论文部分内容阅读
为了获得最佳的作物产量并保护好生态系统，农业科学的各个领域都迫切需要广泛地了解土壤肥力指标的时间变异和演变过程，以及这些变化对环境的影响。在中国，高速发展的经济正改变着水稻的生产方式，而且这种改变在很大程度上都是以牺牲环境为代价的。特别是，在世界范围内，由于农业生产中施用了过量的磷肥，已经导致了严重的水体富营养化。水稻土的氧化还原条件对磷的循环起着重要的作用，可以影响农田土壤中磷向水体的迁移。另外，在中国的城乡交错区，水稻田改种蔬菜是一种非常普遍的现象，它强烈地改变了土壤管理方式，最显著的特点就是大量地增加了化肥和有机肥的施用。鉴于此，本文设计开展了三个方面的研究，以便全面了解经济快速发展的长江三角洲地区土壤养分(特别是磷)在农业生态系统中的变化及其循环过程。
第一各方面调查了张家港市分布的雏形土和人为土，从1980年到2004年，土壤pH、有机质(OM)、阳离子交换量(CEC)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效磷(PAv)和速效钾(KAv)的变化。同时还监测了张家港市从1980年到2004年的施肥量。氮肥的施用量可以分为1983-1989年、1989-1999年和1999-2004年三个明显不同的阶段，其中1989-1999年间逐年显著增加，1999年后有所下降。磷肥的施用可以分为两个明显不同的阶段，即1983-1993年和1993-2004年，其中1993年后施用量逐年增加。从1983年到2004年，钾肥的用量没有明显的变化。雏形土pH增加了0.14个pH单位，而人为土pH显著地下降了1.02个单位。有机质、CEC和全氮在两个土纲上均有增加，平均为2.15 g kg-1、1.6 cmol kg-1和0.21 g kg-1。人为土上全磷下降了70 mg kg-1，雏形土上速效磷增加了4.83 mg kg-1，而速效钾降低了15 mg kg-1。过量的施肥正在导致土壤养分的失衡、人为土的酸化和碳氮比的下降。氮的过量和钾的缺乏已经成为这个地区的潜在问题。因此，我们需要努力调整土壤养分的投入，使之达到一个优化的、可持续的水平。
第二个方面试图发现和了解张家港市淹水的稻田土壤中各个磷形态间的相互转化及其控制因子。在张家港市采集了60个土壤样品，分别将之保存在氧化和还原条件下，测定了各个形态的磷含量，以及其它土壤性质。研究结果发现溶解和松散结合态磷、铁铝结合态磷和有机态磷在氧化和还原条件下差异显著。与氧化状态下的土壤相比，还原条件下土壤的溶解和松散结合态磷降低了一半，铁铝结合态磷增加到66％，有机态磷降低了64％。在氧化和还原条件下，土壤有机质、CEC、pH、活性铁均与土壤各磷形态间有较强的相关性，虽然两种条件下土壤的相关性略有差异但总体趋势是相同的。本研究的结果，可以为水稻生产过程中磷的施用量和土壤管理措施的确定提供基础资料。
第三个方面研究了土地利用方式改变年限和土壤利用强度的改变对无锡市土壤有机磷(Po)和无机磷(Pi)形态的影响。按水稻田转变为蔬菜地的年限长短，将水稻土分为0、<10、10-20和>20年等4个系列，每个系列采集15个土壤样品，分别测定了5种无机形态磷、3种有机形态磷和相关的土壤肥力指标。种植蔬菜20年以上的水稻土与仍种植水稻的水稻土相比，除闭蓄态磷外，其它形态的无机磷，即溶解和松散结合态磷、铝磷、钙磷和铁磷，分别显著增加33.3、281.1、292.8、和437.9 mg kg-1。虽然全磷显著增加，但是有机磷的各个形态均无明显变化，并且有机磷总量在全磷中的比重下降。水稻土改为蔬菜地导致了磷形态的显著变化，这种种植方式的改变导致各种土壤无机形态磷的累积，其中铁磷的增加最为明显，其次是钙磷和铝磷的增加。如果这种趋势继续下去，20年后土壤全磷可能会再增加40-90％。农民应该减少磷肥的施用，或者改变土地利用和管理方式，如施用石膏或者将菜地返过来再种植水稻，一方面将磷尽量以固定态的形式赋存在土壤中，另一方面，通过种植水稻过程中减少磷的施用，提高磷的吸收，以便减轻磷素对环境的压力。
