全 文 ：第 17 卷 第 3 期
Vol. 17 No . 3
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2009 年 5 月
May 2009
黄土高原长期种植苜蓿对土壤硫、钙、镁的影响
危 锋1, 2 , 郝明德1*
( 1.中国科学院水利部水土保持研究所, 陕西杨凌 712100; 2.中国科学院研究生院, 北京 100049)
摘要: 以 22年定位试验为基础,研究黄土高原长期种植紫花苜蓿( Medicago sativa L . )情况下土壤硫、钙、镁组分
的变化。结果表明:长期施 P使苜蓿连作耕层土壤总硫、有效硫、水溶性硫、吸附性硫、HCl可溶性硫、总无机硫和
有机硫含量分别增加 9. 41%、62. 41%、47. 51%、30. 07%、2. 25%、5. 38% 和 17. 54% ; 长期施 NPM 使苜蓿连作耕
层土壤总硫、有效硫、水溶性硫、吸附性硫、HCl 可溶性硫、总无机硫和有机硫含量分别增加 20. 89%、98. 31%、
68. 44%、57. 34%、8. 07%、12. 54%和 37. 69%。长期施 P使苜蓿连作耕层土壤全钙、有效钙、水溶态钙、交换态钙
和酸溶态钙含量增加分别增加 4. 64%、4. 27%、11. 66%、4. 05%和 8. 59% , 但残余态钙含量降低 2. 21% ; 长期施
NPM 使苜蓿连作耕层土壤全钙、有效钙、水溶态钙、交换态钙和酸溶态钙含量增加分别增加 8. 69%、8. 30%、
51. 59%、6. 73%和 27. 77% ,但残余态钙含量降低 26. 23%。长期施 NPM 使苜蓿连作耕层土壤全镁、有效镁、水溶
态镁、交换态镁、酸溶态镁和残余态镁含量分别增加 7. 38%、61. 98%、63. 16%、61. 85%、5. 81%和 8. 97%。此外,
有效硫在土壤剖面上出现双累积峰,有向深层土壤迁移的特征; 有效钙、有效镁在土壤剖面上存在淋溶累积现象。
此研究结果可为苜蓿种植和管理提供依据。
关键词: 黄土高原; 苜蓿连作;硫、钙、镁; 长期试验
中图分类号: S158. 8 文献标识码: A 文章编号: 10070435( 2009) 03028806
Effect of Longterm Alfalfa Succession on Soil Sulfur,
Calcium, and Magnesium in the Loess Plateau
WEI Feng
1, 2
, H AO M ingde1*
( 1. Ins titute of S oil and Water Conservat ion, CAS and MWR, Yan gling , S haanxi Province 712100, China;
2. Graduate S chool, CAS, Beijing 100049, China)
Abstract: Sulfur, calcium, and magnesium are essent ial elements in plant and play very important func
t ions in physiolog y and plant nutrit ion. Based on the longtime stat ionary experiment , the changes of soil
sulfur, calcium and magnesium wer e studied under a condit ion of 22year alfalfa succession in Loess Plat
eau. T he results show that the contents of total sulfur, available sulfur, w ater soluble sulfur, adsorbent
sulfur, HCl so luble sulfur, total inorg anic sulfur, and o rgan sulfur in t ilth soils, after longt ime Pfert il iz
er application, increased by 9. 41%, 62. 41% , 47. 51%, 30. 07%, 2. 25% , 5. 38% , and 17. 54% , respec
t ively. T he contents of total sulfur, av ailable sulfur, w ater soluble sulfur, adsor bed sulfur, HCl so luble
sulfur, total inorganic sulfur, and or ganic sulfur in t ilth so ils, after longtime NPMfert ilizer applicat ion,
increased by 20. 89% , 98. 31%, 68. 44%, 57. 34%, 8. 07% , 12. 54% , and 37. 69% , r espect ively. The
contents of total calcium, available calcium, w ater soluble calcium, exchangeable calcium, and HCl so luble
calcium in t ilth soils, af ter longt ime Pfert ilizer applicat ion, increased by 4. 64% , 4. 27% , 11. 66%,
4. 05%, and 8. 59%, respect ively, but the content of residual calcium decreased by 2. 21% . T he contents
of total calcium , available calcium , w ater soluble calcium, exchangeable calcium, and HCl soluble calcium
in tilth soils, after longt ime N PMfert ilizer application, increased by 8. 69%, 8. 30%, 51. 59% , 6. 73%,
and 27. 77% , respect ively, but the content of r esidual calcium decreased by 26. 23%. The contents of total
magnesium , available magnesium , w ater soluble magnesium , exchangeable magnesium, HCl so luble mag
nesium, and r esidual magnesium in tilth soils, after longt ime NPMfert ilizer applicat ion, increased by
7. 38%, 61. 98%, 63. 16% , 61. 85%, 5. 81%, and 8. 97% , r espect ively. Tw o peaks of available sulfur in
soil pr ofiles w er e detected w ith a t ranspo rtat ion t rend of available sulfur to deep soil layers. Addit ionally,
the eluviation and accumulat ion of available calcium and magnesium occurr ed in soil prof iles.
