長期施肥條件下典型紅壤養(yǎng)分、水分的時空變異及水肥耦合研究.pdf

1、紅壤是我國南方的主要土壤類型之一，其面積廣大，約占全國土地總面積的22.7％，對我國的糧食生產(chǎn)起著重要作用。由于紅壤特殊的性質(zhì)和不合理的施肥，引起了土壤酸化和氮、磷的污染，導致紅壤地區(qū)生態(tài)環(huán)境的惡化。因此，如何科學、合理的開發(fā)利用紅壤資源，走可持續(xù)發(fā)展道路，是我國土壤學科的研究熱點。
　　 本文選擇了湖南祁陽低山丘陵區(qū)典型紅壤為供試土壤，定點監(jiān)測了該區(qū)不同時期、不同施肥處理的硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和速效磷等土壤養(yǎng)分和水分的含量，分析了這

2、些速效養(yǎng)分和水分在土壤中的運移機理、時空變異和水肥耦合狀況，并利用地統(tǒng)計學對其進行了插值處理，試圖為紅壤地區(qū)科學施肥、合理利用水肥資源、走農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展道路提供科學依據(jù)。本文的主要研究結(jié)果如下：
　　 (1)用水分擴散裝置測定了供試紅壤4個土壤發(fā)生層NO3--N的含量及水平運移狀況，結(jié)果表明：硝態(tài)氮水平運移速率隨土壤含水量增加而相應增加，呈指數(shù)曲線變化；隨運移距離增加而迅速減小，呈冪函數(shù)曲線變化。硝態(tài)氮水平運移速率與運移距離均有

3、很好的相關性。硝態(tài)氮水平運移濃度與土壤含水量密切相關，隨含水量的增加而減少，并呈冪函數(shù)曲線變化。硝態(tài)氮水平運移濃度還受到土壤水分擴散率的影響，隨土壤水擴散率的升高而下降，并呈對數(shù)曲線變化。硝態(tài)氮濃度最大值出現(xiàn)在濕潤鋒（土壤干濕交界面上）。
　　 (2)在2007年3月到2009年3月期間，對供試紅壤四個處理小區(qū)各土層中NO3--N和NH4＋-N含量的時間變化和剖面中垂直變化進行了研究。結(jié)果表明：各處理小區(qū)土壤表層中NO3--N和

4、NH4+-N的含量較高，而底層普遍較低，其中2007年5月份單施氮小區(qū)土壤淀積層(32～42cm)NO3--N和土壤表層（0～25cm）NH4+-N的含量均達到最高，分別為248.34mg·kg-1和127.24mg·kg-1，這是由于4、5月份為冬小麥的拔節(jié)-開花期，所需養(yǎng)分激增，大量追肥所致。NO3--N和NH4+-N的含量在NPK小區(qū)和NP小區(qū)各土層中呈極顯著直線線性正相關關系，而在單施N小區(qū)和空白小區(qū)的表現(xiàn)不一；各小區(qū)土壤中NO

5、3--N和NH4＋-N的含量與有機質(zhì)含量呈正相關的指數(shù)曲線變化。
　　 (3)在2007年3月到2009年3月期間，對供試紅壤四個處理小區(qū)各土層中速效磷含量的時間變化和剖面中的垂直變化進行了研究。結(jié)果表明：各處理小區(qū)土壤中速效磷的含量均在表層中較高，而底層普遍較低；每年的3月份、5月份和11月份速效磷含量較高，其他月份相對較低。其中在2007年3月份氮磷配施處理表層土壤的含量最高，達121.87mg·kg-1。土壤有機質(zhì)、團粒結(jié)

6、構(gòu)以及pH值均是影響土壤速效磷含量的重要因子，其中有機質(zhì)和速效磷含量間呈顯著正相關(P＜0.05)，紅壤有機質(zhì)含量較低，所以生產(chǎn)中應增加有機肥的施用量；CK小區(qū)各層土壤團聚體與速效磷含量呈指數(shù)曲線變化。
　　 (4)采用經(jīng)典統(tǒng)計學與地統(tǒng)計學相結(jié)合的方法，對湖南地區(qū)典型紅壤旱地進行網(wǎng)格法布點分層（0～20cm、20～40cm）取樣，研究了田間尺度下土壤水分、有機質(zhì)和氮素的空間變異特征。結(jié)果表明：土壤全氮和有機質(zhì)含量隨深度的增加而減

7、小，而硝態(tài)氮含量隨深度的增加呈增大的趨勢。這是由于硝態(tài)氮易隨著水分向下層遷移。兩個土層硝態(tài)氮的變異系數(shù)(41.96％-62.08％)遠高于全氮和有機質(zhì)的變異系數(shù)(5.88％-18.82％)；各變量半方差變異函數(shù)的C0/(C0+C)均大于0.25而小于0.75，屬于中等和弱空間自相關，這表明全氮、硝態(tài)氮、有機質(zhì)和土壤含水量在研究區(qū)具有一定的空間結(jié)構(gòu)且有較相近的空間相關距離。土壤全氮、有機質(zhì)之間以及硝態(tài)氮與土壤水分之間均有極顯著的相關性(P

8、＜0.01，n=96)。
　　 (5)對供試紅壤氮磷鉀(NPK)、氮磷(NP)、氮(N)、空白(CK)和有機肥氮磷鉀配施(NPKOM)小區(qū)中硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、速效磷三種速效養(yǎng)分與土壤水分的耦合作用進行了研究，結(jié)果表明：未施有機肥的氮磷鉀(NPK)、氮磷(NP)、氮(N)、空白(CK)四個小區(qū)土壤中NO3--N、NH4+-N和速效磷與土壤含水量均呈極顯著相關關系(n=112，P＜o.01)；有機肥與氮磷鉀配施小區(qū)(NPKOM)土壤中