紫色土耕地质量变化研究

【摘要】： 保持和提高土壤质量是实现农业可持续发展的物质基础，是保障我国粮食安全的基石。鉴于土壤质量退化对全球食物安全、环境质量及人畜健康的负面影响日益严重的现实，有关土壤质量演变机理和土壤退化的研究已成为国内外土壤学研究的热点问题之一。我国有关土壤质量和土壤退化的研究主要集中在太湖地区水稻土和南方红壤，对黑土和潮土也进行了一些研究，在其它土壤上研究较少。紫色土是我国特有的土壤资源，但是对紫色土质量演变的研究不多，从已有的一些研究看，主要是对紫色土丘陵坡地由于水土流失导致的土壤退化做了一些研究，有关农艺措施对紫色土质量的影响少有报道，而对紫色土稻田质量的研究几乎是空白。长期定位试验是土壤质量演变规律研究的重要方法和手段，土壤质量的演变趋势，单靠短期试验是无法回答的，因为系统中任何一个因素对土壤肥力的影响都是长期积累的结果，没有长期、严格的定位试验。就难以得到正确的结果。为此，本文以“国家紫色土肥力与肥料效益长期监测基地”为研究平台，采用田间定位试验、模拟试验、调查研究和室内分析相结合的方法，对紫色土肥力演变、生产力的可持续性以及紫色土酸化进行了系统研究。 利用长期定位试验的监测资料和历年保存的土壤样品，研究了紫色土肥力的时空变化，通过分析各年度土壤有机质、养分(N、P K)含量和土壤物理性状，弄清了长期定位施肥条件下紫色土肥力随时间的变化；通过分析第10年土壤剖面中N、P、K养分含量，探索了长期定位施肥条件下土壤养分肥力的空间变化，为提高土壤质量和保障紫色土资源的持续利用提供理论依据。通过长期定位试验积累的作物产量数据，研究了作物产量的变化趋势及紫色土生产力的可持续性，弄清了不同施肥制度下紫色土生产力的变化趋势及可持续性，明确了影响紫色土生产力的主要限制因子，提出维持和提高该系统生产力的管理措施，为紫色土地区农业的可持续发展提供数据资料。通过调查研究并结合模拟试验和田间定位试验研究了紫色土酸化现状、影响因素及发展趋势。旨在为培育和提高紫色土质量、保障紫色土资源的持续利用、保持生态系统良性循环、建立可持续的农业生产体系提供理论依据。主要试验结果如下： 10年定位施肥试验结果表明，在稻麦轮作的稻田生态系统中，NPK以及NPK与有机肥配合施用能维持或提高紫色土肥力。与试验前相比，耕层土壤有机质和全氮含量提高，全磷和有效磷增加，速效钾与试验前基本平衡。10年定位施肥后，N、P、K不平衡施用的N、NK、PK、NP各处理，土壤有机质含量降低；紫色土对氮、磷、钾养分的供应能力逐年降低；土壤养分非均衡化发生，紫色土肥力逐年下降。NPK及其与有机肥配合施用是防止土壤养分非均衡化、培育和提高紫色土肥力质量的主要措施。 10年稻麦轮作定位施肥后，土壤有机质、全氮和碱解氮在剖面的分布都遵循以0～20cm表层土壤含量最高，20～60cm含量最低的分布规律；从紫色土有机质和氮在土壤剖面的空间 西南农业大学博士学位论文 .....目组耳甲，目.典目粤臼 变化看，所有处理加碎ocm土层有机质和氮含量都比试验前低。 所有施磷处理，O~4 ocm土壤全磷含量和O荀ocm土壤有效磷含量与试验前相比都有大幅 度提高，耕层土壤有效磷的增长幅度与施磷量呈正相关，有机肥与化学磷肥配合施用能加快 有效磷的积累，常量施磷处理耕层土壤有效磷平均每年增加2.4m叭g，不施磷处理土壤磷素 明显下降。长期施磷肥积累在土壤中的磷有向下移动的趋势，稻麦水早轮作磷下移深度己达 60Cm。 10年稻麦水旱轮作后，不施钾肥处理(CK、N、NP)耕层和犁底层速效钾和缓效钾随试 验进行呈直线下降;在所有处理中以稻草还田配施化肥处理速效钾和缓效钾含量最高，与试 验前基本平衡，秸杆还田是减少土壤钾素亏缺的重要措施。 土壤酸化是紫色土质量退化的一个重要表现。与20年前相比，紫色土pH值下降，交换 性酸和交换性铝含量上升，土壤酸化面积有日益扩大，土壤酸化程度有日趋加深的趋势。酸 雨和不科学施肥是导致紫色土酸化的重要因素。模拟试验表明，无论在酸性降水或者非酸性 降水条件下，化肥单独施用、化肥与有机肥配合施用都导致土壤PH值明显下降，交换性酸和 交换性铝增多，而有机肥单独施用则对土壤PH、交换性酸和交换性铝影响较小。酸性降水和 施用肥料这两种因素单独作用于紫色土时，对土壤盐基离子淋失影响较小:当两种因素同时 作用于紫色土时，则加剧了土壤盐基离子的淋失，加快土壤酸化进程。10年田间定位试验与 模拟试验的结果相似，N、P、K化肥均衡施用对土壤酸化的影响较小，施猪粪及秸杆还田能 减缓紫色土酸化进程。过量施用化肥、施用含氯化肥会加速田间土壤的酸化. 紫色土的酸害容量均大大高于50mmofkg’，的酸敏感标准，大部分紫色土属于对酸输入不 敏感的土壤。如果只考虑酸雨对土壤的影响，在短期内难于酸化:但是不合理的施肥和耕作 会加快土壤酸化;尤其是污染源附近的土壤酸化速度很快。依据重庆市现有酸沉降量计算， 九龙坡区电厂附近的土壤pH值下阶到4.0只需2