Key words: Loess P lateau; Alfalfa succession; Sulfur, calcium , and magnesium; Longterm experiment
收稿日期: 20080926; 修回日期: 20090213
基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向项目( kzcx 2yw4243) ;国家重点基础研究发展计划 ( 2005CB121101) ; 国家科技支撑计划
( 2006BAD05B07)资助
作者简介:危锋( 1978 ) ,男,陕西汉中人,博士研究生,研究方向为土壤养分循环与平衡, Email: w eifen g6688@ 126. com ; * 通讯作者 Au
thor for correspondence, Email: haod ong@ public. x a. sn . cn
第 3期 危锋等:黄土高原长期种植苜蓿对土壤硫、钙、镁的影响
苜蓿( Med icago L. )在黄土高原地区具有悠久
的种植历史, 是该地区的主要栽培牧草 [ 1]。苜蓿富
含蛋白质、多种维生素和矿物质,是多种家畜喜食的
优质饲料, 且根系发达, 抗旱、耐寒、耐瘠、截流、保
土,适应性强[ 2] , 因此在西部开发、生态环境建设和
发展畜牧业中发挥重要作用[ 3]。人们对黄土高原地
区苜蓿的生产力及产量[ 4~ 7] ,苜蓿养分[ 8, 9] 以及种植
苜蓿的土壤养分 [ 10, 11]、水分[ 12~ 16] 和理化性状 [ 17~ 20]
等做了大量研究。
硫、钙、镁是作物生长发育所必需的营养元素,
对作物生长发育及新陈代谢起着独特作用 [ 21]。而
关于长期种植苜蓿土壤中硫、钙、镁元素的变化情况
研究较少。本文利用长期定位试验,在黄土高原旱
地 22 a紫花苜蓿(M edicag o sat iv a L. )连作下对土
壤硫、钙、镁元素的变化规律进行研究, 以期为苜蓿
种植和管理提供依据。
1 材料与方法
1. 1 研究区概况
试区位于黄土高原中南部陕西省长武县十里铺
村塬面旱地。属典型的旱作农业区。土壤为粘化黑
垆土,母质是深厚的中壤质马兰黄土,全剖面土质均
匀疏松, 通透性好。耕层土壤( 1984 年秋季布置试
验时土样分析值)有机质含量 10. 5 g kg- 1 , 全氮
0. 80 g kg- 1 ,速效氮 37. 00 mg kg- 1 , 全磷 0. 659
g kg - 1 ,速效磷 3. 0 mg kg- 1 , 速效钾 129. 3 mg
kg- 1 , CaCO 3 108. 4 mg kg- 1 , pH 8. 3。土壤肥
力水平较低, 钾素丰富, 氮、磷俱缺。试验地海拔
1200 m, 试验区年均气温 9. 1 , 无霜期 171 d,
0 活动积温 3866 , 10 活动积温 3029 , 属
暖温带半湿润大陆型季风气候。试验地土壤养分含
量、地貌特征在黄土高原同类地区具有典型代表性。
1. 2 实验设计
长期试验开始于 1984 年, 苜蓿连作设 3 个处
理: CK (不施肥) ; P (施 P2O5 60 kg hm- 2
a
- 1
) ; NPM (施 N PM : N 120 kg hm- 2 a- 1 ,
P2O 5 60 kg hm- 2 a- 1 , M 75t hm- 2 a- 1 )。小
区面积 66. 67 m2 , 3 次重复, 随机排列。氮肥用尿
素, 磷肥用过磷酸钙, 有机肥用厩肥 (有机质含量
106 g kg- 1 ,全氮 2. 65 g kg- 1 ,碱解氮 3. 65 mg
kg- 1 , 有效磷 0. 11 g kg- 1 )。每年 3月中旬按
试验设计的用量撒施于小区, 田间管理同大田。苜
蓿每年刈割两次( 6月中旬和 10月中旬)。
1. 3 样品采集与分析
2006年 9月采集 0~ 200 cm 分层土样 (每 20
cm 为一层) ,风干后磨碎过 1 mm 筛, 取 1 mm 土样
过 0. 25 mm 筛。
所有样品测定有效态硫、钙、镁含量,耕层土样
( 0~ 20 cm)测定全量和不同形态硫、钙、镁含量。
