張家界永定區(qū)耕地土壤有效磷現(xiàn)狀及其空間特征

金虹屹　周衛(wèi)軍　鄧冉　王瑛　劉沛　 譚潔

摘要 [目的] 弄清永定區(qū)耕地土壤有效磷含量特征與空間分異規(guī)律，為測土配方施肥和農(nóng)業(yè)面源污染控制提供依據(jù)。[方法] 采用野外調(diào)查取樣、室內(nèi)分析測定、3S技術(shù)等方法進(jìn)行。[結(jié)果] 永定區(qū)耕地土壤有效磷平均為15.3 mg/kg，水田略高于旱地；土壤有效磷空間分布總體呈小團(tuán)塊狀或條帶狀，不同土類與行政區(qū)域差異較大，以三級含量水平分布面積最大，為13 281.0 hm2。[結(jié)論] 永定區(qū)耕地土壤有效磷含量總體處于中等偏高水平，但空間變異較大。在磷肥施用中應(yīng)結(jié)合土壤有效磷含量與空間分布規(guī)律進(jìn)行，以防止高值區(qū)土壤有效磷盈余過高，造成肥料浪費(fèi)與農(nóng)業(yè)面源污染的危險。

關(guān)鍵詞 耕地；有效磷；空間特征；施肥

中圖分類號 S158.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 0517-6611（2015）11-064-03

磷是植物必需的三大營養(yǎng)元素之一，包括有機(jī)和無機(jī)兩大部分[1]。有效磷作為土壤磷貯庫中對作物最有效的部分，能直接供作物吸收利用，因而它是評價土壤供磷能力的重要指標(biāo)[2]。由于受自然和人類活動的影響，土壤有效磷含量在田間或區(qū)域分布上常具有明顯的時空變化特點(diǎn)[3-6]。若缺乏對其含量特征、時空變異規(guī)律的了解，則不能根據(jù)其變化確定施肥管理措施，有可能導(dǎo)致土壤磷素虧缺或盈余。土壤磷素虧缺影響作物生長，而土壤處于磷素盈余狀態(tài)，則會加大土壤磷素向水體流失的風(fēng)險，并產(chǎn)生潛在的生態(tài)環(huán)境問題。可見，推行合理的施肥管理措施和有效控制農(nóng)業(yè)面源磷污染已成為越來越受關(guān)注的熱點(diǎn)問題[3，7]。因此，了解和弄清耕地土壤有效磷的空間變化規(guī)律，不僅能為耕地質(zhì)量管理和科學(xué)施用磷肥提供指導(dǎo)，而且能為農(nóng)業(yè)面源污染控制提供科學(xué)依據(jù)。筆者利用張家界市永定區(qū)2008年開始的測土配方施肥的耕地土壤的測定數(shù)據(jù)，采用分類匯總和空間插值方法研究了全縣耕地土壤有效磷含量特征與時空變化規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況張家界市永定區(qū)地處湖南省西北部，武陵山脈腹地，澧水中上游，N28°51′13″～29°25′6″，E110°4′15″～110°55′6″。土地總面積2 173.808 km2，占全省總面積的1.1%，耕地面積28 327.4 hm2。該地區(qū)屬中亞熱帶山原型季風(fēng)性濕潤氣候，冬暖夏涼，四季溫和，年均氣溫為16.8 ℃，光熱充足，雨量充沛，年均降水量1 497 mm，無霜期長，嚴(yán)寒期短，適宜喜溫作物水稻、玉米、紅薯、苧麻與越冬作物麥、豆、油菜等的生長。

