全 文 ：长期施肥下红壤地区土壤熟化肥力评价*
于寒青1 摇 徐明岗1**摇 吕家珑2 摇 包耀贤1 摇 孙摇 楠1 摇 高菊生1
( 1 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业部作物营养与施肥重点开放实验室, 北京 100081; 2 西北农林科技大学,
陕西杨凌 712100)
摘摇 要摇 以湖南祁阳中国农业科学院红壤实验站的“生土熟化冶长期定位试验(1982—2007
年)为基础,运用数值化理论综合评价分析了红壤地区 3 种母质土壤(花岗岩母质土壤、第四
纪红壤、紫色砂页岩土壤)在 6 种熟化措施(不施肥,CK;不施肥+秸秆还田,CKR;施氮磷钾化
肥,NPK;施氮磷钾化肥+秸秆还田,NPKR;施有机物稻草,M;施有机物稻草+秸秆还田,MR)
下土壤肥力的变化特征.结果表明:综合肥力指数( IFI)与作物相对产量显著相关,能较好地
反映土壤肥力状况. 3 种土壤 IFI均表现为 NPK, NPKR > M, MR > CK, CKR,且均以 NPKR
处理最高,分别达到了 0郾 77(花岗岩母质土壤)、0郾 71(第四纪红壤)和 0郾 71(紫色砂页岩土
壤),秸秆还田比秸秆不还田处理提高了 6郾 72% ~18郾 83% . 3 种母质土壤 IFI均在熟化 7 年左
右出现一个拐点;IFI的年增加速率表现为:紫色砂页岩土壤(0郾 016 a-1)>第四纪红壤(0郾 011
a-1)>花岗岩母质土壤(0郾 006 a-1) .有机无机肥配施和秸秆还田是快速提高南方红壤地区土
壤肥力的重要措施.
关键词摇 长期施肥摇 秸秆还田摇 生土熟化摇 综合肥力指数摇 作物相对产量
文章编号摇 1001-9332(2010)07-1772-07摇 中图分类号摇 S158郾 1摇 文献标识码摇 A
Variations of soil fertility level in red soil region under long鄄term fertilization. YU Han鄄
qing1, XU Ming鄄gang1, L譈 Jia鄄long2, BAO Yao鄄xian1, SUN Nan1, GAO Ju鄄sheng1 ( 1Ministry of
Agriculture Key Laboratory of Crop Nutrition and Fertilization, Institute of Agricultural Resources and
Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 2Northwest
Agricultural and Forestry University, Yangling 712100, Shaanxi, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,
2010,21(7): 1772-1778.
Abstract: Based on the long鄄term (1982-2007) field experiment of “ anthropogenic mellowing of
raw soil冶 at the Qiyang red soil experimental station under Chinese Academy of Agricultural Sci鄄
ences, and by using numerical theory, this paper studied the variations of the fertility level of gran鄄
ite red soil, quaternary red soil, and purple sandy shale soil under six fertilization patterns. The
fertilization patterns included non鄄fertilization (CK), straw鄄returning without fertilizers ( CKR),
chemical fertilization (NPK), NPK plus straw鄄return (NPKR), rice straw application (M), and M
plus straw鄄return (MR). The soil integrated fertility index (IFI) was significantly positively corre鄄
lated with relative crop yield, and could better indicate soil fertility level. The IFI values of the
three soils all were in the order of NPK, NPKR > M, MR > CK, CKR, with the highest value in
treatment NPKR (0郾 77, 0郾 71, and 0郾 71 for granite red soil, quaternary red soil, and purple sandy
shale soil, respectively). Comparing with that in the treatments of no straw鄄return, the IFI value in
the treatments of straw return was increased by 6郾 72% -18郾 83% . A turning point of the IFI for all
the three soils was observed at about 7 years of anthropogenic mellowing, and the annual increasing
rate of the IFI was in the sequence of purple sandy shale soil (0郾 016 a-1) > quaternary red clay soil
(0郾 011 a-1) > granite red soil (0郾 006 a-1). It was suggested that a combined application of organ鄄
ic and chemical fertilizers and / or straw return could be an effective and fast measure to enhance the
soil fertility level in red soil region.
Key words: long鄄term fertilization; straw鄄return; anthropogenic mellowing of raw soil; integrated
fertility index; relative crop yield.
*国家高技术研究发展计划项目(2006AA10Z417)、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(2007鄄15)和国家“十一五冶重点科技支撑计
划项目(2006BAD05B09,2006BAD02A14)资助.
