桂林市農(nóng)田耕作層土壤容重和有機(jī)質(zhì)時(shí)空變異分析

劉 明，楊培權(quán)，張新生，莫思華，黃琳琳，黃元芳，蔣冬榮，廖江彥，王 丹

（桂林市農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)站，廣西 桂林 541213）

容重是重要的土壤物理性狀，是衡量土壤環(huán)境好壞的重要指標(biāo)之一。它直接影響土壤水肥供應(yīng)、通氣狀況以及作物根系穿透阻力等性狀[1]。有機(jī)質(zhì)是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)之一，有機(jī)質(zhì)含量高有利于促進(jìn)土壤疏松及結(jié)構(gòu)形成，從而改善土壤的物理性狀[2]。文章綜合考慮了桂林市當(dāng)?shù)氐?種成土母質(zhì)、地形部位和輪作制度等情況后，選取第二次土壤普查時(shí)桂林市農(nóng)田土壤的29個(gè)典型剖面（下稱29個(gè)點(diǎn)位），其中有10個(gè)河流沖擊母質(zhì)點(diǎn)位、9個(gè)洪積母質(zhì)點(diǎn)位、7個(gè)砂頁(yè)巖母質(zhì)點(diǎn)位和3個(gè)石灰?guī)r母質(zhì)點(diǎn)位，29個(gè)點(diǎn)位的基本情況見表1。對(duì)29個(gè)點(diǎn)位所代表田塊進(jìn)行采樣并進(jìn)行分析化驗(yàn)，基于1980年、1995年和2010年測(cè)定的土壤容重和有機(jī)質(zhì)數(shù)據(jù)，對(duì)全市29個(gè)點(diǎn)位耕作層土壤容重和有機(jī)質(zhì)時(shí)空變化進(jìn)行分析和比較研究，基本摸清了1980~2010年桂林市農(nóng)田土壤容重和有機(jī)質(zhì)時(shí)空變化規(guī)律，為以后更加合理的利用和科學(xué)的管理桂林市農(nóng)業(yè)土壤提供基本依據(jù)。

1 土樣采集及容重、有機(jī)質(zhì)數(shù)據(jù)測(cè)定

采樣范圍覆蓋桂林市10縣1所，涉及29個(gè)點(diǎn)位，1980~2010年30年間3次采樣點(diǎn)位置一致。用于容重測(cè)定的土樣采用環(huán)刀采集，環(huán)刀的容積為100 m3；用于有機(jī)質(zhì)測(cè)定的土樣采用小土鏟采集，取樣量為1 kg。耕作層土壤容重采用環(huán)刀法測(cè)定，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定[3-4]，29個(gè)點(diǎn)位耕作層土壤容重和有機(jī)質(zhì)含量數(shù)據(jù)見表2。數(shù)據(jù)使用Excel2003等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤容重

