澄城縣農(nóng)業(yè)土壤養(yǎng)分時(shí)空變化特征

胡 明

(1.渭南師范學(xué)院 農(nóng)商學(xué)院，陜西 渭南 714099；2.陜西省河流濕地生態(tài)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 渭南 714099)

【現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)研究】

澄城縣農(nóng)業(yè)土壤養(yǎng)分時(shí)空變化特征

胡 明1,2

(1.渭南師范學(xué)院 農(nóng)商學(xué)院，陜西 渭南 714099；2.陜西省河流濕地生態(tài)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 渭南 714099)

研究耕地土壤養(yǎng)分(有機(jī)質(zhì)(OM)、堿解氮(AN)、有效磷(AP)和速效鉀(AK))時(shí)空分布特征對(duì)改善土壤理化性狀、保護(hù)環(huán)境和促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要意義。通過(guò)運(yùn)用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)2014年澄城縣農(nóng)業(yè)土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀時(shí)空變異進(jìn)行分析，并與1982年土壤普查數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明：土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮處于缺乏水平；有效磷處于適量水平；速效鉀處于豐富水平；pH為弱堿性土。與土壤普查數(shù)據(jù)相比，澄城縣土壤養(yǎng)分除速效鉀略有下降外，其他養(yǎng)分都有了較大幅度的提高。建議該地區(qū)增加有機(jī)肥的投入，以保證作物穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。

澄城縣；農(nóng)業(yè)土壤；養(yǎng)分

0 引言

土壤養(yǎng)分是指土壤為植物生長(zhǎng)所提供的必需的營(yíng)養(yǎng)元素[1]。從20世紀(jì)70年代開始，人們逐漸認(rèn)識(shí)到對(duì)土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行研究，能夠有效地指導(dǎo)農(nóng)民耕作和施肥等種植活動(dòng)，同時(shí)也對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要意義[2]。20世紀(jì)80年代，土地評(píng)價(jià)研究在世界各國(guó)普遍展開。我國(guó)曾于20世紀(jì)50年代和80年代進(jìn)行了兩次土壤普查，摸清了當(dāng)時(shí)我國(guó)土壤養(yǎng)分含量的基本情況，之后再?zèng)]有進(jìn)行過(guò)大規(guī)模的土壤普查，近年來(lái)，不同地區(qū)進(jìn)行的測(cè)土配方實(shí)驗(yàn)促進(jìn)了人們了解當(dāng)?shù)赝寥鲤B(yǎng)分現(xiàn)狀的發(fā)展。目前利用測(cè)土配方實(shí)驗(yàn)與兩次土壤普查數(shù)據(jù)進(jìn)行的農(nóng)業(yè)土壤養(yǎng)分時(shí)空變化的研究已經(jīng)很多。劉芬等[3]通過(guò)對(duì)渭北旱塬區(qū)第二次土壤普查數(shù)據(jù)與2010—2012年測(cè)土配方數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷都有一定幅度的增加，速效鉀含量變化不大，這些變化與農(nóng)業(yè)肥料的投入有密切的關(guān)系。趙清賀等[4]在研究黃河中下游河岸帶土壤空間異質(zhì)性時(shí)發(fā)現(xiàn)，銨態(tài)氮隨海拔高度的增加有遞增趨勢(shì)，速效鉀含量變化不大。呂真真等[5]在研究環(huán)渤海沿海區(qū)域土壤養(yǎng)分空間變異過(guò)程中發(fā)現(xiàn)研究區(qū)土壤養(yǎng)分總體上缺乏，特別是堿解氮、全氮、有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較低。以上研究都是著眼于土壤養(yǎng)分及空間分布情況方面的研究，這對(duì)我國(guó)不同區(qū)域農(nóng)田土壤養(yǎng)分在多年來(lái)耕作中的變化及發(fā)展提供了科學(xué)依據(jù)[6]。

在20世紀(jì)的土壤普查對(duì)研究區(qū)土壤養(yǎng)分基本情況有大致了解的基礎(chǔ)上，再經(jīng)過(guò)多年的種植，人們對(duì)土地的投入觀念與投入方式發(fā)生了很大改變，摸清澄城縣農(nóng)業(yè)土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀以及變化趨勢(shì)，可更好地指導(dǎo)農(nóng)戶正確施肥與耕種，有效利用和改良耕地土壤，保持土壤肥力，使農(nóng)業(yè)土壤可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)又可通過(guò)農(nóng)作物增產(chǎn)緩解糧食供應(yīng)緊張問(wèn)題，提高農(nóng)民收入，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展[7]。研究土壤養(yǎng)分對(duì)于保護(hù)澄城縣耕地環(huán)境也具有積極作用。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)地處陜西省渭北高原的東北部,北緯34°55′45″～35°27′05″,東經(jīng)109°40′30″～110°05′50″,面積1 121 km2，縣境屬關(guān)中平原暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)區(qū)，年均氣溫12℃，降水量680 mm，總耕地面積約600 km2，人口約有40萬(wàn)，是陜西省重要的糧食作物生產(chǎn)基地[8]。

