王利民 林新堅(jiān) 黃東風(fēng) 李衛(wèi)華 邱孝煊

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，福州，350013)

紅黃壤位于熱帶、南亞熱帶和中亞熱帶地區(qū)，遍布我國(guó)南方16個(gè)省，面積為21.8 Gm2，約占國(guó)土面積的1/5。紅黃壤地區(qū)水熱資源豐富，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用。但是，由于高溫多雨，土壤有機(jī)質(zhì)分解較快，有效養(yǎng)分易淋失，造成土壤肥力下降［1］。紅黃壤自身的酸性也會(huì)破壞其生物學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致微生物數(shù)量減少，從而抑制養(yǎng)分的礦化、運(yùn)移、吸收和利用［2］。此外，茶農(nóng)片面追求短期經(jīng)濟(jì)利益，掠奪性開(kāi)發(fā)利用土地，用地和養(yǎng)地脫節(jié)，以及不合理施肥加劇了土壤退化，作物減產(chǎn)［3］。以往研究表明:單施有機(jī)肥，有機(jī)—無(wú)機(jī)肥配施和套種豆科綠肥等不同培肥模式均有利于改善土壤理化性狀［2，4－9］。但是，不同培肥模式均有一定的適用范圍，針對(duì)紅黃壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)低、酸性強(qiáng)和水分少等障礙特征，研究不同長(zhǎng)期培肥模式下土壤的機(jī)械組成，含水量，密度，孔隙度，有機(jī)質(zhì)、N、P、K質(zhì)量分?jǐn)?shù)，陽(yáng)離子交換量(CEC)及pH值的變化規(guī)律，以便分析茶園土壤水、肥、氣、熱的動(dòng)態(tài)變化，為紅黃壤茶園的科學(xué)培肥提供進(jìn)一步依據(jù)。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

長(zhǎng)期培肥定位試驗(yàn)設(shè)在福建省福安市市郊。福安市位于福建省東北沿海(119°23＇～119°51＇E ，26°41＇～27°24＇N)，屬于中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。地貌以中、低山，丘陵為主，適宜茶樹(shù)生長(zhǎng)。地帶性土壤為紅、黃壤。供試土壤采自福安市天香茶葉有限公司茶葉基地的長(zhǎng)期培肥定位試驗(yàn)區(qū)，試驗(yàn)所在地的基礎(chǔ)土壤肥力為:pH值5.19，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)7.40 g·kg－1，全 N 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.40 g·kg－1，水解N 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 58.34 mg·kg－1，有效 P 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.87 mg·kg－1，速效 K 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 77.20 mg·kg－1。年均氣溫19.3 ℃，年日照時(shí)數(shù) 1 836.6 h，年降水量 1 539.9 mm，3—9月份為雨季，占年降水總量的81.5%，10—翌年2月份為旱季。

2 材料與方法

試驗(yàn)設(shè)計(jì):試驗(yàn)始于2006年，設(shè)6個(gè)處理，分別為CK，不施肥;C，全量化肥(年施N為102.90 kg·hm－2、P2O5為 33.90 kg·hm－2、K2O 為 33.90 kg·hm－2);C1/2O1/2，半量化肥(年施 N 為 51.45 kg·hm－2、P2O5為 16.95 kg·hm－2、K2O 為 16.95 kg·hm－2)+半量有機(jī)肥(年施量5 716.50 kg·hm－2);O，全量有機(jī)肥(年施量 11433.00 kg·hm－2);CL，全量化肥(年施 N 為 102.90 kg·hm－2、P2O5為 33.90 kg·hm－2、K2O 為 33.90 kg·hm－2)+豆科綠肥;C1/2O1/2L，半量化肥(年施 N 為51.45 kg·hm－2、P2O5為 16.95 kg·hm－2、K2O 為16.95 kg·hm－2)+半量有機(jī)肥(年施量5 716.50 kg·hm－2)+豆科綠肥，每處理重復(fù)3次，采用隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積為13.65 m2，供試茶樹(shù)為黃觀音(Camellia sinensis‘Huangguanyin’)，套種豆科綠肥為圓葉決明(Cassia rotundifolia，34721品系)，其播種量為7.50 kg·hm－2，每年冬季自然枯萎并覆蓋于茶園行間的表土上，種子成熟后隨之散落，于次年春天自發(fā)萌芽。有機(jī)肥為“農(nóng)地樂(lè)牌精制有機(jī)肥”(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所農(nóng)普農(nóng)業(yè)科技開(kāi)發(fā)有限公司生產(chǎn))，其有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù) 368.90 g·kg－1，全 N 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 9.00 g·kg－1，全 P(P2O5)質(zhì)量分?jǐn)?shù) 22.90 g·kg－1，全 K(K2O)質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.29 g·kg－1?；史謩e用尿素、磷酸一銨和氯化鉀。肥料在每年冬季進(jìn)行條施，施肥量詳見(jiàn)表1。

