河南省耕地質(zhì)量演變趨勢研究

慕 蘭，葛樹春，龐少浦

(河南省土壤肥料站，河南 鄭州 450002)

耕地土壤是糧食生產(chǎn)的基礎，耕地質(zhì)量是關系到糧食安全、人類健康及生態(tài)環(huán)境可持續(xù)的重要環(huán)節(jié)[1]，它的平衡穩(wěn)定和持續(xù)提高，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展的必要保證。掌握耕地質(zhì)量的演變規(guī)律，可以有效地調(diào)控和培肥土壤，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造穩(wěn)定高產(chǎn)的土壤條件[2]。目前我國大部分地區(qū)的農(nóng)民只注重短期經(jīng)濟效益，在管理上較少顧及對資源和土地的長期保護，同時在研究方面也缺乏對耕地質(zhì)量現(xiàn)狀和演變趨勢的充分認識，致使土壤管理決策缺乏可靠的依據(jù)[3]，因此有關耕地質(zhì)量演變的研究是當前土壤學研究的主要課題之一[4]。我們試圖通過連續(xù)15年的耕地質(zhì)量長期定位監(jiān)測，研究河南省主要耕地質(zhì)量現(xiàn)狀以及20多年來耕地質(zhì)量的演變趨勢，分析耕地質(zhì)量存在的問題，提出河南省農(nóng)田土壤的培肥途徑。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測點概況

耕地質(zhì)量監(jiān)測就是通過定點調(diào)查、觀測記載和采樣測試等方式，對耕地的理化性狀、生產(chǎn)能力和環(huán)境質(zhì)量進行動態(tài)評估的一系列工作[5]。河南省的耕地質(zhì)量監(jiān)測工作開始于第二次土壤普查中后期，1997年建點，1998年開始監(jiān)測，目前共有國家級和省級監(jiān)測點45個，分布于東經(jīng)110°55′—115°40′、北緯31°5′—35°50′范圍內(nèi)，覆蓋全省13個市的31個縣(市、區(qū))，地跨北亞熱帶與暖溫帶兩個生物氣候帶，年均氣溫12～15 ℃，年有效積溫4 300～4 723 ℃，年降水量560～1 060 mm，無霜期206～226 d。45個監(jiān)測點涉及全省潮土、褐土、黃褐土、砂姜黑土、水稻土和紅黏土6個土類的16個亞類，土壤母質(zhì)多為沉積物、沖積物、洪積物、馬蘭黃土、紅土。監(jiān)測點主要布設在高、中肥力等級的耕地上，低肥力的點偏少；種植制度有小麥—玉米、小麥—水稻、小麥—棉花、小麥—花生、小麥—大豆等主要輪作方式，代表了我省大田作物的主要種植類型。監(jiān)測點的情況基本能反映我省糧食主產(chǎn)區(qū)的耕地質(zhì)量變化趨勢[6]。

1.2 試驗設計

監(jiān)測點一般布設在永久性耕地上，以當?shù)刂饕N植制度、種植方式為主，耕作、栽培、施肥、灌溉等管理方式能代表當?shù)匾话闼?。一般設兩個處理：①不施肥處理(空白區(qū))：旱地小區(qū)面積60 m2以上，用設置保護行、壘區(qū)間小埂等方法隔離；水田小區(qū)面積30～70 m2，用水泥板或其他材料作隔板，隔板厚0.05 m,埋深0.3～0.5 m，露出地面0.3 m，防止肥、水滲透。②常規(guī)措施處理：面積不小于300 m2或直接用相鄰處理①的大田定點觀測。

1.3 分析測定方法

每年秋收后播種前在未施肥的監(jiān)測點上采集土壤樣品分析養(yǎng)分含量；產(chǎn)量測定可以去邊行后實打?qū)嵤?，也可以隨機取5個1 m2樣方實脫測產(chǎn)。

土壤樣品分析方法：有機質(zhì)采用重鉻酸鉀滴定法；全氮采用硫酸-硫酸鉀-硫酸銅消煮蒸餾滴定法；有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度計法；緩效鉀采用硝酸煮沸浸提-火焰光度計法；有效微量元素銅、鋅、鐵、錳采用DTPA浸提-原子吸收分光光度法；有效硼采用沸水浸提-姜黃素比色法；有效鉬采用極普法或硫氰酸鉀比色法。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕層土壤有機質(zhì)含量逐年提高

