贵州中部山区植烟土壤交换性钙镁含量分布特征
2020-11-01
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・-——334--—— 江苏农业科学2015年第43卷第3期 宋文静,孟霖,王程栋,等.贵州中部山区植烟土壤交换性钙镁含量分布特征[J].江苏农业科学,2015,43(3):334—337 doi:10.15889/j.issn.1002—1302.2015.03.108 贵州中部山区植烟土壤交换性钙镁含量分布特征 宋文静 ,孟霖 ,王程栋 ,邹 焱 ,徐宜民 (1.中国农业科学院烟草研究所/农业部烟草生物学与加工重点实验室/中国农业科学院青岛烟草资源与环境野外科学 观测试验站,山东青岛266101;2.中国农业科学院研究生院,北京100081;3.贵州省烟草科学研究院,贵州贵阳550081) 摘要:利用GPS定位在贵州中部山区采集了165个代表性土壤样品,对贵州中部山区不同成土母质发育形成的 不同土层中土壤交换性钙(Ca)和交换性镁(Mg)的剖面分布进行了比较分析,结果表明:(1)贵州中部山区烟田耕 层土壤交换性ca含量平均值为9.00 cmol/kg,变异系数64.7l%,交换性ca缺乏和较缺乏(<6 cmol/kg)的土样占土 样总数的34.21%;土壤交换性Mg含量平均值为1.70 cmol/kg,变异系数79.95%,交换性Mg缺乏和较缺乏 (<1.6 cmol/kg)的土样占土样总数的59.0l%。(2)植烟土壤交换性ca和Mg含量在不同成土母质问存在显著性差 异,第四纪红土发育形成的土壤交换性ca和Mg含量较高,而沟谷堆积物发育形成的土壤交换性Mg含量较低。(3) 在剖面垂直分布上,不同成土母质发育形成的土壤交换性ca含量均表现出自上而下依次递减的规律,而不同成土母 质发育形成的土壤交换性Mg含量分布规律不明显。(4)植烟土壤交换性ca和Mg含量随海拔高度的升高而呈下降 趋势,低海拔土壤的交换性Ca、Mg含量显著高于高海拔地区。从本试验结果可推论,土壤的成土母质和海拔高度是 影响土壤交换性ca和Mg含量分布的主要因素。 关键词:贵州中部山区;土壤交换性钙;土壤交换性镁;成土母质;分布 中图分类号:S151.9;S158.2 文献标志码:A 文章编号:1002—1302(2015)03—0334—04 ca和Mg是烤烟生长所必需的中量营养元素,对烤烟的 点研究了贵州中部山区烟田土壤的交换性Ca和Mg含量与 生长发育、生理代谢、产质量均有重要影响,其在土体中的迁 成土母质、海拔高度之间的关系以及在剖面中的垂直分布特 移过程也可表征营养元素的淋溶强度 。相关研究表明, 征,旨在为植烟土壤的科学施肥提供理论依据。 烟叶Ca和Mg含量和土壤中交换性ca和Mg含量呈显著正 相关 ;土壤交换性ca有利于烟株对硼和氯素的吸收,而土 1材料与方法 壤交换性Mg有利于烟叶总糖的积累,对氮和磷素的吸收有 1.1研究区域 一定的抑制作用 。也有相关研究表明,降低土壤中交换性 贵州中部山区属喀斯特低山丘陵地貌,位于105。33 ~ Mg的含量可能会提高烟叶中钾含量,从而使得烟叶钾和Mg 108。12 E和25。35 ~27。13 N之问,研究区域海拔范围为 含量达到较好的平衡 。 850~1 400 in,是我国传统中间香型烤烟最典型生态区 。 成土母质在土壤形成和发育上具有重要的作用,能直接 研究选取遵义县、余庆县、凯里县、黔西县、贵定县、开阳县、西 影响土壤的矿物组成和土壤颗粒组成,并在很大程度上影响 秀县共7县,为贵州中部山区典型烤烟风格特征的代表性取 着土壤的理化性质以及肥力。有研究表明,成土母质在阐述 样区。 土壤养分空间变异上比其他因素更为重要,土壤ca和Mg含 1.2样品采集 量分布也受成土母质的影响 。