SIDHI区灌溉及雨量农业土壤的物理化学特征，M.P
Bijendra库马尔1＊，Anshumali.1克里特岛。舒克拉1，Asmaa Naaz.1和Chandravir Narayan1
1印度州德汉德市印度矿山环境科学与工程系，826004，印度吉汉姆。
http://dx.doi.org/10.12944/cwe.9.3.52
锡迪区位于中央邦的东北边界，对Sidhi地区周围20个雨养和灌溉农业土壤的复合样品进行了系统和全面的分析。土壤pH值在6.6 ~ 8之间变化较大，灌溉土壤pH值较高。灌溉土EC和CEC的空间变异较大。结果表明，理化参数之间的生物地球化学关系发生了变化。在雨养地区，高硅铝比和低铁铝比显示了农业土壤的硅酸盐性质和初级硅酸盐的低铁损失
农业;土壤质地;灌溉;雨养
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Kumar B，Anshumali，Shukla K，Naaz A，Narayan C.灌溉和旱花农业土壤的物理化学特征，M.P.Curr World Environ 2014; 9（3）DOI：http://dx.doi.org/10.12944/cwe.9.3.52
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王志强，王志强，王志强，等。灌溉和雨养农业土壤理化性质的研究进展。农业环境科学学报2014;9(3)。可以从://www.a-i-l-s-a.com/?p=7624.
介绍
Sidhi区位于印度中央邦的东北边界，位于印度恒河平原北部和德干高原南部之间的过渡地区和中央邦最偏远的地区。土壤是自然界重要而宝贵的资源之一。所有生物的日常需要都直接或间接地依赖于土壤，而人类95%的食物都来自于土壤。为拥有健康和多产的土壤制定计划对人类生存至关重要。土壤是由不同厚度的各层(土壤层)矿物组成的自然体，其形态、物理、化学和矿物学特征与母质不同。土壤是由破碎的岩石颗粒组成的，这些颗粒已经被化学和机械过程改变，包括风化和侵蚀。土壤具有复杂的功能，对人类和其他生物都是有益的。它作为一个过滤器，缓冲储存，转化系统，从而保护全球生态系统免受环境污染物的不利影响。自工业革命开始，社会对环境的忽视导致了土壤和水资源的严重污染(Ramaswamy et al.， 2007)。土壤的形成既是一个建设性的也是一个破坏性的过程。, 2012) the predominant destructive process are physical and chemical breaking down of materials, plants and animal structures which result in the partial loss of more soluble and volatile products. Soil types are a major factor in determining what types of plants will grow. The nature of soil primarily depend upon its continued change under the effect of physical factors like the parent material, time, the climate, the organic activity in it etc. (Solanki and Chavda, 2012). Although all physico-chemical properties are involved in soil functioning, bio chemical properties tend to react most rapidly to get change in the external environment (Nannipieriet al, 1990; Trasar-Cepeda et al, 2008). The soils of the study area comprised of Mollisol, Alfisols, Entisols, Inceptisols and Vertisol with alluvial, red and black soil types. The quality of parent material prevents the transformation of smectite to kaolin, helps in the retention of adequate amount of smectite and provides a continuous supply of bases (Ca2＋离子)形成软土所必需的。灌区土壤为深~中深黑土;雨养土壤以红壤土为特征。在发展中国家，灌溉地区的作物产量始终高于雨水灌溉地区(Hussain and Hanjra, 2004)。全球约17%的农田得到灌溉，为世界谷物产量贡献了约40% (WCD, 2000年)。在印度，大约48.3%的耕地得到了适当的灌溉，使农业总产量增加了2.344亿吨，而大约60%的净播种面积是在雨养土地上，其作物占粮食作物的48%。主要在干旱和半干旱地区，灌溉和现代农业实践以改变土壤特性为代价保障作物生产(Assis等，2010年)。本研究的目的是为雨养和灌溉土壤提供系统和全面的分析。这种类型的研究以前没有在研究区域做过，所以这项研究可能对农民有用。关于农业土壤中某些元素的信息也可能是有用的。
