重庆2个区土壤养分状况与海拔高度关系分析

土壤养分对植物有着至关重要的作用, 通过影响植物种群的构成, 间接影响着其他物种, 决定着生态系统的结构、功能和生产力水平, 其营养成分在空间和时间上也会呈异质性分布[1,2]。重庆主城区地处四川盆地东南部, 包括渝中区、江北区、南岸区、九龙坡区、沙坪坝区、大渡口区、渝北区、巴南区、北碚区, 土壤种类及生态系统多样, 土壤类型主要有紫色土、黄壤土、石灰土和水稻土等, 海拔高度一般处于175~1000 m, 随着重庆主城区经济发展日益迅速, 大量农业用地遭到征占, 基本农田多数调整至海拔较高的偏远地区[3]。

本文选取位于主城区南北方向2个耕地面积较大的区县 (即巴南区和北碚区) 进行研究, 旨在通过研究不同海拔高度的土壤养分状况, 评价该地区不同海拔高度耕地土壤的理化状况, 揭示土壤养分含量与海拔高度的关系, 为该区基本农田质量保护和未来特色效益农业发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 土壤采样点的确定

结合测土配方施肥项目, 于2008—2013年在重庆市巴南区和北碚区采集耕地土壤样品7787个。养分采集前收集不同地区耕地面积数据, 根据处于不同海拔高度村社的耕地面积确定每个村社的取样数量, 各采样点海拔高度分布在175~1000 m, 其中海拔800 m (含800 m) 以上的采样152个, 占总样品数的1.95%;海拔600~800 m (含600 m) 采样537个, 占总样品数的6.90%;海拔400~600 m (含400 m) 采样1333个, 占总样品数的17.12%;海拔200~400 m (含200 m) 采样5523个, 占总样品数的70.93%;低于200 m采样242个, 占总样品数的3.10%。

1.2 土壤样品分析测定

采用《测土配方施肥技术规范》进行前处理和分析化验。田间采集的土样经登记编号后进行预处理, 经过风干、磨细、过筛、混匀、装袋后, 由西南大学派驻测试人员到各自区县测土配方施肥实验室分析测试。分析项目包括p H值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等。海拔高度数据的采集利用GPS定位技术, 并记录采样点基础信息。

2 结果与分析

通过采集巴南区和北碚区旱地和水田土壤样品, 对不同海拔高度 (175~1000 m) 的7787个样品进行p H值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量进行测定。由表1可知, 不同海拔高度下旱地土壤p H值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量的变异系数的变化范围为12%~100%, 其中有效磷的变异系数最大, 速效钾的次之, 土壤p H值最小;旱地土壤变异系数大于水田。

2.1 土壤p H值与海拔高度的关系

我国西南地区土壤p H值以酸性为主, 从表1可知, 重庆主城地区土壤p H值以为微酸性为主, 各海拔高度p H平均值在5.96~6.54, 水田、旱地土壤p H值均随着海拔高度的升高而下降, 这与党坤良、袁家富等的研究结果一致[4,5]。在低海拔地区 (200~600 m) 水田土壤p H值略低于旱地土壤, 但是随着海拔增高, 两者趋于一致。

2.2 土壤有机质含量与海拔高度的关系

有机质是反映土壤肥力的重要指标, 从表1看, 重庆市主城地区土壤有机质含量普遍偏低, 不同海拔地区土壤有机质含量均低于25.00 g/kg, 各海拔高度有机质平均含量在17.22~23.20 g/kg, 旱地土壤有机质含量有随着海拔高度升高而升高的趋势, 而这种趋势在水田土壤则表现不明显, 水田土壤有机质平均含量略高土旱地土壤。

2.3 土壤碱解氮含量与海拔高度的关系

不同海拔土壤碱解氮含量平均值在79.95~104.31 mg/kg, 总体含量处于中等水平, 随着海拔高度的变化, 水田土壤碱解氮含量无明显的变化, 而碱解氮则呈现出现升高后降低的趋势, 水田土壤碱解氮含量总体均高于旱地, 但是在海拔较高的地区 (>800 m) , 旱地土壤碱解氮含量较高。

