咸陽市耕地養(yǎng)分含量比較研究

李懷珠，嚴少普，惠瑞敏，趙 琴

（咸陽師范學院 化學與化工學院，陜西 咸陽 712000）

耕地養(yǎng)分含量水平是土壤最基本的特性，是土壤生產力的主要指標[1-2]，是影響糧食單產的主要因素[3]。建立現(xiàn)代化的發(fā)達農業(yè)，必須全面認識和掌握土壤養(yǎng)分狀況[4]。因此，對咸陽市的農田土壤養(yǎng)分進行評估研究，為咸陽市制定農業(yè)產業(yè)政策、科學施肥等工作提供基本資料和科學依據(jù)，促進農作物產量提高與生態(tài)環(huán)境改善，保障糧食安全。

咸陽市地形由東南向西北呈階梯狀，可劃分為3個明顯的部分，分別是渭河南部、涇河平原，約占總面積1/5；中部臺塬區(qū)，約占總面積的1/5；北部黃土高原溝壑區(qū)，約占總面積3/5。氣候上分為兩個具有明顯差異的氣候區(qū)，南部平原地區(qū)氣候溫和，四季分明，年平均氣溫12℃，無霜期213天；北部黃土高原丘陵溝壑區(qū)，氣候稍寒，冬春略長，年平均氣溫不足10℃，無霜期180天。全境年均降水量500～600 mm，由南向北遞增，50%集中在7、8、9月[5-6]。

為全面掌握咸陽市耕地養(yǎng)分狀況，本研究分別選擇南部平原區(qū)，中部臺塬區(qū)，北部溝壑區(qū)中代表性的村莊，采集土壤樣本，分別分析糧食播種田（以下簡稱糧田），果園及撂荒3年以上的耕地（以下簡稱撂荒地）的養(yǎng)分狀況，以便清楚土壤肥力水平，為制定耕地保護及農業(yè)產業(yè)發(fā)展政策提供支撐。

1材料與方法

1.1樣品采集與制備

咸陽市地形地貌復雜，土地類型多樣，為全面評估咸陽市不同類型土地的肥力水平，采樣于2016年秋季播種施肥前進行，按照南部平原區(qū)、中部臺塬區(qū)、北部黃土高原丘陵溝壑區(qū)（以下簡稱北部溝壑）3種地形地貌，選擇有代表性的3個縣（武功縣、淳化縣、長武縣），每個縣選擇有代表性的3個村子（圖1），每個村子按照糧食播種田、果園（樹齡10年以上）及撂荒3年以上的耕地3種類型土地，采用蛇形布點法設3個點，每個點挖80 cm垂直剖面，分別在[0，20）、[20，40）及[40，60）cm等3個深度上，刮取5cm厚土壤形成樣品混合，去掉石塊及植物根系，裝袋密封編號，共采集土壤樣品81份。樣品的采集與制備按照《土壤樣品采集制備技術規(guī)程》（DB21/T1289—2004）進行[7]。

圖1采樣分布點

1.2測試分析方法

土壤樣品養(yǎng)分主要檢測有機質、全氮、堿解氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀6個指標。分析方法按照相關標準和測試方法進行。有機質測定采用重鉻酸鉀法（NY/T85—1988標準）、全氮測定采用凱氏定氮法（NY/T 53—1987標準）、堿解氮測定采用堿解擴散法（DB21-599—1991標準）、有效磷測定采用鉬藍比色法（DB21-601—1991）、速效鉀測定采用火焰光度計法（DB21-603—1991標準）[7-8]。

1.3土壤肥力評價方法

本研究主要考慮影響農田土壤肥力的主要因素，包括土壤有機質、大量營養(yǎng)元素，計算各項指標在耕層（0～60 cm）的平均含量，各項指標的量級劃分按照第二次全國土壤普查分級標準進行，并分別賦予不同的分數(shù)（表1）。根據(jù)各要素的重要性分別賦予不同的權重，其中有機質、全氮、堿解氮、全磷、有效磷、全鉀及速效鉀的權重分別是0.3、0.15、0.15、0.1、0.1、0.1、0.1。將各項指標分級得分與其權重相乘，然后再把各項得分求和，所得為土壤肥力綜合指數(shù)IF[9-11]。