**通讯作者. E鄄mail: mgxu@ caas. ac. cn
2009鄄10鄄12 收稿,2010鄄04鄄20 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 7 月摇 第 21 卷摇 第 7 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jul. 2010,21(7): 1772-1778
摇 摇 土壤肥力是众多化学、物理和生物学因子的综
合反映,是土壤质量的重要组成部分[1-2] .单项肥力
指标不能全面表征土壤肥力水平,更不能据此来拟
定调节和提高土壤肥力的综合措施,这就要求在评
价土壤肥力时不能限于单项肥力因素,而需要有评
价土壤肥力的综合性指标. 由于土壤肥力综合评价
的复杂性,以往评价一般只给出高、中、低等较抽象
的概念性等级指标,而缺少数量化指标,这样很难比
较同一肥力等级土壤之间的优劣.因此,土壤肥力的
数量化评价越来越受到重视.近年来,越来越多的研
究者把聚类分析、因子分析、主成分分析和模糊数学
等应用于土壤肥力的综合评价,得出反映土壤肥力
高低的综合性指数.李桂林等[3]研究了不同土地利
用方式下土壤质量评价的最小数据;骆伯胜等[4]和
陈留美等[5]研究了土壤肥力的模糊定量化评价(评
判);孙波等[6]、姚荣江等[7]用模糊数学和多元统计
分析,建立定量的土壤肥力评价方法,并结合 GIS 绘
制出土壤肥力评价图;刘世平等[8]研究了不同耕作
方式与秸秆还田下土壤肥力的综合评价;吕晓男
等[9]对低丘红壤肥力数值化综合评价进行了研究.
这些研究主要是针对空间不同点位或不同土地利用
方式下土壤肥力的数量化评价,而对肥力综合评价
在时间上的变化研究鲜有报道. 本文基于湖南祁阳
生土熟化长期定位试验,对 3 种母质生土 25 年熟化
过程中肥力状况进行数值化分析和综合评价,为旱
地土壤培肥、低产田改良及因地制宜地指导农业生
产提供科学依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试土壤
生土熟化长期定位试验始于 1982 年,在位于湖
南祁 阳 的 中 国 农 业 科 学 院 红 壤 试 验 站
(26毅45忆42义 N,111毅52忆32义 E)网室内进行.该地海拔
150 ~ 170 m,年均气温 17郾 8 益, 逸 10 益 积温
5648 益,无霜期 293 d,年均总辐射 108郾 66 kcal·
cm-2 .供试土壤分别是第四纪红土母质、花岗岩母质
和紫色砂页岩母质发育的生土. 1982 年土壤基本理
化性状见表 1.
1郾 2摇 试验设计
3 种生土各设 6 个熟化处理,分别为:1)不施肥
(CK);2)不施肥+秸秆还田(当季作物地上部非经
济生物量全部归还,下同,CKR);3)施氮磷钾化肥
(NPK);4)施氮磷钾化肥+秸秆还田(NPKR);5)施
有机物稻草 ( M);6)施有机物稻草 +秸秆还田
(MR).小区长 4 m、宽 2 m,为不封底水泥池,土壤
深 1 m,共 18 个小区.
化肥施用量: N 75 kg · hm-2、 P2O5 75 kg ·
hm-2、K2O 75 kg·hm-2,有机物稻草施用量 1251郾 0
kg·hm-2(水分含量 15% ),根据多年测定,施用这
些稻草带入土壤的养分分别为 N 10郾 3 kg·hm-2、
P2O5 3郾 4 kg·hm-2、K2O 25郾 8 kg·hm-2 . 所有肥料
均作为基肥一次施入. 种植作物为禾本科、豆科、十
字花科、块根作物轮作,其轮作设计和作物产量等详
细情况见文献[10-11].
1郾 3摇 土样采集与测定
每年 10月秋季作物收获后采集 0 ~ 20 cm 耕层
混合样,经风干细化(过 0郾 25 mm和 1 mm筛)后测定
下列指标:有机质采用外加热鄄重铬酸钾容量法,全氮
采用半微量开氏法,全磷采用 H2SO4鄄HClO4 消化钼锑
抗比色法,全钾采用 NaOH 熔融火焰光度法,碱解氮
采用 1 mol·L-1 NaOH扩散法,速效磷采用 0郾 5 mol·
L-1 NaHCO3 浸提钼锑抗比色法,速效钾采用 1 mol·
L-1醋酸铵浸提火焰光度法,pH采用电位法(1 颐 5)测
定[12],田间持水量采用威尔科克斯法测定[13] .
