浙江省高產稻田的土壤肥力特征研究

鄭銘潔， 劉琛， 朱銘， 傅慶林*， 郭彬， 裘高揚， 李華， 林義成

(1.建德市農業農村局，浙江 杭州 311600； 2.浙江省農業科學院 環境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021；3.安吉縣農業農村局，浙江 湖州 313300)

水稻土是一種重要的土地資源，以種植水稻為主，其土壤肥力特征直接影響我國糧食安全。研究不同生產力水稻土的肥力變化特征，對于定向培育高產水稻土和提升中低產水稻土肥力具有重要的指導意義[1]。目前，我國對水稻土肥力特征做了大量的研究[2-3]，明確高產水稻土的熟化程度高，耕層土壤厚度一般達到15 cm，土壤有機質比較豐富[4]。水稻土經過長期的水耕熟化，合理的利用，可以達到排水暢、土體厚、肥力高[1,5]。但是對高產水稻土的土壤肥力指標研究相對較少。為了培育高產水稻田，我們選擇浙江省6個縣(市)具有代表性稻區的水稻土，采集54個水稻土樣品進行物理化學性質分析，從土壤環境、剖面性狀和理化性質等方面，研究高產穩產稻田土壤肥力的基本特性，揭示浙江省水稻高產土壤特性，以期為高產水稻土的定向培育和提升中、低產水稻土的肥力提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 采樣

選擇浙江省6個縣(市)具有代表性的水稻土：溫嶺市濱海鹽土區(E121°33′20.4″，N28°24′59.8″，涂黏田，質地為壤土)，瑞安市飛云江沖積扇區(E120°45′47.9″，N27°72′74.6″，泥砂田，質地為砂壤)，淳安縣山隴緩坡梯田(E118°51′12.5″，N29°42′64.4″，黃筋泥田，質地為砂壤)，江山市沖積平原區(E118°56′37.3″，N28°58′55.9″，砂田，質地為砂壤)，平湖市水網平原區(E121°02′10.7″，N30°64′20.2″，黃斑青粉泥田，質地為粉土)，長興縣緩坡紅壤區(E119°88′14.7″，N30°95′81.8″，黃泥田，質地為砂壤)。按照《全國各耕地類型區高產田、中產田、低產田糧食單產指標參照表》，將田塊劃定為高產田、中產田和低產田。每個縣(市)均采集高、中、低3種類型的土壤樣品，每個類型取3個土樣，每個縣(市)取9個土樣，6個縣(市)共取得54個土壤樣品。

在2021年10月水稻收割前1周，以S形取樣法隨機布點，先去除表層植株根系和破碎變形的土壤，用取土器采集0～20 cm耕層的土壤樣品；用環刀盒采土壤，以確保土壤結構完整自然，帶回實驗室后，風干以備測定基本理化性狀。

1.2 測定項目和方法

土壤基本理化性狀的分析方法[6]：土壤機械組成的測定采用比重計法，微團聚體的測定采用吸管法，土壤pH的測定采用玻璃電極法，有機質含量的測定采用重鉻酸鉀容量-外加熱法，全氮含量的測定采用濃硫酸催化消煮-凱氏定氮法，堿解氮含量的測定采用堿解擴散法，有效磷含量的測定采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法，速效鉀含量的測定采用醋酸銨浸提-火焰光度法。

1.3 數據處理

本試驗數據采用Excel和SPSS軟件進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 耕層土壤化學性狀

如表1所示，6個縣(市)的高產稻田耕層土壤pH 5.65～7.78，平均7.13；有機質含量29.12～46.01 g·kg-1，平均含量為36.40 g·kg-1；全氮含量1.75～2.75 g·kg-1，平均含量為2.19 g·kg-1；堿解氮含量86.70～176.44 mg·kg-1，平均含量為143.85 mg·kg-1；有效磷含量12.95～28.96 mg·kg-1，平均含量為20.12 mg·kg-1；速效鉀含量43.40～197.90 mg·kg-1，平均含量為88.44 mg·kg-1。

表1 水稻土0～20 cm耕層土壤理化性質

2.2 耕層土壤物理性狀

如圖1所示，6個縣(市)高產稻田的耕層土壤機械組成為砂粒8%～22%、粉粒55%～68%、黏粒20%～24%，而中低產田為砂粒13%～31%、粉粒50%～66%、黏粒13%～28%。

