浙江省高产稻田的土壤肥力特征研究

郑铭洁， 刘琛， 朱铭， 傅庆林*， 郭彬， 裘高扬， 李华， 林义成

(1.建德市农业农村局，浙江 杭州 311600； 2.浙江省农业科学院 环境资源与土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021；3.安吉县农业农村局，浙江 湖州 313300)

水稻土是一种重要的土地资源，以种植水稻为主，其土壤肥力特征直接影响我国粮食安全。研究不同生产力水稻土的肥力变化特征，对于定向培育高产水稻土和提升中低产水稻土肥力具有重要的指导意义[1]。目前，我国对水稻土肥力特征做了大量的研究[2-3]，明确高产水稻土的熟化程度高，耕层土壤厚度一般达到15 cm，土壤有机质比较丰富[4]。水稻土经过长期的水耕熟化，合理的利用，可以达到排水畅、土体厚、肥力高[1,5]。但是对高产水稻土的土壤肥力指标研究相对较少。为了培育高产水稻田，我们选择浙江省6个县(市)具有代表性稻区的水稻土，采集54个水稻土样品进行物理化学性质分析，从土壤环境、剖面性状和理化性质等方面，研究高产稳产稻田土壤肥力的基本特性，揭示浙江省水稻高产土壤特性，以期为高产水稻土的定向培育和提升中、低产水稻土的肥力提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 采样

选择浙江省6个县(市)具有代表性的水稻土：温岭市滨海盐土区(E121°33′20.4″，N28°24′59.8″，涂黏田，质地为壤土)，瑞安市飞云江冲积扇区(E120°45′47.9″，N27°72′74.6″，泥砂田，质地为砂壤)，淳安县山陇缓坡梯田(E118°51′12.5″，N29°42′64.4″，黄筋泥田，质地为砂壤)，江山市冲积平原区(E118°56′37.3″，N28°58′55.9″，砂田，质地为砂壤)，平湖市水网平原区(E121°02′10.7″，N30°64′20.2″，黄斑青粉泥田，质地为粉土)，长兴县缓坡红壤区(E119°88′14.7″，N30°95′81.8″，黄泥田，质地为砂壤)。按照《全国各耕地类型区高产田、中产田、低产田粮食单产指标参照表》，将田块划定为高产田、中产田和低产田。每个县(市)均采集高、中、低3种类型的土壤样品，每个类型取3个土样，每个县(市)取9个土样，6个县(市)共取得54个土壤样品。

在2021年10月水稻收割前1周，以S形取样法随机布点，先去除表层植株根系和破碎变形的土壤，用取土器采集0～20 cm耕层的土壤样品；用环刀盒采土壤，以确保土壤结构完整自然，带回实验室后，风干以备测定基本理化性状。

1.2 测定项目和方法

土壤基本理化性状的分析方法[6]：土壤机械组成的测定采用比重计法，微团聚体的测定采用吸管法，土壤pH的测定采用玻璃电极法，有机质含量的测定采用重铬酸钾容量-外加热法，全氮含量的测定采用浓硫酸催化消煮-凯氏定氮法，碱解氮含量的测定采用碱解扩散法，有效磷含量的测定采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法，速效钾含量的测定采用醋酸铵浸提-火焰光度法。

1.3 数据处理

本试验数据采用Excel和SPSS软件进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 耕层土壤化学性状

如表1所示，6个县(市)的高产稻田耕层土壤pH 5.65～7.78，平均7.13；有机质含量29.12～46.01 g·kg-1，平均含量为36.40 g·kg-1；全氮含量1.75～2.75 g·kg-1，平均含量为2.19 g·kg-1；碱解氮含量86.70～176.44 mg·kg-1，平均含量为143.85 mg·kg-1；有效磷含量12.95～28.96 mg·kg-1，平均含量为20.12 mg·kg-1；速效钾含量43.40～197.90 mg·kg-1，平均含量为88.44 mg·kg-1。

表1 水稻土0～20 cm耕层土壤理化性质

2.2 耕层土壤物理性状

如图1所示，6个县(市)高产稻田的耕层土壤机械组成为砂粒8%～22%、粉粒55%～68%、黏粒20%～24%，而中低产田为砂粒13%～31%、粉粒50%～66%、黏粒13%～28%。