表1 29個(gè)點(diǎn)位的基本情況Table 1 Basic situation of 29 sites

2.1.1 不同成土母質(zhì)耕作層土壤容重的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化由圖1可知，29個(gè)點(diǎn)位中，1980~1995年，桂林農(nóng)田耕作層容重呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)；但1995~2010年，桂林農(nóng)田耕作層容重呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。就成土母質(zhì)而言，1980~1995年，10個(gè)河流沖積母質(zhì)點(diǎn)位中有8個(gè)點(diǎn)位的土壤容重呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，下降幅度為4.6%~11.9%，平均降低7.8%；1個(gè)點(diǎn)位（占4.5%）的土壤容重保持不變；1個(gè)點(diǎn)位呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，上升幅度為2.5%。9個(gè)洪積母質(zhì)點(diǎn)位的土壤容重均呈下降趨勢(shì)，下降幅度為2.3%~13.9%，平均降低7.32%。7個(gè)砂頁(yè)巖母質(zhì)點(diǎn)位中有6個(gè)點(diǎn)位的土壤容重呈下降趨勢(shì)，下降幅度為1.5%~11.0%，平均降低7.4%；1個(gè)呈增加趨勢(shì)，增加幅度為2.6%。3個(gè)石灰?guī)r母質(zhì)點(diǎn)位中有2個(gè)點(diǎn)位的土壤容重呈下降趨勢(shì)，下降幅度為7.9%~8.0%，平均降低7.9%；1個(gè)點(diǎn)位呈上升趨勢(shì)，上升幅度為1.5%。1995~2010年，10個(gè)河流沖積母質(zhì)點(diǎn)位中有2個(gè)點(diǎn)位的土壤容重呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，下降幅度為3.0%~4.0%，平均降低3.5%；8個(gè)點(diǎn)位呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，增加幅度為1.6%~16.8%，平均增加7.5%。9個(gè)洪積母質(zhì)點(diǎn)位中有4個(gè)點(diǎn)位的土壤容重呈下降趨勢(shì)，下降幅度為1.5%~3.9%，平均降低2.9%，5個(gè)點(diǎn)位呈上升趨勢(shì)，上升幅度為1.7%~8.6%，平均增加4.6%。7個(gè)砂頁(yè)巖母質(zhì)點(diǎn)位中有2個(gè)點(diǎn)位的土壤容重呈下降趨勢(shì)，下降幅度為1.6%~3.8%，平均降低2.7%，5個(gè)點(diǎn)位呈上升趨勢(shì)，上升幅度為2.5%~4.9%，平均增加3.9%。3個(gè)石灰?guī)r母質(zhì)點(diǎn)位的土壤容重均呈上升趨勢(shì)，上升幅度為1.6%~3.0%，平均增加2.3%。

2.1.2 不同成土母質(zhì)土壤容重分級(jí)點(diǎn)位數(shù)的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化 按照中國(guó)土壤屬性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，由表3可知，1980年、1995年和2010年，29個(gè)點(diǎn)位耕作層土壤均處在適宜、偏緊和緊實(shí)三個(gè)等級(jí)。就成土母質(zhì)而言，1980年、1995年和2010年，河流沖擊母質(zhì)點(diǎn)位土壤容重處于適宜等級(jí)的點(diǎn)位數(shù)分別為5個(gè)、9個(gè)和8個(gè)，處于不適宜等級(jí)的點(diǎn)位數(shù)分別為5個(gè)、1個(gè)和2個(gè)；洪積母質(zhì)點(diǎn)位土壤容重處于適宜等級(jí)的點(diǎn)位數(shù)分別為2個(gè)、4個(gè)和6個(gè)，處于不適宜等級(jí)的點(diǎn)位數(shù)分別為7個(gè)、5個(gè)和3個(gè)；砂頁(yè)巖母質(zhì)點(diǎn)位土壤容重處于適宜等級(jí)的點(diǎn)位數(shù)分別為2個(gè)、6個(gè)和5個(gè)，處于不適宜等級(jí)的點(diǎn)位數(shù)分別為5個(gè)、1個(gè)和2個(gè)；石灰?guī)r母質(zhì)點(diǎn)位土壤容重均處于不適宜等級(jí)，點(diǎn)位數(shù)分別1980年、1995年和2010年均為3個(gè)。

表2 29個(gè)點(diǎn)位土壤耕作層容重和有機(jī)質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of soil bulk density and organic matter of plowlands of 29 sites

圖1 1980~2010年桂林市農(nóng)田耕作層土壤容重動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Dynamics of soil bulk density of plowlands in Guilin during 1980~2010

表3 桂林市農(nóng)田耕作層土壤容重分級(jí)點(diǎn)位數(shù)分布情況Table 3 Grade-digit distribution of soil bulk density of plowlands in Guilin

2.2 有機(jī)質(zhì)