圖1 6個縣(市)水稻土0～20 cm耕層土壤微團聚體分布

6個縣(市)稻田土壤微團聚體的分布，隨土地生產力的提升，0.010～<0.050 mm和0.005～<0.010 mm粒級的微團聚體含量均有增加，0.001～<0.005 mm粒級的團聚體含量相應減少。高產田耕層土壤的0.050～0.250 mm微團聚體含量1%～4%，0.010～<0.050 mm微團聚體含量11%～31%，0.005～<0.010 mm微團聚體含量25%～49%，0.001～<0.005 mm微團聚體含量23%～50%，<0.001 mm微團聚體含量17%～27%。

2.3 土壤剖面特征

通過6個縣(市)的高產田調查表明，耕作層厚度10～15 cm占15.5%，>15～20 cm占56.7%，>20 cm占28.8%，暗棕色，耕層下部有明顯的鱔血斑塊。犁底層厚度5～8 cm，灰棕色，塊狀結構，穴縫處有鱔血斑塊，有較多的根孔，具有優良的透水性和保水性。斑紋層(滲育層)厚度在30～50 cm，暗棕色，內部分布銹點斑紋。淀積層(底土層)位于田面80 cm以下，厚度達40 cm以上，有明顯的鐵錳物質集聚形成結核。潛育層青灰色，土層深度≥100 cm。

2.4 產量與其他指標的相關性

產量與耕層土壤的砂粒(-0.714**)呈極顯著負相關，與0.001～<0.005 mm粒級微團聚體(-0.529*)呈顯著負相關，而與粉粒(0.645*)、pH(0.551*)、有機質(0.548*)和堿解氮含量(0.556*)呈顯著正相關，與黏粒(0.364)、全氮(0.332)、有效磷(0.381)、速效鉀(0.092)無顯著相關性。

3 小結與討論

高產水稻土具有良好的土體構型。本研究表明，由于80%的水稻根系集中于20 cm以上的土層，高產水稻土耕層理想深度在20 cm以上；土體構型中土壤質地上壤下黏，斑紋層厚，有蓄水、保肥、滲水和通氣作用。也有研究[1]認為，高產水稻土應為脫潛化水稻土，耕作層厚度15～20 cm，犁底層厚度5～10 cm，心土層厚度25～30 cm和底土層厚度≥40 cm，地下水位在95 cm以下。因此，高產水稻土良好的土體構型應該是土壤剖面層次發育明顯，包括有深厚的耕作層、發育良好的犁底層、垂直節理明顯的心土層和保蓄性能較好的底土層。

高產水稻田土壤具有適宜的物理性狀。本研究表明，高產田耕作層土壤砂粒8%～22%，粉粒55%～68%，黏粒20%～24%，并且粉粒是6個縣(市)高產田土壤機械組成中的優勢粒級，這一粒級的組分占比較高，是土壤擁有高自然肥力的重要特征。與前人研究高產田耕作層土壤粉砂粒占70%、黏粒為24%相似[4]。由此說明，隨著土地生產力的提升，砂粒的占比逐漸減小，粉粒和黏粒的占比之和逐漸增大。本研究發現，土壤微團聚體中0.010～<0.050 mm和0.005～<0.010 mm粒級的含量隨耕地質量的改善、生產力的提升而有所增加，0.001～<0.005 mm粒級的微團聚體含量也相應減少，并且產量與耕層土壤的粉粒呈顯著正相關，而與耕層土壤的砂粒、0.001～<0.005 mm粒級微團聚體呈顯著負相關。這與前人研究結果[7-8]相一致。

高產水稻土耕層土壤養分豐富、供肥保肥能力強。本研究表明，高產田土壤pH、有機質、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均高于中低產田土壤，并且產量與耕層土壤的pH、有機質和堿解氮含量呈顯著正相關。有研究表明，高產水稻土有機質含量和其他養分均高，土壤酸堿適中，一般無碳酸鹽反應或微弱反應[9-10]。由此可知，高產田耕作層土壤不僅有豐富的養分，而且還有較強的供肥保肥能力。由于有機物質的施用不僅能提升土壤肥力，還能改善土壤的物理結構，增加土壤團聚體穩定性[11-12]。因此，在中低產田土壤改良中要加強土壤的培肥和有機物料的添加，特別是與秸稈還田措施相結合，培育出高產水稻土。