表1 各處理小區(qū)的施肥量 kg·hm－2

土樣采集與分析:2011年5月份，分別于各試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)按“S”形取樣法隨機(jī)布點(diǎn)采集茶園0～20 cm土層樣品，混合均勻，每處理3個(gè)重復(fù)。土樣經(jīng)風(fēng)干、磨細(xì)、過(guò)篩，裝瓶后供土壤顆粒組成與化學(xué)性質(zhì)測(cè)定。同時(shí)采集環(huán)刀樣品供土壤密度和孔隙度測(cè)定，另取約20 g鮮土裝入鋁盒供含水量測(cè)定。

物理性質(zhì):土壤水分采用烘干法測(cè)定，土壤密度測(cè)定采用環(huán)刀法，通過(guò)土壤三相關(guān)系計(jì)算土壤孔隙度，土壤質(zhì)地測(cè)定采用比重計(jì)法，土壤含水量測(cè)定采用稱(chēng)質(zhì)量法［10］。

化學(xué)性質(zhì):CEC用乙酸銨法測(cè)定，pH值用電位法測(cè)定，有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀氧化—外加熱法測(cè)定，全N用半微量凱氏法測(cè)定，水解N用堿解—擴(kuò)散法測(cè)定，有效P用氟化銨(濃度為0.03 mol·L－1)—鹽酸(濃度為0.025 mol·L－1)浸提法測(cè)定，速效K用乙酸銨(濃度為1 mol·L－1)浸提—火焰光度法［10］測(cè)定。

數(shù)據(jù)處理:數(shù)據(jù)采用SAS8.02軟件進(jìn)行ANOVA方差分析和Duncan’s新復(fù)極差法多重比較，并進(jìn)行相關(guān)性分析，其他統(tǒng)計(jì)分析采用Excel 2003處理。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同培肥模式的土壤物理性質(zhì)

土壤物理性質(zhì)是重要的肥力因素，主要包括土壤質(zhì)地、密度和孔隙度等，表征土壤中的水、肥、氣、熱狀況。

土壤質(zhì)地(顆粒組成):指由大小不同的土粒按一定比例組合而成，反映土壤粗細(xì)狀況。它既影響土壤水分、空氣和熱量運(yùn)動(dòng)，也影響?zhàn)B分的轉(zhuǎn)化。各處理土壤的顆粒組成見(jiàn)表2，處理C、C1/2O1/2、O、CL、C1/2O1/2L土壤的極粗砂粒(粒級(jí)(D)1.0 mm＜D≤2.0 mm)含量比CK分別減小了30.94% 、17.36% 、29.63%、1.96%、31.33%;(細(xì)砂+極細(xì)砂粒)(0.05 mm＜D≤0.25 mm)含量分別比CK增加了1.47%、29.97%、14.93%、0、2.63%;黏粒(D＜0.002 mm)含量分別增加了 2.78%、8.66%、17.98%、13.32%、24.42%;處理 C1/2O1/2、O、CL、C1/2O1/2L 土壤的粗砂粒含量分別比 CK 減小了4.03%、14.73%、25.05%、25.05%;中砂粒含量分別減小了 16.93%、21.04%、21.44%、23.39%。而處理C土壤的粗砂粒及中砂粒含量均與CK無(wú)顯著差異。進(jìn)一步分析可得，處理 CK、C、C1/2O1/2、O、CL、C1/2O1/2L 砂粒(0.05 mm＜D≤2.0 mm)含量分別為 57.53%、56.29%、53.61%、48.87% 、50.00%、45.77%;粉粒(0.002mm＜D≤0.05 mm)含量分別為 13.85%、14.16%、15.15%、17.22%、17.42%、18.45%;黏粒(D＜0.002 mm)含量分別為 28.75%、29.55%、31.24%、33.92%、32.58%、35.77%。這說(shuō)明多數(shù)培肥模式均有助于降低茶園紅黃壤砂粒各粒級(jí)含量，而增加粉粒和黏粒含量。其中，砂粒常以單粒存在，主要成分為石英或礦物顆粒，礦質(zhì)養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，蓄水保肥性能差;粉粒則較砂粒比表面積大，保水性較強(qiáng)，礦質(zhì)養(yǎng)分較高;黏粒多呈片狀，常以復(fù)粒存在，具有很強(qiáng)的黏性和可塑性，但通透性差，蓄水保肥能力強(qiáng)，礦質(zhì)養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)高。由此，研究結(jié)果進(jìn)一步闡明了不同培肥模式均能程度不等地增加土壤蓄水保肥供肥性能。由美國(guó)制土壤質(zhì)地分類(lèi)三角坐標(biāo)圖可知，試驗(yàn)區(qū)土壤質(zhì)地屬于砂質(zhì)黏壤土［10］。

