廣西典型喀斯特地區不同土地利用方式土壤養分特征

曾成城 蘇天明 蘇利榮 秦芳 李琴 何鐵光 俞月鳳 張雨 徐亮 馮倩

摘要：為了給廣西喀斯特農林土壤改良與配方施肥提供理論支撐，調查典型喀斯特地區廣西河池市環江縣水田、旱地、林地土壤養分現狀。調查結果如下：（1）廣西河池市環江縣土壤養分含量表現為水田土壤>旱地土壤>林地土壤，幾種土壤養分含量的共同點是全氮含量較豐富，有機質含量中等，速效鉀含量較缺乏。（2）與1982年第2次全國土壤普查結果相比，此次速效磷含量處于中等及以上水平的土壤樣品比例更高，速效鉀和有機質含量有所下降。（3）本次調查中，屬于極強酸性或強酸性土壤的樣品數占所有調查樣品數的平均值是1982年第2次全國土壤普查結果的5.64倍，旱地和林地土壤酸化現象十分普遍，92.86%的旱地和100%的林地土壤為強酸性或極強酸性土壤。建議增施鉀肥，適當施用有機肥、生物有機肥或有機-無機復混肥，對旱地農業或林地土壤選用堿性肥料或補施石灰以提高土壤pH值。

關鍵詞：喀斯特地區;廣西環江縣;土壤養分;水田;旱地;林地;土壤酸化現象

中圖分類號：S158.2 文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2021）02-0199-05

收稿日期：2020-03-24

基金項目：廣西創新驅動發展專項（編號：桂科AA17204058-14）;廣西農業科學院科技發展基金（編號：桂農科2020YM108、桂農科2019ZX126）;廣西自然科學基金（編號：2018GXNSFAA138259）。

作者簡介：曾成城（1989—），女，四川富順人，碩士，研究實習員，主要從事石漠化地區土地利用及植物營養相關研究。E-mail：zengcc5@sina.cn。

通信作者：蘇天明，博士，研究員，主要從事土壤肥料與農業廢棄物資源化循環利用相關研究。E-mail：sutianming04@126.com。

土壤是農林業生產的基礎，土壤肥力的高低直接影響植物生長，影響農林業生產的結構、布局和經濟效益，在農林業生產和科學研究中有舉足輕重的地位[1]。長期以來不合理耕作、大量施用化肥等導致我國土壤肥力降低，土壤退化嚴重[2]。土壤退化降低了土壤生產力，使作物產量和品質下降，影響食品安全[3]。據統計，目前我國已有40%的土地發生退化，退化面積為4.60×108? hm2，為全世界土地退化總面積的25%[4]。大量研究表明，與第2次全國土壤普查結果相比，水田或旱地土壤都有不同程度的酸化現象，氮、磷、鉀、有機質等的含量根據各地不同施肥習慣都產生了較大的變化[5-9]。據研究報道，近年來廣西地區桉樹林土壤地力均出現了不同程度的衰退現象[10-11]。覃祚玉等對廣西柳州鹿寨縣黃冕桉樹林場的研究表明，輪伐期內不同林齡桉樹萌芽林土壤肥力先增加后降低[12]。對喀斯特地區土壤特別是紅壤、黃壤土壤養分特征及其演變規律進行研究，并開展相關評價，對該地區農林產業建設具有重要意義。本研究針對廣西河池市環江縣不同土地利用方式的土壤養分現狀進行調查，將本次調查結果與當地1982年第2次全國土壤普查結果進行比較，以便對該地區土壤養分的時空動態變化進行系統的分析、評價，揭示熱帶、亞熱帶土壤養分變化規律，以期為廣西農林土壤改良和作物測土配方施肥技術提供理論參考。

1研究區概況

環江毛南族自治縣位于廣西西北部、地處云貴高原東南緣，九萬大山南麓，東與融水、羅城兩縣相鄰，南接宜州、河池兩市，西與貴州省的荔波、從江兩縣毗連，地理坐標為107°51′～108°43′E，24°44′～25°33′N。東西最大橫距為89 km，南北最大縱距為90 km，最高海拔為1 693 m，最低海拔為 149 m，年平均氣溫為19.9 ℃，年均降水量為 1 411.9 mm。