1.2 土樣采集和處理

本次研究采樣時(shí)間為2014年,樣品采集數(shù)量1 334個(gè)。采集深度0～20 cm，每塊地取15～20個(gè)樣點(diǎn)混合，通過(guò)四分法保留1 kg左右去雜后帶回實(shí)驗(yàn)室，于陰涼通風(fēng)處平攤放置風(fēng)干。研磨后過(guò)60目篩，待測(cè)。

1.3 分析測(cè)定方法

土壤檢測(cè)方法采用常規(guī)分析方法，土壤pH值用除去CO2的蒸餾水浸提，水土比為1∶2.5,玻璃電極法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀外熱法進(jìn)行測(cè)定；堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；有效磷含量在經(jīng)碳酸氫鈉浸提后，用分光度法測(cè)定[9]；速效鉀含量用乙酸銨浸提法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析處理

在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)使用Microsoft Excel軟件對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀分析

在土壤中，能夠直接或經(jīng)轉(zhuǎn)化后被植物根系吸收的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分包括氮、磷、鉀、鈣、鈉、鎂、硫、鐵、硼、鉬、鋅、錳、銅、氯等14種元素[10]。而土壤養(yǎng)分的有效性通常與土壤酸堿度之間存在一定相關(guān)性。植物的生長(zhǎng)也要受到土壤溶液的酸堿度影響。土壤養(yǎng)分含量的豐缺將影響區(qū)域第一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而影響當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r[11]。

表1 2014年澄城縣土壤養(yǎng)分描述性統(tǒng)計(jì)特征

表2 1982年全國(guó)第二次土壤養(yǎng)分普查數(shù)據(jù)

結(jié)合表1與表2，當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)土壤pH值以弱堿性為主，與1982年比較，弱堿性土壤的覆蓋面積有所增加，由于弱堿性土壤對(duì)土壤的物理性狀具有良好的促進(jìn)作用[12]，所以當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)土壤正在逐步向好的方向發(fā)展，但仍需注意由于使用化學(xué)肥料而造成的土壤酸化，建議多施用有機(jī)肥料。澄城縣農(nóng)業(yè)土壤有機(jī)質(zhì)含量的平均值為13.04 g/kg,較1982年的1.03 g/kg有了近13倍的提高，同時(shí)2014年有機(jī)質(zhì)最大值27.10 g/kg，最小值5.90 g/kg和1982年的最大值3.18 g/kg、最小值0.33 g/kg相比較都有了很大提升，說(shuō)明在近30多年的耕作中，人們已經(jīng)關(guān)注有機(jī)肥料的施入，這對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)土壤理化性狀的改良起到非常重要的作用。堿解氮作為速效態(tài)氮對(duì)當(dāng)季作物生長(zhǎng)起到非常重要的作用，澄城縣農(nóng)業(yè)土壤堿解氮平均值為47.89 mg/kg,變動(dòng)區(qū)間為20～100 mg/kg，相比較1982年的情況有所提高，但是提高幅度不是很大，這可能與長(zhǎng)期種植作物消耗較多有關(guān)；土壤有效磷含量的平均值為10.39 mg/kg,變動(dòng)區(qū)間為0.5～32.8 mg/kg，與1982年對(duì)比發(fā)現(xiàn)，其平均值提高了近1倍，而最大值基本沒(méi)有太大變化；土壤速效鉀含量的平均值為193.22 mg/kg,變動(dòng)區(qū)間為70～390 mg/kg，與1982年相比較變化很小，說(shuō)明當(dāng)?shù)厮傩р浺恢本S持在一個(gè)較高水平上，多年來(lái)的種植并沒(méi)有對(duì)其產(chǎn)生大的影響。從整體來(lái)看， 1982年堿解氮、有效磷、速效鉀含量平均值為37.20 mg/kg、5.90 mg/kg、196.80 mg/kg，除速效鉀含量略有下降外，堿解氮提高了22.3%，有效磷提高了43.2%，澄城縣土壤養(yǎng)分呈上升態(tài)勢(shì)，這與多年來(lái)農(nóng)業(yè)科技水平、耕種技術(shù)、肥料施用等的不斷進(jìn)步都有著密不可分的關(guān)系。

