糧田改種蔬菜對水稻土土壤結構與有機質含量的影響

摘 要：利用江蘇省江都市馬凌村良種場多年糧田（對照）和糧田改種蔬菜20年以上田塊，研究糧改蔬對0～60 cm土層團聚體、土壤容重、孔隙度、固液氣三相比和有機質含量與分配的影響。結果表明，與對照相比，長期蔬菜種植減少了0～20 cm土層中0.250～1.000 mm和0.053～0.250 mm粒徑團聚體的數量，卻增加了<0.053 mm微團聚體的數量；增加了20～60 cm土層中0.053～0.250 mm小團聚體的數量，降低了<0.053 mm微團聚體的數量。長期蔬菜種植使0～20 cm耕層土壤容重顯著降低21.0%、氣孔度顯著增加29.6%，20～40 cm土層氣孔度顯著降低了42.3%，固、液相所占比例在0～20 cm土層降低但在20～40 cm土層增加。兩種利用方式下，0～20 cm土層中有機質含量分別占0～60 cm土層有機質含量的58.9%和63.3%，長期蔬菜種植下0～20 cm耕層土壤有機質含量顯著降低了20.8%。糧改蔬多年耕種可改善土壤的物理結構卻減少了耕層土壤有機碳固儲數量。

關鍵詞：蔬菜種植；水稻土；團聚體；土壤結構；土壤演變

中圖分類號：S152.4 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2013）11-0066-04

目前由于城鎮化建設擴大，較多的遠郊糧田改種蔬菜以滿足城鎮居民生活需求，土地利用方式的改變勢必影響土壤演變及肥力水平。土壤團聚體、有機質含量與土壤結構形成、養分保儲密切相關，是評價土壤肥力水平、土壤有機碳固儲能力、土壤結構的穩定性的重要指標[1～4]，也是表征土壤質量的重要指標[2，4]。不同土壤類型、土地利用方式及施肥措施對土壤團聚體、土壤結構和養分含量的影響存在明顯差異[3，5～8]。通常土壤養分的增加易促進土壤有機質的積累并提高土壤大團聚體含量[9，10]。近年來涉及旱作區蔬菜種植及其他土地利用方式下的土壤酸化、板結及養分變化[1，3，6，7]等報道較多，但針對稻田改種蔬菜對土壤物理結構及土壤碳固儲的潛在影響研究不夠。本試驗利用自然條件下具有相同稻-麥輪作糧食作物種植背景的長期糧食種植與改種蔬菜20年以上田塊，研究不同利用方式下土壤物理結構（團聚體含量、土壤容重、固液氣三相比）及土壤有機質0～60 cm剖面上分布差異，探討稻區農田糧改蔬對土壤演變的影響，為正確評價農田糧改蔬后農田土壤的演變趨勢及制定合理調控措施提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

1.2 樣品采集與測定

選擇3塊肥力中等的稻-麥輪作糧田且其部分區域改種蔬菜達20年以上田塊，其中將每塊農田的糧食種植區（稻田，CP）作為對照，蔬菜種植區（蔬菜田，VP）則為處理，重復3次。于2011年5月，分別在糧作區和相鄰菜作區，各隨機選擇3個采樣點，分0～20、20～40、40～60 cm三層采集，將同區域同層次3個樣點的土壤樣品混合，即為某一研究區域某一層次的土壤樣品。所采取土壤樣品用于水穩性團聚體、土壤有機質的測定。

水穩性團聚體測定用濕篩法[11]，依次通過1.000、0.250、0.053 mm篩進行分級；剖面土壤容重利用土鉆法[11]進行測定；土壤有機質采用重鉻酸鉀外加熱法[12]；土壤總孔隙度、毛細管孔隙度和氣體孔隙度采用計算法[12]。

1.3 數據處理與分析

式中F：水穩性團聚體占總團聚體百分含量；m：水穩性團聚體烘干質量；i：團聚體粒級；M：總團聚體烘干重。

本試驗數據處理利用Excel 2003進行方差分析、相關分析及制圖。

2 結果與分析

2.1 不同土地利用方式對土壤團聚體含量與分配的影響

土層土壤團聚體含量

2.2 不同土地利用方式對土壤容重和孔隙度的影響

2.3 不同土地利用方式對土壤有機質含量的影響

圖3 長期菜作和糧作下不同土層有機質含量

3 結論與討論

本研究結果表明，長期植菜致0～20 cm 耕層土壤容重與固液相所占比例下降、氣孔度增加，而20～40 cm層土壤容重具有降低趨勢且固液相所占比例較糧作田增加。水稻土土壤容重降低與耕層氣孔度的增加改善了土壤結構[13]，但土壤蓄水保水能力下降。糧改蔬后，土壤容重隨剖面深度增加且在40～60 cm土層顯著高于糧作田，甚至高于糧作田犁底層（20～40 cm）。推測原因可能是長期植菜的精耕深松打破了糧作田固有犁底層、上層土壤中細小土壤顆粒與較小有機肥顆粒隨水分向下遷移到深層所致，并影響深層團聚體的形成。

本研究發現土壤有機質隨土壤剖面深度增加而降低，這與前人結果一致[11，16]；有機質含量與土壤深度呈顯著負對數相關關系，與寇太記等[11]研究結果趨勢相同。但本研究發現長期蔬菜種植降低了0～20 cm 耕層土壤有機質含量，這與張靚等[14]認為蔬菜種植因多施有機肥將提高土壤有機質含量的結果不一致。分析有以下幾方面的原因，① 張靚等[14]是基于旱作區土壤結果，而本研究是針對江南稻區水稻土，旱作區與稻區存在土壤類型與水分條件等環境因素明顯差異，有機質在土壤中礦化與合成機制不一致；②旱作區多施漚制農家肥而稻區多施用糞尿肥為主，后者輸入的外源有機物料偏少；③改種蔬菜使得糧田土壤物理結構改善，耕層增加的氣孔度提高了土壤中空氣含量，有利于微生物有氧代謝，相比厭氧環境易促進有機質的礦化分解，不利于有機質的積累。糧田改種蔬菜影響土壤演變，但對土壤質量的綜合影響仍有待進一步研究。

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