土壤有機質(zhì)含量變化是農(nóng)田土壤用養(yǎng)管理的綜合結(jié)果和肥力演變的重要標志。2012年度全省監(jiān)測點常規(guī)施肥區(qū)土壤有機質(zhì)平均含量為16.49 g/kg，比1998年建點后首測值增加了2.39 g/kg，與第二次土壤普查(1986年)對應點位平均值12.1 g/kg相比增加了4.39 g/kg(見圖1)。耕層土壤有機質(zhì)含量明顯提高，主要原因是肥料的大量施用促進了作物地上和地下生物量的增長，大量的根茬留在地里，加之近年來監(jiān)測區(qū)大面積實行秸稈還田，增加了有機質(zhì)的積累。

圖1 監(jiān)測點耕層有機質(zhì)變化趨勢

2.2 耕層土壤全氮含量狀況及變化趨勢

土壤氮素含量演變狀態(tài)是土壤肥力質(zhì)量演變的核心內(nèi)容。2012年度全省監(jiān)測點常規(guī)施肥區(qū)土壤全氮平均含量為1.05 g/kg，比建點后首測值增加了0.04 g/kg，與第二次土壤普查對應點位平均值0.79 g/kg相比明顯提高。20多年來土壤全氮總體呈上升趨勢(見圖2)，這與有機質(zhì)的變化相符。經(jīng)統(tǒng)計分析，各監(jiān)測點2012年度土壤全氮與有機質(zhì)變化存在正相關關系，相關程度達到極顯著水平(r=0.779 3**)。

圖2 監(jiān)測點耕層全氮變化趨勢

2.3 耕層土壤有效磷含量狀況及變化趨勢

土壤有效磷含量的多少，對作物產(chǎn)量和品質(zhì)至關重要，也是衡量土壤肥力的重要指標之一。2012年度全省監(jiān)測點常規(guī)施肥區(qū)土壤有效磷含量平均為15.45 mg/kg，與第二次土壤普查對應點位平均值5.9 mg/kg相比，呈明顯上升趨勢(見圖3)，這與第二次土壤普查后磷素化肥的大量施用有密切的關系。1986年以來河南省大力推廣磷肥施用，“九五”、“十五”期間磷肥施用得到普及，1996—2005年耕地平均每年每公頃施用磷素化肥折純P2O5已達到178.7 kg(據(jù)統(tǒng)計年鑒折算)，為磷素在土壤中的積累提供了物質(zhì)基礎。但監(jiān)測點2000年至2008年間土壤有效磷有下降趨勢，2009年之后又略有回升。

圖3 監(jiān)測點耕層有效磷變化趨勢

2.4 耕層土壤速效鉀含量狀況及變化趨勢

2012年度全省監(jiān)測點常規(guī)區(qū)土壤速效鉀含量平均為119 mg/kg，其中低于100 mg/kg的有14個點，占全年有效監(jiān)測點的34.1%。與第二次土壤普查對應點位平均值139 mg/kg相比，土壤速效鉀下降幅度明顯(見圖4)，下降了20 mg/kg，平均每年以0.77 mg/kg的速度下降，這與農(nóng)作物產(chǎn)量的大幅度提高及鉀肥施用較少有很大關系。近15年來土壤速效鉀下降趨勢得到緩解，主要得益于近年來補鉀工程及測土配方施肥在河南省的大面積實施。

圖4 耕層土壤速效鉀含量變化趨勢

2.5 土壤緩效鉀含量變化

2012年度監(jiān)測結(jié)果顯示，土壤緩效鉀含量平均為675 mg/kg。從監(jiān)測結(jié)果看，土壤緩效鉀近幾年略有下降趨勢(圖5)。土壤緩效鉀小于500 mg/kg的土壤樣品數(shù)有6個，占有效取樣數(shù)的14.6%；500～750 mg/kg的土壤樣品數(shù)有22個，占53.7%；大于750 mg/kg的土壤樣品數(shù)有13個，占31.7%。

圖5 耕層土壤緩效鉀含量變化趨勢

2.6 土壤酸堿度基本穩(wěn)定

土壤酸堿度(pH值)是土壤形成和熟化培肥過程的一個重要指標。土壤pH值對土壤中養(yǎng)分存在的形態(tài)和有效性、土壤的理化性質(zhì)、微生物活動以及植物生長發(fā)育都有很大影響。調(diào)查結(jié)果顯示，全省糧食主產(chǎn)區(qū)土壤pH值基本保持穩(wěn)定，平均為7.28。由于土壤酸堿度是土壤形成過程中所產(chǎn)生的一種屬性，因此具有區(qū)域性的特點。2012年度全省監(jiān)測結(jié)果顯示：土壤pH值豫北地區(qū)最高，平均為8.1；其次是豫西、豫東地區(qū)，平均值均為7.7；豫南信陽地區(qū)pH值最低，平均為5.7。全省土壤酸堿度總體上有自南向北增高的趨勢。