数据采用 SA S软件包相应程序进行分析。
1. 4 硫的形态分级与测定
按曲东 [ 22] 的方法分为总硫、水溶性硫、吸附性
硫、HCl可溶性硫、无机硫、有机硫、有效态硫。
全硫含量用 HNO 3HClO 4HF 消化, ICPAES
测定。其余形态硫采用 BaSO4 比浊法测定。
1. 5 钙的形态分级与测定
按 Page[ 23] 所采用的方法分为全钙、水溶态钙、
交换态钙、酸溶态钙、残余态钙。有效态钙由水溶态
钙和交换态钙组成。
全钙含量用 HNO 3HClO 4HF 消化, ICPAES
测定。其余形态钙采用原子吸收法测定。
1. 6 镁的形态分级与测定
按 Page[ 23] 所采用的方法分为全镁、水溶态镁、
交换态镁、酸溶态镁、残余态镁。有效态镁由水溶态
镁和交换态镁组成。
全镁含量用 HNO 3HClO 4HF 消化, ICPAES
测定。其余形态镁采用原子吸收法测定。
2 结果与分析
2. 1 长期种植苜蓿对土壤硫的影响
2. 1. 1 耕层土壤不同硫形态含量 土壤硫的含量
不仅与气候条件、成土母质及成土过程密切相关,还
易受耕作制度、作物种类、肥料施用等人为因素影
响。施用过磷酸钙中含有硫酸钙含 S量12 %, 厩肥
含 S 量约 0. 02 % ,在黄土高原旱地经过 22 a苜蓿
连作,其耕层土壤不同形态硫含量见表 1。施用 P、
NPM 总硫含量分别为92. 30 mg kg- 1、101. 98 mg
kg - 1 ,比 CK 高 9. 41%、20. 89%。施用 P、NPM
的有效硫含量分别为 8. 64 mg kg - 1、10. 55 mg
kg
- 1
, 比 CK 高 62. 41%、98. 31%。总硫和有效硫
含量差异均达到显著水平,长期施用含硫肥料和有
机肥能增加苜蓿连作耕层土壤全硫和有效硫的含量。
289
草 地 学 报 第 17卷
表 1 耕层土壤不同形态硫含量( mg kg- 1 )
T able 1 Contents of different sulfur conformation in tilth soils
全 S
Total S
水溶性 S
Water solu ble S
吸附性 S
Ad sorben t S
H Cl可溶性 S
HCl s oluble S
总无机 S
Total inorganic S
有机 S
Organ ic S
有效 S
Available S
CK 84. 36c
( 100)
3. 01b
( 3. 57)
1. 43a
( 1. 70)
51. 93 a
( 61. 56)
56. 37b
( 66. 82)
27. 99a
( 33. 18)
5. 32c
( 6. 31)
P 92. 30b
( 100)
4. 44a
( 4. 81)
1. 86a
( 2. 02)
53. 10 a
( 57. 53)
59. 40ab
( 64. 35)
32. 90a
( 35. 65)
8. 64b
( 9. 36)
NPM 101. 98a
( 100)
5. 07a
( 4. 97)
2. 25a
( 2. 21)
56. 12 a
( 55. 03)
63. 44a
( 62. 21)
38. 54a
( 37. 79)
10. 55a
( 10. 35)
注: 括号内数值为各组分含量占总量百分数。同一列中不同字母表示处理间差异达 0. 05显著水平。下同
Note: Data in brack ets refer to th e percentage of the relevant sulfur conformation to the total s ulfur amount ; means w ith dif f erent let ters
in s am e column are signif icant ly diff erent at the 0. 05 level; sam e as below
施用 P、NPM 的水溶性硫含量分别为 4. 44 mg
kg- 1和 5. 07 mg kg- 1 , 比 CK 高 47. 51% 和
