（Pgt;0.05）。10～20"cm土層中，與T0相比，T1和T3模式土壤速效氮含量顯著提高，其中T3最高，為104.34"mg/kg，較T0提高了24.21%。20～30"cm土層中，各種植模式的土壤速效氮含量差異均無統計學意義（Pgt;0.05）。綜合來看，0～30"cm土層中，T1、T2和T3模式的土壤平均速效氮含量均高于T0，平均含量依次為T3gt;T2gt;T1gt;T0gt;T4（表1）。

2.1.2 對土壤速效磷的影響如圖1B所示，0～10"cm土層中，T1模式土壤速效磷含量較T0增加（Plt;0.05），T2、T3和T4的土壤速效磷含量較T0均降低（Plt;0.05），T1模式土壤速效磷含量最高，較T0提高26.20%。10～20"cm土層中，T1模式土壤速效磷含量較T0明顯增加（Plt;0.05），提高了92.86%，其余3種模式較T0均降低（Plt;0.05）。20～30"cm土層中，T1模式土壤速效磷含量最高，較T0增加75.15%（Plt;0.05）。T2和T4較T0分別增加10.05%和2.85%。綜合來看，0～30"cm土層中，T2、T3和T4模式土壤平均速效磷含量均低于T0，平均含量依次為T1gt;T0gt;T2gt;T4gt;T3（表1）。

2.1.3 對土壤速效鉀的影響如圖1C所示，0～10"cm土層T1、T2、T3和T4模式土壤速效鉀含量較T0增加（Plt;0.05），其中T3的速效鉀含量最高，較T0提高了68.56%。10～20"cm土層中，T1、T2、T3和T4模式土壤速效鉀含量較T0增加（Plt;0.05），且4種有機種植模式間差異存在統計學意義（Plt;0.05）。20～30"cm土層中，與T0相比，有機種植模式的速效鉀含量均明顯增加（Plt;0.05），其中T2最高，為261.16"mg/kg，且4種有機種植模式間土壤速效鉀含量差異存在統計學意義（Plt;0.05）。綜合來看，0～30"cm土層中，T1、T2、T3和T4模式土壤平均速效鉀含量均高于T0，平均含量依次為T2gt;T3gt;T4gt;T1gt;T0（表1）。說明有機種植模式的土壤速效鉀含量高于常規種植模式。

2.2 不同種植模式對土壤腐殖質組分的影響

2.2.1 對土壤胡敏酸的影響 0～10"cm土層中，T1土壤胡敏酸含量低于T0，其他3種有機種植模式均高于T0，且與T0差異存在統計學意義（Plt;0.05）。10～20 cm土層中，T2土壤胡敏酸含量最高（1.58 g/kg），較T0提高38.60%。20～30"cm土層中，T3土壤胡敏酸含量較高（1.23"g/kg），較T0提高64.00%，除T1外，其他3種有機種植模式與T0差異存在統計學意義（Plt;0.05）（表2）。由表3可知，在0～30"cm土層中，4種有機種植模式平均土壤胡敏酸含量均高于常規種植模式。不同種植模式下土壤胡敏酸含量依次為T3gt;T2gt;T4gt;T1gt;T0。

2.2.2 對土壤富里酸的影響 0～10"cm土層中，除T4外，其他3種有機種植模式土壤富里酸含量均低于T0，其中T3的含量最低（0.52"g/kg），與T0差異具有統計學意義（Plt;0.05）。10～20"cm土層中，T3和T4土壤富里酸含量略高于T0，而T1和T2土壤富里酸含量低于T0，均與T0差異存在統計學意義（Plt;0.05）。20～30"cm土層中，T2、T3和T4土壤富里酸含量均低于T0，分別降低56.55%、71.72%和27.59%，4種有機種植模式與T0差異均存在統計學意義（Plt;0.05）。由表3可知，在0～30"cm土層中，有機種植模式平均土壤富里酸含量均低于常規種植模式。不同種植模式下土壤富里酸含量依次為T0gt;T4gt;T1gt;T3gt;T2。

2.2.3 對土壤胡富比的影響 0～10"cm土層中，有機種植模式的土壤胡富比均高于T0，且與T0差異存在統計學意義（Plt;0.05）。10～20"cm土層中，T1和T2的土壤胡富比高于T0，差異具有統計學意義（Plt;0.05）。20～30"cm土層中，T3土壤胡富比值最高，為3.00，較T0提高476.92%，各種植模式間差異具有統計學意義（Plt;0.05）。由表3可知，在0～30"cm土層中，4種有機種植模式的平均土壤胡富比高于常規種植模式。不同種植模式土壤胡富比依次為T2gt;T3gt;T4gt;T1gt;T0。