2.7 土壤有效微量元素含量狀況

土壤中微量元素的含量盡管很低，卻是動植物正常生長所不可缺少的，對農(nóng)業(yè)和人類健康有著重要意義。了解土壤有效微量元素的區(qū)域分布特點、不同土類的含量差異，可為微量元素肥料的科學施用與管理提供理論依據(jù)[7]。

2012年度監(jiān)測結(jié)果表明，全省耕層土壤有效微量元素含量區(qū)域間變幅較大。土壤有效鋅平均含量為1.18 mg/kg，無低于0.5 mg/kg的樣點，0.5～1 mg/kg之間的占24.4%，1～2 mg/kg之間的占36.6%，大于2 mg/kg的占39.0%。土壤有效鋅含量與第二次土壤普查時比普遍有所提高，但整體含量水平不高，地域間變幅大。土壤有效鐵、錳平均含量分別為40.77、22.18 mg/kg，不同土壤類型區(qū)及同一區(qū)域土壤類型不同監(jiān)測點有效鐵、錳含量差異較大，但一般可滿足作物需求。土壤有效銅平均含量為1.91 mg/kg，無小于0.2 mg/kg的點。土壤有效硼平均含量為0.69 mg/kg，低于0.2 mg/kg的土壤樣品占有效點數(shù)的2.6%，0.2～0.5 mg/kg之間的占25.6%，大于0.5 mg/kg的占71.8%。土壤有效硼含量與第二次土壤普查時期比雖有所提高，但還有約30%的土壤缺硼。全省土壤有效鉬平均含量為0.02 mg/kg，含量均較低(均低于臨界值0.15 mg/kg)。

2.8 土壤環(huán)境質(zhì)量狀況

加強土壤環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測與控制，可從源頭上保障和提高糧食的質(zhì)量，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效和環(huán)境安全雙贏的重要保證。2012年度河南省對監(jiān)測點土壤環(huán)境質(zhì)量中的重金屬鉻、鎘、鉛、砷、汞進行了監(jiān)測，結(jié)果見表1。表1顯示，不同地點的重金屬元素含量有較大的差異，鉛變異系數(shù)相對較小，反映了各采樣點這一元素含量分布相對集中。

表1 2012年度監(jiān)測點土壤重金屬監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計

依據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 15618—2008)、《綠色食品 產(chǎn)地環(huán)境技術條件》(NY/T 391—2000)等有關國家和行業(yè)標準，對河南省耕地質(zhì)量監(jiān)測點的土壤環(huán)境質(zhì)量進行了評價。將表1監(jiān)測結(jié)果對照標準后可知，2012年河南全省40個有效的鉻、鎘、鉛、砷、汞監(jiān)測樣點中，均沒有超出國家二級土壤環(huán)境標準的樣點，說明全省耕地土壤環(huán)境質(zhì)量總體良好。

3 主要結(jié)論

耕地質(zhì)量的變化是多種因素綜合作用的結(jié)果，從監(jiān)測結(jié)果看，與第二次土壤普查(1986年)時對應點位相比，河南省主要土壤類型的耕地土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷以及有效微量元素等都有不同程度的提高；有效磷雖與第二次土壤普查時比上升較快，但近幾年的監(jiān)測結(jié)果卻顯示略有下降趨勢；土壤速效鉀2012年平均值為119 mg/kg，比第二次土壤普查時下降了20 mg/kg，但近年來的監(jiān)測結(jié)果表明速效鉀變化基本平穩(wěn)。

4 培肥建議

河南省中低產(chǎn)區(qū)占全省耕地面積的比例較大，提高耕地質(zhì)量是實現(xiàn)河南省糧食增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的關鍵。當前，要抓住國家新增千億斤糧食項目、高標準糧田“百千萬”工程建設在河南實施的有利時機，結(jié)合有機質(zhì)提升、測土配方施肥、節(jié)水農(nóng)業(yè)等項目，大力推廣秸稈還田、增施有機肥、節(jié)水灌溉等新技術的應用，把用地與養(yǎng)地、改良與利用、當前和長遠結(jié)合起來，不斷提高土地產(chǎn)出能力，實現(xiàn)土、肥、水的高效利用，逐步建成高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的標準糧田。

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