2.4 土壤有效磷含量与海拔高度的关系

土壤有效磷含量范围在10.93~21.47 mg/kg, 其中旱地土壤平均值在17.78 mg/kg, 水田土壤平均值为12.93 mg/kg, 旱地不同海拔高度的土壤有效磷均高于水田。在海拔高于200 m的土壤中, 两者含量总体均随海拔升高而降低, 其中以海拔低于200 m水田土壤有效磷含量最低, 此外水田和旱地土壤有效磷含量均呈现出较大的变异性。

2.5 土壤速效钾含量与海拔高度的关系

土壤有效钾的含量普遍在100 mg/kg左右, 总体处于中等水平, 在海拔高于200 m的土壤中, 旱地和水田速效钾含量总体趋势一致, 这一点类似于有效磷。但是速效钾随着海拔升高呈现出先降低后升高的趋势。

3 小结与讨论

海拔高度对耕地土壤的理化性质和养分含量都有着重要的影响, 海拔高度主要通过温、光、水、热以及母岩影响着土壤的发育, 此外不同海拔高度的耕地, 有着不同的种植制度, 这些人为因素也一定程度上影响着土壤的熟化过程。重庆主城地区低海拔土壤主要以侏罗纪沙溪庙组、自流井组等砂页岩发育而成, 土层较厚, p H适中, 土质肥沃, 结构良好。土壤微生物活力强, 易耕作, 宜种度广, 随着海拔的升高, 土层变薄, p H值下降, 速效养分淋失。

从变异系数上看, 除p H值外, 各指标的变异系数都较大, 这说明土壤养分在相同海拔水平内差异也较大。这是因为同一海拔高度有着不同的成土母质、土壤类型和种植制度, 土壤类型在不同地点间存在较大差异, 从而造成土壤养分在不同地点间的差异也较明显, 其中以有效磷和速效钾变异系数最大, 这与有效磷和速效钾均为速效态养分, 迁移性强, 稳定性较差的特性有关[6,7,8]。

土壤p H主要受土壤母质、雨量等影响, 重庆主城区低海拔土壤类型主要是紫色土, 紫色土是紫色砂、页、泥岩风化物, 在亚热带湿润气候条件下形成的幼年土壤。由于受母岩的影响, 经及频繁的浸蚀和规堆积, 使紫色土的发育形成, 明显反映出生物气候对土壤性质影响小, 化学风化作用微, 但物理风化作用强烈, 土壤砾质含量高。重庆市紫色土母岩除由一部分为酸性黄沙岩外, 其余绝大部分都具有不同程度的碳酸钙。虽然这些碳酸钙在含有CO2的降水影响, 产生溶解大量淋失, 但由于新的土壤不断堆积, 所以土壤中仍残留着一定数量的碳酸钙, 多呈中性和碱性反应。随着海拔的升高, 黄壤、石灰土等土壤类型逐步增多, 而该类型土壤多呈中强酸性反应, 所以造成土壤随海拔升高, 土壤p H整体呈下降趋势。

土壤有机质含量主要受有机质的矿化和积累, 植物残体、动物废弃物归还土壤的影响。在本研究中, 旱地土壤有机质含量随着海拔的升高逐步升高, 这可能与高海拔地区矿化率较低, 有利于有机质积累有关。水田土壤随海拔变化没有表现出类似趋势, 这可能与土壤湿度、土壤微生物等影响有机质的积累造成的[9,10]。土壤碱解氮随海拔变化的趋势与有机质类似, 旱地土壤随海拔升高而升高, 水田则基本保持不变[11]。

土壤有效磷和速效钾均为速效态, 易淋溶, 无论是水田还是旱地, 随海拔表现出来的趋势均大致相同, 特别是在200~800 m的范围内, 均呈下降趋势, 这与主城较高海拔地区耕地坡度一般较低海拔平坝区大, 速效水溶态养分易淋失有关。

摘要：通过测定其p H值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等指标, 研究重庆市巴南区和北碚区海拔高度在1751000 m的旱地和水田土壤的养分状况, 揭示土壤养分含量与海拔高度的关系。结果表明:除p H值外, 其他指标均有较高的变异系数, 其中以有效磷最高;海拔高度800 m以下, 水田和旱地土壤p H值会随海拔升高而降低, 有效磷也有相同趋势, 而土壤有机质和碱解氮旱地和水田土壤则呈现不同的变化。

关键词：海拔高度,土壤养分,理化状况,重庆主城区

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