68. 44%, P、NPM 的水溶性硫含量差异不显著,但 P
与 CK、NPM 与 CK 差异显著。施用含硫肥料能增
加土壤水溶性硫含量。施用 P、NPM 的吸附性硫含
量分别为 1. 86 mg kg- 1和 2. 25 mg kg- 1 , 比 CK
高 30. 07%和 57. 34%。吸附性硫含量差异不显著,
主要是由土壤质地和土壤胶体的吸附性能引起。施
用 P、NPM 的 HCl可溶性硫含量分别为 53. 10 mg
kg- 1和 56. 12 mg kg- 1 , 比 CK 高2. 25% 和
8. 07%。HCl可溶性硫含量差异不显著,其原因可
能是本区土壤中的硫素绝大部分由酸溶态硫构成。
总无机硫量是由水溶性硫、吸附性硫、HCl 可
溶性硫 3部分构成。施用 P、NPM 的总无机硫含量
分别为 59. 40 mg kg - 1和 63. 44 mg kg- 1 , 比 CK
高 5. 38%和 12. 54%。总无机硫含量 N PM 与 CK
差异显著, P 与 NPM、CK 差异不显著。施用 P、
NPM 的有机硫含量分别为 32. 90 mg kg - 1和
38. 54 mg kg - 1 , 比 CK 高 17. 54%和 37. 69% , 有
机硫含量差异均不显著。本区土壤中硫的形态主要
是以无机态的形式存在。
2. 1. 2 有效硫在土壤剖面的分布 本试验中的硫
肥是随磷肥和厩肥的投入而进入土壤的, 施入的硫
肥除被作物吸收部分硫素外, 其余残留于土壤中。
硫主要以 SO24 形态被作物吸收利用, SO 24 带负电
荷,在土壤溶液中随水运动,易于淋失[ 24]。
从图 1可看出, CK由于长期没有硫投入, 有效
硫在土壤剖面变化较小。硫素随施肥进入土壤,
NPM、P 处理土壤剖面均出现了有效硫不同程度的
累积峰。在60~ 80 cm 土层出现有效硫的第 1个累
积峰, 累积峰值 NPM 为 24. 04 mg kg- 1、P 为
20. 01 mg kg- 1 , 分别比 CK 高出 122. 64% ,
166. 82%。随着土壤剖面的加深, 在 140~ 180 cm
土层又出现有效硫的第 2 个累积峰, P 处理的第 2
个有效硫累积峰出现在 140~ 160 cm 土层,累积峰
值为 28. 06 mg kg- 1 , 比 CK 高出 180. 94%。
NPM 处理的第 2个有效硫累积峰出现在 160~ 180
cm 土层, 累积峰值为 36. 46 mg kg - 1 ,比 CK高出
302. 43%。NPM 处理第 2个有效硫累积峰出现的
土层深于 P,有效硫累积峰值 NPM> P。
图 1 有效硫剖面分布
Fig . 1 Distr ibut ion of av ailable sulfur in so il pr ofile
2. 2 长期种植苜蓿对土壤钙的影响
2. 2. 1 耕层土壤不同钙形态含量 土壤钙的含量
不仅与气候条件、成土母质及成土过程密切相关,还
易受耕作制度、作物种类、肥料施用等人为因素影
响。施用过磷酸钙和厩肥含钙, 在黄土高原旱地经
过 22 a 苜蓿连作, 其耕层土壤不同形态钙含量见表
2。施用 P、NPM 的全钙含量分别为 28999 mg
kg
- 1 和 30120 mg kg- 1 , 比 CK 高 4. 64% 和
8. 69% ,差异显著。施用 P、NPM 的有效钙含量分
别为10258 mg kg - 1和10628 mg kg- 1 ,比 CK高
4. 27%和 8. 30%。有效钙含量 N PM 与 CK 间差异
显著, P 与 NPM、CK 间差异不显著。长期施用含
钙肥料和有机肥能增加苜蓿连作耕层土壤全钙和有
效钙含量。
290
第 3期 危锋等:黄土高原长期种植苜蓿对土壤硫、钙、镁的影响
表 2 耕层土壤不同形态钙含量( mg kg- 1 )
Table 2 Contents of different calcium conformation in tilth soils
全 Ca
T otal Ca
水溶态 Ca
Water solub le Ca
交换态 Ca
Exch angeab le Ca
酸溶态Ca