土壤綜合肥力指數(shù)計算公式：

其中Wi代表各單項評價指標的權重，Li代表各單項指標得分。

為提高評價結果的準確性，用X±S（X為平均值，S為標準差）作為剔除檢測數(shù)據(jù)奇異值的標準。

表1土壤各項肥力指標劃分及賦分標準

2結果與分析

2.1土壤有機質

結果表明，咸陽市土壤有機質含量普遍比第二次土壤普查時的9.81 g/kg高，總體上仍然呈現(xiàn)稍微缺乏的狀態(tài)(表2)。從耕地類型看，撂荒地有機質含量明顯高于糧食播種田和果園，有機質含量處于中等水平，實際調查發(fā)現(xiàn)撂荒地雜草叢生，表層有1 cm左右的腐殖質，土壤較肥沃，表明撂荒有助于土壤有機質積累，肥力水平恢復。糧田有機質含量稍微比果園高，差異不顯著，反映出目前咸陽市土壤利用強度較大，有機質含量普遍處于缺乏狀態(tài)，不利于農業(yè)高產穩(wěn)產。從有機質分布深度看，[0，20）cm表層相對于[20，40）cm的中層及[40，60）cm的下層明顯豐富（表2）；表明土壤有機質主要來自于地表作物的殘枝敗葉與農家肥。從地區(qū)看，南部平原有機質含量明顯高于中部臺塬區(qū)，中部臺塬區(qū)高于北部溝壑區(qū)，主要原因在于，南部平原區(qū)自然條件優(yōu)于北部地區(qū)，地面植物生長茂盛，便于有機質積累，農業(yè)生產較發(fā)達，管理水平高，農家肥使用量高。土壤有機質是土壤氮素供應的倉庫，有機質含量普遍低，將嚴重影響農業(yè)生產及產品質量，廣開肥源，增加復合肥及化肥的施用，才能滿足糧食及蘋果生產的需要。

2.2土壤氮素

土壤中的氮素絕大多數(shù)是以有機態(tài)存在的，經過土壤微生物的礦化作用，轉化為無機態(tài)氮供作物吸收利用。土壤中有機態(tài)氮與無機態(tài)氮的總和稱土壤全氮。土壤氮素以土壤全氮和堿解氮兩個指標進行評估，結果表明，撂荒地的全氮含量較豐富，普遍大于1.5 g/kg，糧田和果園的總氮素處于中等水平，總氮素反應土壤氮素的供應潛力，由于長期施用化肥，土壤總氮素并不缺乏，停止耕種，氮素很快能恢復到較豐富的狀態(tài)。從氮素分布深度看，從表層到深層，總氮素含量依次降低到接近缺乏水平，表明總氮素主要來自施肥及表層有機質，深層土壤氮素含量并不高，不利于果樹等根系較深的作物生長。從地區(qū)分布看，南部平原區(qū)總氮素含量高于中部臺塬區(qū)及北部溝壑區(qū)，這主要因為南部平原區(qū)人口密集，農業(yè)生產管理精細，化肥投入量大。堿解氮又叫速效氮，它包括無機態(tài)氮和結構簡單能為作物直接吸收利用的有機態(tài)氮，它可供作物近期吸收利用，堿解氮較能反映出近期內土壤氮素的供應狀況，檢測結果表明，果園的堿解氮含量最高，平均含量在70 mg/kg以上，撂荒地與糧田的堿解氮含量基本一致，且堿解氮含量在耕層0～60 cm間并無明顯的差異，從地區(qū)分布看，南部平原、中部臺塬及北部溝壑區(qū)土壤堿解氮含量也無明顯差異，另一個顯著的特點是堿解氮在取樣點之間差異較大，表明堿解氮主要來自施肥，果園由于施肥量普遍較大，導致堿解氮含量較高（表3）。農戶之間農業(yè)生產投入不同，施肥量不同，導致同一區(qū)域內部堿解氮含量差異較大。堿解氮反映近期土壤的氮素供應能力，表明咸陽土壤近期氮素供應能力差異較大，農業(yè)生產上應重視測土配方、科學施肥。