第一各方面调查了张家港市分布的雏形土和人为土，从1980年到2004年，土壤pH、有机质(OM)、阳离子交换量(CEC)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效磷(PAv)和速效钾(KAv)的变化。同时还监测了张家港市从1980年到2004年的施肥量。氮肥的施用量可以分为1983-1989年、1989-1999年和1999-2004年三个明显不同的阶段，其中1989-1999年间逐年显著增加，1999年后有所下降。磷肥的施用可以分为两个明显不同的阶段，即1983-1993年和1993-2004年，其中1993年后施用量逐年增加。从1983年到2004年，钾肥的用量没有明显的变化。雏形土pH增加了0.14个pH单位，而人为土pH显著地下降了1.02个单位。有机质、CEC和全氮在两个土纲上均有增加，平均为2.15 g kg-1、1.6 cmol kg-1和0.21 g kg-1。人为土上全磷下降了70 mg kg-1，雏形土上速效磷增加了4.83 mg kg-1，而速效钾降低了15 mg kg-1。过量的施肥正在导致土壤养分的失衡、人为土的酸化和碳氮比的下降。氮的过量和钾的缺乏已经成为这个地区的潜在问题。因此，我们需要努力调整土壤养分的投入，使之达到一个优化的、可持续的水平。
第二个方面试图发现和了解张家港市淹水的稻田土壤中各个磷形态间的相互转化及其控制因子。在张家港市采集了60个土壤样品，分别将之保存在氧化和还原条件下，测定了各个形态的磷含量，以及其它土壤性质。研究结果发现溶解和松散结合态磷、铁铝结合态磷和有机态磷在氧化和还原条件下差异显著。与氧化状态下的土壤相比，还原条件下土壤的溶解和松散结合态磷降低了一半，铁铝结合态磷增加到66％，有机态磷降低了64％。在氧化和还原条件下，土壤有机质、CEC、pH、活性铁均与土壤各磷形态间有较强的相关性，虽然两种条件下土壤的相关性略有差异但总体趋势是相同的。本研究的结果，可以为水稻生产过程中磷的施用量和土壤管理措施的确定提供基础资料。
第三个方面研究了土地利用方式改变年限和土壤利用强度的改变对无锡市土壤有机磷(Po)和无机磷(Pi)形态的影响。按水稻田转变为蔬菜地的年限长短，将水稻土分为0、<10、10-20和>20年等4个系列，每个系列采集15个土壤样品，分别测定了5种无机形态磷、3种有机形态磷和相关的土壤肥力指标。种植蔬菜20年以上的水稻土与仍种植水稻的水稻土相比，除闭蓄态磷外，其它形态的无机磷，即溶解和松散结合态磷、铝磷、钙磷和铁磷，分别显著增加33.3、281.1、292.8、和437.9 mg kg-1。虽然全磷显著增加，但是有机磷的各个形态均无明显变化，并且有机磷总量在全磷中的比重下降。水稻土改为蔬菜地导致了磷形态的显著变化，这种种植方式的改变导致各种土壤无机形态磷的累积，其中铁磷的增加最为明显，其次是钙磷和铝磷的增加。如果这种趋势继续下去，20年后土壤全磷可能会再增加40-90％。农民应该减少磷肥的施用，或者改变土地利用和管理方式，如施用石膏或者将菜地返过来再种植水稻，一方面将磷尽量以固定态的形式赋存在土壤中，另一方面，通过种植水稻过程中减少磷的施用，提高磷的吸收，以便减轻磷素对环境的压力。