蘇州市耕地土壤肥力質(zhì)量評價指標體系的建立及應用

陳吉?孫永泉?沈林林?劉旭++陸幸鸚?陸陽

摘 要： 以2010年蘇州市耕地質(zhì)量監(jiān)測點數(shù)據(jù)為基礎，進行了土壤理化性質(zhì)的數(shù)理統(tǒng)計分析和相關(guān)性分析，結(jié)果表明，蘇州全市土壤理化性質(zhì)表現(xiàn)出不同程度的變異程度，并建立了由土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀、耕層厚度和CEC等八個指標組成的土壤肥力質(zhì)量評價指標體系，經(jīng)評價，全市多數(shù)監(jiān)測點土壤肥力質(zhì)量綜合評價指數(shù)雖然低于全市平均水平，但均在0.8以上，各監(jiān)測點需加強平衡施肥。

關(guān)鍵詞：土壤肥力質(zhì)量；評價指標體系；評價

所謂土壤肥力是土壤供應植物生長必需養(yǎng)分的能力，是保障糧食生產(chǎn)的根本。土壤肥力是土壤肥力質(zhì)量的簡稱和土壤質(zhì)量概念的雛形，是土壤特性的綜合反映，是揭示土壤條件動態(tài)的最敏感的指標，能體現(xiàn)人類活動對土壤環(huán)境的影響。因此，土壤肥力質(zhì)量被認為是土壤質(zhì)量的重要組成部分，土壤肥力質(zhì)量的綜合評價在指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提供農(nóng)業(yè)管理決策中具有重要意義。

目前，國內(nèi)外對于土壤肥力質(zhì)量評價還沒有一個特定的評價指標體系和評價方法。研究者認為不同地區(qū)，不同利用方式的土地，應根據(jù)土壤的功能來確定土壤肥力質(zhì)量評價指標體系。土壤養(yǎng)分狀況與作物生產(chǎn)以及產(chǎn)量有著極其密切的關(guān)系，所以土壤養(yǎng)分含量是評價土壤肥力質(zhì)量的重要指標，常用N、P、K等養(yǎng)分含量的多少為標準來衡量土壤肥力的高低 。近年來，一些學者結(jié)合土壤物理、化學、生物環(huán)境條件，也提出了不少評價土壤肥力質(zhì)量的指標體系。

本文中以2010年蘇州市省級耕地質(zhì)量監(jiān)測點土壤數(shù)據(jù)為基礎，通過分析多種土壤性質(zhì)（包括養(yǎng)分、有機質(zhì)、耕層厚度、土壤容重、CEC和pH）間的相關(guān)性，建立蘇州市耕地土壤肥力質(zhì)量評價指標體系，并對各監(jiān)測點的土壤肥力質(zhì)量進行評價，為合理利用耕地土壤資源提供可靠的科學依據(jù)。

一、材料與方法

1.研究區(qū)概況

蘇州處于長江下游太湖流域，全市總面積8488.42平方公里，其中平原占55%，水面占42%，丘陵占3%，平均海拔4米。境內(nèi)河流縱橫，湖泊眾多，年均氣溫為16.9℃，年均無霜期為230天，年均日照時間177.31小時，年均降水量1200毫米。蘇州市耕地質(zhì)量監(jiān)測工作始于2004年，全市共建立了108個監(jiān)測點，其中1個國家級監(jiān)測點、20個為省級監(jiān)測點。監(jiān)測點分布在4個市（縣）、4個區(qū)，覆蓋了黃泥土、沙夾垅、小粉土、沙夾土、高（低）位白土、烏柵土等15個主要土壤種類，涉及 “麥稻”、“林果”、“油稻”、蔬菜、茶葉等5主要種植制度，代表耕地面積245萬畝。其中糧田監(jiān)測點70個占70%，體現(xiàn)了對糧食生產(chǎn)的高度重視。監(jiān)測類別分耕地肥力檢測和農(nóng)田環(huán)境檢測2大類。省級監(jiān)測點設置常規(guī)施肥、優(yōu)化施肥、當年無肥和常年無肥等四種施肥處理。