图1 6个县(市)水稻土0～20 cm耕层土壤微团聚体分布

6个县(市)稻田土壤微团聚体的分布，随土地生产力的提升，0.010～<0.050 mm和0.005～<0.010 mm粒级的微团聚体含量均有增加，0.001～<0.005 mm粒级的团聚体含量相应减少。高产田耕层土壤的0.050～0.250 mm微团聚体含量1%～4%，0.010～<0.050 mm微团聚体含量11%～31%，0.005～<0.010 mm微团聚体含量25%～49%，0.001～<0.005 mm微团聚体含量23%～50%，<0.001 mm微团聚体含量17%～27%。

2.3 土壤剖面特征

通过6个县(市)的高产田调查表明，耕作层厚度10～15 cm占15.5%，>15～20 cm占56.7%，>20 cm占28.8%，暗棕色，耕层下部有明显的鳝血斑块。犁底层厚度5～8 cm，灰棕色，块状结构，穴缝处有鳝血斑块，有较多的根孔，具有优良的透水性和保水性。斑纹层(渗育层)厚度在30～50 cm，暗棕色，内部分布锈点斑纹。淀积层(底土层)位于田面80 cm以下，厚度达40 cm以上，有明显的铁锰物质集聚形成结核。潜育层青灰色，土层深度≥100 cm。

2.4 产量与其他指标的相关性

产量与耕层土壤的砂粒(-0.714**)呈极显著负相关，与0.001～<0.005 mm粒级微团聚体(-0.529*)呈显著负相关，而与粉粒(0.645*)、pH(0.551*)、有机质(0.548*)和碱解氮含量(0.556*)呈显著正相关，与黏粒(0.364)、全氮(0.332)、有效磷(0.381)、速效钾(0.092)无显著相关性。

3 小结与讨论

高产水稻土具有良好的土体构型。本研究表明，由于80%的水稻根系集中于20 cm以上的土层，高产水稻土耕层理想深度在20 cm以上；土体构型中土壤质地上壤下黏，斑纹层厚，有蓄水、保肥、渗水和通气作用。也有研究[1]认为，高产水稻土应为脱潜化水稻土，耕作层厚度15～20 cm，犁底层厚度5～10 cm，心土层厚度25～30 cm和底土层厚度≥40 cm，地下水位在95 cm以下。因此，高产水稻土良好的土体构型应该是土壤剖面层次发育明显，包括有深厚的耕作层、发育良好的犁底层、垂直节理明显的心土层和保蓄性能较好的底土层。

高产水稻田土壤具有适宜的物理性状。本研究表明，高产田耕作层土壤砂粒8%～22%，粉粒55%～68%，黏粒20%～24%，并且粉粒是6个县(市)高产田土壤机械组成中的优势粒级，这一粒级的组分占比较高，是土壤拥有高自然肥力的重要特征。与前人研究高产田耕作层土壤粉砂粒占70%、黏粒为24%相似[4]。由此说明，随着土地生产力的提升，砂粒的占比逐渐减小，粉粒和黏粒的占比之和逐渐增大。本研究发现，土壤微团聚体中0.010～<0.050 mm和0.005～<0.010 mm粒级的含量随耕地质量的改善、生产力的提升而有所增加，0.001～<0.005 mm粒级的微团聚体含量也相应减少，并且产量与耕层土壤的粉粒呈显著正相关，而与耕层土壤的砂粒、0.001～<0.005 mm粒级微团聚体呈显著负相关。这与前人研究结果[7-8]相一致。

高产水稻土耕层土壤养分丰富、供肥保肥能力强。本研究表明，高产田土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量均高于中低产田土壤，并且产量与耕层土壤的pH、有机质和碱解氮含量呈显著正相关。有研究表明，高产水稻土有机质含量和其他养分均高，土壤酸碱适中，一般无碳酸盐反应或微弱反应[9-10]。由此可知，高产田耕作层土壤不仅有丰富的养分，而且还有较强的供肥保肥能力。由于有机物质的施用不仅能提升土壤肥力，还能改善土壤的物理结构，增加土壤团聚体稳定性[11-12]。因此，在中低产田土壤改良中要加强土壤的培肥和有机物料的添加，特别是与秸秆还田措施相结合，培育出高产水稻土。