不同肥力红壤旱地对季节性干旱条件的响应特征

发布时间：2019-12-28

　　摘　要：为了探讨不同肥力等级红壤旱地对季节性干旱的响应特征，选取高中低肥力的红壤旱地，系统研究土壤容重、有机质含量及连续干旱条件下土壤含水量变化。结果显示：在红壤旱地上，0~20cm土层中，高肥力处理的容重分别比中肥力和低肥力降低了8.15%和3.45%;同时，高肥力在0~20cm和20~40cm的土壤有机质含量分别比中肥力提高了12.63%和17.48%，比低肥力增加了18.26%和22.68%;连续干旱降低了红壤旱地的土壤含水量，但高肥力等级的土壤可以有效减缓干旱引起的表层土壤含水量下降速度。

　　关键词：红壤旱地;连续干旱;土壤有机质;土壤含水量

　　红壤是我国重要的土壤资源之一，主要分布于我国长江以南的低山丘陵区，约占国土面积22%。江西省是全国红壤面积最大的省份，红壤约占全省土地面积的70%。在季节性干旱情况下，水分是限制旱地作物(玉米、花生等)产量的重要影响因子。有研究表明，土壤水分保蓄能力是限制该地区作物产量重要影响因子[1]。通过稻草覆盖、施用保水剂等措施可以显著提高红壤旱地的土壤水分含量和作物需水能力[2]。因此，如何提高土壤保水能力已成为该红壤地区旱作物增产的重要研究方向。

　　不同利用方式或肥力水平可以显著影响土壤肥力和作物产量。一方面，蔬菜种植中有机肥的施用可以显著提高土壤的有机质含量、土壤容重和微生物活性等理化性质[3-5]，而这些理化性质的改变则可能间接影响土壤水分运移。另一方面，不同利用方式中施肥、水分管理等可以显著影响作物的生物量和根系活力[6]，从而间接提高作物根系的吸水和植物耗水能力。但是，目前有关红壤旱地的水分研究主要集中在稻草覆盖、保水剂等技术上[7-9]，而有关不同利用方式(比如新垦荒地，长期进行花生、芝麻或红薯种植的旱地，长期进行蔬菜种植的旱地)对土壤水分变化的研究则鲜有报道。因此，研究选取不同利用方式导致的高中低肥力等级的红壤旱地，探讨不同肥力等级下土壤水分的变化规律，并结合土壤容重和有机质的变化，揭示土壤水分变化对不同肥力等级的响应机制，以期为南方红壤区的水分管理提供技术支撑。

　　1　材料与方法

　　1.1　试验区域

　　试验点选在江西省鹰潭市余江区(116°26′E28°37′N)，平均海拔高度26m，属亚热带季风气候，年平均降雨量为1727mm，降水丰富但季节分配不均，早玉米生育期(4—7月)和晚玉米生育期(7—10月)内降水分别占全年降水的37.8%和14.4%。该地区多年平均温度为17.7℃，其中1月平均温度5.5℃，7月平均温度29.9℃。土壤母质为第四纪红粘土。选取不同肥力等级的红壤旱地进行试验，低肥力为新开垦荒地;中肥力为长期种植花生、芝麻或红薯的旱地;高肥力为长期施用有机肥并种植蔬菜的旱地。

　　1.2　试验设计和方法

　　在余江区的中童镇、平定乡和邓埠镇选择低肥力、中肥力和高肥力旱地各3个地点，每个地点一块地，面积不低于1000m2，于2013年7—8月份(南方季节性干旱频发的时间)进行试验，在7月12日第1次降雨后开始，记录连续干旱天数，并进行土壤耕层(0~20cm)容重、有机质和土壤含水量的测定。

　　1.2.1　土壤容重测定　连续干旱13d后采用环刀法取0~20cm和20~40cm土样进行测定。

　　1.2.2　土壤有机质测定　连续干旱13d后用土钻采集0~10cm、10~20cm、20~40cm和40~60cm的土样，带回室内风干，研磨过筛，采用重铬酸钾法对土壤有机质进行测定。1.2.3　土壤含水量的测定　选择连续干旱1、5、9和13d分别测定0~10cm、10~20cm、20~40cm、40~60cm、60~68cm和80~100cm的土壤含水量，土壤含水量的测定均采用土钻采集鲜土样、再烘干称重的方法。