2.數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)均來源于2010年蘇州市省級耕地質(zhì)量監(jiān)測點常規(guī)施肥區(qū)數(shù)據(jù)。土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量-外加熱法；全氮采用半微量開氏法；堿解氮采用1 mol.L-1 NaOH擴散法測定；有效磷采用0.5mol.L-1 NaHCO3浸提鉬銻抗比色法；土壤速效鉀采用NH4OAc浸提-火焰光度法；緩效鉀采用1 mol.L-1 HNO3浸提-火焰光度法；土壤pH值采用1：5土水比浸提-酸度計測定；CEC采用EDTA-銨鹽浸提法；土壤容重采用環(huán)刀法；耕層厚度采用剖面法。

3.數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Micsoft Excel 2003和SPSS13.0軟件處理。

二、結(jié)果與討論

1.土壤理化性質(zhì)描述性統(tǒng)計及其相關(guān)性分析

通過對2010年蘇州市20個省級耕地質(zhì)量監(jiān)測點常規(guī)施肥區(qū)的耕作層土壤理化性質(zhì)進行數(shù)理統(tǒng)計分析，結(jié)果顯示（見表1），蘇州全市有機質(zhì)含量平均值為26.4g/kg，全氮含量平均值為1.6 mg/kg，堿解氮含量平均值為175.2 mg/kg，有效磷含量平均值為26.6 mg/kg，速效鉀含量平均值為105.7 mg/kg，緩效鉀含量平均值為429.0 mg/kg，耕層厚度為14cm，容重為1.25 g / cm3，CEC為18.3 cmol / kg，pH為6.84 。蘇州全市土壤理化性質(zhì)表現(xiàn)出不同程度的變異程度，各市區(qū)土壤理化性質(zhì)的變異系數(shù)變化介于1.0%～93.0%之間，平均為17.4% 。其中土壤有效磷的變化最明顯（變異系數(shù)為87.0%），其對外界環(huán)境條件變化的響應最直接，其次為速效鉀（變異系數(shù)為37.8%）、緩效鉀（變異系數(shù)為23.4%）、全氮（變異系數(shù)為19.6%）、有機質(zhì)（變異系數(shù)為18.7%）、堿解氮（變異系數(shù)為13.8%）、CEC（變異系數(shù)為13.0%）等變異程度相對較大，pH（變異系數(shù)為10%）變異程度相對較小，代表土壤物理性狀的耕層厚度（變異系數(shù)為7%）和容重（變異系數(shù)為4%）等變異程度最小。

前人研究表明土壤理化性質(zhì)之間存在一定的相關(guān)性，通過土壤理化性質(zhì)間的相關(guān)分析，可以為土壤肥力評價指標體系篩選提供可靠依據(jù)?，F(xiàn)將20個蘇州市省級耕地質(zhì)量監(jiān)測點土壤性質(zhì)（有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀、耕層厚度、容重、CEC和pH）之間的相關(guān)性分析如下，詳見表2。

從表2可以看出，土壤有機質(zhì)含量與全氮、CEC呈極顯著正相關(guān)，與速效鉀、緩效鉀呈顯著正相關(guān)，與土壤pH呈顯著負相關(guān)；土壤全氮含量與CEC呈極顯著正相關(guān)；有效磷含量與緩效鉀呈顯著正相關(guān)，與容重呈顯著負相關(guān)；速效鉀含量與緩效鉀呈極顯著正相關(guān)，與容重呈極顯著負相關(guān)；緩效鉀含量與耕層厚度、容重呈顯著負相關(guān)。

