红壤丘陵区耕地肥力质量演变规律及其影响因素研究

论文摘要

南方红壤丘陵区是我国最重要的农业生产基地,该区总面积约占全国土地面积的1/5,人口占全国的40%,耕地占全国的30%,负担了近一半人口的粮食。对该区耕地的质量演化趋势及原因分析的研究具有重要的理论与现实意义。本文对宁乡县第二次土壤普查资料和宁乡县耕地地力调查资料,以及宁乡县水田18a长期施肥定位试验和中国农业科学院祁阳红壤试验站旱地不同母质23a长期施肥定位试验资料的系统分析,探讨了南方红壤丘陵区耕地土壤肥力质量演变规律及其影响因素。所得主要结论如下:1)以湖南省宁乡县为例,研究南方红壤丘陵区耕地土壤肥力质量演变规律及其影响因素。对宁乡县1979年第二次全县土壤普查及2002年耕地地力调查资料进行比较研究与分析。结果表明:南方红壤丘陵区近20a来稻田有机质和氮素含量增幅很明显;土壤有效磷含量成倍剧增;钾素呈亏损之势。研究也表明南方红壤丘陵区旱地肥力变化趋势与稻田相同,但升降幅度不同。土壤酸化严重尤以稻田为甚。在当前施肥水平下,限制水稻产量的主要因素不是土壤养分,而是剖面构型、障碍层位、地形部位和成土母质等土壤与环境条件,建议减少氮肥和磷肥的施用量,增加钾肥的施用量或稻草还田。土壤肥力演变受土壤所处环境条件和土壤内在性质的影响而出现空间变异,制定施肥计划时应当考虑这些因素。2)以湖南省宁乡县稻田长期不同施肥定位试验为例,研究不同施肥对南方红壤区稻田土壤质量的影响。结果表明:施肥是高产的重要保障,施肥处理的早稻产量比不施肥产量高出107%—127%,晚稻施肥处理的产量比不施肥处理高出70%—84%。在各施肥处理中产量以有机肥氮占施肥总氮的30%(即OM30处理)为最高。OM30施肥处理的土壤有机质、全氮、碱解氮和有效磷都得到显著提高,而稻草还田有利于土壤全钾和速效钾的增加。因此,当地农民可以OM30的施肥结构进行施肥,并进行稻草还田,以平衡土壤养分,提高产量和品质,并提高肥料利用率,保障稻田的持续高产稳产优质。3)以中国农科院祁阳红壤试验站为例,利用中国农业科学院祁阳红壤试验站布置的不同母质土壤的旱地长期定位试验,研究不同施肥对南方红壤区不同母质发育的旱地土壤肥力的影响。结果表明:肥力较高、保肥供肥性能好的土壤,作物产量受施肥的影响相对较小,反之则受施肥的影响较大。施肥能提高旱地土壤有机质、全氮和碱解氮含量而有利于植物生长。秸秆还田能起到改进土壤质量的重要作用,尤其有助于改善土壤钾素养分。同一生态气候条件下,以花岗岩红壤对施肥响应最大,第四纪红土红壤居中,紫色土受施肥影响最小。但施肥对花岗岩红壤的增产作用最大,紫色土居中,第四纪红土红壤最小。4)以宁乡县为例,研究了南方红壤丘陵区复杂的土壤和环境条件对土壤生产力的影响。结果表明,水稻土的适宜耕层厚度为15 cm左右,旱耕地适宜耕层厚度应不低于20cm;成土母质对产量的影响以河湖沉积物母质最好,稻田以板页岩母质最差,旱耕地以紫色砂页岩母质最差;水稻以酸性土最好,旱作以中性土最好;研究区稻田有35.2%的存在障碍层,且多为中、高位障碍,是影响水稻产量整体提高的主要因素;水稻和旱作都以壤土为最好,其中,稻作怕砂,旱作怕粘;水稻土适宜的容重为1.00—1.29 g/cm~3。水稻比旱作需要更厚的土层,水稻土有效土层厚度应不低于65cm,旱土应不低于50cm。研究还表明:地貌海拔越高,产量越低;地形通过影响水文条件而影响产量,地势过高,如山坡上部和高岸田,或地势过低的稻田,如丘间洼地,水稻产量都较低;而地势居中的稻田,如高位河漫滩、一级和二级阶地,水稻产量都较高;这可能是基于地形影响水的灌排和土壤物质循环;旱耕地的产量与地形的地势高度成反相关,即山区产量低于丘岗地,丘岗地作物产量低于阶地。