1郾 4摇 数据处理
数据质量以每次测定插入已知含量的标准土样
加以控制,2007 年又对原始土样和部分历史土样数
据进行抽查测定. 应用模糊数学综合评判法对3种
表 1摇 3 种供试土壤的基本理化性质
Tab. 1摇 Basic chemical and physical properties of three experimental soils
母质
Parent material
pH
(1 颐 5)
有机质
Organic
matter
(g·kg-1)
全氮
Total N
(g·kg-1)
全磷
Total P
(g·kg-1)
全钾
Total K
(g·kg-1)
碱解氮
Alkali鄄
hydrolyzable
N
(mg·kg-1)
速效磷
Available P
(mg·kg-1)
速效钾
Available K
(mg·kg-1)
土壤质地
Soil
texture
田间持水量
Field water
capacity
(% )
花岗岩
Granite 6郾 84 2郾 8 0郾 12 0郾 13 46郾 6 2郾 8 104郾 8 39郾 1
砂质粘壤土
Sandy clay loam 17郾 6
第四纪红土
Quaternary red earth 5郾 65 5郾 6 0郾 50 0郾 27 15郾 7 3郾 3 81郾 4 46郾 6
粘土
Clay 20郾 6
紫色砂页岩
Purple sandy shale 8郾 86 3郾 9 0郾 38 0郾 53 28郾 9 5郾 5 97郾 7 25郾 6
砂质壤土
Sandy loam 16郾 7
37717 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 于寒青等: 长期施肥下红壤地区土壤熟化肥力评价摇 摇 摇 摇 摇
母质土壤 1982、1989、1998、2003、2007 年肥力分别
进行综合评价.
采用 Excel和 SPSS 统计软件进行数据处理及
分析.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 土壤肥力单因素评价模型的选取和计算
考虑到肥力评价指标体系的全面性、客观性、易
获性,选取土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速
效磷、速效钾和 pH共 8 个指标进行评价.
在土壤肥力评价中,某一肥力因子的等级划分
标准及对土壤肥力的影响程度可用模糊数学中的隶
属度函数来表示.隶属度函数实际上是评价指标与
作物生长效应曲线之间的数学关系表达式. 在一定
范围内,作物对土壤养分的效应曲线大都呈 S型,而
pH的作物效应曲线呈抛物线型.为了便于计算,将
隶属度函数分别简化为升半梯形[ f(x)]和梯形[F
(x)]折线式.
摇 f(x) =
1郾 0 x 逸 x2
0郾 9(x - x1) / (x2 - x1) + 0郾 1 x1 臆 x < x2
0郾 1 x < x
ì
î
í
ïï
ï
1
摇 F(x) =
0郾 9(x - x3) / (x4 - x3) + 0郾 1 x3 < x臆 x4
1郾 0 x2 臆 x臆 x3
0郾 9(x - x1) / (x2 - x1) + 0郾 1 x1 < x臆 x2
0郾 1 x < x1 或 x > x
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
4
根据前人的研究结果[14-15],各单项肥力丰缺指
标对于不同作物和土壤有所差异. 根据本文研究对
象并结合实际,确定 S 型和抛物线型隶属度函数曲
线转折点(x1、x2、x3、x4)的相应取值(表 2).
摇 摇 根据上述所选指标的隶属度函数及其转折点值
进行每个评价指标隶属度(Ni)的计算,这是进行土
壤肥力综合评价的基础. 由于各评价指标的实测值
量纲不同,取值范围各异,通过隶属度函数将各评价
指标实测值转换为 0 ~ 1 之间的无量纲值 (隶属
度),即实现对各土壤性质的量纲归一化.本文由于
计算结果篇幅较大而略去.
2郾 2摇 单项评价指标权重的确定
由于各肥力指标对土壤整体肥力的贡献各异,
故对各肥力指标给予一定的权重. 权重的确定是肥
力综合评价中的关键问题. 为了避免主观因素的影
响,应根据土壤肥力本身的内在关系做出正确选择.