H Cl solub le Ca
残余态 Ca
Residual Ca
有效 Ca
Availab le Ca
CK 27713 c
( 100)
283c
( 1. 02)
9555 b
( 34. 48)
11677c
( 42. 13)
6198a
(22. 37)
9838b
( 35. 50)
P 28999b
( 100)
316b
( 1. 09)
9942ab
( 34. 28)
12680b
( 43. 73)
6061ab
(20. 90)
10258 ab
( 35. 37)
NPM 30120 a
( 100)
429a
( 1. 43)
10198a
( 33. 86)
14920a
( 49. 54)
4572b
(15. 18)
10628a
( 35. 28)
施用 P、NPM 的水溶态钙含量分别为 316 mg
kg- 1 和 429 mg kg - 1 , 比 CK 高 11. 66% 和
51. 59%, 差异显著。施用 P、NPM 的交换态钙含量
分别为 9942 mg kg- 1和 10198 mg kg - 1 , 比 CK
高 4. 05%和 6. 73%, 交换态钙含量 N PM 与 CK 间
差异显著, P 与 NPM、CK 间差异不显著。施用 P、
NPM 的酸溶态钙含量分别为 12680 mg kg- 1和
14920 mg kg - 1 ,比 CK高 8. 59%和 27. 77% ,差异
显著。P、NPM 的残余态钙含量分别为 6061 mg
kg - 1和 4572 mg kg- 1 , 比 CK 低 2. 21% 和
26. 23%, 残余态钙含量 NPM 与 CK 间差异显著, P
与 NPM、CK间差异不显著。长期施用含钙肥料和
有机肥能增加苜蓿连作耕层土壤水溶态钙、交换态
钙和酸溶态钙含量, 但使残余态钙含量降低。根据
各钙形态在全钙中所占比例, 其含量酸溶态钙> 交
换态钙> 残余态钙> 水溶态钙, CK、P、NPM 间不
同钙形态所占全钙比例变化趋势基本一致。
2. 2. 2 有效钙在土壤剖面的分布 钙素随磷肥和
有机肥的施入而进入土壤, 经过 22 a 连续施肥后,
苜蓿连作土壤剖面 0~ 200 cm 土层有效钙分布如图
2所示。在 0~ 80 cm 土层, CK、P、NPM 各处理的
变化趋势基本相同,在 40~ 60 cm 土层出现一个有
效钙含量降低的拐点, 在其下土层有效钙含量又都
升高。在 80~ 200 cm 土层 CK 由于长期没有钙的
投入,其有效钙在土壤剖面上变化较小。P 处理在
100~ 120 cm 土层出现了全剖面上有效钙的最大
值,为 13887 mg kg- 1 ,比 CK高 10. 90%, 在其下
土层有效钙含量变化不大。NPM 处理在 140~ 160
cm 土层出现全剖面有效钙的最大值为 13983 mg
kg
- 1
,比 CK 高 10. 33%, 在其下土层有效钙含量变
化不大。有效钙土壤剖面上出现的最大值 NPM>
P。长期施用含钙肥料能增加土壤剖面有效钙的含
量,有效钙在土壤剖面上存在淋溶累积现象。
2. 3 长期种植苜蓿对土壤镁的影响
2. 3. 1 耕层土壤不同镁形态含量 土壤镁的含量
不仅与气候条件、成土母质及成土过程密切相关, 还
图 2 有效钙剖面分布
Fig. 2 Dist ribution of av ailable calcium in so il pr ofile
易受耕作制度、作物种类、肥料施用等人为因素影
响。与硫、钙不同, 本试验中只有施用的厩肥含镁,
在黄土高原旱地经过 22年苜蓿连作后,其耕层土壤
不同形态镁含量见表 3。施用 P、N PM 的全镁含量
分别为 9877 mg kg- 1、10051 mg kg- 1 ,比 CK高
5. 52%、7. 38%。施用 P、N PM 的有效镁含量分别
为 223 mg kg- 1、311 mg kg- 1 , 比 CK 高
16. 15%、61. 98%。全镁和有效镁含量 NPM 与 CK
间差异显著,长期施用有机肥能显著增加苜蓿连作
耕层土壤全镁和有效镁含量。
施用 P、NPM 的水溶态镁含量分别为 22 mg
