不同土壤類型肥力變化及典型黃壤地力培育模式效果研究

摘要" 通過對研究區典型分布的不同土壤類型設置監測地塊，調查常規施肥和無肥措施下土壤肥力動態變化情況及對作物生物量的影響；在典型黃壤分布區選擇代表性監測地塊，開展有機培肥、綠肥還田和秸稈還田等地力培育技術模式田間試驗，研究不同地力培育技術模式下影響黃壤土壤肥力的主要因子和土壤培肥的關鍵因素。結果表明，5種不同土壤類型耕地以石灰土耕地的施肥量最高，整體上各地類有機肥投入量較低，化肥投入量較高；耕作層厚度整體呈旱地大于水田趨勢；土壤有機質、全氮、有效磷、速效鉀和緩效鉀含量均處于高至中等水平；黃棕壤在耕作熟化過程中可能因人為因素出現與自然成土過程中形成的土壤性質不一致情況；常規施肥條件下紫色土耕地增產效果顯著。通過實施典型黃壤地力培育技術模式，兼用綠肥區鮮食玉米籽粒產量和秸稈產量最高；土壤養分處在較高或高等水平；地力培育技術模式顯著提高了土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮含量，且施用有機肥對提高土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮含量效果最明顯。

關鍵詞" 土壤類型；地力培育模式；土壤微生物；土壤肥力；耕地保護

中圖分類號" S158.2 """文獻標識碼" A """文章編號" 1007-7731（2025）03-0085-06

DOI號" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.03.019

Investigate on fertility change of different soil type and effect of typical yellow soil fertility cultivation model

LI Rui1 LEI Hao1 HAN Feng1 WU Kang1 ZHU Huaqing2 LIANG Yanfei2

（1Guizhou Provincial Soil and Fertilizer Work Station， Guiyang 550001， China;

2Guizhou Institute of Soil and Fertilizer， Guiyang 550025， China）

Abstract" Monitoring plots of different soil types were set up in thenbsp; study area to investigate the dynamic changes of soil fertility and its effects on crop biomass under conventional fertilization and non-fertilization measures. A representative monitoring plot was selected in a typical yellow soil distribution area to carry out field experiments on soil fertility cultivation technology models， such as organic fertilizer cultivation， green fertilizer return to field， and straw return to field， etc. The main factors affecting soil fertility and the key factors of soil fertility cultivation under different soil fertility cultivation technology models were studied. The results showed that among the 5 different soil types， the lime soil cultivated land had the highest fertilizer amount， and the organic fertilizer input was lower and the fertilizer input was higher. The thickness of arable layer was larger than that of paddy field in dry land. The contents of soil organic matter， total nitrogen， available phosphorus， quick available potassium， and slow available potassium were all at high to medium level. In the process of cultivation and ripening， the soil properties of yellow brown soil may be inconsistent with those of natural soil formation due to human factors. Under the condition of conventional fertilization， the yield increase of purple soil cultivated land was remarkable. The grain yield and straw yield of fresh corn in the green fertilizer area were the highest by implementing the typical soil fertility cultivation technology model. The soil nutrient levels were at a higher or high level; soil fertility cultivation technology model significantly increased the content of soil microbial biomass carbon and soil microbial biomass nitrogen， and the application of organic fertilizer had the greatest effect on the increase of soil microbial biomass carbon and microbial biomass nitrogen.