2.3 土壤速效養分與土壤腐殖質組分之間的相關性

Pearson相關性分析結果顯示（表4），胡敏酸和胡富比之間呈正相關（Plt;0.01），富里酸與胡富比之間呈負相關（Plt;0.01），胡敏酸與速效鉀之間呈正相關（Plt;0.05），速效氮與速效鉀之間呈正相關（Plt;0.05）。

3 結論與討論

3.1 不同種植模式對植物速效養分的影響

有機種植是近年來大力推廣的一種綠色安全的農業種植模式，在種植過程中主要依靠自然法則，通過耕作措施、物理和生物方式，使土壤獲得肥力并減少病蟲害。研究表明，有機種植可以顯著提高土壤有機質、速效養分的含量，有效增強土壤肥力及土壤酶的活性，改善土壤質量[12-13]。劉小粉[14]研究發現，與常規種植相比，有機種植顯著提高了土壤有機碳、全氮和有效磷含量，顯著降低了土壤全鉀、速效鉀含量；曹春霞等[15]研究發現，有機種植模式土壤pH較高，而土壤全磷、全鉀和速效磷含量較低。本研究結果表明，0～30"cm土層中，有機種植模式T1、T2和T3土壤速效氮的含量明顯高于T0。土壤中速效氮含量往往與有機質含量相關，有機種植模式下土壤有機質含量提高，有機質分解釋放出速效氮，導致土壤中速效氮含量高于常規種植模式[16]。此外，土壤有機質含量與有機態氮含量呈正相關，有機態氮通過化學反應轉化為速效氮被植物吸收利用[17]。有機種植模式的土壤速效磷含量低于常規種植模式，這可能與研究區降水量大、土壤長期積水，濕度過高影響有機磷的礦化作用等因素有關[18]，也可能與常規種植化學磷肥施用、前茬作物種類等因素有關[19]。有機種植模式下土壤速效鉀含量偏高，這可能與鉀肥的過量投入有關[20]。另外，氣候條件也會影響土壤速效鉀含量，研究區地處溫帶，土壤凍融交替，鉀離子容易被釋放[21]。由此可得，不同種植模式下，由于管理方式和氣候條件的變化，會導致土壤各速效養分指標變化趨勢有所不同。

3.2 不同種植模式對植物腐殖質組分的影響

土壤腐殖質是一種高分子有機化合物，可以增強土壤中微生物的活性，提高土壤肥力，對環境保護和生態恢復具有重要意義[22]。本試驗結果表明，與常規種植相比，有機種植模式的土壤胡敏酸含量較高，富里酸含量較低，從而導致胡富比高于常規種植，這說明有機種植模式下土壤中的腐殖質含量高，土壤肥力強，這與苑學亮等[23]的研究結果類似。牛云夢等[24]研究表明，有機種植模式下，長期施用有機肥可以提高土壤中胡敏酸、可提取腐殖物質的含量。在0～30"cm土層中，有機種植模式下土壤中富里酸的平均含量低于常規種植，這可能是因為施用有機肥促進了富里酸向胡敏酸的轉化[25]。施夢馨等[26]研究表明，有機肥施加量越多，土壤腐殖化程度越高，土壤肥力越強。

3.3 不同種植模式下土壤速效養分與土壤腐殖質組分之間的相關性

本研究結果表明，胡敏酸與速效鉀之間呈正相關（Plt;0.05），速效氮與速效鉀之間呈正相關（Plt;0.05）。土壤腐殖酸主要通過溶出作用和其官能團對離子的交換作用等，將礦物態鉀釋放出來，成為速效鉀，被植物吸收利用[27]。土壤表面的枯枝落葉經分解后成為腐殖質，從而增加土壤有機質含量，有機質在土體中易被淋溶分解為速效氮，速效氮中的NH4+與土壤中對K+親和力較強的黏土礦物競爭吸附點位，促使K+解吸，從而提高土壤中鉀的有效性[28]。

綜上，在不同種植模式下，有機種植有利于提高土壤速效氮、速效鉀及胡敏酸的含量，0～30"cm土層中平均速效氮含量依次為T3gt;T2gt;T1gt;T0gt;T4，平均速效鉀含量依次為T2gt;T3gt;T4gt;T1gt;T0，平均胡敏酸含量依次為T3gt;T2gt;T4gt;T1gt;T0。土壤胡敏酸與速效鉀、速效氮與速效鉀之間存在相關性（Plt;0.05）。有機種植有利于改善土壤速效養分和腐殖質組分，提高土壤肥力，有利于促進農業可持續發展。

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