地下水位越深,越有利于水稻高产;在实际中,开挖排水沟应将地下水位降至50cm以下为目标;对于耕地,高的灌溉保证率是高产的有力保障;以较强的排涝能力为好。排灌配合,涝时能及时排,旱时能及时灌,是保障水稻高产的基础。5)根据对南方红壤丘陵区稻田和旱土的质量演变规律和机理研究,以及对稻田和旱地的长期定位施肥试验资料的分析研究,归纳总结性地提出了耕地主要保育技术。其中,水田保育技术为:①以无机肥为主,配合有机肥;②应重视农田的田园化建设,并且以灌溉排水体系为核心,降低洼田的地下水位,培育厚度适当的耕层为主要建设内容,是取得水稻高产稳产的基础;③推广稻草秸秆还田,充分利用稻草秸秆的钾素资源;④对于pH低于5.5的水田应适当施用石灰、钙镁磷肥、钢渣磷肥等碱性肥料,降低土壤酸度;⑤成土母质是施肥的重要参考依据。旱地保育技术为:①以有机肥为主,配合无机肥是培肥旱地地力、提高肥料养分利用率、提高作物产量的重要手段;对于砂性土、保肥性弱的土壤,更依赖于施肥;②培育肥沃深厚的耕作层对旱作物生产极为重要,旱地耕作层应大于20cm为宜;③对于pH小于5.0的土壤应适当施用石灰等碱性物质,提高土壤pH,有助于提高产量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1 引言
• 2 土壤功能
• 3 土壤质量
• 3.1 土壤质量的内涵
• 3.2 土壤质量评价
• 3.2.1 土壤质量的评价方法
• 3.2.2 土壤质量的评价指标
• 3.3 土壤质量评价的讨论
• 4 土壤退化
• 4.1 土壤退化的类型
• 4.1.1 按土壤退化的速度划分
• 4.1.2 按土壤退化的程度划分
• 4.1.3 按土壤退化治理的难易划分
• 4.2 土壤退化的影响因素
• 4.2.1 自然因素
• 4.2.2 人为因素
• 4.3 土壤退化的主要途径
• 4.3.1 社会生产生活过程中排放的三废污染
• 4.3.2 工业品使用过程中的残留与侵入
• 4.3.3 设施农业
• 4.3.4 城市扩张
• 4.3.5 水土流失
• 4.3.6 土壤的利用方式
• 5 土壤修复
• 5.1 土壤修复的方式
• 5.1.1 土壤重建
• 5.1.2 土壤康复
• 5.1.3 土壤矫正
• 5.1.4 土壤维护
• 5.2 土壤修复的主要材料
• 5.2.1 水
• 5.2.2 化肥
• 5.2.3 无机改良剂
• 5.2.4 有机改良剂
• 5.2.5 生物
• 6 南方红壤丘陵区土壤质量研究
• 6.1 南方红壤丘陵区概况
• 6.2 南方红壤丘陵区耕地质量演变研究
• 6.2.1 水稻土质量演变研究
• 6.2.2 旱地质量演变研究
• 6.2.3 南方红壤区土壤酸化问题
• 6.3 南方红壤丘陵区的物质循环研究
• 6.4 南方红壤丘陵区土壤资源的改良利用措施
• 6.4.1 工程措施
• 6.4.2 选育新品种
• 6.4.3 耕种措施
• 6.4.4 施肥或施用改良物质
• 7 问题与不足
• 8 研究内容和意义
• 8.1 研究内容
• 8.2 目的意义
• 第二章 红壤丘陵区耕地肥力演变趋势及原因分析
• 1 研究材料与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 水稻土与旱土主要肥力指标的总体变化趋势
• 2.2 不同类型土壤的有机质变化规律
• 2.3 不同类型土壤全氮含量的变化
• 2.4 不同类型土壤有效磷素含量的变化
• 2.5 不同土壤钾素含量的变化
• 2.6 土壤酸碱度的变化