自然土壤有紅壤、黃紅壤、黃壤、棕色石灰土、黑色石灰土等5個土壤亞類。成土母巖以沙頁巖、石灰巖為主，黃壤分布在海拔800 m以上的中低山地;黃紅壤分布在海拔為500～800 m的低山丘陵和高丘陵區，紅壤分布在海拔500 m以下的丘陵地或低山中下部，石灰土主要分布在石灰巖地區，微酸性，土層深厚，自然肥力強，石灰土微酸性，土層較薄。

2試驗材料與方法

2.1試驗材料及采樣時間

旱地農業土壤樣品取自廣西環江縣14個甘蔗土壤樣地，水田農業土壤樣品取自廣西環江縣10個水稻田樣地，林地土壤樣品取自廣西環江縣3個桉樹林場的16個樣地。采樣時間為2016年1—12月。

2.2采樣及檢測方法

采用梅花形布點，采樣深度為0～20 cm，取土鏟垂直往下取樣，將4點的混合樣用四分法分取，留 1 kg 土壤樣品，過篩、風干待測。

指標的測定采用魯如坤的方法，全氮含量采用半微量開氏法測定，速效氮含量采用堿解擴散法測定，速效磷含量采用鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用乙酸銨提取-火焰光度法測定，有機質含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定，pH值測定采用電位計法（土 ∶水=1 g ∶2.5 mL）測定[13]。

3結果與分析

3.1環江縣農林土壤養分基本情況

3種用地類型土壤肥力狀況不均衡，也有共同特征：全氮含量較豐富，有機質含量處于中等水平，速效鉀含量缺乏等。調查結果表明，廣西河池市環江縣土壤平均養分含量表現為水田農業土壤>旱地農業土壤>林地土壤。調查結果顯示，不同土地利用類型的各養分含量變化存在一定差異，因此在施肥過程中應保持并改善土壤，根據養分變化趨勢差別對待，避免因重墾殖而輕保養使地力降低。

3.1.1環江縣農林旱地土壤養分基本情況由表1、表2可知，旱地土壤基本性質：全氮含量為012%～0.31%，平均值為0.19%，達到較豐富水平;速效氮和速效磷平均值處于中等水平，各地含量分別在 75.00～168.00、3.60～26.00 mg/kg之間;速效鉀平均值處于較缺乏水平，各地含量分別在3200～140.00 mg/kg之間;有機質含量在1.34%～4.40%之間，其平均值為292%，處于中等水平;pH值在3.66～7.34之間，平均值為5.24，為強酸性土壤。

3.1.2環江縣農林水田土壤養分基本情況由表1、表2可知，水田農業土壤全氮含量和速效磷含量平均值分別為0.16%、26.78 mg/kg，均達到較豐富水平，全氮含量在0.06%～0.26%之間、速效磷含量在 9.80～48.00 mg/kg 之間;速效氮含量平均值達216.50 mg/kg，達豐富水平，各地土壤速效氮含量在163.00～310.00 mg/kg 之間，速效鉀含量和有機質含量平均值分別屬于較缺乏、中等水平，分別為97.60 mg/kg、294%，各地土壤速效鉀含量在45.00～202.00 mg/kg 之間，有機質含量在1.77%～452%之間;各地pH值在6.16～7.25之間，其平均值為6.78，處于中性水平。

3.1.3環江縣農林林地土壤養分基本情況由表1、表2可知，林地土壤全氮和速效氮含量平均值分別為0.16%、136.31 mg/kg，均達到較豐富水平，各林地土壤全氮和速效氮含量區間分別為0.10%～0.25%、60.00～266.00 mg/kg;速效磷和速效鉀含量平均值分別為519、50.63 mg/kg，均為較缺乏水平，各林地速效磷及速效鉀含量區間分別為3.20～8.00、27.00～114.00 mg/kg;有機質含量平均值為2.61%，處于中等水平，各地有機質含量區間為142%～437%;pH平均值為4.42，處于極強酸性土壤水平，各地pH值在3.99～4.91之間。

各類型土壤養分評價匯總見表3。

3.2環江縣農林土壤養分在時間上的縱向變化特征

由表4可知，與20世紀80年代相比，本次調查中土壤全氮含量處于中等以上樣品數的百分比差異不大;速效磷含量處于中等含量以上水平的平均比例是20世紀80年代的2.19倍;速效鉀和有機質含量處于中等含量以上水平的平均百分比均有所下降，分別只占20世紀80年代的76.71%、9587%;強酸性土壤（pH值<5.5）樣品數所占平均比例是80年代的調查結果的5.64倍。目前廣西河池市環江縣水田土壤酸化現象較為緩和，在調查的土樣中，未發現強酸土壤，但旱地土壤酸化現象十分普遍，92.86%的旱地土壤退變為強酸性或極強酸性土壤，而100%的林地土壤都退變為強酸性或極強酸性土壤。