材料和方法
研究区域
Sidhi地区位于中央邦的东北边界(22ÌŠ 47.5'和24ÌŠ 42.10'之间，81ÌŠ 18.40'和82ÌŠ 48.30'之间)，印度位于印度恒河平原北部和德干高原南部的过渡地区(图1)。其地形特征是低山丘，广阔的高原和冈瓦纳岩石的儿子河河谷。从地形上看，该地区可分为三个带，Vindhyan山或Kaimour山脉，Gondwana带和太古代带。高岭石、高岭石、一水硬铝石、三水铝石、钠锌矿和磁石等粘土矿物是由长石变质沉积物局部风化形成的(Mehrotra et al.， 1979)。该地区的平均海拔高度为海平面以上311米。该地区的气候为热带季风型，夏季(3 - 6月)炎热干燥，季风(7 - 9月)和冬季(11 - 2月)三个明显的季节。年平均降雨量在1000-1200毫米之间变化，在7月和8月达到峰值。该地区总人口为112万人，密度为110/km2（人口普查，2011）。西得田区涵盖的土地总额为10,536公里2其中森林面积占地40％。用于农业目的的土地部分为47％，但仅用于农业目的的土地只有17％（66,800公顷）确保了灌溉供应，其余的农业用地（413500公顷）取决于雨水灌溉和生产每年只有一个作物（Nraa，2012年）。主要灌溉来源是管孔（26,500公顷），运河（12,800公顷）和井（11000公顷）和其他来源（16,500公顷）。土地在很大程度上起伏的地形，这通常具有陡峭的梯度，而不是理想的培养;沿着像儿子和戈帕德这样的主要河流的山谷具有肥沃的土壤。种植的作物是米饭，玉米，大麦，鸽子豌豆和黄麻，在喀布里季，麦子，芥末和扁豆。天然植被包括热带干燥的落叶林。
实地调查和样本收集
从Son和Gopad河流域采用现代工具和技术栽培的农田(表1)，以及雨养、丘陵和森林地区采用传统技术栽培的农田(图1)采集了20个土壤样本(0-20 cm深度)。在每一块农田中，选取1公顷土地，在南北、东、西、中5个点随机取样5个0 ~ 20 cm深度的土芯(内径5 cm)，混合得到复合样品。取样时间为干燥的夏季(2013年6月)。所有土壤样品均储存在酸洗后的HDPE冷冻瓶中，使用便携式冰盒将生物地球化学变化降到最低，并运送至实验室进行分析处理。所有土壤样品均经风干、木棒压碎，并挑出砾石和残尸。
实验室分析
pH值和电导率(EC)分别在1:2.5和1:5的土壤:水(w/v)比上测定(Allison和Moodie, 1965);容重(BD)采用Core方法分析(Blake, 1965);持水能力(WHC)是通过将新鲜土壤与水以1:2的比例保持过夜来确定的(Harding和Ross (1964);土壤有机碳和有机质含量采用Walkley和Black重铬酸盐氧化法测定(Nelson and Sommers, 1982);用乙酸铵法测定阳离子交换容量(CEC)。元素(Al, Fe, Ca, Mg, Mn, P)在卡纳塔克邦的Donimalai NMDC采用ICP-OES (Leeman Profile Plus)分析。粒径分析由新德里贾瓦哈拉尔·尼赫鲁大学的Microtrac S3500分析仪进行。为评估各理化参数之间的潜在关系，采用“社会科学统计软件包(SPSS)， version-10.0”进行因子分析。分别采用“主成分分析”和“方差旋转”进行因子提取和推导
结果与讨论
表1为四地地区农业土壤理化参数结果。土壤pH值在6.6 ~ 8之间变化较大，灌溉土壤pH值较高。灌溉土EC和CEC的空间变异较大。土壤有机碳和土壤有机质具有显著的空间差异。元素浓度低于地壳平均值。土壤样品的粒度分析显示砂土、粉土和粘土的粒度范围不同，粉土是最主要的组分。土壤容重没有变化趋势，在灌溉和雨养农业土壤中均有较高的容重记录。在灌溉系统中，较大的土壤堆积密度可能是由于车轮流量增大(Carter et al.， 1998)和重复的锯切和收获事件导致土壤总有机碳和土壤团聚体减少(Celik, 2005)的综合影响(Li et al.， 2007)。TC和TN的平均值分别为1.25%和0.18%。C:N的变化范围为1.08 ~ 14.46。
Pearson相关分析表明，CEC与粉土、SOC、SOM呈正相关，粉土与Si、SOC、SOM、Ca、Mg呈正相关。这个推断CEC是由无机和有机构成的土壤之间的积极关系(表2)。艾尔和铁、铝和镁、铝、锰、铁、镁、铁和锰指示其相似的来源和阳离子交换反应高度风化土壤是由主导oxy-hydroxides铝,铁和锰。
P/Al和Fe/Al之间的正统计关系(图2)表明自生铁氧氢氧化物具有较高的表面吸附磷的能力(Likjlema, 1980)。因此，降水和自生氧化铁的积累导致磷/铝和铁/铝的相应增加，似乎是解释农业土壤中观察到的全球变化的主要过程。这反映出磷酸盐浓度在背景成分上的增加与在同一背景物质上铁的增加有关。
结论
理化参数在种植方式、灌溉方式、机械耕作方式、土壤质地等方面存在空间差异。淤泥质壤土的结构和地球化学比值显示了粘土矿物在灌溉土壤中的优势。低硅铝比和高铁铝比的农用土壤表现出高流动性或非硅酸盐性质。元素浓度低于地壳平均值。在灌溉系统中，较大的土壤容重可能是由于较大的车轮流量的综合影响。Pearson相关分析表明，CEC与粉土、SOC、SOM呈正相关，而粉土与Si、SOC、SOM、Ca、Mg呈正相关。由此推断CEC是由土壤的无机和有机组成部分决定的。
