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        貴州施秉白云巖喀斯特區(qū)植煙地表層土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征

        2021-04-15 02:00:40代林玉肖時(shí)珍邰治欽
        農(nóng)技服務(wù) 2021年1期
        關(guān)鍵詞:氮磷土層計(jì)量

        代林玉, 閆 偉, 肖時(shí)珍, 邰治欽

        (貴州師范大學(xué) 喀斯特研究院/國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心, 貴州 貴陽 550001)

        1958年,REDFIELD在研究海洋浮游生物的過程中發(fā)現(xiàn),有機(jī)體的C、N、P具有特定的摩爾比(106∶16∶1)[1],為生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)奠定了基礎(chǔ)。自此,相關(guān)研究與理論不斷完善。作為生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分的土壤,其碳氮磷比(C∶N∶P)是有機(jī)質(zhì)或其他成分中的碳素與氮素、磷素總質(zhì)量的比值,是土壤有機(jī)質(zhì)組成和質(zhì)量程度的一個(gè)重要指標(biāo)[2]。土壤是種植煙草的基礎(chǔ),是煙株正常生長的保證,土壤有機(jī)質(zhì)等元素的含量對(duì)煙葉的質(zhì)量與產(chǎn)量影響較大。貴州施秉縣白垛鄉(xiāng)以烤煙為支柱性經(jīng)濟(jì)作物,2019年烤煙種植面積1 408 hm2,種煙主體544戶[3],目前對(duì)其土壤的研究鮮有報(bào)道。因此,探明貴州施秉植煙地土壤的元素含量與化學(xué)計(jì)量特征,對(duì)改善煙葉種植施肥管理,進(jìn)而提高煙草產(chǎn)量與提升品質(zhì)具有十分重要的意義。

        1 材料與方法

        1.1 研究區(qū)概況

        研究區(qū)位于貴州省黔東南苗族布依族自治州施秉縣白垛鄉(xiāng),是中國南方喀斯特施秉自然遺產(chǎn)地的緩沖區(qū),位于施秉縣城東北方,海拔600~1 250 m,平均海拔912 m[4],年降水量1 060~1 200 mm,年平均氣溫16℃,降雨集中在4—10月,屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候,基巖巖性為寒系-奧陶系婁山關(guān)組白云巖。

        1.2 采樣與實(shí)驗(yàn)室分析

        2018年11月查閱文獻(xiàn)并對(duì)研究區(qū)進(jìn)行綜合野外考察,劃分4條放射狀樣線,采用五點(diǎn)取樣法混合為1份,分層采集0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm土層(表層)的土壤樣品,采樣點(diǎn)共15個(gè),樣品總數(shù)45份。土樣裝入自封袋內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室,自然風(fēng)干,剔除土壤里的砂礫、根系和動(dòng)物殘?bào)w等雜物,研磨后通過2 mm和0.15 mm篩備用。

        土壤有機(jī)碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、水解氮(AN)、有效磷(AP)指標(biāo)測(cè)定采用鮑士旦法[5]。

        1.3 數(shù)據(jù)處理

        采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行計(jì)算,圖形繪制使用Origin 8.0,使用SPSS 22.0進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)和分析。其中,土壤SOC、TN、TP、TK化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA)并采用LSD多重比較分析不同土層的差異。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 土壤碳氮磷含量特征

        由表1可見,土壤SOC、TN、TP含量隨土層的加深而減少,即存在表土聚集的特點(diǎn);而AN、AP在0~10 cm土層土壤中含量最高,20~30 cm土層土壤中次之,中間層10~20 cm土層土壤中含量最低。土壤TN含量在0~10 cm與10~20 cm土層、20~30 cm土層間均存在顯著差異,土壤TP含量在0~10 cm與10~20 cm土層間存在顯著差異,土壤SOC、AN、AP含量均在3個(gè)土層間無顯著差異。

        2.2 土壤碳氮磷生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征

        如圖1所示,土壤SOC(C)、TN(N)、TP(P)含量比值C∶N、C∶P和N∶P在3個(gè)土層中的變化范圍分別為0.60~35.82、0.89~46.08、0.70~3.87,C∶N隨土層深度加深而增大,C∶P和N∶P表現(xiàn)為中間層10~20 cm土層最小,分別為18.77±11.38、1.68±1.09,但C∶P在20~30 cm土層為最大值(17.57±32.15)。C∶P、C∶N、N∶P在3個(gè)土層中差異顯著(P>0.05)。

        表1 不同土層土壤碳氮磷的含量特征

        圖1 各土層土壤碳氮磷生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征

        3 結(jié)論與討論

        土壤碳氮磷含量及其化學(xué)計(jì)量比是衡量土壤有機(jī)質(zhì)組成、土壤質(zhì)量的主要指標(biāo)[6]。前人研究發(fā)現(xiàn)[7],中國表層土壤(0~10 cm)SOC、TN、TP平均含量為10.32 g/kg、1.86 g/kg、0.78 g/kg,本研究中0~10 cm土層土壤SOC、TP含量高于全國平均含量,而TN含量低,三者均在0~10 cm土層土壤中含量最高,具有表具性。土壤P主要受土壤母質(zhì)的影響,源于巖石風(fēng)化,因此變異性較小[6],0~10 cm土層土壤TP含量CV=191%與土壤SOC(CV=81%)和N(CV=31%)有較大的變異性,可能是土壤受人工施肥的影響;在10~20 cm土層與20~30 cm土層中,土壤TP含量相對(duì)穩(wěn)定,平均值為0.84 g/kg和0.79 g/kg,變異系數(shù)分別為39%和58%;我國土壤的平均TP含量為0.78 g/kg[7],由此可見,白云巖區(qū)植煙地的土壤TP含量遠(yuǎn)高于全國平均土壤。土壤SOC、TN受植物根系的呼吸作用的影響,變異性較大。參照全國第二次土壤普查土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[8],研究區(qū)土壤SOC含量為Ⅳ級(jí),土壤TN含量Ⅲ級(jí),土壤TP含量為Ⅰ級(jí),土壤AN含量Ⅳ級(jí),土壤AP含量Ⅲ級(jí),說明研究區(qū)土壤SOC、AN含量適宜,TN、AP含量最適宜,TP含量極豐富。

        研究區(qū)3個(gè)土層土壤C∶N、C∶P、N∶P比值分別是17.98、19.09、1.55,與全國土壤(中國土壤C∶N、C∶P、N∶P平均值分別是12、61、5)[7]和全球土壤(全球土壤C∶N、C∶P、N∶P平均值為14.3、186、13.1)[9]相比,C∶P、N∶P遠(yuǎn)小于全國水平和全球水平。

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