长期不同施肥对水稻土交换性钙,镁和有效硫,硅含量的影响

生态环境2008,17(5):[e-mail]基金项目：国家科技部“十一五”科技支撑计划项目（2006BAD05B01）作者简介：陈建国（1968年生），高级农艺师，博士研究生，主要研究农业土壤的退化与修复。E-mail:[e-mail]*通讯作者，张杨珠，E-mail:[e-mail]；*通讯作者，曾希柏，E-mail:[e-mail]收稿日期：2008-03-18长期不同施肥对水稻土交换性钙、镁和有效硫、硅含量的影响陈建国1，张杨珠1*，曾希柏2*，周卫军1，周清11.湖南农业大学资源环境学院，湖南长沙410128；2.中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京100081摘要：为探明合理施肥和土壤培肥的理论依据，研究了4种长期定位施肥（CK、NPK、OM30、OM60）对湖南主要水稻土交换性钙、交换性镁、有效硫、有效硅含量的影响。结果表明，长期不同施肥改变了供试水稻土中上述养分的含量。在含钙较低的黄泥田、河沙泥、红黄泥中，施肥使土壤交换性钙含量显著升高，在相同土壤中其含量高低依序为OM30，OM60，NPK；在含钙较多的青灰泥、白鳝泥、紫潮泥中，施肥使土壤交换性钙含量降低，降低幅度与施入的有机肥量呈负相关。在黄泥田、河沙泥、青灰泥、白鳝泥、紫潮泥中，施肥使交换性镁含量降低，而在红黄泥中施肥则使交换性镁含量升高。NPK处理使含硫较高的黄泥田、青灰泥、白鳝泥、紫潮泥有效硫含量升高，使含硫较低的红黄泥有效硫含量降低；有机、无机肥配施处理（OM30、OM60）使所有试验水稻土有效硫含量升高。施用钙镁磷肥和有机肥能够提高土壤有效硅含量。关键词：长期定位施肥；水稻土；交换性钙；交换性镁；有效态硫；有效硅；湖南中图分类号：S153.6文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）05-2064-04肥料长期定位试验能够长期、系统、历史地研究土壤肥力演变和肥效的变化规律,科学地评价各施肥措施的效应。在以往的肥料长期定位研究中,对土壤耕层的养分变化研究多偏向于大量元素养分,而对土壤、特别是水稻土的中量元素养分的变化研究较少。同时由于土壤属性和元素地球化学属性上的差异,这些元素在空间分布上具有明显的异质性特征。因此通过在不同地方布点研究它们在不同水稻土中的分布对了解一个地区水稻土壤质量[1]的变化非常必要。本文通过对湖南省7个长期土壤肥力与肥效监测点的20年长期定位施肥试验,探讨不同施肥措施下有效态中量元素在耕层土壤中的变化规律,以便为合理施肥和土壤培肥提供理论依据。1试验材料和方法1.1供试土壤供试土壤采自湖南省土肥站1986年冬季在全省建立的7个土壤肥力与肥料效应监测点的长期定位试验各处理耕层土壤。土壤基本理化性质如表1。1.2试验设计各长期定位实验设CK、NPK、OM30、OM60共4个处理。CK：长期不施肥，且收获产品全部移出。NPK：长期施氮、磷、钾化肥，早稻施尿素325kg·hm-2，钙镁磷肥450kg·hm-2，氯化钾180kg·hm-2，晚稻施尿素360kg·hm-2，氯化钾187.5kg·hm-2。OM30：有机肥、化肥氮素比为30/70，早稻施紫芸英15000kg·hm-2，尿素267kg·hm-2，氯化钾123kg·hm-2，晚稻施早稻草2250kg·hm-2，猪厩肥9000kg·hm-2，尿素240kg·hm-2，氯化钾75kg·hm-2。OM60：有机肥、化肥氮素比为60/40，早稻施紫芸英30000kg·hm-2，尿素158.5kg·hm-2，氯化钾66kg·hm-2，晚稻施早稻草2250kg·hm-2，猪厩肥17850kg·hm-2，尿素153kg·hm-2。试验设3次重复。每个试验小区长10.00m，宽6.67m，面积66.7m2．