确认
作者感谢人力资源部，印度政府进行资金研究工作。我们也感谢印度矿山环境科学与工程系，Dhanbad，为实施实地监测和实验室分析提供了物流支持。
参考文献
Sidhi区位于印度中央邦的东北边界，位于印度恒河平原北部和德干高原南部之间的过渡地区和中央邦最偏远的地区。土壤是自然界重要而宝贵的资源之一。所有生物的日常需要都直接或间接地依赖于土壤，而人类95%的食物都来自于土壤。为拥有健康和多产的土壤制定计划对人类生存至关重要。土壤是由不同厚度的各层(土壤层)矿物组成的自然体，其形态、物理、化学和矿物学特征与母质不同。土壤是由破碎的岩石颗粒组成的，这些颗粒已经被化学和机械过程改变，包括风化和侵蚀。土壤具有复杂的功能，对人类和其他生物都是有益的。它作为一个过滤器，缓冲储存，转化系统，从而保护全球生态系统免受环境污染物的不利影响。自工业革命开始，社会对环境的忽视导致了土壤和水资源的严重污染(Ramaswamy et al.， 2007)。土壤的形成既是一个建设性的也是一个破坏性的过程。, 2012) the predominant destructive process are physical and chemical breaking down of materials, plants and animal structures which result in the partial loss of more soluble and volatile products. Soil types are a major factor in determining what types of plants will grow. The nature of soil primarily depend upon its continued change under the effect of physical factors like the parent material, time, the climate, the organic activity in it etc. (Solanki and Chavda, 2012). Although all physico-chemical properties are involved in soil functioning, bio chemical properties tend to react most rapidly to get change in the external environment (Nannipieriet al, 1990; Trasar-Cepeda et al, 2008). The soils of the study area comprised of Mollisol, Alfisols, Entisols, Inceptisols and Vertisol with alluvial, red and black soil types. The quality of parent material prevents the transformation of smectite to kaolin, helps in the retention of adequate amount of smectite and provides a continuous supply of bases (Ca2＋离子)形成软土所必需的。灌区土壤为深~中深黑土;雨养土壤以红壤土为特征。在发展中国家，灌溉地区的作物产量始终高于雨水灌溉地区(Hussain and Hanjra, 2004)。全球约17%的农田得到灌溉，为世界谷物产量贡献了约40% (WCD, 2000年)。在印度，大约48.3%的耕地得到了适当的灌溉，使农业总产量增加了2.344亿吨，而大约60%的净播种面积是在雨养土地上，其作物占粮食作物的48%。主要在干旱和半干旱地区，灌溉和现代农业实践以改变土壤特性为代价保障作物生产(Assis等，2010年)。本研究的目的是为雨养和灌溉土壤提供系统和全面的分析。这种类型的研究以前没有在研究区域做过，所以这项研究可能对农民有用。关于农业土壤中某些元素的信息也可能是有用的。
材料和方法
研究区域
Sidhi地区位于中央邦的东北边界(22ÌŠ 47.5'和24ÌŠ 42.10'之间，81ÌŠ 18.40'和82ÌŠ 48.30'之间)，印度位于印度恒河平原北部和德干高原南部的过渡地区(图1)。其地形特征是低山丘，广阔的高原和冈瓦纳岩石的儿子河河谷。从地形上看，该地区可分为三个带，Vindhyan山或Kaimour山脉，Gondwana带和太古代带。高岭石、高岭石、一水硬铝石、三水铝石、钠锌矿和磁石等粘土矿物是由长石变质沉积物局部风化形成的(Mehrotra et al.， 1979)。该地区的平均海拔高度为海平面以上311米。该地区的气候为热带季风型，夏季(3 - 6月)炎热干燥，季风(7 - 9月)和冬季(11 - 2月)三个明显的季节。年平均降雨量在1000-1200毫米之间变化，在7月和8月达到峰值。该地区总人口为112万人，密度为110/km2（人口普查，2011）。西得田区涵盖的土地总额为10,536公里2其中森林面积占地40％。用于农业目的的土地部分为47％，但仅用于农业目的的土地只有17％（66,800公顷）确保了灌溉供应，其余的农业用地（413500公顷）取决于雨水灌溉和生产每年只有一个作物（Nraa，2012年）。主要灌溉来源是管孔（26,500公顷），运河（12,800公顷）和井（11000公顷）和其他来源（16,500公顷）。土地在很大程度上起伏的地形，这通常具有陡峭的梯度，而不是理想的培养;沿着像儿子和戈帕德这样的主要河流的山谷具有肥沃的土壤。种植的作物是米饭，玉米，大麦，鸽子豌豆和黄麻，在喀布里季，麦子，芥末和扁豆。天然植被包括热带干燥的落叶林。