kg- 1和31 mg kg- 1 ,比 CK 高 15. 79%和63. 16%,
差异均不显著。施用 P、NPM 的交换态镁含量分别
为 202 mg kg- 1和 280 mg kg- 1 ,比 CK高16. 76%
和 61. 85% , NPM 与 P、CK 差异达显著。施用 P、
NPM 的酸溶态镁含量分别为 8200 mg kg - 1和
8380 mg kg- 1 , 比 CK高 3. 54%、5. 81%, N PM 与
P 差异不显著, NPM、P 与 CK 差异显著。施用 P、
NPM 的残余态镁含量分别为 1453 mg kg - 1和
1360 mg kg- 1 ,比 CK 高 16. 43%、8. 97%, 差异均
不显著。长期施用有机肥能增加苜蓿连作耕层土壤
291
草 地 学 报 第 17卷
表 3 耕层土壤不同形态镁含量( mg kg- 1 )
T able 3 Content s o f the differ ent magnesium confo rmation in t ilth soils
全 Mg
T otal Mg
水溶态 Mg
Water soluble Mg
交换态M g
E xchangeable Mg
酸溶态 Mg
HCl soluble Mg
残余态 Mg
Res idual Mg
有效 Mg
Availab leM g
CK 9360b
( 100)
19a
( 0. 20)
173b
( 1. 85)
7920b
( 84. 62)
1248a
( 13. 33)
192b
( 2. 05)
P 9877ab
( 100)
22a
( 0. 22)
202b
( 2. 05)
8200a
( 83. 02)
1453a
( 14. 71)
223b
( 2. 26)
NPM 10051a
( 100)
31a
( 0. 31)
280a
( 2. 79)
8380a
( 83. 37)
1360a
( 13. 53)
311a
( 3. 09)
水溶态镁、交换态镁、酸溶性镁和残余态镁含量。根
据各镁形态在全镁中所占比例,其含量酸溶态镁>
残余态镁> 交换态镁> 水溶态镁, CK、P、NPM 处
理间不同镁形态所占全镁比例变化趋势基本一致。
2. 3. 2 有效镁在土壤剖面的分布 镁素随有机肥
的施入而进入土壤, 经过 22 a 连续施肥后, 苜蓿连
作土壤剖面 0~ 200 cm 土层有效镁分布如图 3 所
示。在 0~ 20 cm 土层, NPM 处理由于长期施用有
机肥(含有镁素) , 使得 N PM 有效镁含量远大于长
期没有镁素投入的 CK 和 P。从全剖面看: 长期没
有镁素的投入 CK 和 P, 其有效镁含量变化趋势基
本一致, 0~ 80 cm 土层有效镁含量升高; 在 100~
140 cm 土层有效镁含量下降; 在 140 ~ 160 cm 土
层,出现一个有效镁含量突然升高的拐点;在其下土
层效镁含量又在下降。NPM 的有效镁含量在土壤
剖面上变化趋势从 0~ 120 cm 土层几乎一直在下
降,在 140~ 180 cm 土层是在升高,在其下土层又表
现为下降。在全剖面上有效镁的最大值出现在
NPM 处理的耕层, 为 311 mg kg- 1 , 比 CK 高
61. 98%。长期施用有机肥能增加土壤剖面有效镁
的含量。NPM 各处理在土壤剖面上均未出现有效
镁的明显累积峰,但在土壤剖面上存在淋溶累积现象。
3 讨论
3. 1 长期施用含硫肥料能增加苜蓿连作耕层土壤
各形态硫含量。长期施用有机肥还可以增加土壤有
机硫库[ 25]。硫从表层向底土或心土的累积取决于
土壤溶液中 SO 24 浓度、土壤水活动状况、土壤对其
的吸附等因素[ 26] ,关于本区土壤剖面有效硫的淋溶
累积影响因素已报道[ 27]。长期施入含硫肥料会使
土壤剖面有效硫发生淋溶累积现象,有效硫在土壤
剖面出现了两个累积峰, 且第 2累积峰值大于第 1
累积峰值,说明有效硫在土壤剖面上有向深层迁移
的特征,应与土壤水分运动结合起来做进一步研究。
图 3 有效镁剖面分布
Fig. 3 Dist ribution o f available magnesium in so il pr ofile