2.2.1 29個(gè)點(diǎn)位耕作層土壤有機(jī)質(zhì)時(shí)空動(dòng)態(tài)變化 由圖2可知，29個(gè)點(diǎn)位中，就成土母質(zhì)而言，1980~1995年，10個(gè)河流沖積母質(zhì)點(diǎn)位中有1個(gè)點(diǎn)位的土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，降低幅度為4.2%；9個(gè)點(diǎn)位呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，增加幅度為2.8%~37.2%，平均增加13.1%。9個(gè)洪積母質(zhì)點(diǎn)位中有2個(gè)點(diǎn)位的土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，降低幅度為2.5%~7.3%，平均降低4.9%；7個(gè)點(diǎn)位呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，增加幅度為1.3%~27.1%，平均增加10.2%。7個(gè)砂頁(yè)巖母質(zhì)點(diǎn)位中有1個(gè)點(diǎn)位的土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，降低幅度為11.4%；6個(gè)點(diǎn)位呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，增加幅度為1.5%~10.5%，平均增加6.7%。3個(gè)石灰?guī)r母質(zhì)點(diǎn)位的土壤有機(jī)質(zhì)含量均呈降低趨勢(shì)，降低幅度為6.0%~18.3%，平均降低12.9%。1995~2010年，10個(gè)河流沖積母質(zhì)點(diǎn)位中有4個(gè)點(diǎn)位的土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，降低幅度為9.3%~72.4%，平均降低28.4%；6個(gè)點(diǎn)位呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，增加幅度為6.3%~73.0%，平均增加33.2%。9個(gè)洪積母質(zhì)點(diǎn)位中有3個(gè)點(diǎn)位的土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，降低幅度為13.9%~19.0%，平均降低16.8%；6個(gè)點(diǎn)位呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，增加幅度為3.2%~28.2%，平均增加19.9%。7個(gè)砂頁(yè)巖母質(zhì)點(diǎn)位中有5個(gè)點(diǎn)位的土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，降低幅度為4.1%~22.1%，平均降低10.7%；2個(gè)點(diǎn)位呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，增加幅度為34.1%~44.2%，平均增加39.1%。3個(gè)石灰?guī)r母質(zhì)點(diǎn)位中有2個(gè)點(diǎn)位的土壤有機(jī)質(zhì)含量呈降低趨勢(shì)，降低幅度為10.7%~16.3%，平均降低13.5%；1個(gè)點(diǎn)位呈增加趨勢(shì)，增加幅度為30.8%。

圖2 1980~2010年桂林市農(nóng)田耕作層土壤有機(jī)質(zhì)含量動(dòng)態(tài)變化Fig.2 Dynamics of soil organic matter of plowlands in Guilin during 1980~2010

2.2.2 29個(gè)點(diǎn)位耕作層土壤有機(jī)質(zhì)分級(jí)點(diǎn)位數(shù)分布時(shí)空動(dòng)態(tài)變化 由表4可知，1980年和1995年，29個(gè)點(diǎn)位的土壤有機(jī)質(zhì)含量均處在很豐富、豐富和中等三個(gè)等級(jí)；2010年，除了1個(gè)點(diǎn)位處于缺乏等級(jí)外，其余28個(gè)點(diǎn)位也均處在很豐富、豐富和中等級(jí)別。就成土母質(zhì)而言，1980年、1995年和2010年，河流沖積母質(zhì)點(diǎn)位有機(jī)質(zhì)含量很豐富的點(diǎn)位數(shù)分別為3、4和3個(gè)，含量豐富的點(diǎn)位數(shù)分別為2、4和6個(gè)，含量中等的點(diǎn)位數(shù)分別為5、2和0個(gè)，含量缺乏的點(diǎn)位數(shù)分別為0、0和1個(gè)；洪積母質(zhì)點(diǎn)位中有機(jī)質(zhì)含量很豐富的點(diǎn)位數(shù)分別為2、3和4個(gè)，含量豐富的點(diǎn)位數(shù)分別為3、3和3個(gè)，含量中等的點(diǎn)位數(shù)分別為4、3和2個(gè)；砂頁(yè)巖母質(zhì)點(diǎn)位有機(jī)質(zhì)含量很豐富的點(diǎn)位數(shù)分別為0、0和1個(gè)，含量豐富的點(diǎn)位數(shù)分別為3、4和2個(gè)，含量中等的點(diǎn)位數(shù)分別為4、3和4個(gè)；石灰?guī)r母質(zhì)點(diǎn)位中有機(jī)質(zhì)含量豐富的點(diǎn)位數(shù)分別為3、1和1個(gè)；含量中等的點(diǎn)位數(shù)別為0、2和2個(gè)。

表4 桂林市農(nóng)田耕作層土壤有機(jī)質(zhì)含量分級(jí)統(tǒng)計(jì)Table 4 Grade statistics of soil organic matter of plowlands in Guilin