实地调查和样本收集
从Son和Gopad河流域采用现代工具和技术栽培的农田(表1)，以及雨养、丘陵和森林地区采用传统技术栽培的农田(图1)采集了20个土壤样本(0-20 cm深度)。在每一块农田中，选取1公顷土地，在南北、东、西、中5个点随机取样5个0 ~ 20 cm深度的土芯(内径5 cm)，混合得到复合样品。取样时间为干燥的夏季(2013年6月)。所有土壤样品均储存在酸洗后的HDPE冷冻瓶中，使用便携式冰盒将生物地球化学变化降到最低，并运送至实验室进行分析处理。所有土壤样品均经风干、木棒压碎，并挑出砾石和残尸。
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图1:显示取样地点的研究区域地图 点击这里查看图 |
实验室分析
pH值和电导率(EC)分别在1:2.5和1:5的土壤:水(w/v)比上测定(Allison和Moodie, 1965);容重(BD)采用Core方法分析(Blake, 1965);持水能力(WHC)是通过将新鲜土壤与水以1:2的比例保持过夜来确定的(Harding和Ross (1964);土壤有机碳和有机质含量采用Walkley和Black重铬酸盐氧化法测定(Nelson and Sommers, 1982);用乙酸铵法测定阳离子交换容量(CEC)。元素(Al, Fe, Ca, Mg, Mn, P)在卡纳塔克邦的Donimalai NMDC采用ICP-OES (Leeman Profile Plus)分析。粒径分析由新德里贾瓦哈拉尔·尼赫鲁大学的Microtrac S3500分析仪进行。为评估各理化参数之间的潜在关系，采用“社会科学统计软件包(SPSS)， version-10.0”进行因子分析。分别采用“主成分分析”和“方差旋转”进行因子提取和推导
结果与讨论
表1为四地地区农业土壤理化参数结果。土壤pH值在6.6 ~ 8之间变化较大，灌溉土壤pH值较高。灌溉土EC和CEC的空间变异较大。土壤有机碳和土壤有机质具有显著的空间差异。元素浓度低于地壳平均值。土壤样品的粒度分析显示砂土、粉土和粘土的粒度范围不同，粉土是最主要的组分。土壤容重没有变化趋势，在灌溉和雨养农业土壤中均有较高的容重记录。在灌溉系统中，较大的土壤堆积密度可能是由于车轮流量增大(Carter et al.， 1998)和重复的锯切和收获事件导致土壤总有机碳和土壤团聚体减少(Celik, 2005)的综合影响(Li et al.， 2007)。TC和TN的平均值分别为1.25%和0.18%。C:N的变化范围为1.08 ~ 14.46。
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表1农业土壤理化参数 点击此处查看表格 |
Pearson相关分析表明，CEC与粉土、SOC、SOM呈正相关，粉土与Si、SOC、SOM、Ca、Mg呈正相关。这个推断CEC是由无机和有机构成的土壤之间的积极关系(表2)。艾尔和铁、铝和镁、铝、锰、铁、镁、铁和锰指示其相似的来源和阳离子交换反应高度风化土壤是由主导oxy-hydroxides铝,铁和锰。
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表2：皮尔森相关分析 物理化学参数 点击此处查看表格 |
P/Al和Fe/Al之间的正统计关系(图2)表明自生铁氧氢氧化物具有较高的表面吸附磷的能力(Likjlema, 1980)。因此，降水和自生氧化铁的积累导致磷/铝和铁/铝的相应增加，似乎是解释农业土壤中观察到的全球变化的主要过程。这反映出磷酸盐浓度在背景成分上的增加与在同一背景物质上铁的增加有关。
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图2：线性关系 P/Al*1000与Fe/Al之间的关系 点击这里查看图 |
结论
理化参数在种植方式、灌溉方式、机械耕作方式、土壤质地等方面存在空间差异。淤泥质壤土的结构和地球化学比值显示了粘土矿物在灌溉土壤中的优势。低硅铝比和高铁铝比的农用土壤表现出高流动性或非硅酸盐性质。元素浓度低于地壳平均值。在灌溉系统中，较大的土壤容重可能是由于较大的车轮流量的综合影响。Pearson相关分析表明，CEC与粉土、SOC、SOM呈正相关，而粉土与Si、SOC、SOM、Ca、Mg呈正相关。由此推断CEC是由土壤的无机和有机组成部分决定的。
确认
作者感谢人力资源部，印度政府进行资金研究工作。我们也感谢印度矿山环境科学与工程系，Dhanbad，为实施实地监测和实验室分析提供了物流支持。
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