旱改水及不同稻作制对土壤锰的化学形态及生物有效性影响的研究

【摘要】： 本文通过野外调查采样和室内分析测定，研究了湖南省几种主要成土母质发育的旱地土壤和稻田土壤的全锰、有效锰及其化学形态与剖面分布；以我校长期定位试验的红壤性水稻土为研究对象，研究了红壤旱地改水田后不同稻作制、地下水深度和有机肥施用量对土壤全锰、有效锰及其化学形态变化的影响以及早、晚稻生育期间土壤交换性锰和易还原态锰的动态变化与早、晚稻的吸锰规律。主要结果如下： 1．同一母质发育的旱地土壤和水田土壤的全锰和有效锰含量在土壤剖面中的分布明显不同。稻田土壤由于长期淹水，加剧了锰的淋溶淀积，从而使土壤锰在土壤剖面中发生明显分异，锰在土壤剖面下部土层明显富集，而耕层土壤锰含量显著降低，随着剖面深度的加深土壤锰含量逐渐增加；而旱地土壤由于淋溶作用微弱，锰仅在第二层(20-40cm)富集。旱地土壤和水田土壤的剖面分布模式明显不同，旱地土壤为：第二层(20-40cm)＞第一层(O-20cm)＞第三层(40-75cm)；水田土壤为：第三层(40-75cm)＞第二层(20-40cm)＞第一层(O-20cm)。 2．对于供试酸性土壤来说，有效锰分为易溶态锰、弱吸附态锰、专性吸附态锰和氧化锰四种化学形态，其中氧化锰和易溶态锰是其有效锰的主要存在形态(分别占有效锰总量的86.4％和7.7％)；对于供试碱性土壤来说，有效锰分为：易溶态锰、弱吸附态锰、碳酸盐束缚态锰和氧化锰四种化学形态，其中氧化锰和碳酸盐束缚态锰是有效锰的主要存在形态，二者含量之和占有效锰总量的98％以上，易溶态锰和弱吸附态锰含量极少，其占有效锰的相对含量在2％以下。除易溶态锰含量稻田耕层土壤高于早地耕层土壤外，其余各形态有效锰含量均为旱地耕层土壤高于水田土壤。供试旱地和水田土壤各形态有效锰含量的剖面分布明显不同，供试早地土壤各形态有效锰含量均在第二层(20-40cm)土壤富集，但剖面分布规律不是很一致；供试水田土壤，除易溶态锰含量随剖面深度的加深其含量降低外，其余各形态有效锰含量均随土壤剖面深度的增加其含量逐渐增加。 3．长期定位试验结果表明，与原始旱地土壤相比，红壤性水稻土耕层土壤全锰、氧化锰和有效锰总量明显下降，但易溶态锰含量明显的升高，与野外采样结果一致，就稻作制、有机肥施用量和地下水深度的影响来说，不同稻作制对土壤锰的化学行为和有效性的影响差别最大，稻-稻-冬泡处理土壤全锰和各形态有效锰含量均明显大于稻-稻-冬绿和稻-稻-冬油两种水旱轮作处理，方差分析结果表明，不同处理之间各形态有效锰含量差异达到了1％极显著水平，这说明实行水旱轮作在一定程度上造成土壤锰的淋溶损失较持续淹水更为严重；不同有机肥施用量处理比较，常绿肥和高绿肥处理土壤全锰含量均高于施用化肥处理，方差分析表明，常绿肥和化肥处理之间全锰含量的差异达到了 l％的极显著水平，但施用化肥的处理的各形态有效锰含量均大于常绿肥和高绿肥处理； 不同地下水位深度处理对土壤全锰和各形态氧化锰含量影响的差异不明显。 4．水稻生育期间，土壤交换性锰和易还原态锰含量在不断地发生变化。早稻生育期 间，插秧前土壤交换性锰含量最高，随着水稻生育进展，含量逐渐下降，；而土壤易还 原态锰含量插秧前最低，随着水稻生育进展，含量逐渐升高。晚稻生育期间，从插秧前 到孕穗期，交换性锰含量逐渐升高，在孕穗期其含量最高，之后到黄熟期，交换性锰含 量又逐渐的减少；对于易还原态锰，插秧前到孕穗期，其含量逐渐的降低，在孕穗期其 含量达到最低值，其后，含量又逐渐的升高。不同稻作制对土壤交换性锰和易还原态锰 含量的影响差异最大，稻－稻－冬泡处理土壤交换性锰和易还原态锰含量明显高于稻－稻－ 冬绿和稻－稻－冬油两种水旱轮作处理。 5．在水稻生育期间，早、晚稻吸锰量明显不同。早稻在生育期间出现两个吸锰高峰 期，分别在分桑期－孕穗期和齐穗期－黄熟期，其分别占吸锰总量的30．2％和55．2％，在其 余两个时期插秧前－孕穗期和孕穗期－齐穗期其吸锰量很低，近占吸锰总量的1．7％和 12．8％：晚稻仅出现一个吸锰高峰期，在分桑期－齐穗期，其吸锰量占吸锰总量的70．8％， 其余两个时期时期插秧前－分莱期和齐穗期－黄熟期吸锰量占吸锰总量分别为6．4％和 22．7％。