本文采用相关系数法计算权重,即分别计算 3 种土
壤母质各单项肥力指标间的相关系数,再分别求各
单项肥力指标与其他肥力指标间相关系数的平均
值,以其平均值占所有肥力指标相关系数平均值总
和的百分比作为每种母质土壤该单项肥力指标一年
的权重,3 种母质土壤分别以 1982、1989、1998、2003
和 2007 年各单项肥力指标权重的均值作为该单项
肥力指标的权重(Wi,表 3).
2郾 3摇 土壤肥力综合指数的计算
根据加乘法则,在相互交叉的同类指标间采用
加法合成求出反映土壤肥力的综合性指标值( inte鄄
grated fertility index,IFI),其计算公式为:
IFI =移Wi 伊 Ni
式中:Wi 和 Ni 分别表示相关系数法确定的第 i种土
壤指标的权重和隶属度值. 由此计算得到不同熟化
方式 3 种母质土壤肥力的综合指数(图 1) .
表 2摇 隶属函数曲线转折点
Tab. 2摇 Turning point of membership function
土壤
Soil
有机质
Organic matter
(g·kg-1)
全 氮
Total N
(g·kg-1)
全 磷
Total P
(g·kg-1)
全 钾
Total K
(g·kg-1)
碱解氮
Alkali鄄
hydrolyzable N
(mg·kg-1)
速效磷
Available P
(mg·kg-1)
速效钾
Available K
(mg·kg-1)
pH
花岗岩母质土壤 x1 6郾 0 0郾 3 0郾 2 30 45 2 80 4郾 5
Granite red soil x2 10郾 0 0郾 5 0郾 5 40 60 50 120 6郾 5
x3 7郾 5
x4 8郾 0
第四纪红壤 x1 6郾 0 0郾 5 0郾 3 10 50 3 80 4郾 5
Quaternary red soil x2 10郾 0 1郾 2 0郾 9 15 75 50 120 5郾 5
x3 6郾 0
x4 7郾 5
紫色砂页岩土壤 x1 6郾 0 0郾 5 0郾 5 20 30 3 50 7郾 5
Purple sandy shale soil x2 10郾 0 1郾 0 1郾 5 25 45 20 80 8郾 0
x3 8郾 5
x4 8郾 7
4771 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
表 3摇 土壤肥力指标的相关系数和权重
Tab. 3摇 Correlation coefficient and weight for soil fertility indices
指 标
Index
花岗岩母质土壤
Granite red soil
相关系数均值
Mean for
coefficient
权重
Weight
第四纪红壤
Quaternary red soil
相关系数均值
Mean for
coefficient
权重
Weight
紫色砂页岩土壤
Purple sandy shale soil
相关系数均值
Mean for
coefficient
权重
Weight
有机质 Organic matter 0郾 578 0郾 139 0郾 513 0郾 126 0郾 446 0郾 116
全氮 Total N 0郾 519 0郾 127 0郾 529 0郾 130 0郾 500 0郾 128
全磷 Total P 0郾 578 0郾 139 0郾 565 0郾 138 0郾 530 0郾 134
全钾 Total K 0郾 374 0郾 098 0郾 354 0郾 096 0郾 344 0郾 097
碱解氮 Alkali鄄hydrolyzable N 0郾 520 0郾 127 0郾 482 0郾 120 0郾 534 0郾 134
速效磷 Available P 0郾 577 0郾 139 0郾 571 0郾 139 0郾 553 0郾 142
速效钾 Available K 0郾 428 0郾 108 0郾 446 0郾 113 0郾 463 0郾 118
pH 0郾 500 0郾 123 0郾 561 0郾 138 0郾 512 0郾 131
摇 摇 由图 1 可知,3 种土壤不同处理的 IFI绝大部分
随熟化时间有所上升. 其中,花岗岩母质土壤的
NPK处理(y=0郾 0162x+0郾 457,r=0郾 90,P<0郾 05)、第
四纪红壤的 NPK 处理 ( y = 0郾 0196x + 0郾 3935, r =
0郾 94,P<0郾 05)、NPKR 处理( y = 0郾 0202x+0郾 4318,
r=0郾 89,P<0郾 05)和 MR 处理(y = 0郾 011x+0郾 3522,
r=0郾 95,P<0郾 05)的 IFI 均与熟化时间呈显著直线
相关;紫色砂页岩土壤的 NPK 处理( y = 0郾 0286x+
0郾 2659,r= 0郾 97,P<0郾 01)、NPKR 处理(y = 0郾 0302x
+0郾 2887,r=0郾 98,P<0郾 01)、MR 处理(y = 0郾 0168x+
0郾 3042,r = 0郾 99,P<0郾 01)和 M 处理( y = 0郾 0148x+
0郾 2472,r=0郾 92,P<0郾 05)的 IFI 均与熟化时间呈极
显著或显著直线相关.
