庐山山地红壤养分状况研究

鲁加南

摘要    為了明确庐山土壤剖面养分状况及各营养元素之间的关系，在庐山红壤分布区挖取土壤剖面观察土壤分层与形态，分析A、B、C不同层次的有机质、氮磷钾及微量元素的含量。结果表明，红壤有机质、速效钾和有效铜含量的变化趋势大致相同，即随着土壤深度的增加而减少。其中，有机质和有效铜含量随土壤深度的增加而下降明显，有机质含量从15.68 g/kg下降至5.67 g/kg，降幅63.84%;有效铜含量从0.52 mg/kg下降至0.06 mg/kg，降幅88.46%。与之相反，有效硼的含量则随着土壤深度的增加而增加，且增幅明显。红壤全氮含量在A、B层之间差异不明显，而在C层中含量较上面2层少，且降幅明显;速效磷的含量则出现了“高—低—高”的分布情况。红壤有机质与有效硼、有效铜在各层次中的分布均呈现出线性关系，其中有机质与有效硼成负相关，与有效铜则成正相关。庐山山地红壤养分含量不足，盐基淋失、酸化现象较为明显，各养分含量之间关系密切，本研究为今后的红壤改良提供了参考。

关键词    山地红壤;养分状况;庐山

中图分类号    S158        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）17-0180-03                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    In order to understand the nutrient status and the relationship between the nutrient elements in the soil profile of Lushan Mountain，the soil stratification and morphology were observed by digging soil profile of red soil distribution area in Lushan Mountain，and the contents of organic matter，nitrogen，phosphorus，potassium and trace elements in different layers of A，B and C were analyzed.The results showed that the change trends of organic matter，available potassium and available copper in red soil were similar，which all decreased with the increase of soil depth.Among them，the content of organic matter and available copper decreased significantly with the increase of soil depth. The organic matter decreased from 15.68 g/kg to 5.67 g/kg，which decreased by 63.84%.The content of available copper decreased from 0.52 mg/kg to 0.06 mg/kg，which decreased by 88.46%.On the contrary，the content of available boron increased with the increase of soil depth，and the increase was obvious.There was no significant difference in total nitrogen content between A and B layers in red soil，but the content in C layer was less than that in the upper two layers，and the decrease was obvious.The available phosphorus content showed the distribution status of "high-low-high".The distribution of organic matter in red soil was linear with available boron and copper in all layers，and there was a negative correlation between organic matter and available boron，but a positive correlation between organic matter and available copper.The nutrient content of the red soil in Lushan Mountain is insufficient，and the phenomena of salt leaching and acidification are relatively obvious.There is a close relationship among the nutrient contents，which provides a reference for the improvement of the red soil in the future.

Key words    mountain red soil;nutrient status;Lushan Mountain

庐山地处我国亚热带地区，光、热、水条件较好，水平地带土壤分布主要为红壤。目前，关于庐山地区土壤养分含量的研究较多，陈相宇等[1]研究了庐山土壤速效钾的垂直分布特征，发现随着海拔升高，土壤中速效钾的含量在减少;杜有新等[2]研究了庐山植物根际土的氮磷有效性和酶活性，发现不同树种之间的根际土壤酸性磷酸酶、有效磷和碱解氮存在明显差异，而脲酶没有差异。然而，目前庐山地区水平地带红壤的剖面养分研究鲜有报道。同时，由于不合理的开发利用，庐山红壤肥力下降，酸化严重，养分含量发生变化。因此，笔者以庐山地区为试验区域，研究了该地区红壤的剖面特征以及氮、磷、钾和微量元素养分状况，并与同地区的山地棕壤进行比较，旨在全面掌握区域内红壤养分状况，并为农业合理耕作提供可靠依据。