土壤交换性ca和Mg的剖 在典型烟田内,耕层采用随机多点法取样,各点采样充分 面分布在一定程度上可以反映土壤中营养元素的输入、输出 混匀,四分法留取2 土壤作为待测样品。在相同的典型烟 和循环 。相关研究表明,土壤交换性ca和Mg剖面分布受 田地块内,挖掘标准土壤剖面(宽1.0一1.2 m×深1.2~ 不同土地利用方式变更条件下植被变化与根系深度变化等对 1.5 m),按划分的发生层分别采集农化样和环刀样用于测定 土壤理化性质的综合影响 。就植烟土壤而言,现有研究多 土壤容重。 集中于耕层土壤交换性ca和Mg含量的空间分布及影响因 1.3 土壤样品分析及交换性钙镁含量分级标准 素上 ” ,但在土壤交换性ca和№分布与海拔高度、成土 土样经室内风干、去杂,研磨后过100目筛。土壤容重环 母质及其在烟田剖面中垂直分布方面的报道较少。本试验重 刀样于105℃烘干测定。土壤交换性Ca和Mg含量采用 收稿日期:2014—11—24 1 mol/L NH OAc浸提,利用原子吸收分光光度计(上海一 基金项目:中国烟草总公司特色优质烟叶开发重大专项(编号:Ts一 4530F型)测定,测定波长分别为285.2 nln和422.7 nm l 。 。 02—20110012)。 土壤养分含量丰缺判定根据全国第二次土壤普查肥力评价标 作者简介:宋文静(1983一),男,博士,助理研究员,主要从事烟草栽 准n (表1)。 培与营养方向研究。E—mail:songwenjing@caas.cn。 1.4数据处理 通信作者:徐宜民,研究员,主要从事烟草生态方向研究。E—mail: 采用SPSS 17.0统计软件进行数据分析,用Microsotf yiminx@sohu.tom。 Excel 2010软件绘图。 江苏农业科学2015年第43卷第3期 表1我国植烟土壤养分丰缺指标 从表2可以看出,贵州中部山区烟田耕层土壤交换性ca 含量平均值为9.O0 cmol/kg,变异系数64.7l%。交换性ca 缺乏和较缺乏(<6 cmol/kg)的土样占土样总数的34.21%, 贵定、西秀、遵义和开阳存在交换性钙缺乏和较缺乏的烟田, 缺乏和较缺乏总比例由高至低的地区依次为贵定、西秀、遵义 2结果与分析 和开阳,分别为9O.91%、80.00%、28.58%和11.11%。余 庆、凯里、黔西土壤交换性ca含量较高,均高于10 cmol/kg, 2.1烟田耕层土壤交换性Ca和Mg含量总体状况 平均含量依次为14.48、14.18、1O.20 cmol/kg。 表2贵州中部山区典型烟田耕层土壤交换性ca含量 注:同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。表3、表4同。 由表3可知,贵州中部山区烟田耕层土壤交换性Mg含 低的地区依次为西秀、贵定、余庆、开阳、黔西、遵义和凯里,缺 量为0.02一l1.82 cmol/kg,平均为1.70 cmol/kg,变异系数 乏和较缺乏总比例分别为100.00%、91.91%、56.47%、 79.95%。交换性Mg缺乏和较缺乏(<1.6 cmol/kg)的土样 55.55%、47.05%、42.86%、20.00%。贵定、西秀土壤交换性 占土样总数的59.01%,各植烟点普遍都存在交换性Mg缺乏 Mg平均含量较低,均低于0.8 cmoL/kg,平均含量分别为0.70、 的烟田,其中西秀区域土样总体缺乏,各取样区域比例由高至 0.63 cmol/kg。 表3贵州中部山区典型烟田耕层土壤交换性Mg含量 2.2不同成土母质耕层土壤交换性ca和Mg含量 以第四纪红土和岩类风化残积一坡积物发育形成的土壤较 贵州中部山区基本上均属于混合岩石区,成土母岩主要 高,沟谷堆积物土壤交换性Mg含量较低。 