3 种土壤施化肥处理(NPK、NPKR)的 IFI 均高
于施有机物稻草处理(M、MR),而不施肥处理(CK、
CKR)的 IFI最低(图 1). 花岗岩母质土壤、第四纪
红壤和紫色砂页岩土壤中 NPKR 处理的 IFI 分别达
到了 0郾 77、0郾 71 和 0郾 71,均显著高于其他处理(CK、
CKR、NPK、M、MR),这与其他学者的研究结果一
致[16-17],表明有机、无机物料配合施用是提高土壤
肥力的重要手段;3 种土壤秸秆还田处理 ( CKR、
NPKR、MR)与秸秆不还田处理(CK、NPK、M)的 IFI
变化不同,两种酸性土壤(花岗岩母质土壤、第四纪
红壤) CKR和 NPKR处理的 IFI比 CK和 NPK处理
分别高 14郾 5% 、13郾 2% 和 16郾 9% 、6郾 9% ,M 和 MR
处理差异不大,而碱性土壤 (紫色砂页岩土壤)
NPKR和 MR处理比 NPK和 M处理分别高 6郾 7%和
18郾 8% ,不施肥处理(CK、CKR)差异不大,说明秸秆
还田措施对提高土壤肥力有积极作用[18-19],尤其对
紫色砂页岩土壤影响更大. 同时也说明碱性土壤熟
化过程中,pH较高是其肥力提高的限制因素.
根据 3 种土壤质量现状并结合等距划分法,参
考各土壤产量水平及文献[20],提出该地区 3 种土
壤肥力质量分级参考标准:IFI逸0郾 6、0郾 4臆IFI<0郾 6
和 IFI<0郾 4 分别为高、中、低等级.
摇 摇 经过 25 年不同熟化处理,花岗岩母质土壤、第
四纪红壤和紫色砂页岩土壤 NPK、NPKR、M、MR 处
理的IFI分别为0郾 64 ~ 0郾 83、0郾 60 ~ 0郾 86和0郾 62 ~
图 1摇 不同熟化方式下 3 种红壤 IFI的变化
Fig. 1摇 Variations of IFI values in three red soils under different anthropogenic mellowing patterns.
GS: 花岗岩母质土壤 Granite red soil; QS:第四纪红土土壤 Quaternary red soil;PS:紫色砂页岩土壤 Purple sandy shale soil. 下同 The same below.
57717 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 于寒青等: 长期施肥下红壤地区土壤熟化肥力评价摇 摇 摇 摇 摇
图 2摇 3 种母质土壤 IFI与产量的关系
Fig. 2摇 Relationships between IFI values and crop yields in three parent material soils.
*P<0郾 05.
1郾 00,土壤肥力质量均达到了“高级冶;而 CK和 CKR
处理的 IFI分别为 0郾 32 ~ 0郾 43 和 0郾 41 ~ 0郾 47,土壤
肥力质量属于中低下水平. 3 种土壤 IFI平均增加速
率以紫色砂页岩土壤最高,为 0郾 017 a-1,花岗岩母
质土壤最低,为 0郾 008 a-1,而第四纪红壤介于两者
之间,为 0郾 012 a-1 . 表明紫色砂页岩土壤的潜在肥
力较高,只要进行合理施肥,改善土壤的结构及土壤
酸环境,促进土壤微生物活动就能发挥土壤潜能,这
对当地农业生产具有一定的指导意义.
2郾 4摇 综合评价结果的验证
作物产量虽不是土壤属性,但却是土壤实际生
产力的外在表现,在一定程度上能够确切反映土壤
生产力水平,可作为土壤肥力评价结果的直接验证
依据.
由图 2 可知,花岗岩母质土壤、第四纪红壤和紫
色砂页岩土壤 IFI 与其对应的相对产量(认为 NPK
处理的产量为 1,其他处理产量为与 NPK 产量的比
值)均呈显著正相关,相关系数分别为 0郾 45 (P <
0郾 05,n= 30)、0郾 44 (P < 0郾 05,n = 30)和 0郾 38 (P <
0郾 05,n=30),表明评价结果均能客观反映土壤肥力
的实际状况,也可以达到简化肥力指标的目的. 此
外,土壤养分指标也相对容易获取,也说明了综合评
价结果的合理性,使复杂的土壤肥力可以用简单的
数量指标来表示.