表2土壤有機質含量 g/kg

表3土壤全氮及堿解氮含量

2.3土壤磷素

全磷是土壤中磷素的總貯量，包括有機磷和無機磷兩大類。土壤磷素測量結果表明，咸陽市耕地總磷素含量普遍高于0.61 g/kg，較為豐富，尤其是[0，40）cm耕層范圍內普遍高于0.7 g/kg。從土地類型看，糧田和撂荒地的全磷素含量普遍高于果園，果園里大量的磷被轉化為產品而帶出土壤，撂荒地由于停止了生產，加之深層磷素由于野生雜草的富集作用被運送到耕層，使得耕層土壤總磷素含量略高于糧田。從磷素在土壤分布深度看，從表層、中層到深層，總磷素含量依次降低。類似于氮素地區(qū)間的分布，總磷素也呈南部平原區(qū)高于中部臺塬區(qū)及北部溝壑區(qū)的特點。土壤中的磷素大部分是以遲效性狀態(tài)存在，因此土壤全磷含量并不能作為土壤磷素供應的指標，全磷含量的高低并不意味著磷素供應充足，衡量磷素有效供應能力的是速效磷含量。速效磷的含量分布明顯與全磷不同，總體表現(xiàn)為果園中速效磷較豐富，糧田含量次之，撂荒地的含量最低，處于中等水平，主要因為果園和糧田磷肥施用量較高，而撂荒地由于停止磷肥供應，加之礦化作用，使得速效磷含量呈較低水平。類似于全磷素分布，速效磷也呈從表層、中層到深層含量依次降低的特點。從地區(qū)分布看，典型的特點表現(xiàn)為中部臺塬區(qū)高于南部平原區(qū)及北部溝壑區(qū)，主要因為中部臺塬區(qū)是蘋果主產區(qū)，磷肥投入量大，土壤總體速效磷含量較高，總體出去較豐富水平，農業(yè)生產生應適當控制磷肥的施用量（表4）。

表4土壤全磷及速效磷含量

2.4土壤鉀素

全鉀是土壤中鉀素的總貯量，包括有機鉀和無機鉀兩大類。土壤全鉀素測量結果表明，咸陽市耕地全鉀素含量普遍低于15 g/kg，屬于稍微缺乏水平。從土地類型看，果園的全鉀素含量普遍高于糧田和撂荒地，這是果園長期大量施用鉀肥積累的結果，撂荒地由于停止了生產，加之深層鉀素由于野生雜草的富集作用被運送到耕層，使得耕層土壤全鉀素含量與糧田基本持平。從鉀素在土壤分布深度看，從表層、中層到深層，總鉀素含量依次增高。表明鉀素沉積與礦化作用明顯。從地區(qū)分布看，總鉀素北部溝壑區(qū)含量最高，其次為中部臺塬區(qū)及南部平原區(qū)。土壤全鉀含量高低代表土壤鉀素供應的潛力，并不能作為土壤鉀素供應的直接指標，衡量鉀素有效供應能力的是速效鉀含量。速效鉀的含量分布明顯與全鉀不同，總體表現(xiàn)為果園速效鉀最低，糧田含量最高，土壤鉀素主要來自于土壤鉀礦物的轉化及施肥，因為果樹和糧食作物對鉀肥的利用量不同，導致果園普遍缺鉀，而糧田和撂荒地速效鉀處于中等水平。速效鉀在[0，60）cm耕層范圍內含量分布并無明顯差異。從地區(qū)分布看，總鉀素也呈北部溝壑區(qū)高于中部臺塬區(qū)及南部平原區(qū)的規(guī)律。全鉀及速效鉀的測量結果表明，咸陽市耕地總體稍微缺鉀，果園表現(xiàn)尤其明顯，農業(yè)生產中加強果園鉀肥施用，降低糧田鉀肥量（表5）。