3 小結(jié)與討論

1980~1995年，河流沖積、洪積、砂頁(yè)巖和石灰?guī)r母質(zhì)點(diǎn)位土壤容重降低的點(diǎn)位數(shù)分別為8個(gè)（80%，占該成土母質(zhì)點(diǎn)位總數(shù)的比例，下同）、9個(gè)（100%）、6個(gè)（85.7%）和2個(gè)（66.7%），但1995~2010年，河流沖積、洪積、砂頁(yè)巖和石灰?guī)r母質(zhì)點(diǎn)位土壤容重增加的點(diǎn)位數(shù)分別為8個(gè)（80%）、5個(gè)（55.6%）、5個(gè)（71.4%）和3個(gè)（100%）。由此表明，1980~2010年，4種成土母質(zhì)點(diǎn)位的土壤容重總體均表現(xiàn)出先降低后增加的趨勢(shì)，但石灰?guī)r母質(zhì)點(diǎn)位容重一直處于不適宜等級(jí)。總體而言，29個(gè)點(diǎn)位仍有較大比例土壤容重處于不適宜等級(jí)，1980年、1995年、2010年土壤容重處于不適宜等級(jí)的點(diǎn)位比例分別為69.0%、34.5%、34.5%。

1980~1995年，河流沖積、洪積、砂頁(yè)巖和石灰?guī)r母質(zhì)點(diǎn)位土壤有機(jī)質(zhì)增加的點(diǎn)位數(shù)分別為9個(gè)（90%）、7個(gè)（77.8%）、6個(gè)（85.7%）和0個(gè)（0%），但1995~2010年，河流沖積和洪積母質(zhì)點(diǎn)位土壤有機(jī)質(zhì)含量增加的點(diǎn)位數(shù)分別為6個(gè)（60%）和6個(gè)（66.7%），而砂頁(yè)巖和石灰?guī)r母質(zhì)點(diǎn)位土壤有機(jī)質(zhì)含量降低的點(diǎn)位數(shù)分別為5個(gè)（71.4%）和2個(gè)（66.7%）。由此表明，1980~2010年，就總體動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)而言，河流沖積和洪積母質(zhì)點(diǎn)位土壤有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為上升趨勢(shì)，砂頁(yè)巖母質(zhì)點(diǎn)位土壤有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，石灰?guī)r母質(zhì)點(diǎn)位土壤有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)出下降趨勢(shì)。總體而言，除了第5點(diǎn)位在2010年處于缺乏等級(jí)外，其余點(diǎn)位土壤有機(jī)質(zhì)含量均為中等以上水平。造成這一現(xiàn)象的主要原因可能是由于第5點(diǎn)位所代表地塊在2009年進(jìn)行了土地平整，原本肥沃的耕作層土壤遭到一定程度的破壞，直接導(dǎo)致該點(diǎn)位土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯降低。1980年、1995年、2010年土壤有機(jī)質(zhì)含量處于中等等級(jí)的點(diǎn)位比例分別為44.8%、34.5%、27.6%。

桂林市土壤容重和有機(jī)質(zhì)含量的變化趨勢(shì)，其原因可能有以下幾點(diǎn)：（1）綠肥種植面積波動(dòng)，1980~1993年桂林市綠肥種植面積逐年遞增，但是1993~2010年桂林市綠肥的種植面積基本上逐年遞減；（2）施肥結(jié)構(gòu)的變化，1980~2010年，前期施用的有機(jī)肥較多，但是后期化肥的用量逐年遞增，有機(jī)肥的作用也逐漸被農(nóng)民忽視，導(dǎo)致有機(jī)肥的施用量減少。因此，建議桂林市繼續(xù)加大有機(jī)肥推廣力度，增施有機(jī)肥，改良土壤結(jié)構(gòu)；同時(shí)，穩(wěn)定并逐步擴(kuò)大綠肥種植面積，加大秸稈還田力度；另外，引導(dǎo)農(nóng)民多途徑積制農(nóng)家肥，多施農(nóng)家肥，切實(shí)改善桂林市農(nóng)田土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、保障國(guó)家糧食安全。

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