3摇 讨摇 摇 论
土壤肥力是土壤为植物生长提供和协调营养条
件与环境条件的能力,是土地生产力的基础.目前有
关土壤肥力指标的选择、肥力等级的划分以及权重
的确定方法,尚不统一.以往大多人为确定各评价指
标的数量等级和权重,用各肥力因素得分之和表示
土壤肥力高低,其准确性在很大程度上取决于评价
者的专业水平[7,21] . 近年来,模糊数学、多元统计分
析方法较多地被应用于土壤肥力的综合评价中,避
免了人为因素的影响. Dagmar 等[22]引入微生物生
物量和酶活性生物学指标,通过建立模糊数学模型
(隶属度函数)对土壤质量进行评价,其观测值与模
拟值的吻合度高达 88郾 8% ,表明这种方法能有效评
价土壤质量. Rodrigo 等[23]以当地农民的经验为基
础建立了 S型隶属度函数,并进行了土壤分级,可有
效指导农业用地的合理规划与利用. 本文应用模糊
数学中的隶属度函数和统计学中的相关分析确定权
重的方法进行土壤肥力数量化综合评价;同时,依据
的土壤肥力长期定位监测试验,具有时间上反复证
明、信息量极丰富、数据准确可靠、解释能力强、在生
产上可提供决策性建议等优点,把两者结合起来,用
肥力综合指数(IFI)表征长期定位监测土壤肥力动
态的综合评价.并用反映 3 种土壤肥力水平的作物
产量进行检验,发现各处理 IFI 值与其对应产量间
的相关性达显著水平,表明评价结果真实地反映了
土壤肥力的实际状况. 3 种土壤 IFI 表现为:施化肥
处理(NPK、NPKR) >施有机物稻草处理(M、MR) >
不施肥处理(CK、CKR),且各土壤 NPKR处理 IFI均
显著高于其他处理,3 种母质土壤 IFI的变化趋势与
本试验有机质含量的变化规律一致,这进一步证明
有机质是土壤肥力评价的重要指标[24],这与其他研
究结果相似[8] .另外,3 种母质土壤 IFI 均在熟化 7
年左右有一个转折点(图 1).其中,两种酸性土壤从
开始熟化的 7 年间肥力提高较快,随后肥力增加缓
慢,这也反映了培肥过程中土壤肥力的时空演化特
征[25-26];与两种酸性土壤不同,紫色砂页岩碱性土
壤熟化初期肥力增加较慢,熟化 7 年(1989 年)后肥
力增加较快,尤其是施化肥处理(NPK、NPKR),这
是因为在熟化初期,pH 过高限制了土壤肥力的提
高,施入无机氮肥(NPK 和 NPKR)导致土壤不断酸
化[27-28],pH随之逐渐降低,土壤肥力逐步得到提
6771 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
高,故在 1989 年后紫色砂页岩土壤 IFI 增加较快.
在模糊数学原理的基础上,尝试引入对土壤质量敏
感的生物学指标进行土壤肥力评价是本文需进一步
探讨的问题.
4摇 结摇 摇 论
3 种母质土壤经过 25 年熟化后土壤肥力有所
提高.花岗岩母质土壤 NPK处理、第四纪红壤 NPK、
NPKR和 MR处理的 IFI 均与熟化时间呈显著直线
正相关;紫色砂页岩土壤 NPK、NPKR、MR和M处理
IFI均与熟化时间呈显著或极显著直线正相关.
3 种土壤施化肥处理(NPK、NPKR) IFI 均高于
施有机物稻草处理(M、MR),而不施肥处理(CK、
CKR)IFI最低,其中 3 种母质土壤 NPKR处理的 IFI
均显著高于其他处理,表明有机、无机物料配合施用
是提高土壤肥力的重要手段;秸秆还田处理比秸秆
不还田处理的 IFI提高了 6郾 72% ~ 18郾 83% ,对提高
土壤肥力有积极作用.
3 种土壤 IFI增加速率表现为:紫色砂页岩土壤
(0郾 017 a-1)>第四纪红壤(0郾 012 a-1) >花岗岩母质
土壤(0郾 008 a-1),pH 值是培肥初期紫色砂页岩土
壤肥力质量提高的限制因素,但后期其土壤肥力可
以逐步得到提高. 因此,只要进行合理施肥、改善土
壤结构及酸环境、促进微生物活动就能发挥其土壤
潜能.