小区间用水泥埂隔开，地下埋深70cm，高出田面30cm．各小区与灌、排水沟之间设开口，单灌单排。1.3测定项目与分析方法将所采土壤风干磨碎过10目筛，用封口塑料袋贮备，分析测定土壤交换性钙镁有效硫、硅。1.3.1交换性钙镁的测定乙酸铵交换－EDTA络合滴定法[2]。表1各定位试验点土壤理化性质Table1Thechemicalandphysicalpropertiesoftestsoils试验地点土壤类型成土母质土壤质地pH桃江黄泥田板、页岩风化物壤土5.80宁乡河沙泥近代河流冲积物沙壤土5.49新化河沙泥近代河流冲积物沙壤土5.20武冈青灰泥碳酸盐岩风化物粘壤土7.79临澧红黄泥第四纪红色粘土粘土5.33汉寿白鳝泥粉砂页岩残、坡积物粉砂质壤土5.21南县紫潮泥洞庭湖湖积物粘壤土7.49陈建国等：长期不同施肥对水稻土交换性钙、镁和有效硫、硅含量的影响20651.3.2有效硫测定磷酸盐－乙酸浸提－硫酸钡比浊法[2]。1.3.3有效硅测定柠檬酸提取－钼蓝比色法[2]。1.4数据处理与统计分析试验数据采用统计软件SPSS12及MicrosoftExcel2003处理。数据利用单因素方差分析（ONE-WAYANOVA），新复极差法（Duncan）的显著差数建立于0.05水平上。2结果与分析2.1交换性钙施肥对土壤交换性钙的影响因不同土壤而异。从表3可见，在土壤有效钙含量较低的黄泥田、红黄泥、河沙泥中，长期施肥能够提高土壤交换性钙含量，这可能是因施肥进入土壤的钙使土壤交换性钙得以积累[3]。而有效钙含量较高的白鳝泥、青灰泥、紫潮泥则相反。由于施肥土壤产生大量H+，土壤大量吸附的Ca2+被H+解吸而淋失[4-5]；长期施肥处理使土壤中有机质大量积累（表2），增强了对土壤钙的固持（土壤中交换性钙与有机质相关系数r＝－0.87）。在白鳝泥、青灰泥中OM60处理土壤交换性钙含量与CK相比相差不显著可能是因为施入的绿肥较多，其中较多的有机钙积累抵消了土壤流失的交换性钙。2.2交换性镁土壤交换性镁含量与不同类型的土壤质地有关：土壤质地较轻，土壤交换性镁容易淋失；而质地粘重的土壤交换性镁则易累积[6]。从表3可见，土壤质地较轻的黄泥田、河沙泥、青灰泥、白鳝泥、紫潮泥施肥处理土壤交换性镁含量与CK相比总体上呈下降趋势，而临澧监测点土壤属红黄泥，性粘重，与CK相比，施肥处理土壤交换性镁含量有显著提高。此外，黄泥田、河沙泥、青灰泥、白鳝泥、紫潮泥上的NPK处理交换性镁含量降低，也与施用氯化钾有关，因为K+与土壤中的Mg2+竞争吸附点位，加速土壤中Mg2+的流失[7]。2.3有效硫表3各长期肥效监测点不同施肥处理土壤交换性钙、交换性镁、有效硫、有效硅含量Table3TheexchangeableCaandMg,andavailableSandSicontentsinsoilswithdifferentfertilizationtreatmentsinlong-termfertilizationexperimentsites试验点土壤类型b(交换性钙)/(cmol·kg-1)b(交换性镁)/(cmol·kg-1)CKNPKOM30OM60CKNPKOM30OM60桃江黄泥田7.36b7.37b10.35a7.61b2.54a0.62b0.00c1.42ab宁乡河沙泥8.34c9.03bc13.15a11.78b1.53ab0.88b1.62ab1.87a新化河沙泥6.23b7.23a7.25a7.29a2.11a1.34ab0.48b0.26b武冈青灰泥20.27a17.65c18.32b20.82a2.19a0.2c0.87b0.42c临澧红黄泥3.29b6.24a4.95a4.95a0.98c3.06a2.96a2.78b汉寿白鳝泥10.57a9.61b9.48b10.23a3.43a1.44b1.39b1.76b南县紫潮泥54.50a42.98b38.01d41.45c3.93a3.67a2.49b0.03c试验点