Keywords" soil type; cultivation mode of soil fertility; soil microorganism; soil fertility; cultivated land protection

土壤質量是土壤肥力質量、環境健康質量的綜合度量[1-2]，是土壤生產力高低的表征，也是農田土壤質量評價的核心指標[3-4]。土壤學中把水、肥、氣和熱稱為土壤四大肥力因素。土壤肥力作為土壤的基本屬性，具有全面反映土壤各項特性的特點，是土壤生產力的綜合指標。土壤是農業生產的基礎，其健康狀況直接關系到糧食安全和生態平衡[5]，其質量問題被越來越多的學者關注。土壤養分作為土壤生態系統的重要組成部分和土壤肥力的重要指標，對土壤質量有決定性的影響，直接影響作物生長發育及其產量和品質[6-8]。土壤酸堿度以及有機質、全氮、堿解氮、有效磷與速效鉀含量是衡量土壤肥力的重要指標[9]。如竟麗麗等[10]開展了肥料及耕作制度對土壤肥力的影響研究；尹獻遠等[11]開展了有機肥對紅壤、黃壤和石灰土等土壤肥力的影響研究。目前，針對常規施肥和不施肥模式對不同土壤類型肥力的影響，以及地力培育技術模式下對黃壤地力的影響的相關研究有待進一步開展。本文針對貴州省耕地質量等級不高，土壤結構欠佳以及土壤基礎地力亟待提升等現狀，通過對該區域典型分布的不同土壤類型設置監測地塊，調查常規施肥和無肥措施下土壤肥力的動態變化情況和對作物生物量的影響。在黔中典型黃壤分布區選擇代表性監測地塊，開展有機培肥、綠肥還田和秸稈還田等地力培育技術模式田間試驗，研究不同地力培育技術模式下影響黃壤土壤肥力的主要因子和土壤培肥的關鍵因素，為該地區耕地質量保護與提升提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究對象

選取典型分布的黃壤、石灰土、紫色土、水稻土及黃棕壤5類土壤類型作為研究對象，共設置19個監測田塊，其中稻田監測田塊4個、旱地監測田塊15個，涉及單季水稻、單季玉米、單季高粱、油菜—水稻、油菜—玉米及馬鈴薯—玉米輪作等多種耕作制度。同步在典型黃壤區域設置1個地力培育監測田塊，開展有機培肥、綠肥還田和秸稈還田等不同地力培育技術模式田間試驗。監測地塊序號為1～20，編號用字母A～T表示，監測地塊基本信息見表1。

1.2 調查指標與方法

在黃壤、石灰土、紫色土、黃棕壤和水稻土5種土壤類型19個監測地塊分別設置不施肥區和常規施肥區，調查監測地塊的養分投入情況、耕作層厚度、作物生物量（籽粒產量、秸稈產量）和土壤理化性質（有機質、全氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀含量及土壤容重、pH）[8-9]。作物（鮮食玉米）生物量分別進行籽粒產量（風干基）與莖葉（秸稈）產量（風干基）測定。作物產量測定在去邊行后實打實收。

在黃壤分布區選擇代表性監測地塊進行分區，開展有機培肥、綠肥還田和秸稈還田等地力培育技術模式田間試驗，研究地力培育條件下不同類型土壤養分等肥力情況；同步觀察并記錄作物農藝性狀（株高），并測定作物產量（籽粒產量、秸稈產量）；開展土壤生物性狀監測，對土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮進行測試分析[12] ，結合土壤培育改良措施，研究典型黃壤基礎地力培育機理。

1.3 數據分析

采用Excel軟件進行數據分析及作圖。

2 結果與分析

2.1 不同土壤類型耕地的肥力變化及其作物生物量

2.1.1 耕地養分投入情況 不同土壤類型耕地施肥設置情況見表2。不同土壤類型耕地的常規施肥區以石灰土耕地的施肥量最高，總養分為2.13 kg/hm2（折純，下同）；其次是黃壤耕地，為2.05 kg/hm2；紫色土耕地的施肥量較低，為0.80 kg/hm2。5種不同土壤類型耕地中，水稻土耕地的有機肥投入較高，達0.66 kg/hm2，紫色土耕地未施用有機肥。從不同土壤類型耕地的養分投入分布來看，有機肥整體投入量較低，化肥投入量較高。