通過(guò)農(nóng)業(yè)土壤養(yǎng)分的變異系數(shù)可以發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)在空間上的分布情況。變異系數(shù)分級(jí)情況是：一般變異系數(shù)大于0.36的為高度變異，0.16～0.35之間的為中等變異，小于0.15的為小變異[13]。澄城縣土壤pH值的變異系數(shù)是0.01，為小變異，這說(shuō)明研究區(qū)土壤pH空間差異不大，說(shuō)明當(dāng)?shù)囟嗄陙?lái)化學(xué)肥料施用對(duì)當(dāng)?shù)赝寥牢锢硇誀畈](méi)有產(chǎn)生較大影響；土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀的變異系數(shù)分別是0.23、0.31、0.31，均為中等變異，說(shuō)明這三類土壤養(yǎng)分雖然在空間分布上有一定的差異，但是整體差異變化不是特別大，這可能和耕種方式、耕地所在的位置或農(nóng)業(yè)施肥的肥料種類有關(guān)；土壤有效磷的變異系數(shù)是0.63，屬于高度變異，說(shuō)明其空間變化較大，這可能和農(nóng)民施肥習(xí)慣有關(guān)系。

從整體上來(lái)說(shuō)，澄城縣土壤肥力在總的發(fā)展趨勢(shì)上呈良好趨勢(shì)，這對(duì)于該地農(nóng)作物產(chǎn)量提高具有重要意義，對(duì)當(dāng)?shù)匚磥?lái)農(nóng)業(yè)的良好發(fā)展起到了非常重要的作用。

2.2 土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)

根據(jù)農(nóng)田土壤養(yǎng)分分級(jí)指標(biāo)[14]，將土壤有養(yǎng)分的豐缺程度劃分為五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表3。

表3 土壤有機(jī)質(zhì)及氮磷鉀豐缺指標(biāo)

結(jié)合表1可知，澄城縣2014年土壤養(yǎng)分中有機(jī)質(zhì)、堿解氮的含量平均值為13.04 g/kg、47.89 mg/kg，均屬缺乏水平；有效磷含量的平均值為10.39 mg/kg，屬于適量水平；速效鉀含量的平均值為193.22 mg/kg，屬豐富水平。當(dāng)?shù)亟陙?lái)土壤養(yǎng)分雖然都有了一定程度的提高，但是提高幅度還無(wú)法滿足植物的生長(zhǎng)需求，特別是對(duì)土壤理化性質(zhì)都起到促進(jìn)作用的有機(jī)質(zhì)以及植物生長(zhǎng)需求量最大的堿解氮，所以在未來(lái)的農(nóng)業(yè)耕作中要進(jìn)一步加強(qiáng)有機(jī)肥料的施加，增加土壤養(yǎng)分含量。有效磷的含量處于適量水平，相比較1982年有效磷水平來(lái)看，有了較大幅度提高，說(shuō)明在多年來(lái)的農(nóng)業(yè)種植過(guò)程中，農(nóng)民重視了磷元素的施入，土壤缺磷的情況有所緩解，在今后的耕作中要繼續(xù)注意補(bǔ)充磷素，雖然現(xiàn)階段土壤磷在適量水平線以上，但是與此水平最低標(biāo)準(zhǔn)含量基本一致，所以還需繼續(xù)關(guān)注土壤磷素的施入，以免造成植物缺磷引起的減產(chǎn)。速效鉀從1982年到2014年的變化來(lái)看是變化幅度最小的，但是常年來(lái)土壤中的速效鉀成分一直處于豐富水平，并且已經(jīng)接近極豐富水平，當(dāng)?shù)厮傩р浤軌驖M足當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。

結(jié)合表3和表4，土壤有機(jī)質(zhì)全部在適量和缺乏水平上，主要出現(xiàn)在缺乏水平，其代表面積302.08 km2，占耕地總面積的78.11%，由此可見(jiàn)，澄城縣農(nóng)業(yè)土壤有機(jī)質(zhì)以缺乏為主，應(yīng)提高農(nóng)業(yè)土壤中有機(jī)質(zhì)的含量；堿解氮在缺乏與極缺乏水平上的面積分別達(dá)到了278.01 km2、36.82 km2，占采樣區(qū)域耕地總面積的81.41%，由此可見(jiàn),澄城縣農(nóng)業(yè)土壤堿解氮含量水平較低，農(nóng)作物生長(zhǎng)需要增施氮肥；有效磷主要在適量和缺乏水平，其所代表的總面積為268.51 km2，占耕地總面積的69.42%，由此可以得出:澄城縣土壤有效磷含量介于適量和缺乏之間，需要繼續(xù)注意培肥土壤磷素；速效鉀主要在極豐富、豐富和適量三個(gè)水平段上，其所代表的總面積為386.44 km2，占采樣區(qū)耕地總面積的99.93%，由此得出澄城縣的速效鉀含量豐富。

