紫色土是四川盆地农业土壤的主体,占盆地面积的85%,其土壤肥力及生产力状况直接关系着该地区粮食供应安全。目前有关四川盆地紫色土区域肥力状况的报道主要源自第二次土壤普查资料,近30年来该区域紫色土肥力现状及变化如何尚不清楚。本文首先利用四川盆地紫色土分布区114个县(市)2005年以来开展测土配方施肥采集的252275个紫色土样品的土壤分析数据,18646个农户调查数据,1944个试验示范数据,采用统计分析方法研究了紫色土养分肥力现状及其与作物产量的关系,与第二次土壤普查比较了解30年来紫色土养分肥力的变化,为紫色土的改良培肥提供数据支撑。在对区域土壤肥力全面了解的基础上,针对紫色土有机质含量低、水土流失严重等问题,采用大田试验、盆栽试验和室内培养试验相结合的方法开展了炭基土壤调理剂对紫色土的培肥效果研究,明确不同炭基土壤调理剂对紫色土团聚体结构、水分库容、养分含量等土壤物理及化学性质的影响,为紫色土培肥及土壤调理剂的研发提供技术支撑。四川盆地紫色土分布区114个县(市)土壤养分肥力现状的调查研究结果表明,紫色土有机质、全氮、有效磷、速效钾平均含量分别为16.4 g·kg-1、1.02 g·kg-1、15 mg·kg-1、91.9 mg·kg-1,土壤有机质和速效钾处于缺乏水平,土壤全氮和有效磷处于中等含量水平。相对于第二次土壤普查,30年来四川盆地紫色土除速效钾变化不大外,土壤有机质、全氮和有效磷含量均有明显提升,分别增加了28.1%、21.4%和200%。但是该区域土壤养分肥力目前仍然偏低,土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾缺乏的比例分别占75.7%、55.6%、49.8%和65.4%。近30年来紫色土pH变化在不同类型紫色土间存在较大差异,中性紫色土30年平均降低了0.54个pH单位,石灰性紫色土pH平均降低了0.43个pH单位,酸性紫色土平均升高了0.32个单位。紫色土区作物产量水平差异较大,采用平均单产法对紫色土地区作物产量水平分级表明,旱地作物马铃薯、油菜、小麦、玉米中低产比例分别占49.6%、67.6%、67.0%和79.0%,紫色土区旱地作物仍具有较大的产量提升空间。紫色土的实际生产力与基础地力呈极显著正相关,土壤对不同作物的贡献率在48.7%~62%,提升土壤基础地力是作物增产的重要途径。不同产量水平下土壤养分差异显著,整体表现为较高作物产量下土壤养分肥力指标更高,作物产量与土壤养分存在极显著的正相关性;主成分分析表明,土壤有机质和全氮是紫色土肥力的首要影响要素,提高土壤有机质含量是提升作物产量的重要措施。不同炭基调理剂的田间试验结果表明,施用炭基土壤调理剂对大田作物均有显著的增产作用,与对照相比,不同调理剂处理榨菜两年增产幅度达9.9%~30%和8.6%~15.1%,玉米增产幅度达7.2%~10.8%和7.5%~21.7%。在大田连续2年4茬施用炭基调理剂(每季用量1500 kg·hm-2),显著提高了土壤粒径>0.25 mm的机械稳定性和水稳性团聚体含量,促进小团聚体向大团聚体的转化,其中对粒径>5 mm的机械稳定性大团聚体提升幅度最大,比对照提高5.38~18.29个百分点,同时提高了团聚体的平均重量直径及稳定性指数,以课题组研发的炭基调理剂和生物碳效果最佳。施用调理剂降低了田间土壤容重,增加了土壤孔隙度,提高了土壤持水性,扩大了土壤水分库容。经过2年的定位试验,各调理剂土壤饱和持水量、田间持水量均显著提升,土壤水分总库容、兴利库容、滞留库容和最大有效库容均显著提升;土壤孔隙度提高2.9~4.5个百分点。不同调理剂处理显著增加了土壤对降雨后的截留,并降低了土壤水分散失,从而提高了土壤水分含量和抗旱能力。盆栽和培养试验结果表明,施用调理剂促进了作物干物质和氮磷钾养分积累。当调理剂投入量达到土壤质量的1%时,生物质炭和自主研发的调理剂I、调理剂II均降低了土壤容重、提高了土壤孔隙度,容重比对照降低了2.5~5.8%,孔隙度提高了0.9~2.7个百分点。施用调理剂土壤持水能力显著提高,土壤饱和含水量比对照处理提高了13.7%~21.4%,以生物质炭效果最好。与对照相比,炭基调理剂土壤有机质含量提升6.3%~14.4%,全氮和全磷也明显提升,对全钾影响较小;不同调理剂显著提高了土壤有效氮磷钾含量,以有机肥>调理剂II>调理剂I>生物质炭>对照。施用调理剂土壤阳离子交换量、交换性镁、交换性钾显著增加,提高了土壤的缓冲性能。综上所述,四川盆地紫色土地区近30年来土壤有机质和养分含量明显提高,但是目前土壤养分肥力仍然较低。施用炭基土壤改良剂是紫色土改良培肥的重要手段之一。关于炭基调理剂的优化配比、培肥机理以及与其它培肥技术的比较研究有待进一步深入。