楊 敏，陳秀虎，皮曉娟，郭 峰，陳新苗，胡結(jié)文

（1清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東清遠(yuǎn) 511510；2連州市高山綠稻米業(yè)有限公司，廣東連州 513400）

0 引言

土壤是水稻生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，其養(yǎng)分含量制約著水稻產(chǎn)量與品質(zhì)形成[1-4]。研究水稻田土壤養(yǎng)分遷移與分布狀況，并對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的評(píng)估，是配方精準(zhǔn)施肥的前提條件，對(duì)提高水稻產(chǎn)量及品質(zhì)具有重要的作用，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)改善、肥力提升和環(huán)境保護(hù)都有一定的意義[5-6]。土壤養(yǎng)分含量是作物、氣候、地形、土壤、人為活動(dòng)等多個(gè)因子綜合作用的結(jié)果[7-10]。短期內(nèi)影響土壤的主要因素是作物和人為活動(dòng)。土壤養(yǎng)分元素在生物體和土壤之間循環(huán)變化的過程，稱為土壤形成的生物小循環(huán)，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)改善和肥力積累起決定性作用，是土壤基本結(jié)構(gòu)特性和肥力保持相對(duì)穩(wěn)定的基礎(chǔ)[11]。在人為活動(dòng)中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的施肥是最直接的人類活動(dòng)對(duì)小循環(huán)的參與行為，當(dāng)外源肥料施入土壤后，施入的肥料與土壤中原有的營(yíng)養(yǎng)素共同作用形成一個(gè)新的土壤動(dòng)態(tài)平衡體系[12]，并在短暫的時(shí)間內(nèi)對(duì)土壤產(chǎn)生極大的局部影響。合理的施肥能起到促進(jìn)作物生長(zhǎng)、改善土壤結(jié)構(gòu)的雙重作用[13]，如果施肥過多，不能及時(shí)被作物吸收利用，產(chǎn)生遷移流失，造成環(huán)境染污和生產(chǎn)浪費(fèi)[14]。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，土壤速效氮磷鉀的遷移研究主要集中于縱向土壤深層的遷移[15-16]，土壤表面的橫向遷移分布研究未見國(guó)內(nèi)報(bào)道。本研究以廣東省連州市白石村為例，以梯田自然水流路徑為背景，將梯田分成6層采樣，測(cè)量每層稻田土壤堿解氮、速效磷與速效鉀含量，建立回歸方程。研究在自然生態(tài)下，水稻梯田土壤堿解氮、速效磷與速效鉀隨著水流路徑橫向遷移與分布的規(guī)律，以期為該地區(qū)水稻生產(chǎn)測(cè)土配方變量施肥、養(yǎng)分精準(zhǔn)管理和環(huán)境生態(tài)保護(hù)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

連州市九陂鎮(zhèn)白石村位于廣東省北部與湖南南部交界的山區(qū)，地處112°22′E，24°44′N。該村屬石灰?guī)r地區(qū)，地勢(shì)東高西低，主要為丘陵和盆地，亞熱帶季風(fēng)性氣候，年均日照總時(shí)數(shù)1510.6 h，年平均降雨量1606 mm。2—3月有連續(xù)的陰雨天氣，但降雨量較少；夏季以西南風(fēng)為主，4—6月為雨季，雨水最多，偶有冰雹、暴雨等強(qiáng)對(duì)流天氣出現(xiàn)。秋季漸涼，秋高氣爽，常有暴雨等強(qiáng)對(duì)流天氣。冬季干燥，10—12月雨量最少，進(jìn)入12月山區(qū)開始有霜，隆冬季節(jié)后常有霜、雪、冰凍、雨淞天氣出現(xiàn)。該村適宜不同生態(tài)型作物生長(zhǎng)，四季宜耕，目前山地與坡地主要種植油茶，基本農(nóng)田梯形分布于國(guó)道107兩邊，如圖1。雨水經(jīng)梯田流入國(guó)道107排水系統(tǒng)，最后注入連州河。梯田主要種植水稻與地方特色品種——連州菜心。水稻生長(zhǎng)期間所需的水主要源于山泉水，山泉水自上而下逐層澆灌梯田。