1.2 土壤樣品的采集與分析測定按照測土配方施肥項目要求，參照第二次土壤普查的土壤樣品采集點(diǎn)，根據(jù)土種面積2～4 hm2采集一個土樣，共采集土壤樣品6 040個。在土樣采集時，根據(jù)室內(nèi)實際布點(diǎn)情況，采用GPS記錄采樣點(diǎn)的地理坐標(biāo)，考慮采樣田塊的大小和形狀，分別采用S形、梅花形、網(wǎng)格法等方法采集0～20 cm土樣，多點(diǎn)采樣，混勻后采用四分法進(jìn)行取舍，使得每個樣品的質(zhì)量控制在1 000 g左右。采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗分光光度法，測定土壤有效磷含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理測定數(shù)據(jù)采用EXCEL 2007進(jìn)行統(tǒng)計分析。利用MAPGIS中的地統(tǒng)計學(xué)功能，對土壤有效磷進(jìn)行空間插值，分析其空間規(guī)律。采用土地利用現(xiàn)狀圖、土壤圖、行政區(qū)劃圖進(jìn)行疊加，作為空間分析的工作底圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有效磷含量特征從圖1可以看出，依據(jù)湖南省第二次土壤普查土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)[8]，總體為中偏高水平，平均為15.3 mg/kg，變化在2.0～49.9 mg/kg 之間；10～20 mg/kg的樣本數(shù)為2 247個，占總樣本數(shù)的比例為37.2%；20～40 mg/kg的樣本數(shù)為1 582個，占26.19%；而高于40 mg/kg的樣本數(shù)只有70個，僅占1.16%；低于3 mg/kg的樣本數(shù)也只有112個，占1.85%。

2.2 水稻土與旱地土壤有效磷的比較從表1可以看出，永定區(qū)水稻土有效磷含量總體比旱地高，平均高3.7 mg/kg，低等級樣本數(shù)少，高等級樣本數(shù)多，如處于五級水平的水稻土沒有，旱地有568個樣本，占28.3%，二級水平的水稻土1 140個，占28.27%，旱地442個，占22.0%。這可能主要是由于永定區(qū)山地面積較大，旱地大部分位于地形部位較高、無灌溉條件且農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不方便的區(qū)域，導(dǎo)致農(nóng)民在生產(chǎn)過程中采取一種粗放經(jīng)營方式，而水稻土是當(dāng)?shù)刂饕幕巨r(nóng)田，投入較大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高度集約和重視，因而長期的農(nóng)業(yè)經(jīng)營導(dǎo)致兩者差異較大。

2.3 土壤有效磷的空間特征

2.3.1 不同土類土壤有效磷的空間特征。

從圖1可以看出，永定區(qū)耕地土壤有效磷的空間變異較大，總體呈小團(tuán)塊狀或條帶狀。研究顯示，土壤有效磷含量的變異系數(shù)比其他土壤養(yǎng)分大，屬中等或強(qiáng)變異程度，具有較強(qiáng)的空間變異性，反映人為耕作管理措施的差異是其空間變異的主要因素。在農(nóng)田尺度下，土壤有效磷的空間變異性主要受施肥量的影響[6，9]。土壤有效磷含量空間變異性與土地利用方式關(guān)系密切[10]。從表2可以看出，永定區(qū)耕地三級土類土壤有效磷的分布面積最大，達(dá)到13 281.0 hm2，占耕地總面積的46.88%；不同土類差異較大，潮土、黑色石灰土、紅壤、紅色石灰土、黃壤、黃棕壤、紫色土等土類高水平（一級與二級）與低水平（五

級）含量分布面積較小，而水稻土一級與二級水平含量分布面積為6 733.1 hm2，占耕地面積的39.69%，低水平含量分布面積較小，五級水平?jīng)]有分布。因此，施肥時既要考慮土壤有效磷的含量特征，又要針對不同土類的差異進(jìn)行合理施肥，以防止部分高含量土壤有效磷含量過高，引起面源污染問題。

2.3.2 不同行政區(qū)土壤有效磷的分布特征。

從表3表明，永定區(qū)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)各等級有效磷含量分布面積差異較大，但基本以三級、四級含量水平的分布面積較大，一級和五級含量水平分布面積較小，但有些鄉(xiāng)鎮(zhèn)二級含量水平分布面積也較大，如大坪鎮(zhèn)二級含量水平的分布面積為266.6 hm2，占全鎮(zhèn)耕地面積的48.37%，三岔鄉(xiāng)的分布面積為317.0 hm2，占全鎮(zhèn)耕地面積的50.87%。因此，雖然該區(qū)域耕地土壤有效磷含量總體呈中等偏高水平，但空間分布極不均勻。施肥時，要依據(jù)土壤有效磷的具體狀況和作物的需磷規(guī)律進(jìn)行精準(zhǔn)施肥。