为碳酸岩或碳酸岩夹碎屑岩,局部地区有碎屑岩、浅变质变 12 岩、页岩、黏土岩分布。典型烟田所处的地形部位主要有山坡 衄l 缸 和沟谷两大类,山坡上的成土母质一般为各类岩性风化物残 9 一 积一坡积物和第四纪红土,沟谷中的成土母质一般为各类岩 性风化物、第四纪红土经过搬运后在沟谷中堆积而成。本研 基吾6 究将贵州中部山区土壤的成土母质类型划分为第四纪红土、 s 岩类风化残积一坡积物和沟谷堆积物三大类。 贵州中部山区不同成土母质土壤耕层交换性ca和Mg 0 含量分析结果见图1,不同成土母质发育而来的土壤交换性 岩类风化残 沟谷堆 第四纪 ca和Mg含量存在一定的差异。与其他成土母质相比,第四 积.坡积物 积物 红土 成土母质 纪红土发育形成的土壤交换性ca含量较高,与其他2类成土 柱图上方不同小写字母表示不同成土母质问差异显著(P<0.05) 母质发育的土壤问的差异达显著水平;土壤交换性Mg含量 图1不同成土母质土壤交换性Ca和Mg含量 ..——336.—.— 江苏农业科学2015年第43卷第3期 2.3不同成土母质土壤交换性Ca和Mg含量剖面垂直分布 一般划分出4层。不同成土母质发育形成的土壤交换性ca 贵州中部山区不同成土母质发育的典型烟田土壤剖面各 含量均表现出由上而下逐次递减的规律,其中,第四纪红土发 层次的交换性Ca和Mg含量见表4。不同成土母质发育形成 育形成的土壤耕作层(Ap层)交换性Ca含量略高于其他2 的土壤在土层数和土壤厚度上有较大差异,岩类风化残积一 个母质,而不同母质发育形成的土壤黏化层或雏形层(B层) 坡积物形成的土壤由于一般位于山坡上,由其发育形成的土 交换性ca含量差异不显著;而不同成土母质发育形成的土壤 壤较浅,发生层一般划分出3~4层;沟谷堆积物形成的土壤 交换性Mg含量表现出自上而下依次递减的规律不明显,与 多位于河谷中,其形成的土壤较深,发生层一般划分出5层左 其他2个母质相比较,沟谷堆积物发育形成的土壤Ap层、B 右;第四纪红土发育的土壤pH值较高,黏粒含量高,发生层 层交换性Mg含量较低,两者差异显著。 表4不同成土母质典型烟田交换性Ca、Mg含量的剖面层次分布 8 6 丑∞ 注:土层Ap:耕作层;AB:过渡层;B:黏化层或雏形层;BC:过渡层;C:母质。 2.4 不同海拔典型烟田耕作层土壤交换性Ca和Mg含量 Ca/Mg比值的大小反映了土壤生态过程的变化及ca和Mg 分布 的生物有效性 。本研究结果表明,贵州中部山区典型烟田 贵州中部山区典型烟田的土壤分布于800—1 300 m海 土壤约1/3的土壤交换性ca缺乏和较缺乏,同时1/2以上的 拔范围,土壤交换性Ca、Mg含量随海拔高度的变化见图2。 土壤交换性Mg缺乏和较缺乏。主要原因为贵州属于多雨省 土壤交换性Ca和Mg含量Ca/Mg比值随海拔高度升高呈下 份,而贵州中部山区的贵定和西秀多以山地和丘陵为主,沟谷 降趋势。土壤交换性Ca/Mg比值随海拔的升高而降低的趋 地更有利于水分的保持,土壤含水量相对较高;贵定和西秀的 势较小,土壤交换性Ca/Mg比值与海拔高度相关性不显著。 土壤pH值较低,均值分别为5.30和5.24,土壤Ca和Mg淋 表明海拔高度影响交换性ca和Mg含量的分布。 失程度较高,导致土壤交换性ca和Mg含量较低。针对贵州 中部山区土壤交换性ca和Mg含量偏低的情况,烟田可施用 i 钙镁磷肥,以满足烤烟对交换性ca和Mg的需求。贵州中部 山区不缺ca和Mg,原因可能是有施用钙镁磷肥的习惯;其次 可能是自然降雨由山上向下流动,流经石灰岩和白云岩山体 会溶解一部分钙镁带入经过的烟田的耕作层。 本研究结果还表明,不同成土母质发育而来的土壤交换 性ca和Mg含量存在一定的差异。与其他成土母质比较,第 繇 四纪红土发育形成的土壤交换性ca含量较高;而第四纪红土 和岩类风化残积一坡积物发育形成的土壤交换Mg含量较 海拔高度(m) 高,沟谷堆积物土壤交换Mg含量较低。