3 种母质土壤 IFI 均在熟化 7 年左右出现一个
拐点.其中,花岗岩母质土壤和第四纪红壤两种酸性
土壤在前 7 年熟化速率较快,之后变缓;紫色砂页岩
碱性土壤则相反.
参考文献
[1] 摇 Yan C鄄S (严昶升). Soil Fertility Research Methods.
Beijing: China Agriculture Press, 1988 (in Chinese)
[2]摇 Wang J鄄G (王建国), Yang L鄄Z (杨林章), Shan Y鄄H
(单艳红). Application of fuzzy mathematics to soil
quality evaluation. Acta Pedologica Sinica (土壤学
报), 2001, 38(2): 176-183 (in Chinese)
[3]摇 Li G鄄L (李桂林), Chen J (陈摇 杰), Tan M鄄Z (檀满
枝), et al. Establishment of a minimum dataset for soil
quality assessment based on land use change. Acta Ped鄄
ologica Sinica (土壤学报), 2008, 45(1): 17-25 (in
Chinese)
[4]摇 Luo B鄄S (骆伯胜), Zhong J鄄H (钟继洪), Chen J鄄J
(陈俊坚). Integrated digitization evaluation on soil fer鄄
tility. Soils (土壤), 2004, 36(1): 104-106 (in Chi鄄
nese)
[5]摇 Chen L鄄M (陈留美), Gui L鄄G (桂林国), L俟 J鄄L (吕
家珑), et al. Evaluation on soil fertility quality of new鄄
ly cultivated light sierozem under different fertilization
with methods of principal component and cluster analy鄄
ses. Soils (土壤), 2008, 40(6): 971-975 ( in Chi鄄
nese)
[6]摇 Sun B (孙 摇 波), Zhang T鄄L (张桃林), Zhao Q鄄G
(赵其国). Integrated evaluation of soil fertility in hilly
area of southeastern China. Acta Pedologica Sinica (土
壤学报), 1995, 32(4): 362-369 (in Chinese)
[7]摇 Yao R鄄J (姚荣江), Yang J鄄S (杨劲松), Chen X鄄B
(陈小兵), et al. Fuzzy synthetic evaluation of soil
quality in coastal reclamation region of north Jiangsu
Province. Scientia Agricultura Sinica (中国农业科
学), 2009, 42(6): 2019-2027 (in Chinese)
[8]摇 Liu S鄄P (刘世平), Chen H鄄Q (陈后庆), Nie X鄄T
(聂新涛), et al. Comprehensive evaluation of tillage
and straw returning on soil fertility in a wheat鄄rice doub鄄
le cropping system. Transactions of the Chinese Society
of Agricultural Engineering (农业工程学报), 2008,
24(5): 51-56 (in Chinese)
[9]摇 L俟 X鄄N (吕晓男), Lu Y鄄F (陆允甫), Wang R鄄C (王
人潮). Integrated evaluation of fertility of red soils in
the hilly area of Zhejiang Province in terms of numerical
index. Chinese Journal of Soil Science (土壤通报),
2000, 31(3): 107-110 (in Chinese)
[10]摇 Gao J鄄S (高菊生), Xu M鄄G (徐明岗), Sun N (孙摇
楠), et al. Effects of long鄄term fertilization on crops
output in tree topical parent material soil in southern
Hunan. Chinese Agricultural Science Bulletin (中国农
学通报), 2007, 23(10): 209-215 (in Chinese)
[11]摇 Wang B鄄R (王伯仁), Xu M鄄G (徐明岗), Shen H鄄P
(申华平), et al. Study on the changes of soil phos鄄
phorus fraction in red parent material soil. Hunan Agri鄄
cultural Sciences (湖南农业科学), 2005(1): 42-44
(in Chinese)
[12]摇 Lu R鄄K (鲁如坤). Analytical Methods for Soil and Ag鄄
ricultural Chemistry. Beijing: China Agricultural Sci鄄
ence and Technology Press, 2000 (in Chinese)
[13]摇 Soil Physics Department, Institute of Soil Science, Chi鄄
nese Academy of Sciences (中国科学院南京土壤研究
所土壤物理研究室). Soil Physical Properties Assay
Method. Beijing: Science Press, 1978 (in Chinese)
[14]摇 Shen H (沈摇 汉). The selection of participating factors
in soil evaluation and the determination of gradation in鄄
dices. Acta Agiculturae Boreali鄄Sinica (华北农学报),
1990, 5(3): 63-69 (in Chinese)
[15]摇 Zhang H (张摇 华), Zhang G鄄L (张甘霖). Soil quali鄄
ty indicators and evaluation methods. Soils (土壤),
2001, 33(6): 326-330 (in Chinese)
77717 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 于寒青等: 长期施肥下红壤地区土壤熟化肥力评价摇 摇 摇 摇 摇
[16]摇 Wang B鄄R (王伯仁), Xu M鄄G (徐明岗), Wen S鄄L
(文石林). Effects of long time fertilizers application on
soil characteristics and crop growth in red soil upland.