1    区域概况与研究方法

1.1    研究区概况

庐山位于江西省北部、九江市南部，西北濒临长江、东南濒临鄱阳湖，地理坐标为北纬29°28′～29°45′、东经115°50′～116°10′，面积302 km2。庐山是由于地壳运动所形成的地垒式断块山，其周围是低矮的丘陵和湖泊，地处中国亚热带东部季风区域，面江临湖，山高谷深，具有鲜明的山地气候特征[3]。年平均降水1 917 mm，年平均雾日191 d，年平均相对湿度78%，每年7—9月平均温度16.9 ℃，夏季极端最高温度32 ℃。最高峰汉阳峰海拔1 474 m，比周围的平原高出大约1 440 m，属于中山类型。另外，庐山生物资源丰富，森林覆盖率达76.6%，有高等植物近3 000种、昆虫2 000余种、鸟类170余种、兽类37种。

1.2    研究方法

1.2.1    土壤样品采集。本文研究所采用的供试山地红壤取自江西省九江市赛阳镇凤凰村附近，海拔200 m左右，植被类型为常绿阔叶林。选择合适的红壤剖面，划分土壤层次后，自下而上在每个层次最典型的中部取约1 kg的土样放于塑料袋中，写上采样的地点、时间、采样人以及所采土壤样品的种类，带回实验室。

1.2.2    土壤样品制备。将采回的土样放在塑料布上，摊成薄薄的一层，置于室内通风阴干。风干后拣去动植物残体、石块等，用木棍研细，使之通过2目和100目的筛子待用。

1.2.3    测定项目与方法。土壤有机质含量、全氮含量、速效磷含量、速效钾含量、有效硼含量、有效铜含量的测定分析分别采用外加热-重铬酸钾容量法、半微量开氏法、0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法、1.0 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法、沸水浸提-甲亚胺比色法和DTPA-TEA浸提-AAS法[4]。

2    结果与分析

2.1    土壤类型分布概况

庐山土壤因其独特的形成过程和地理位置，具有明显的地带性。依据庐山所处地理位置和常绿阔叶林植被分布特点，庐山地区水平地带土壤分布主要为红壤。但是随着海拔的上升，生物、气候逐渐变化，土壤类型出现明显的垂直地带性分布特征。海拔由低到高的土壤类型依次为山地红壤、山地黄壤、山地黄棕壤、山地棕壤、山地草甸土[5]。

2.2    紅壤剖面特征

由表1可知，红壤A层深度为0～35 cm，一般未被人为干扰的林下土壤A层厚度为20～40 cm。可以观察到，此处人为活动干扰较少，土壤水土保持条件较为优越，土壤厚度情况较好。A层的结持力较为松散，向下逐渐提高;未观察到新生体和侵入体;A层pH值为4.5，呈酸性，可使土壤中活性铁、铝含量增多，导致土壤中的磷素多以难溶解的磷酸铁和磷酸铝等形式存在，有效性偏低，在施用磷肥之后，转化成难溶形态残留在土壤中，难以发挥肥效。A又可细分为2层：A11层浅灰棕色，为砂质壤黏土;A12层浅棕红色，为壤黏土，土壤结构较为松散，过渡明显。

B层土壤为铁铝淀积层，厚度较厚，深度为35～80 cm，较A层紧实，并能够观察到铁锰胶膜;B层下面即是CVS，棕红色夹少量黄色斑点，其厚度达108 cm，是红色风化壳和各种岩石风化物，呈现出淡红色与灰白色相互交织的网纹。

2.3    红壤养分状况

根据表2可以看出，庐山地区红壤有机质、速效钾和有效铜含量的变化趋势大致相同，即随着土壤深度的增加而减少。其中，有机质和有效铜含量随土壤深度的增加而下降明显，有机质含量从15.68 g/kg下降至5.67 g/kg，降幅为63.84%;有效铜含量从0.52 mg/kg下降至0.06 mg/kg，降幅为88.46%。与之相反，有效硼含量则随着土壤深度的增加而增加，且增幅明显。红壤全氮含量在A、B层之间差异不明显，而在C层中含量较上面2层少，且降幅明显;速效磷含量则出现了“高—低—高”的分布情况，在C层剖面中含量增加，可能的原因是C层中地下水的渗漏导致土壤发生氧化还原反应，土壤酸度增加，促进了土壤中磷的活化。总体来看，红壤发生层中，A层养分含量较高，且各层间养分含量变化较大。