主要是第四纪红土 柱图上方不同小写字母表示不同海拔高度间差异显著(P<0.05) 发育的土壤类型中黏粒较多,黏粒与有机质形成复合体降低 11t2不同海拔土壤交换性Ca、Mg含量 了ca和Mg的淋失。尚斌等研究表明,第四纪红土发育的土 壤有机质含量较高,而黏粒与有机质形成复合体降低了有机 3讨论与结论 质的矿化,促进了土壤有机质的积累 ;李军等研究表明,石 灰岩母质和页岩母质发育的土壤各种养分含量均较高,这主 土壤交换性Ca和Mg含量主要受成土母质及土壤形成 要是其土壤黏粒较多,而花岗岩母质和砂岩母质发育的土壤 过程中迁移过程的影响 ,人为耕作制度对土壤交换性 砂粒较多,NIE+壤养分含量相对较低 。同时不同母质发 ca和Mg的含量也有一定的影响 。同时,土壤交换性 育的土壤交换性Ca和Mg含量不同,与土壤的矿物类型有 4 2 0掣 江苏农业科学差异 。 ’ 2015年第43卷第3期 [9]郑庆福,刘一337一 关,不同的土壤矿物土壤交换性Ca和Mg含量存在本质的 土壤交换性ca和Mg含量与海拔高度具有一定的相关 艇,赵兰坡,等.东北黑土耕层土壤黏粒矿物组成的 区域差异及其演化[J].土壤学报,2010,47(4):734—746. 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[13]张玉革,梁文举,姜勇.不同利用方式下潮棕壤交换性钙镁的 沟谷堆积物和岩类风化残积一坡积物发育形成的土壤土层相 对较浅且各个发生学层次养分含量较低 。本研究对不同 成土母质发育土壤的研究表明,典型剖面交换性ca含量表现 出自上而下依次递减的规律,而不同成土母质发育形成的土 壤交换性Mg含量表现出自上而下依次递减的规律不明显。 对于农田来说,施肥主要集中在表土层,而土壤的微生物群落 大部分也在表土层,所以土壤养分的迁移和转化主要发生在 表土层,长期施肥导致表土层养分含量升高,自然降雨由山上 向下流动,流经石灰岩和白云岩山体会溶解一部分Ca、Mg带 入经过的烟田的耕作层。对不同成土母质发育土壤的研究表 明,典型剖面交换性Ca含量表现出自上而下依次递减的规 律 ,因随着土壤深度的增加,人为施肥的影响也越来越 小,残留在土壤中的植物根系数量越来越少,导致典型剖面交 换性ca含量表现出自上而下依次递减的规律。 贵州中部山区植烟土壤交换性ca和Mg含量随海拔高 度的升高呈下降趋势;第四纪红土发育形成的土壤交换性ca 含量较高;而第四纪红土和岩类风化残积一坡积物发育形成 的土壤交换性Mg含量较高,沟谷堆积物土壤交换性Mg含量 较低;不同成土母质发育的土壤交换性ca含量均呈由上往下 逐次递减的规律,而不同成土母质发育形成的土壤交换性Mg 含量分布特征规律不明显。 参考文献 [1]李品芳,白海峰,郭世文,等.栗钙土碳酸钙含量的空间分布特征 [J].土壤学报,2014,51(2):402—406. [2]陈留美,张甘霖.土壤时间序列的构建及其在土壤发生研究中的 意义[J].土壤学报,2011,48(2):419—428. 『3]Pang J L,Huang C C.Mid—Holocene soil formation and the impact of dust input in the middle reaches of the Yellow River,Northern China[J].Soil Science,2006,171(7):552—563. [4]张大庚,李天来,依艳丽,等.沈阳市郊温室土壤钙素特征的初步 研究[J].水土保持学报,2009,23(4):200—203,212. 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