圖1 樓沖、老寨與風(fēng)沖口村民小組水稻種植地呈梯狀分布的地形地貌照片

1.2 土壤樣品采集與處理

從白石村的19個(gè)村民小組中，排除溝渠分割地塊，選擇10個(gè)采集土樣，具體名稱與地理位置詳見圖2。每個(gè)采樣單元同時(shí)具備集中連續(xù)分布、有6個(gè)以上層次、固定的水流路徑3個(gè)基本條件。對(duì)于超過6個(gè)層次的梯田，去掉中間面積過小的地塊，再采取掐頭去尾的方法保留中間6個(gè)層次，自上而下編號(hào)為1～6層。采用“S”形布點(diǎn)法（如圖3），每個(gè)層次地塊采集5個(gè)土樣，共采集土樣300份，均為水稻土。采樣時(shí)，清除土壤表層雜物，采集耕層(0～20 cm)土壤。采樣時(shí)間為當(dāng)年的11月中旬，即晚稻收割后、菜田備耕開始前。將同一層次梯田采集的5個(gè)土樣混勻后，四分法取約1.0kg，10個(gè)采樣單元共獲得60份混合土樣。經(jīng)風(fēng)干、磨細(xì)、去雜、過篩處理，作為分析樣品備用。

圖2 土壤采樣單元分布圖

圖3 土壤采樣“S”形布點(diǎn)示意圖

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

參照《土壤農(nóng)化分析》[17]中的測(cè)定方法，測(cè)定土壤pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀等養(yǎng)分含量等主要指標(biāo)。土壤pH采用電位法（水:土＝2.5:1）；有機(jī)質(zhì)含量的測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法；土壤堿解氮含量測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法；速效磷含量的測(cè)定用0.5 mol/L的碳酸氫鈉浸提、鉬藍(lán)比色法；速效鉀含量測(cè)定用1.0 mol/L的醋酸銨浸提、火焰光度計(jì)法。

水稻種植地為廣東省連州市白石村，土壤主要養(yǎng)分含量檢測(cè)地點(diǎn)：清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品食品質(zhì)量安全檢測(cè)中心；檢測(cè)時(shí)間：2021年12月—2022年2月；主要檢測(cè)儀器：上海雷磁儀器有限公司PHS-3C型pH計(jì)，上海新諾儀器YJY-923F型往復(fù)振蕩搖床，上海精科752N型分光光度計(jì)和上海力辰科技WGH6400型火焰光度計(jì)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2010與SPSS 19軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 白石村水稻種植區(qū)土壤營(yíng)養(yǎng)基本狀況

10個(gè)村民小組堿解氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量如圖4，白石村土壤主要養(yǎng)分含量整體情況如表1。依據(jù)第二次全國(guó)土壤普查評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，白石村水稻種植梯田土壤堿解氮平均水平為中上，速效鉀為中等，速效磷達(dá)極高水平，有機(jī)質(zhì)為中上水平。

表1 白石村水稻種植梯田土壤主要營(yíng)養(yǎng)成分含量

圖4 白石村10個(gè)村民小組水稻種植梯田土壤主要營(yíng)養(yǎng)成分含量

2.2 土壤堿解氮的含量與分布

從第一至第六層，白石村10個(gè)村民小組梯田土壤堿解氮含量逐漸增加，呈指數(shù)回歸變化趨勢(shì)，其空間分布特點(diǎn)詳見表2。

表2 白石村水稻梯田土壤堿解氮含量與空間分布

2.3 土壤速效鉀的含量與分布

白石村梯田土壤速效鉀含量和分布與堿解氮相似，也隨梯田層次降低，也呈現(xiàn)明顯的指數(shù)升高回歸趨勢(shì)，其指數(shù)回歸方程與相關(guān)系數(shù)如表3。

表3 白石村水稻梯田土壤速效鉀含量與空間分布

2.4 土壤速效磷的含量與分布

圖4顯示，白石村土壤中速效磷的含量分布沒有明顯的橫向遷移趨勢(shì)。依據(jù)圖4的數(shù)據(jù)源，以堿解氮為自變量，速效磷為依變量的二次回歸方程：y?=0.0102x2-2.3488x+175.03，擬合度達(dá)到72.72%。

3 結(jié)論

（1）連州市白石村水稻梯田土壤中堿解氮含量在69.87～169.0 mg/kg之間，平均值為103.3 mg/kg，評(píng)價(jià)等級(jí)為中上，隨水流遷移明顯，梯田由上到下呈指數(shù)回歸分布，相關(guān)系數(shù)為0.9719，低洼水淹地塊含量明顯增高。

（2）速效鉀為平均值為95.25 mg/kg，屬于中等水平，與堿解氮相似，隨水流遷移明顯，梯田由上到下呈指數(shù)升高回歸分布，相關(guān)系數(shù)為0.9885；不同地塊由于淹水時(shí)間長(zhǎng)短不同，其含量有明顯的不同。

（3）土壤對(duì)速效磷具有較強(qiáng)的吸附作用，隨水流遷移不明顯，分布相對(duì)穩(wěn)定，含量達(dá)到42.84 mg/kg，有富集傾向。