　　数据采用Excel2003和SPSS16.0进行数据的整理和分析，采用Origin7.5软件作图。

　　2　结果分析

　　2.1　不同肥力等级的土壤容重变化

　　不同肥力等级中0~20cm和20~40cm的土壤容重见图1，不同肥力等级处理中，0~20cm高肥力处理的容重显著降低，分别比中肥力和低肥力降低了8.15%和3.45%，而中肥力和低肥力之间则不存在显著差异。但是在20~40cm，各处理之间则无显著差异。

　　2.2　不同肥力等级的土壤有机质含量变化

　　由图2可以看出，在0~20cm和20~40cm的土壤中，各处理有机质含量存在显著性差异，其中高肥力处理的有机质含量在0~20cm和20~40cm土壤中分别比中肥力提高了12.63%和17.48%，比低肥力增加了18.26%和22.68%。在40~60cm的土壤中各处理间也存在一定的差异，其中以低肥力最高。在60~80cm和80~100cm的土壤中，各处理间有机质含量差异不显著。由此可见，高肥力对土壤有机质的影响集中在0~40cm的土壤中。

　　2.3　不同肥力等级在连续干旱条件下不同深度的土壤含水量特征

　　如图3所示，在连续干旱1~13d的条件下，各层次土壤含水量均随着干旱天数的延长而降低，在干旱的13d内，各处理在0~10cm的土壤含水量从20%下降到15%左右，10~20cm的土壤含水量从24%下降到18%左右，20~40cm的土壤含水量从26%下降到22%左右，40~60cm的土壤含水量从27%下降到23%左右。

　　在第13天时(图3)，0~10cm土层中，低肥力土壤的含水量较第1天下降了4.28%，中肥力土壤下降了6.17%，高肥力土壤下降了3.73%，这说明，在连续干旱时，虽然土壤含水量下降幅度较大，但高肥力土壤则可以有效的减缓干旱引起的土壤表层的含水量下降幅度。

　　3　讨　论

　　土壤容重是表征土壤物理性质的重要指标之一。在试验中，高肥力处理可以显著降低红壤旱地0~20cm的土壤容重，原因与蔬菜种植中长期施用有机肥有关，而有机肥可以通过疏松土壤结构显著降低土壤容重。但20~40cm处则表现出高中低肥力之间不存在显著差异，这可能与有机肥的施用深度有关。增加外源有机质投入可以显著提升土壤有机碳库。有机肥施入土壤后，受微生物分解的影响，其在土壤中变化较大，在加上耕作措施的影响，其在土壤不同深度中也可能存在迁移变化[10-13]。试验结果表明，在土壤浓度为高肥力处理的0~20cm和20~40cm的土壤有机质含量比中肥力处理和低肥力处理显著提升。但是，在40~60cm、60~80cm和80~100cm的土壤深度则没有显著差异，这可能与红壤旱地的物理结构有关。有研究表明，在红壤旱地上，40cm以下的土壤不易受外部环境的影响，施肥、耕作等措施很难扰动40cm以下的土壤有机质和氮磷钾养分含量[14]。

　　大量研究表明，每年的7—9月是红壤地区季节性干旱频发的时段[15-18]。因此，研究应对季节性干旱的措施和手段就显得十分迫切和重要。有机肥可以增加土壤的缓冲性、改良土壤结构，从而在一定程度上可以缓解土壤干旱[19-23]。在试验研究中，虽然连续干旱降低了红壤旱地的土壤含水量，但是在连续13d干旱后，高肥力处理的土壤含水量降幅低于其他处理。这说明，蔬菜种植中施用大量有机肥可以有效的减缓干旱引起的表层土壤含水量的损失。这与李亚贞等[24]的研究结果一致。

　　4　结　论

　　在红壤旱地上，肥力等级越高，土壤容重越低，有机质含量越高。在0~20cm，高肥力处理的土壤容重分别比中肥力和低肥力降低了8.15%和3.45%。同时，高肥力处理在0~20cm和20~40cm的土壤有机质含量分别比中肥力处理增加了12.63%和17.48%，比低肥力增加了18.26%和22.68%。连续干旱降低了红壤旱地的土壤含水量，但是，高肥力处理可以有效减缓干旱引起的土壤表层含水量下降速度。

　　不同肥力红壤旱地对季节性干旱条件的响应特征相关期刊论文推荐：《湖南农业科学》(半月刊)创刊于1971年，是由湖南省农业科学院、湖南省科学技术厅星火促进会和湖南农业大学联合主办的农业综合性科技期刊。设有：遗传育种、生物技术、耕作栽培、生理生化、土壤肥料、资源环境、植物保护、农业气象、加工贮藏、食品科技、园艺园林、畜牧水产、农业工程、信息技术、三农问题研究等栏目。有投稿需求的作者，可以直接与在线编辑联系。