2.4    有机质与氮、磷、钾之间的关系

由图1可得，有机质含量远远大于氮、磷、钾含量，速效磷含量极少，可推断红壤有机质是氮素的主要来源。有机质及氮、磷、钾含量大致随着土层深度的增加而降低。其中，有机质与速效钾的相关性较好，成正相关;而全氮和速效磷则分别呈现出“低—高—低”和“高—低—高”分布，与有机质的相关性较差。其中，有机质和全氮C层养分含量都与A、B层相差较大;速效钾各发生层之间变化不大，而速效磷A、B层之间的变化很大。

2.5    各种因子与微量元素之间的关系

2.5.1    有机质与有效硼、有效铜的关系。根据图2可得，红壤有机质与有效硼、有效铜在各层次中的分布均呈现出线性关系，其中有机质与有效硼成负相关，与有效铜则成正相关。其线性回归方程分别为y=-0.052 2x+1.242 2和y=0.034 5x-0.145 7（y为土壤有效硼、有效铜含量，x为土壤有机质含量），说明红壤有机质每减少1 g/kg，红壤有效硼含量将以0.052 2 mg/kg的幅度增加，而有效铜则以0.034 5 mg/kg的幅度减少。这是因为硼的有效性会随pH值的升高而降低，酸性土壤中硼的有效性高，但容易淋洗损失;红壤C层酸性较高，同时A层发生淋洗作用，因而有效硼随着土层深度增加而增加;与有机物质结合或被有机物质所固定的硼可在有机物质分解后释放出来，A层生物作用强烈，有机质分解快，较多硼被释放出来，因而A层含量较高。而土壤中的铜来自含铜矿物，如原生矿物黄铜矿等，次生矿物中也含有一定数量的铜。土壤矿物风化后释放出铜离子的大部分被有机物所吸附，因而有机质含量高的层次有效铜含量也高，同时C层会有地下水渗入，在渍水条件下则形成硫化物CuS，导致有效铜含量降低。

2.5.2    全氮与有效硼、有效铜的关系。土壤的全氮量和有机质含量为正相关，全氮量在一定程度上反映了土壤有机质的含量[6]。因此，全氮量和有效硼、有效铜之间的关系与上述有机质与有效硼、有效铜之间的关系一致。但从试验结果来看，全氮含量与有效硼、有效铜未呈现出良好的线性关系，这可能与试验误差有较大关系，同时也对全氮含量反映有机质含量的结论提出了质疑。

2.5.3    速效磷与有效硼、有效铜的关系。通过查阅相关资料可以得知，速效磷与有效铜之间为正相关关系[7]，而本试验结果未能明显反映出此类关系，但大致能看出速效磷含量和有效铜含量随着土壤深度增加而减少。速效磷“高—低—高”的分布状况与有效硼的相关性不明显，它们之间的具体关系尚不清楚。

2.5.4    速效钾与有效硼、有效铜的关系。速效钾与有效硼、有效铜之间的关系和有机质与微量元素的关系相同，均呈现出良好的线性关系。

2.5.5    有效硼与有效铜的关系。由图3可得，红壤中有效硼与有效铜的含量在各层次中的分布状况相反，且有效硼的变化幅度较大。

2.6    红壤与山地棕壤养分含量比较

红壤与棕壤的各养分含量状况大致相同，有机质含量最多，微量元素含量均较少（表3）;但在具体养分含量上也存在较大差异，红壤中有机质含量小于棕壤，且差距较大。这主要是因为红壤在常绿阔叶林的条件下，生物循环过程十分强烈，生物与土壤之间物质和能量的转化、交换极其迅速，同时脱硅富铝化、盐基淋失和富铝化过程加速了有机质的分解;而棕壤分布于海拔1 000 m左右的区域，温度低、降雨量少，森林凋落物增多，微生物活性降低，矿化作用减弱，有机质逐漸积累，故有机质含量高于红壤。