2.1.2 耕地耕作層厚度 從不同土壤類型耕地耕作層厚度（圖1）可以看出，石灰土耕地耕作層最厚，平均為20.5 cm，黃棕壤和紫色土耕地次之，平均為20.0 cm，而水稻土耕地耕作層較其他土壤類型薄，平均為18.8 cm。整體來看，耕作層厚度整體呈旱地大于水田趨勢。

2.1.3 耕地的作物生物量 由圖2可知，常規施肥區不同土壤類型耕地的作物平均生物量大小依次為黃棕壤gt;石灰土gt;紫色土gt;黃壤gt;水稻土。其中，黃棕壤耕地常規施肥區作物的籽粒產量和秸稈產量均最高，分別為47.08和64.33 kg/hm2，較無肥區26.53和38.47 kg/hm2分別增產77.5%和67.2%，這可能與選用的作物品種及黃棕壤自然肥力較高等因素有關。紫色土耕地常規施肥區籽粒產量最低，為28.33 kg/hm2，較無肥區籽粒產量（6.52 kg/hm2）增產334.5%，增產效果明顯。從作物秸稈產量來看，以水稻土耕地的秸稈產量最低，為31.45 kg/hm2，其次是黃壤、石灰土、紫色土和黃棕壤，分別為37.27、40.84、45.27和64.33 kg/hm2。

2.1.4 耕地養分情況 根據《全國九大農區及省級耕地質量監測指標分級標準（試行）》[13]，5種不同土壤類型耕地的土壤養分中，有機質含量在28.21～59.30 g/kg，處于較高至高等水平；有效磷含量在15.58～44.23 mg/kg，處于高至中等水平；速效鉀含量在135.25～246.00 mg/kg，處于高至中等水平；全氮含量在1.7～2.7 g/kg，處于高至中等水平；緩效鉀含量在235.67～419.00 mg/kg，處于中等水平（表3）。其中，黃棕壤耕地土壤有機質、全氮和緩效鉀含量均最高，而黃壤中有機質、全氮和緩效鉀含量均最低；紫色土耕地土壤速效鉀含量較高；石灰土耕地土壤有效磷含量較高，水稻土有效磷含量較低，為15.58 mg/kg，可能是由于水田土壤濕度大，有效磷的擴散移動性相對較強、活性較高。

研究發現位于編號K黃棕壤監測地塊的土壤呈堿性，pH 8.13（表3），這與黃棕壤自然成土過程形成的弱酸性表現不一致，可能是由于黃棕壤在耕作熟化過程中因人為改土或施用石灰性物質等因素，土壤pH發生了變化，出現局部地區pH較高的情況[14]。此外，黃棕壤地塊土壤有機質、全氮和緩效鉀含量均最高，表明提升土壤pH能有效提高土壤養分含量[15]。

2.1.5 耕地的土壤容重 由圖3可知，5種不同土壤類型耕地中，石灰土和黃棕壤兩類耕地的土壤容重較高。其中，石灰土耕地的土壤容重為1.35 g/cm3，相對緊實；黃壤、紫色土和水稻土耕地的土壤容重較為適宜，且數值相差不大。

2.2 典型黃壤地力培育效果監測

2.2.1 地力培育技術模式對作物產量及株高的影響 不同技術措施下地力培育監測地塊施肥情況見表4。在地力培育田塊磷、鉀養分投入相同情況下，秸稈還田區和兼用綠肥區氮養分投入設置較常規施肥區減少40%。有機培肥區施肥情況在此基礎上進一步優化，設置氮養分投入較常規施肥減少50%，當年不施肥輪換區和常規施肥區總養分投入一致。

不同技術模式下作物產量及株高見圖4～5。地力培育不同技術模式中，兼用綠肥區作物籽粒產量最高，為41.92 kg/hm2，可能是由于秸稈還田和施用綠肥增加了土壤養分。有機培肥區作物籽粒產量較低，為30.86 kg/hm2，但其作物株高最高，為192.33 cm。當年不施肥輪換區I作物株高較小，為181.47 cm。作物產量水平與作物株高一般呈正相關，本研究中有機培肥區出現玉米高長低產的原因可能是氮養分減量50%導致養分投入不足以及土壤溫濕度等因素，影響作物籽粒形成。