• 3 讨论
• 3.1 水田肥力演变原因分析
• 3.2 旱地肥力演变原因分析
• 3.3 不同研究结果的比较分析
• 4 结论
• 第三章 长期不同施肥对稻田土壤肥力的影响及其对水稻适应气候的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 自然条件与土壤条件
• 1.2 试验设计
• 1.3 供试肥料及施用量
• 1.4 测定项目与分析方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 不同施肥对土壤有机质含量的影响
• 2.1.1 土壤有机质含量变化趋势
• 2.1.2 土壤有机质年际变化规律
• 2.1.3 不同施肥处理土壤有机质含量差异分析
• 2.2 不同施肥对土壤氮、磷、钾含量的影响
• 2.2.1 土壤氮、磷、钾含量的变化趋势
• 2.2.2 土壤氮、磷、钾年际变化规律
• 2.2.3 不同施肥处理土壤氮、磷、钾含量差异分析及实际中的选用
• 2.3 不同施肥对土壤pH的影响
• 2.4 不同施肥对水稻产量的影响
• 2.5 不同施肥条件下水稻对气候敏感性的差异
• 2.5.1 不同施肥条件下早稻对气候敏感性的差异
• 2.5.2 不同施肥条件下晚稻对气候敏感性的差异
• 3 结论
• 第四章 红壤区旱地肥力演变与施肥的关系
• 1 材料与方法
• 2 结果和讨论
• 2.1 不同施肥处理对三种试验土壤有机质含量的影响
• 2.2 土壤氮素含量的变化
• 2.2.1 土壤全氮的变化
• 2.2.2 土壤碱解氮的变化
• 2.3 土壤磷含量的变化
• 2.3.1 土壤全磷含量的变化
• 2.3.2 土壤速效磷
• 2.4 土壤钾含量变化
• 2.4.1 土壤全钾的变化
• 2.4.2 土壤速效钾含量的变化
• 2.5 施肥对南方红壤丘陵区不同母质旱地中作物产量的影响
• 3 结论
• 3.1 施肥对南方红壤丘陵区旱土的质量影响
• 3.2 南方红壤丘陵区不同土壤对施肥的响应差异
• 第五章 土壤和环境条件对耕地肥力空间变异的影响
• 1 研究材料与方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 土壤性质对作物产量的影响
• 2.1.1 成土母质对作物产量的影响
• 2.1.2 耕层对作物产量的影响
• 2.1.3 有效土层对作物产量的影响
• 2.1.4 障碍层对水稻产量的影响
• 2.1.5 土壤质地对作物产量的影响
• 2.1.6 土壤容重对作物产量的影响
• 2.1.7 土壤酸碱性对作物产量的影响
• 2.2 环境因素对作物产量的影响
• 2.2.1 地貌对作物产量的影响
• 2.2.2 地形对作物产量的影响
• 2.2.3 地下水位对水稻产量的影响
• 2.2.4 灌溉保证率与作物产量
• 2.2.5 排涝能力与水稻产量的关系
• 2.3 土壤与环境条件对主要肥力因子的空间分布影响
• 2.3.1 土壤有机质空间变异规律
• 2.3.2 耕地全氮的空间变异规律及其机理
• 2.3.3 耕地有效磷的空间变异规律及其机理
• 2.3.4 耕地速效钾的空间变异规律及其机理
• 2.3.5 耕地缓效钾的空间变异规律及其机理
• 3 结论
• 第六章 南方红壤丘陵区耕地质量保育技术
• 1 水田耕地质量保育技术及其依据
• 2 旱土耕地质量保育技术及其依据
• 第七章 主要结论、创新和研究展望
• 1 主要结论
• 2 创新点
• 3 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介