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《湖南农业大学》 2010年
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湘中南红壤地区土壤质量特征与退化红壤的肥力调控技术研究

刘杰  
【摘要】:土壤退化是土壤在不利的自然条件和人类对土壤的不合理耕作、利用等因素的影响下,其物理,化学和生物学性质及生产力的下降过程。为了探明湖南红壤区土壤退化的现状和特征,本文选择了分布面积广,侵蚀退化性严重的湖南祁阳和长沙两县作为典型研究区,从土壤的发生发育规律和系统分类、土壤养分空间变异特性及不同土地利用方式下土壤肥力质量评价等方面分析土壤退化现状和特征,并通过淀积层土壤的盆栽培肥试验模拟表层红壤退化的肥力特征,以探究不同施肥措施对表层侵蚀退化红壤肥力的影响,在此基础上,提出各种侵蚀退化红壤的肥力调控对策。所得主要研究结果如下: (1)该区土壤质地以粘土为主,海拔较低的土壤质地比较粘,表土层质地多偏壤性,随着剖面加深,质地越粘。从土壤颗粒组成来看,一般表土层和半风化母质层粘粒含量较心土层低,部分土壤表土层也出现较高的粘粒含量。土壤中下层粘化率较高,表明其土壤粘粒淋溶明显,粘化过程较强。土壤采样区海拔均不高,最高海拔仅165.2m,各剖面均表现出铁游离度高、活化度低的特点,铁水合系数均较小,土壤风化作用强烈,处于脱硅富铝化阶段,且低海拔土壤风化和侵蚀作用均较高海拔土壤强烈,有机质积累较少,’pH值也随母质不同而异,阳离子交换量大部分均小于24cmol(+)/kg,处于中度富铁铝化过程。通过对研究区土壤诊断层和诊断特性的研究,按照中国土壤系统分类体系,可将研究区土壤划分为富铁土、人为土、雏形土和新成土4个土纲,包括普通强育湿润富铁土、网纹简育湿润富铁土、普通铁聚水耕人为土、斑纹肥熟旱耕人为土、酸性紫色正常新成土、普通湿润正常新成土、普通钙质湿润雏形土和斑纹紫色湿润雏形土共8个土壤亚类。 (2)土壤养分的空间变异主要受地形、母质等结构性因素和施肥、土地利用类型、植被等随机性因素的影响,基于GIS和地统计学原理,在半方差分析的基础上,利用kriging插值法对土壤养分数据进行内插并分级,所得的空间变异图能很好地反映土壤养分的空间变异信息。研究表明,红壤区土壤养分的变异系数都在19.6%-61.5%之间,为中等变异性;紫色丘陵区土壤养分的变异系数5.66%-65.46%之间,其中,土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮和全钾为中等变异性,pH值和全磷含量为弱变异性。 红壤区土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、全氮、全磷分布格局与成土母质关系密切,发育于石灰岩母质的北边区域高于发育于第四纪红土和板岩的南部区域。土壤有效磷分布还与土地利用类型有关,发育于石灰岩母质含量较高的区域土地利用类型以水田为主,水旱交替的耕作方式明显提高了土壤有效磷含量。土壤速效钾分布格局与受到结构性因素(地形、母质等)和随机性因素(施肥习惯)的影响有关,发育于第四纪红色粘土的西边红壤区域高于发育于石灰岩母质的东北部区域,且西部区域土地利用类型以旱地为主,其有效钾的流失较水田少。土壤全钾分布格局也与成土母质有关,发育于石灰岩母质的北边区域和发育于板岩母质的东南部区域高于发育于第四纪红土母质的西部区域;紫色丘陵区紫色砂页岩发育的土壤pH值一般为中性,土壤养分分布格局与土地利用类型和施肥习惯有着密切的关系。土壤pH值、速效钾分布格局主要以水田为主的西部区域低于以旱地为主的东部区域,土壤碱解氮、有效磷、有机质和全钾分布格局主要以水田为主的西部区域高于以旱地为主的东部区域。 (3)应用Fuzzy(模糊)综合评判法对该区不同利用方式下土壤进行肥力质量评价,从定量的角度比较侵蚀区不同土地利用类型土壤养分含量的特点,探明研究区土壤pH值总体偏酸性,全氮、碱解氮、全钾和速效钾含量中等,有机质、全磷和有效磷含量偏低,土壤养分退化较严重。水田土壤肥力质量水平较高,属一级水平;旱地居中,属三级水平;荒地最低,属四级水平,基本符合实际肥力状况。 (4)土壤调理剂是由中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所针对南方侵蚀红壤研制的新型土壤改良剂。盆栽试验表明:土壤调理剂2号和有机肥施用能明显提高土壤速效氮、磷、钾和有机质含量,提高作物对肥料氮、磷、钾的利用率,作物生物量也很高,为改善红壤旱地肥力的较好的施肥方法。特别是土壤调理剂2号施用能明显减轻土壤酸化,提高土壤好气性细菌、真菌、放线菌等数量,而有机肥施用能明显提高土壤微生物活度。 第四纪红土红壤有效性磷、钾的供应能力都较强,且酸化缓冲能力较强,表现出较强的修复潜力,但其均质层红壤和网纹层红壤也呈现一定的差异,如均质层红壤的有机质含量较高,而网纹层红壤的有机质含量较低;土壤调理剂2号对网纹层红壤磷素和钾素有效性的提高效果要好于均质层红壤。板岩红壤酸化缓冲能力较弱,土壤有效钾含量较低,但在油菜季施有机肥处理下土壤有效磷含量提高明显,其生长作物的氮肥利用率和磷肥利用率均较高,作物生物量较高,表现出一定的修复潜力。而花岗岩红壤在施肥后土壤碱解氮、有效磷含量均有提高,但花岗岩红壤有效性K素供应能力很低,造成其生长作物的钾肥利用率低,作物生物量也低,在实际生产中应加大板岩红壤和花岗岩红壤钾素资源的投入。
【学位授予单位】:湖南农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S158

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