土壤类型w(有效硫)/(mg·kg-1)w(有效硅)/(mg·kg-1)CKNPKOM30OM60CKNPKOM30OM60桃江黄泥田45.9b49.2ab58.1ab61.1a102.6c108.6b104.0c134.4a宁河沙泥46.2b45.5b62.3a47.8b88.4d102.8c119.2b132.9a新化河沙泥5.6b3.9b40.3a41.5a64.5b83.6a83.8a81.0a武冈青灰泥47.5b72.8a77.5a76.0a102.5c96.2d117.1b129.0a临澧红黄泥55.5a34.8b54.1a54.9a107.3d127.5b121.7c128.57a汉寿白鳝泥75.378.179.381.284.7d115.5a92.8c99.0b南县紫潮泥128.1b186.5ab216.3a230.3a96.8d99.2c102.7b104.9a表2各长期肥效监测点不同施肥处理土壤的pH和有机质含量Table2thepHandorganicmattercontentinsoilsunderdifferentfertilizationtreatmentsinlong-termfertilizationexperimentsites试验地点土壤类型pHw(有机质)/(g·kg-1)CKNPKOM30OM60CKNPKOM30OM60桃江黄泥田5.265.165.976.0235.841.845.356.4宁乡河沙泥5.655.756.215.9234.735.349.254.4新化河沙泥5.725.915.705.8627.832.431.837.3武冈青灰泥7.337.207.547.1953.853.461.972.0临澧红黄泥5.465.705.505.5528.531.341.333.5汉寿白鳝泥5.615.365.005.4632.332.938.7436.13南县紫潮泥7.507.427.457.3747.657.369.868.32066生态环境第17卷第5期（2008年9月）各施肥处理中所施用无机肥都不含硫素，只有有机肥含有一定数量的有机态硫[8]。这意味着有机肥施用量多的处理带入的硫素多。各土壤施肥处理的有效硫含量反映了这种变化趋势（如表3所示）。除了红黄泥外，在其它试验土壤中，OM30、OM60处理土壤有效硫含量都比CK、NPK处理的高。在红黄泥中，与CK比较，OM30、OM60处理有效硫略低，这可能是由于土壤中有效硫背景值较高，由有机肥带入的硫相对值较小，此时施肥处理引起的pH（如表2）变化则成了影响土壤有效硫含量的主要因素：CK处理土壤pH低，土壤游离态SO42-多；施肥处理土壤pH较高，则其有效硫含量较低。在宁乡河沙泥、武岗的青灰泥的试验中，有效硫含量OM30ＯＭ60，可能是河沙泥和青灰泥分布地带地下水位高，过多施入的有机肥容易处于还原状态，有机物中释放的硫易转变为还原态S2-[9]。在含硫量较低的河沙泥、红黄泥中，NPK处理有效硫含量较CK处理低，而在含硫较高的黄泥田、青灰泥、白鳝泥、紫潮泥中，NPK处理有效硫则较高。这可能也与土壤pH有关：前者NPK处理土壤pH较CK高，故有效硫含量较低，后者NPK处理土壤pH较CK低，有效硫含量较高[10]。2.4有效硅见表3，在所有施肥处理土壤中，除青灰泥中的NPK处理外，其它施肥处理土壤有效硅含量都比CK有显著提高。这可能与施用的钙镁磷肥和有机肥中含有大量硅（如新鲜稻草、新鲜紫芸英和新鲜猪粪含硅量分别为3.94％、0.08％、5.022％[8]）有关。除新化的河沙泥、汉寿的白鳝泥外，所有试验土壤中有效硅含量OM60OM30，NPK，说明多施有机肥能够提高土壤有效硅含量。而在新化的河沙泥中，土壤有效硅OM30OM60，可能是因土壤质地较粗，施有机肥反而加强了土壤有效态硅的淋失[11]。在黄泥田、红黄泥、白鳝泥中，NPK处理土壤有效硅含量高于OM30处理，可能是OM3