表2 紅黃壤茶園不同培肥模式的土壤顆粒組成

土壤密度:是指單位容積原狀土壤的質(zhì)量。通過(guò)土壤密度的大小，可以判斷土壤的松緊程度。由表3所示，不同培肥處理的土壤密度為1.30～1.38 g·cm－3，適合植物根系生長(zhǎng)。處理O與C1/2O1/2L的土壤密度分別比CK顯著下降了5.80%、4.35%，土壤密度愈小，越疏松多孔，有利于土壤氣體交換和水分滲透，而其他處理則未有明顯差異。這表明處理O和C1/2O1/2L均對(duì)土壤物理性狀產(chǎn)生積極作用。

土壤孔隙度:是指基質(zhì)中包括通氣孔隙和持水孔隙在內(nèi)的所有孔隙總和?？紫抖纫?jiàn)表3，各處理土壤的總孔隙度為47.92% ～50.94%，屬于黏土孔隙度的范圍，小孔隙度多。適宜作物生長(zhǎng)發(fā)育的土壤孔隙度一般為50% ～56%［11］，本試驗(yàn)僅有O和C1/2O1/2L兩個(gè)處理的孔隙度在此范圍。

土壤水分:土壤水分含量在各處理間的變化如表3所示，處理C1/2O1/2L的土壤含水量最高，處理CL、O和C1/2O1/2含水量居中，處理C與CK較低，這說(shuō)明C1/2O1/2L處理下的土壤保水性較強(qiáng)，有利于茶樹(shù)生長(zhǎng)。

表3 紅黃壤茶園不同培肥模式的土壤密度、孔隙狀況和含水量

3.2 不同培肥模式的土壤化學(xué)性質(zhì)

土壤pH值:土壤pH值與土壤微生物活性、土壤肥力以及作物生長(zhǎng)等密切相關(guān)。茶園紅黃壤經(jīng)培肥后，不同處理的土壤pH值如表4所示，未有明顯差異，為5.40 ～5.68，屬于弱酸性或酸性［10］。

土壤CEC:指在一定條件下，一定量的土中所能交換吸附的陽(yáng)離子總數(shù)，其大小基本上代表了土壤可能保持的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量，反映土壤保肥性的強(qiáng)弱，是改良土壤和合理施肥的重要依據(jù)。由表4可知，不同培肥模式下茶園土壤的CEC比CK均有不同程度的升高，處理 C、C1/2O1/2、O、CL、C1/2O1/2L 分別比 CK增加了 1.35%、19.71%、44.48%、11.37%、29.62%，尤其是處理O的CEC最高，因?yàn)橛袡C(jī)肥施入土壤后，能有效改善土壤理化狀況及生物特性，增加土壤CEC，從而增強(qiáng)土壤的保肥供肥能力和緩沖性能。此外，處理CK、C、CL的土壤CEC均小于10 cmol·kg－1，土壤保肥力弱，而其他處理的土壤CEC均在10 ～20 cmol·kg－1，保肥力中等［12］。

土壤有機(jī)質(zhì):土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與土壤肥力水平呈正相關(guān)，可表征土壤肥力的高低。由表4可知，除處理C外，其他處理C1/2O1/2、O、CL、C1/2O1/2L的土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別比CK顯著增加了89.19%、227.84%、37.55%、129.26%。特別是 3 種含有機(jī)肥的培肥處理(C1/2O1/2、O和C1/2O1/2L)的土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯增加。