（4）白石村在區(qū)域大配方的小調(diào)整工作中，應(yīng)考慮其水稻田土壤堿解氮、速效磷、速效鉀的含量與分布的自身特性。

4 討論

4.1 白石村水稻種植區(qū)土壤中速效氮、速效鉀元素的分布特征

表2與表3數(shù)據(jù)顯示，白石村的水稻梯田土壤堿解氮和速效鉀在水流的作用下，由上層梯田向下層梯田移動(dòng)分布，其移動(dòng)分布有指數(shù)回歸的趨勢(shì)，10個(gè)采樣點(diǎn)的相關(guān)系數(shù)均大于0.8，平均值大于0.9，其堿解氮的相關(guān)系數(shù)平均值為0.9719、速效鉀的相關(guān)系數(shù)為0.9885。堿解氮與速效鉀都易溶于水，特別是淺層施肥方式施入的速效養(yǎng)分主要集中于土壤上層，利于水稻生長(zhǎng)對(duì)養(yǎng)分的吸收[18]，也容易縱向滲透到土壤深層，更容易隨水流失。因此，在水稻梯田土壤中，上層梯田土壤中的氮和鉀，容易隨水流入下層梯田，并在積水處縱向沉積[19]。同時(shí)，這也是造成下游水域富氮化的重要原因。在酸性條件下，土壤中的固定態(tài)鉀會(huì)被激活[20]，所以，長(zhǎng)期流水的水稻田速效鉀會(huì)不斷流失，從而造成高層梯田嚴(yán)重缺鉀。據(jù)胡雅等[21]報(bào)道，干旱的黃土丘陵溝壑區(qū)溝道土壤速效鉀含量也有類似的分布。另外，阿迪拉·阿布力米提等[19]研究發(fā)現(xiàn)，土壤水分含量與速效鉀含量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)(P＜0.05)。在圖4中，不同采樣區(qū)速效鉀含量有較大波動(dòng)，這可能是因?yàn)樵摯鍨榍鹆昃徠屡璧?，不同梯田相同層次的高度不同，土壤淹水時(shí)長(zhǎng)與含水量不同，導(dǎo)致土壤速效鉀的含量不同。

4.2 白石村水稻種植區(qū)土壤中速效磷的分布特征

測(cè)量數(shù)據(jù)顯示，白石村梯田土壤速效磷分布具有相對(duì)的穩(wěn)定性，在不同層次梯田土壤沒有明顯的變化趨勢(shì)，但其平均含量為42.84 mg/kg，依據(jù)詹秋麗等[22]的研究報(bào)道，有中等富集的傾向；同時(shí)，與堿解氮存在一定的負(fù)相關(guān)性，這與楊敏等[23]研究的結(jié)果一致。其主要原因如夏文建等[24]報(bào)道，施用氮肥能促進(jìn)磷吸持指數(shù)(PSI)顯著性升高，即速效磷被土壤吸附固定成緩效磷，土壤的固磷能力增強(qiáng)，土壤表層速效磷下降，表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)。同時(shí)，由于土壤對(duì)速效磷的吸附固定，一部分滯留在土壤表層，一部分向土壤中下層縱向遷移，很少有橫向的水流遷移。所以，水稻梯田土壤速效磷的分布具有相對(duì)的獨(dú)立性，沒有因水流而在不同層次梯田土壤發(fā)生明顯變化的趨勢(shì)。另?yè)?jù)王艷玲[25]報(bào)道，隨著有機(jī)質(zhì)含量的增加，紅壤的速效磷含量提升。依據(jù)圖4的數(shù)據(jù)源，白石村土壤有機(jī)質(zhì)平均含量是21.20 mg/kg，按照中國(guó)土壤普查標(biāo)準(zhǔn)為中偏上，這可能為速效磷積累提供了有利條件。

4.3 白石村水稻生產(chǎn)管理建議

白石村水稻種植地以梯田分布為主，有近2/3的水稻種植地分布于國(guó)道107東西兩側(cè)，雨水經(jīng)梯田流向國(guó)道，并由國(guó)道兩邊的排水系統(tǒng)注入連州河。所以白石村水稻梯田土壤從上到下堿解氮和速效鉀呈不斷增高的趨勢(shì)，速效磷在不同層次分布較穩(wěn)定、整體水平極高。另外，在近幾年的實(shí)際生產(chǎn)中，采用的施肥方案是該村所在連州市土壤肥料站推薦的配方。基于上述情況，提出兩點(diǎn)生產(chǎn)建議：第一，修建沿水流方向的排水溝渠，阻斷水流貫穿水稻梯田，避免堿解氮與速效鉀隨水流失，防止環(huán)境污染；第二，按照《測(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)范》區(qū)域大配方、生產(chǎn)小調(diào)整的要求，在小配方優(yōu)化調(diào)整時(shí)，應(yīng)考慮到堿解氮、速效鉀的縱向分布流失、速效磷的富集化傾向等因素。