2.2.2 地力培育技術模式下土壤養分情況 5種土壤地力培育技術模式監測區的土壤養分中，有機質含量在29.90～41.60 g/kg；有效磷含量在4.9～28.9 mg/kg；速效鉀含量在67～139 mg/kg；全氮含量在1.5～1.8 g/kg；緩效鉀含量在258～314 mg/kg（表5）。以上指標均處在較高或高等水平。其中，兼用綠肥區土壤有機質、全氮和速效鉀含量均較高；常規施肥區土壤有效磷含量較高，有機培肥區土壤有效磷、緩效鉀含量均較低；當年不施肥輪換區Ⅰ土壤速效鉀含量較低。

2.2.3 地力培育技術模式下土壤微生物多樣性情況 （1）土壤微生物生物量碳。地力培育技術模式下土壤微生物生物量碳含量見圖6。地力培育不同技術模式下土壤微生物生物量碳含量存在一定差異，整體表現為有機培肥區gt;秸稈還田區gt;兼用綠肥區gt;當年不施肥輪換區Ⅰgt;常規施肥區。其中，有機培肥區土壤微生物生物量碳含量較高，為294.07 mg/kg，是常規施肥區的2.35倍。說明施用有機肥能明顯提高土壤微生物生物量碳含量。

（2）土壤微生物生物量氮。地力培育技術模式下土壤微生物生物量氮含量見圖7。不同土壤地力培育技術模式下土壤微生物生物量氮變化情況與土壤微生物生物量碳類似，整體表現為有機培肥區gt;當年不施肥輪換區Ⅰgt;秸稈還田區gt;兼用綠肥區gt;常規施肥區。其中，有機肥區土壤微生物生物量氮含量最高，為32.15 mg/kg，是常規施肥區的2.61倍。說明施用有機肥能明顯提高土壤微生物生物量氮含量。

3 結論與討論

從19個監測地塊5種不同土壤類型來看，常規施肥區施肥量以石灰土耕地施用量最大。5種不同土壤類型耕地以石灰土耕地的施肥量最高，整體上各地類的有機肥投入量較低，化肥投入量較高；耕作層厚度整體呈旱地大于水田趨勢；土壤有機質、全氮、有效磷、速效鉀和緩效鉀含量均處于高至中等水平，整體表現為黃棕壤耕地土壤有機質、全氮和緩效鉀含量均最高，黃壤有機質、全氮和緩效鉀含量均最低，石灰土耕地土壤有效磷含量較高，水稻土耕地土壤有效磷含量較低；黃棕壤在耕作熟化過程中可能受人為因素等影響，出現與自然成土過程中形成的土壤性質不一致情況；常規施肥條件下紫色土耕地增產效果顯著。通過開展典型黃壤地力培育技術措施田間試驗，結果表明，不同技術模式中，兼用綠肥區鮮食玉米籽粒產量最高；土壤養分處于較高或高等水平；地力培育技術模式能明顯提高土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮含量，且施用有機肥對土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮含量的影響較大。

本研究通過對研究區典型分布的不同土壤類型設置監測地塊，調查常規施肥和無肥措施下土壤肥力動態變化情況及對作物生物量的影響。在典型黃壤分布區選擇代表性監測地塊，開展有機培肥、綠肥還田和秸稈還田等地力培育技術模式田間試驗，研究不同地力培育技術模式下影響黃壤土壤肥力的主要因子和土壤培肥的關鍵因素。為穩步提升耕地質量，增加土壤肥力，可通過增施有機肥、秸稈還田和實施輪作等技術措施實現耕地用養結合，增加耕地土壤微生物多樣性，提高土壤養分有效性，從而實現糧食單產提升的目標。

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（責任編輯：何" 艷）