土壤 N、P、K:N、P、K 稱(chēng)為作物營(yíng)養(yǎng)三要素，它們的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可供施肥參考。從表4可知，處理C、C1/2O1/2、O、CL、C1/2O1/2L土壤全 N 質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別比CK 增加了 14.29%、123.81%、360.32%、39.68%、171.43%，水解 N質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加了47.62%、84.86%、175.22%、54.49%、159.40% ，有效 P 質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加了 607.08%、1220.83%、2275.00%、515.42%、1873.75%，速效K質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加了73.06%、209.61%、367.25%、86.52%、334.64%。

3.3 不同培肥模式的土壤顆粒組成與化學(xué)性質(zhì)的相互關(guān)系

由表5中可看出，土壤含水量，CEC，有機(jī)質(zhì)、全N、水解N、有效P和速效K質(zhì)量分?jǐn)?shù)與極粗砂粒(1.0 mm＜D≤2.0 mm)、粗砂粒(0.5 mm＜D≤1.0 mm)和中砂粒(0.25 mm＜D≤0.5 mm)含量均基本呈顯著負(fù)相關(guān)(R0.05=0.468，n=18);與粉粒(0.002 mm ＜D≤0.05 mm)和黏粒(D＜0.002 mm)含量均呈顯著正相關(guān)(R0.05=0.468，n=18);與(細(xì)砂+極細(xì)砂粒)(0.05 mm＜D≤0.25 mm)含量無(wú)明顯相關(guān)性。這說(shuō)明土壤顆粒組成是影響土壤水肥動(dòng)態(tài)的重要因子，茶園紅黃壤中砂粒含量高，則土壤固持養(yǎng)分、供給養(yǎng)分和保持水分的能力較弱;而粉砂粒和黏粒含量高，則土壤蓄水保肥供肥的性能增強(qiáng)。

表4 紅黃壤茶園不同培肥模式的土壤化學(xué)性質(zhì)

表5 紅黃壤茶園不同培肥模式下土壤物理性狀與化學(xué)性質(zhì)間的相關(guān)分析

4 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)中，處理 C、C1/2O1/2、O、CL、C1/2O1/2L 砂粒含量分別比CK 減少了2.16%、6.81%、15.05%、13.09% 、20.44%;粉粒含量分別增加了2.24% 、9.39%、24.33%、25.78%、33.21%;黏粒含量分別增加了 2.78%、8.66%、17.98%、13.32%、24.42%，說(shuō)明不同培肥處理的砂粒含量均有所降低，而粉粒和黏粒增加，尤以C1/2O1/2L效果較為明顯，土壤顆粒組成朝著有利于增強(qiáng)土壤蓄水保肥性能的方向發(fā)展，這與以往研究［13－14］的結(jié)論類(lèi)似。

處理O、C1/2O1/2L的土壤密度分別比CK顯著降低，而其他處理則未有明顯差異。此外，土壤總孔隙度與土壤含水量的變化相似，與土壤密度相反。這表明O或C1/2O1/2L的培肥模式下土壤更為疏松多孔，含水量高。

不同培肥模式均有利于改善茶園紅黃壤化學(xué)性質(zhì)，土壤CEC，土壤有機(jī)質(zhì)、全N、水解性N、速效K質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有不同程度的增加。特別是3種含有機(jī)肥的培肥模式(C1/2O1/2、O和C1/2O1/2L)的土壤化學(xué)改良效益尤為明顯，增強(qiáng)了土壤的保肥供肥能力。

極粗砂粒、粗砂粒和中砂粒含量與土壤含水量，CEC，土壤有機(jī)質(zhì)、全N、水解N、有效P及速效K質(zhì)量分?jǐn)?shù)多數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05);而粉粒和黏粒含量則與這些土壤指標(biāo)均呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。這與以往的研究結(jié)論基本吻合［15－17］，從而表明科學(xué)培肥，有助于土壤顆粒組成朝著改善土壤水肥狀況的方向發(fā)展，而且還可以根據(jù)土壤顆粒組成的分布大致判斷土壤的肥力水平，為合理培肥進(jìn)一步提供參考。

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