3. 2 本区是石灰性土壤,钙含量非常丰富。长期施
用含钙肥料使苜蓿连作耕层土壤全钙、水溶态钙、交
换态钙、酸溶态钙含量增加。有研究表明长期施用
过磷酸钙能显著提高土壤中的含钙量[ 28] 。但 NPM
处理残余态钙含量显著降低,其原因可能是所施有
机肥在分解过程中形成有机酸, 使部分残余态钙分
解转化为其他形态的钙; 此外施 NPM 促进苜蓿生
长,苜蓿根系在生长代谢过程中形成有机酸、以及苜
蓿残体和凋落物分解也会形成有机酸, 使部分残余
态钙分解转化为其他形态的钙。长期施用含钙肥料
能增加土壤剖面有效钙含量,有效钙在土壤剖面上
存在淋溶累积现象。有研究表明, 长期施用农家厩
肥,可降低土壤耕层的钙含量,但心土层的钙含量增
加,这可能是施用有机肥活化了土壤中的钙,使其向
下层淋溶加强[ 28]。
3. 3 长期施用有机肥使苜蓿连作耕层土壤各形态
镁含量增加,其原因是所施用有机肥含镁[ 25] , 还有
可能是所施用有机肥在分解过程中形成有机酸, 使
部分残余态镁分解转化成为其他形态的镁;此外施
NPM 促进苜蓿生长, 苜蓿根系在生长代谢过程中
292
第 3期 危锋等:黄土高原长期种植苜蓿对土壤硫、钙、镁的影响
形成有机酸,苜蓿残体和凋落物分解也会形成有机
酸,使部分残余态镁分解转化成为其他形态的镁。
此外长期施用含镁肥料还可增加土壤剖面有效镁的
含量,有效镁在土壤剖面上存在淋溶累积现象。
4 结论
4. 1 长期施 P 使苜蓿连作耕层土壤总硫、有效硫、
水溶性硫、吸附性硫、H Cl可溶性硫、总无机硫和有
机硫含量分别增加 9. 41%、62. 41%、47. 51%、
30. 07%、2. 25%、5. 38%和 17. 54%。长期施 NPM
使苜蓿连作耕层土壤总硫、有效硫、水溶性硫、吸附
性硫、HCl可溶性硫、总无机硫和有机硫含量分别
增加 20. 89%、98. 31%、68. 44%、57. 34%、8. 07%、
12. 54%和 37. 69%。长期施入硫肥, 使 N PM、P 处
理土壤剖面均出现了有效硫不同程度的累积峰。在
60~ 80 cm 土层出现有效硫的第一个累积峰, 累积
峰值 N PM 为 24. 04 mg kg- 1、P 为 20. 01 mg
kg - 1 ;在 140~ 180 cm 土层又出现有效硫的第 2 个
累积峰,累积峰值 NPM 为 36. 46 mg kg- 1、P 为
28. 06 mg kg - 1 ,且第 2累积峰值大于第一累积峰
值,说明有效硫在土壤剖面上有向深层迁移的特征。
4. 2 长期施 P 使苜蓿连作耕层土壤全钙、有效钙、
水溶态钙、交换态钙和酸溶态钙含量增加分别增加
4. 64%、4. 27%、11. 66%、4. 05%和 8. 59% ,但残余
态钙含量降低 2. 21%。长期施 NPM 使苜蓿连作耕
层土壤全钙、有效钙、水溶态钙、交换态钙和酸溶态
钙含量增加分别增加 8. 69%、8. 30%、51. 59%、
6. 73%和 27. 77% ,但残余态钙含量降低 26. 23%。
长期施用含钙肥能增加土壤剖面有效钙含量, P 处
理土壤剖面100~ 120 cm 土层出现了有效钙的最大
值, 为13887 mg kg- 1 , NPM 处理在 140~ 160 cm
土层出现全剖面有效钙的最大值, 为 13983 mg
kg - 1。有效钙在土壤剖面上存在淋溶累积现象。
4. 3 长期施用含镁肥料使苜蓿连作耕层土壤全镁、
有效镁、水溶态镁、交换态镁、酸溶态镁和残余态镁
含量分别增加 7. 38%、61. 98%、63. 16%、61. 85%、
5. 81%和 8. 97%。长期施用含镁肥料能增加土壤
剖面有效镁含量, NPM 处理在耕层出现全剖面有
效镁的最大值为 311 mg kg- 1 , 有效镁在土壤剖面
上存在淋溶累积现象。
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(责任编辑 才 杰)
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