表5土壤全鉀及速效鉀含量

2.5養(yǎng)分分級

耕地養(yǎng)分水平是衡量耕地生產能力的重要指標，全面系統(tǒng)評價耕地養(yǎng)分水平對于制定產業(yè)政策、農業(yè)生產管理至關重要。全面評估土壤養(yǎng)分含量水平需要綜合考慮立地條件、自然環(huán)境、土壤養(yǎng)分、微量元素及土壤質地等因素，其中有機質及大量元素是主要影響因素，本研究主要通過有機質含量、大量元素進行評估，對各指標的測定結果按照土壤養(yǎng)分分級標準（表1）進行分級，加權換算得土壤綜合肥力指數(shù)。結果（表6）表明：咸陽市耕地肥力水平總體上處于中等水平，綜合指數(shù)從42到61，綜合肥力指數(shù)顯示南部平原及中部臺塬肥力水平基本相似，北部溝壑區(qū)肥力水平較低。糧田及果園普遍較缺有機質，全氮含量總體處于中等以上水平，衡量氮肥有效供給能力的堿解氮普遍處于較缺乏狀態(tài)，這與采樣前剛剛完成一輪作物栽培有效氮大量消耗有關系；磷素含量總體較高，有效磷含量也較充足。鉀肥總體處于缺乏狀態(tài)，果園缺鉀明顯，撂荒地及糧食播種田基本處于中等水平。無論單項指標還是綜合指數(shù)都反映撂荒三年以上的耕地肥力恢復較明顯。

3結論

咸陽市耕地養(yǎng)分水平總體上處于中等水平，在不同地區(qū)、不同耕地類型間差異較大，南部平原養(yǎng)分含量普遍高于中部臺塬、北部溝壑區(qū)；耕地磷肥普遍較豐富，糧田普遍缺乏有機質、堿解氮、全鉀，果園缺肥明顯，尤其缺乏堿解氮及速效鉀，撂荒地稍缺堿解氮及全鉀；土壤養(yǎng)分狀況是自然環(huán)境與農業(yè)生產管理綜合作用的結果。

表6土壤各項肥力指標得分及綜合指數(shù)

4對策

結合以上研究結論，提出以下農業(yè)生產管理的對策。

4.1廣開肥源、分類處理

有機質是土壤肥力的重要影響因素，有機質含量高低影響土壤結構、微生物活性等多方面，目前咸陽市耕地有機質含量處于中等偏下水平，嚴重影響作物的產量及品質，需通過施用農家肥、有機肥、培養(yǎng)綠肥等途徑增加土壤有機質含量。根據(jù)不同地區(qū)、不同耕地類型及不同土地養(yǎng)分含量不同的現(xiàn)狀，在大量元素供給上采取“增氮、控磷、穩(wěn)鉀”的原則，即增加氮肥尤其是堿解氮的大量供給，保障作物的正常生長需要，嚴格控制磷肥的使用量，鉀肥施用量保持目前的使用量不變。

4.2因地制宜、科學施肥

不同地區(qū)間、不同耕地使用類型營養(yǎng)元素含量差異較大，北部溝壑區(qū)適當控制磷肥外，加大其他營養(yǎng)元素的供給，尤其增加堿解氮及鉀肥的供給；農田、果園重點增加有機質及氮肥，尤其是堿解氮，撂荒地開發(fā)利用需增加氮肥供給；推廣測土配方施肥，科學合理按需施肥；少量多次施用，減少肥料礦化。

4.3調整結構、恢復地力

土壤肥力水平、養(yǎng)分供給差異是長期農業(yè)生產綜合作用的結果，反過來又影響農業(yè)生產及產業(yè)結構，根據(jù)土壤肥力情況，需適時調整種植結構，適當進行輪耕、休耕，恢復土壤肥力；增加氮素消耗量低，磷素消耗量高的豆類等蛋白含量高的經濟作物種植面積，充分利用豐富的磷素，通過豆科植物根瘤菌固氮作用提高土壤氮素含量。

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