土壤有機質(zhì)與全氮含量雖然呈極顯著正相關(guān)，但有機質(zhì)和全氮是土壤檢測和評價的重要指標，且測定方法簡單，結(jié)果準確、可信度高，因此將土壤有機質(zhì)和全氮選為土壤肥力質(zhì)量評價因子。堿解氮、有效磷和速效鉀代表的是土壤速效養(yǎng)分部分，極易被作物吸收利用，是土壤肥力的重要體現(xiàn)，因此將土壤堿解氮、有效磷和速效鉀選為土壤肥力質(zhì)量評價因子。緩效鉀雖然與土壤速效鉀呈極顯著正相關(guān)，但它是土壤持續(xù)供鉀能力的一個重要體現(xiàn)，因此，將緩效鉀選為土壤肥力質(zhì)量評價因子。耕層厚度是一個表征土壤肥力的物理性質(zhì)，從相關(guān)性分析來看，除了與緩效鉀含量表現(xiàn)一定相關(guān)性外，與其他土壤性質(zhì)均表現(xiàn)不相關(guān)，因此將土壤耕層厚度也選為土壤肥力質(zhì)量評價因子。土壤容重與有效磷、速效鉀、緩效鉀含量呈顯著負相關(guān)，另外，從在一定土壤容重范圍內(nèi)（全市范圍內(nèi)土壤容重的變異程度較?。?，土壤容重與土壤肥力質(zhì)量的相關(guān)性并不顯著，因此，土壤容重不進入土壤肥力質(zhì)量評價指標體系。CEC雖然與土壤有機質(zhì)、全氮含量呈顯著正相關(guān)，但它是土壤吸附或釋放陽離子容量的重要體現(xiàn)，因此將土壤CEC選為土壤肥力質(zhì)量評價因子。土壤pH雖然與其他性質(zhì)相關(guān)性較差（除了有機質(zhì)外），但在一定pH范圍內(nèi)（全市范圍內(nèi)土壤pH的變異程度較?。琾H與土壤肥力質(zhì)量的相關(guān)性并不顯著，因此pH也不進入土壤肥力質(zhì)量評價指標體系。因此，綜上所述，確定土壤肥力質(zhì)量評價指標體系為：土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀、耕層厚度和CEC。

2.土壤肥力質(zhì)量評價

根據(jù)上述選定的土壤肥力質(zhì)量評價指標體系，結(jié)合作物生長對土壤養(yǎng)分利用的最小養(yǎng)分律原則，將內(nèi)梅羅綜合指數(shù)評價公式進行修正，將最小單項指數(shù)來代替最大單項指數(shù)，主要用來突出最小養(yǎng)分對土壤肥力質(zhì)量的“ 瓶頸”作用。另外，修正后的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)評價公式里的單項指數(shù)，采用全市土壤肥力指標的中值作為基準值進行相應計算（主要考慮到中值在各數(shù)列中所處位置的一致性，提高評價結(jié)果的可比性）。各省級耕地質(zhì)量監(jiān)測點土壤肥力質(zhì)量綜合評價指數(shù)計算結(jié)果顯示于圖1中。

由圖1可知，全市20個省級耕地質(zhì)量監(jiān)測點土壤肥力質(zhì)量綜合評價指數(shù)的取值范圍為0.66 ～ 1.34，有7個監(jiān)測點超過全市平均土壤肥力質(zhì)量，還有13個低于全市平均土壤肥力質(zhì)量，多數(shù)監(jiān)測點土壤肥力質(zhì)量綜合評價指數(shù)在0.8以上，其中以監(jiān)測點JST020的土壤肥力質(zhì)量最低，這可能跟當?shù)貙儆谇鹆昶碌氐茸匀灰蛩赜嘘P(guān)。由于這里采用的評價公式，主要考慮了最小養(yǎng)分律原則，單個肥力指標偏低往往造成評價結(jié)果偏低，另外由于沒有考慮各評價因子的權(quán)重，往往在重視最小養(yǎng)分的同時，忽略了其他評價因子對評價結(jié)果的貢獻情況。但是這里得到的結(jié)果，在一定程度上，可以體現(xiàn)各耕地質(zhì)量監(jiān)測點的土壤養(yǎng)分平衡情況，因此，各監(jiān)測點建議需要加強平衡施肥。

三、結(jié)語

通過2010年度蘇州市省級耕地質(zhì)量監(jiān)測點土壤理化性質(zhì)數(shù)理統(tǒng)計分析和相關(guān)性分析，結(jié)果表明蘇州全市土壤理化性質(zhì)表現(xiàn)出不同程度的變異程度，并建立了由土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀、耕層厚度和CEC等八個指標組成的土壤肥力質(zhì)量評價指標體系，經(jīng)評價，多數(shù)監(jiān)測點土壤肥力質(zhì)量綜合評價指數(shù)雖然低于全市平均水平，但均在0.8以上，在一定程度上可以體現(xiàn)土壤養(yǎng)分平衡狀況，各監(jiān)測點需加強平衡施肥。

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