Journal of Soil and Water Conservation (水土保持学
报), 2005, 19(1): 88-100 (in Chinese)
[17]摇 Kong L鄄C (孔令聪), Cao C鄄F (曹承富), Wang Z鄄S
(汪芝寿), et al. Effects of a long鄄term located fertili鄄
zation on the fertility and productivity of Shajiang black
soil. Chinese Journal of Eco鄄Agriculture (中国生态农
业学报), 2004, 12(2): 102-104 (in Chinese)
[18]摇 Lao X鄄R (劳秀荣), Wu Z鄄Y (吴子一), Gao Y鄄C (高
燕春). Effects of long鄄term straw returning on soil fer鄄
tility. Transactions of the Chinese Society of Agricultural
Engineering (农业工程学报), 2002, 18(2): 49-52
(in Chinese)
[19]摇 Chen S鄄H (陈尚洪), Zhu Z鄄L (朱钟麟), Liu D鄄H
(刘定辉), et al. Influence of straw mulching with no鄄
till on soil nutrients and carbon pool management index.
Plant Nutrition and Fertilizer Science (植物营养与肥料
学报), 2008, 14(4): 806-809 (in Chinese)
[20]摇 Zhang F鄄R (张凤荣), An P鄄L (安萍莉), Wang J鄄Y
(王军艳), et al. Soil quality criteria and methodolo鄄
gies of farmland grading. Resources Science (资源科
学), 2002, 24(2): 72-75 (in Chinese)
[21]摇 Zhu AX, Yang L, Li BL, et al. Construction of mem鄄
bership functions for predictive soil mapping under fuzzy
logic. Geoderma, 2009, 21: 11-21
[22] 摇 Dagmar T, Ellen K, Andr佗s B. Fuzzy classification of
microbial biomass and enzyme activities in grassland
soils. Soil Biology & Biochemistry, 2007, 39: 1799 -
1808
[23]摇 Rodrigo SS, Emmanuel JMC, Uday BN. Fuzzy modeling
of farmers爷 knowledge for land suitability classification.
Agricultural Systems, 2005, 83: 49-75
[24] 摇 Xu M鄄X (许明祥), Liu G鄄B (刘国彬), Zhao Y鄄G
(赵允格). Assessment indicators of soil quality in hilly
Loess Plateau. Chinese Journal of Applied Ecology (应
用生态学报), 2005, 16(10): 1843-1848 ( in Chi鄄
nese)
[25]摇 Xu M鄄G (徐明岗), Liang G鄄Q (梁国庆), Zhang F鄄D
(张夫道), et al. Chinese Soil Fertility Evolvement.
Beijing: China Agricultural Science and Technology
Press, 2006 (in Chinese)
[26]摇 Xie K鄄Y (谢开云), Dong M鄄X (董慕新), Liu G鄄L
(刘更另). The variation characteristics of nutrients
and pH at primary stage of raw soil anthropogenic mello鄄
wing in red soil region. Scientia Agricultura Sinica (中
国农业科学), 1994, 27(6): 33-40 (in Chinese)
[27] 摇 Peter S, J覬rgen E. Effects of slurry acidification with
sulphuric acid combined with aeration on the turnover
and plant availability of nitrogen. Agriculture, Ecosys鄄
tems and Environment, 2009, 131: 240-246
[28]摇 Zhang HM, Wang BR, Xu MG, et al. Crop yield and
soil responses to long鄄term fertilization on a red soil in
southern China. Pedosphere, 2009, 19: 199-207
作者简介摇 于寒青,女,1983 年生,硕士研究生.主要从事长
期施肥土壤肥力演变研究. E鄄mail: chunlinxi@ 126. com
责任编辑摇 张凤丽
8771 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