3 小結(jié)與討論

（1）化肥施用量的增加導(dǎo)致土壤肥力的提高[11-12]。自農(nóng)村實行土地承包責(zé)任制以來，糧食產(chǎn)量連續(xù)增加，化肥使用量不斷增多，致使土壤肥力逐漸提高。研究表明，耕地土壤有效磷含量平均為15.3 mg/kg，處于中等水平，最高達(dá)到49.9 mg/kg。這與其他研究結(jié)果[3-5]一致。

（2）耕地土壤磷素養(yǎng)分的空間變異特征及其施肥模式與農(nóng)業(yè)面源污染的研究是人們關(guān)注的熱點(diǎn)問題[3-4，7]。由于人們長期以來對土壤養(yǎng)分狀況了解得不清楚，施肥時憑經(jīng)驗或依據(jù)傳統(tǒng)施肥，導(dǎo)致肥料施用量不斷增加，肥料利用率低，土壤

中磷的盈余量大，農(nóng)業(yè)面源污染問題凸顯。該研究通過野外采樣分析，結(jié)合3S技術(shù)對永定區(qū)耕地土壤有效磷的空間特征進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在縣域范圍內(nèi)耕地土壤有效磷的空間變異性較大，不同土類、不同土地利用方式、不同行政區(qū)等均有較大差異。施肥時，必須考慮土壤磷肥的含量與空間特征，科學(xué)施肥，提高磷肥的利用率，防止農(nóng)業(yè)面源污染的風(fēng)險。

參考文獻(xiàn)

[1]黃昌勇.土壤學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社社，2005.

[2] 胡靄堂.植物營養(yǎng)學(xué)[M].北京：北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1995.

[3] 劉付程，史學(xué)正，潘賢章，等.太湖流域典型地區(qū)土壤磷素含量的空間變異特征[J].地理科學(xué)，2003，23（1）：77-81.

[4] 廖菁菁，黃標(biāo)，孫維俠，等.農(nóng)田土壤有效磷的時空變異及其影響因素分析——以江蘇省如皋市為例[J].土壤學(xué)報，2007，44（4）：621-629.

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年

[5] 葉媛蓓，盛錦壽.泉州市郊耕地土壤有效磷含量狀況及管理對策[J].福建農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（3）：26-28.

[6] 姜勇，梁文舉，張玉革.田塊尺度下土壤磷素的空間變異性[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2005，16（11）：2086-2091.

[7] 黃東風(fēng)，王果，李衛(wèi)華，等.菜地土壤氮磷面源污染現(xiàn)狀、機(jī)制及控制技術(shù)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2009，20（4）：991-1001.

[8] 謝衛(wèi)國.測土配方施肥理論與實踐[M].長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2006：223.

[9] 高義民，同延安，胡正義，等.黃土區(qū)村級農(nóng)田土壤養(yǎng)分空間變異特征研究[J].土壤通報，2006，37（1）：1-6.

[10] 趙彥鋒，史學(xué)正，于東升，等.小尺度土壤養(yǎng)分的空間變異及其影響因素探討——以江蘇省無錫市典型城鄉(xiāng)交錯區(qū)為例[J].土壤通報，2006，37（2）：214-219.

[11] 廖育林，鄭圣先，聶軍，等.長期施用化肥和稻草對紅壤水稻土肥力和生產(chǎn)力持續(xù)性的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，42（10）：3541-3550.

[12] 楊濱娟，黃國勤， 徐寧，等.秸稈還田配施不同比例化肥對晚稻產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響[J].生態(tài)學(xué)報，2014，34（13）：3779-3787.

責(zé)任編輯 劉月娟 責(zé)任校對 況玲玲