4討論

土壤是歷史的自然綜合體，也是主要的農業生產資料，其pH值及養分受成土母質、地形地貌、氣候水文以及人為活動等多種因素影響[17]。本研究對試驗區的農林土壤肥力演變規律進行了對比，對充分利用土地資源、制定合理的改土施肥方案以及實現作物高產優質生產和環境保護具有重要意義。

氮素是植物生長所需的主要營養元素，全氮含量越高，土壤生產力越強[1]，從調查結果可知，3類土壤全氮含量平均值均達到較豐富水平（表3）。其中，水田土壤速效氮含量極高，超出中等水平上限值的80.42%，水田土壤速效氮含量與全氮含量的比值達到了13.5%，而旱地、林地的比值僅為5.56%、852%，說明水田土壤氮活性及供氮能力均高于旱地、林地土壤。與20世紀80年代第2次土壤調查結果相比，本次調查中土壤全氮含量處于中等及以上的百分比差異不大。李果對貴州喀斯特地區不同土地利用方式下的土壤的調查發現，各地土壤氮素含量較高，表明近年來通過施肥和合理的植被修復模式有效地改善了石漠化土壤的氮素含量，從而提高了土壤生產力[7]，本研究結果與之一致。

在速效磷和速效鉀含量方面，旱地土壤平均值分別為中等、較缺乏;水田分別為較豐富、較缺乏;林地均為較缺乏。在今后的耕作中，可適當提高旱地和林地磷鉀肥的施用量。值得注意的是，林地土壤速效磷含量達到中等水平的樣品百分數為0，速效鉀的僅為6.25%?？赡芘c本次調查樣地均為桉樹林有關。桉樹作為速生植物，對水分和養分的需求極大，因此在今后的種植中，應適時適量地施肥和追肥，日常管理中保留枯枝落葉。

有機質含量作為土壤肥力的重要指標之一，能為植物生長提供各種營養元素，對土壤結構的形成、土壤養分生物有效性及土壤生物多樣性均有重要影響[18]。本研究調查表明，3種用地類型土壤有機質含量平均值差異不大，均為中等水平。土壤酸堿度方面，本研究調查發現，目前各土壤類型土壤酸化現象較突出，旱地、林地pH值平均值分別為強酸性、極強酸性。采樣區域地處亞熱帶，雨熱資源豐富，土壤中鈣、鎂等微量元素大量淋失，加上施肥等人為管理措施和植物殘體的分解，許多酸性物質進入土壤，導致土壤酸化較為嚴重[19]。土壤酸化促使土壤養分更快流失，土壤結構遭受破壞，最終導致土壤越來越貧瘠[20]。建議對旱地和林地土壤選用堿性肥料或補施石灰以提高土壤pH值，緩解土壤酸化問題。

土壤肥力的變化受肥料用量、作物養分吸收、秸稈還田、氣候變化、灌溉水源以及耕作方式等的影響[21-22]。針對土壤退化問題，使用有機肥和改良劑的研究較多。除此之外，秸稈還田、生物改良、測土配方施肥等也是土壤改良的有效措施。本研究中，3種農田土壤養分的演變機制尚需進一步探索，但農田土壤肥力的下降與人們長期以來“重種輕養”密切相關，而大量施用氮肥、生理酸性肥料也將導致土壤酸化加劇[23]。

5結論

本研究調查結果表明，廣西河池市環江縣土壤養分含量平均值表現為水田土壤>旱地土壤>林地土壤。普遍表現為全氮含量為較豐富，有機質含量處于中等水平以及速效鉀含量較缺乏等;強酸性土壤樣品數所占比例是20世紀80年代調查結果的564倍，旱地和林地土壤酸化現象十分普遍，9286%的旱地和100%的林地土壤為強酸性或極強酸性土壤。建議對調查區農林土壤適量增施鉀肥，適當施用有機肥、生物有機肥或有機-無機復混肥，對旱地農業或林地土壤選用堿性肥料或補施石灰以提高土壤pH值，緩解土壤酸化問題。

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