表4 土壤有機(jī)質(zhì)及氮磷鉀豐缺分布頻次

3 結(jié)論

(1) 通過(guò)2014年和1982年研究區(qū)土壤養(yǎng)分含量對(duì)比后發(fā)現(xiàn)：土壤pH值都向弱堿性方向變化，這對(duì)改良土壤物理性狀起到了促進(jìn)作用；有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效磷含量都有了較大幅度的提高，特別是有機(jī)質(zhì)提高幅度達(dá)到了近13倍，而堿解氮提高22.3%，有效磷提高了43.2%。速效鉀含量雖然略有降低，但仍然處在豐富和較豐富水平上，說(shuō)明當(dāng)?shù)匾恢标P(guān)注速效鉀的變化，使之維持在一個(gè)比較穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

(2) 澄城縣土壤各項(xiàng)指標(biāo)在不同采樣點(diǎn)存在差異。土壤pH值在研究區(qū)域變異較小，且均為弱堿性土，這對(duì)當(dāng)?shù)赝寥赖奈锢硇誀罡纳朴幸欢ù龠M(jìn)作用；土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀和堿解氮在研究區(qū)域中變異情況適中，這可能與耕種方式或肥料種類不同有關(guān)；土壤有效磷在研究區(qū)域中變異情況較大，這可能與施肥種類有關(guān)。

(3) 澄城縣土壤養(yǎng)分總體上能夠保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但是按照農(nóng)田土壤養(yǎng)分豐缺的劃分標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，土壤速效鉀含量豐富，有效磷主要處于適量和缺乏水平，有機(jī)質(zhì)與堿解氮主要集中在缺乏水平，所以當(dāng)?shù)剡€應(yīng)該重視堿解氮與有效磷的施用，繼續(xù)加大有機(jī)肥的施入，關(guān)注速效鉀的變化。

4 建議

(1) 雖然澄城縣土壤養(yǎng)分整體含量與1982年相比較有所提高，但是整體還處在中等及中等偏下水平，還需要繼續(xù)提高土壤中養(yǎng)分含量。建議多施加有機(jī)肥，如使用由動(dòng)物糞便充分腐熟后生產(chǎn)的有機(jī)肥，建議施用0.9 kg/m2左右，根據(jù)作物生長(zhǎng)情況再適量施用化肥。使用有機(jī)肥能夠在提高土壤肥力的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加土壤空隙及提升保水能力，為提高單位面積產(chǎn)量奠定基礎(chǔ)，同時(shí)施用有機(jī)肥還能夠避免由于長(zhǎng)期施用化肥而造成的土壤板結(jié)情況，改善土壤物理性狀。

(2) 農(nóng)業(yè)土地上進(jìn)行輪作或間作，增加豆科植物或綠肥類作物的種植，在不減少農(nóng)民收入的基礎(chǔ)上提高土地質(zhì)量。

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【責(zé)任編輯 馬小俠】

Analysis of Temporal and Spatial of Agricultural Soil Nutrient in Chengcheng County

HU Ming1，2

(1.School of Agriculture and Business,Weinan Normal Universitg,Weinan 714099,China; 2.Key Laboratory for Ecology and Environment of River Wetlands in Shaanxi Province，Weinan 714099，China)

The research of soil nutrients (organic matter [OM]; available nitrogen [AN]; available phosphorus [AP]; available potassium [AK]) is essential for improving the physical and chemical properties of soil，for protecting the environment and for sustaining agricultural development.This study used traditional statistics to evaluate the spatial and temporal variability of OM，AN，AP，AK content of Chengcheng county in 2014，and compared with the second national soil survey and the cultivated land productivity investigation and quality evaluation project in 1982.The results showed that OM and AN are on the lack level，AP at the appropriate level; and AK abundant level; Soil PH is weakly alkaline.Compared with the second national soil survey and the cultivated land productivity investigation and quality evaluation project in 1982，all the indexes increased significantly except for the slightly decrease of AK.The advice is that OM should be increased to maintain high and stable cereal crop yields.

Chengcheng county; agricultural soil; nutrients

S151.9

A

1009-5128(2017)08-0068-05

2016-07-08

陜西省河流濕地生態(tài)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目：黃河濕地農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀研究(SXSD1402);渭南師范學(xué)院特色學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目：秦東化工、材料技術(shù)調(diào)查(2014TSXK004);渭南師范學(xué)院科研計(jì)劃項(xiàng)目：秦東渭河濕地水質(zhì)調(diào)查與評(píng)價(jià)(15YKF003)

胡明(1978—)，男，河北滄州人，渭南師范學(xué)院農(nóng)商學(xué)院副教授，農(nóng)學(xué)碩士，主要從事地理科學(xué)研究。