根据速效钾的诊断指标，庐山红壤和棕壤中速效钾含量较低，且相差较大，这是由于不同海拔的气候、植被、土壤类型及成土母质的差异而引起。同时，土壤速效钾含量的分布明显受到生物富集或聚集作用以及人为施肥的影响[8]。

3    结论与讨论

研究结果表明，红壤A层土壤pH值为4.5，呈现出较强的酸性，土壤厚度为35 cm。一般未被人为干扰的林下土壤A层厚度为20～40 cm，此处人为活动干扰较少，土壤水土保持较为优越，土壤厚度情况较好;而C层中养分含量普遍较少，这与其酸度较高、大量盐基淋失有着密切关系。红壤中全氮、速效钾含量随土壤深度的加深而降低，且速效钾含量降低明显，说明生物富集和表聚作用对土壤养分分布的影响明显;同时速效磷则在C层增加，这说明土壤酸度提高会 提升磷的活化程度。全国第二次土壤普查把土壤肥力分为6级，级别越高，养分含量越低。红壤A层中全氮含量为0.51 g/kg，为五级（0.50～0.75 g/kg）;速效磷含量为8.19 mg/kg，为四级（5.00～10.00 mg/kg）;速效钾含量为38.80 mg/kg，为四级（50～100 mg/kg）。

庐山红壤有机质与其他营养成分的关系十分密切，全氮量在一定程度上反映了有机质含量;速效钾与有机质在红壤各层次间的分布规律一致，都随着土壤深度的增加而降低，而有机质与速效磷之间并未发现显著联系。同时，有机质也影响着有效硼、有效铜等微量元素在红壤土层之间的分布，分别呈现出2个相反的影响，主要是由于红壤各层次酸度不同和有机质含量的变化导致有效硼、有效铜呈现相反的分布规律。

庐山红壤养分含量偏低是由于庐山地区温度偏高，降水丰沛，风化淋溶作用强，盐基饱和度降低，导致土壤有机质矿化速度快。同时，自然植被被破坏后，加之人为耕作以及大量化肥、农药的施用，导致土壤板结、酸化，土壤有机质含量明显下降，质地较为黏重，阳离子交换量下降，导致有效磷的铁铝固定明显加强，物理性状恶化，耕性变差[9]。但在进行脱硅、盐基淋失和富铝化过程的同时，红壤也进行着生物与土壤间物质和能量的转化、交换以及强烈的生物富集作用，丰富了土壤养分的物质来源，也在一定程度上促进了土壤肥力的提升[10]。

4    致谢

感谢杨超光老师的辛勤指导，在试验及本文撰写过程中解疑答惑并提供帮助。

5    参考文献

[1] 陈相宇，程凤科，徐长亮，等.庐山土壤速效钾的垂直分布特征研究[J].安徽农学通报，2012，18（24）：98-101.

[2] 杜有新，何春林，丁园，等.庐山植物园11种植物的根际土壤氮磷有效性和酶活性[J].生态环境学报，2013，22（8）：1297-1302.

[3] 王景明，卢志红，吴建富，等.庐山土壤类型的特点与分布规律[J].江西农业大学学报，2010，32（6）：1284-1290.

[4] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2005：16-17.

[5] 赵其国.江西红壤[M].南昌：江西科学技术出版社，1988：60-190.

[6] 黄昌勇.土壤学[M].1版.北京：中国农业出版社，2006.

[7] 曾曙才，俞元春.宁镇丘陵主要森林类型林下土壤中的微量元素初步研究[J].林业科学研究，1998，11（1）：63-69.

[8] 陈相宇，程凤科，徐长亮，等.庐山土壤速效钾的垂直分布特征研究[J].安徽农学通报，2012，18（24）：98-101.

[9] ZHAO Q G. The problems about the red soil degradation in China[J].Soils，1995，28（6）：281-285.

[10] 张凤荣.土壤地理学[M].北京：中国农业出版社，2015.