安徽省定遠縣農(nóng)田土壤耕層主要屬性特征分析

張兆冬 王莉莉 王永露

摘要 [目的] 揭示安徽省定遠縣農(nóng)田耕層基本屬性的空間分布特征，進一步服務于定遠縣農(nóng)田的科學施肥和保障農(nóng)田土壤的可持續(xù)性。[方法] 基于2014—2018年采樣測定獲取的定遠縣460個典型農(nóng)田耕層土壤pH、有機質(zhì)、有效磷和速效鉀信息，利用IBM Statistics SPSS 20.0、ArcGIS 10.2和普通克里格插值方法研究其空間分布特征。[結(jié)果]定遠縣耕層pH介于4.0～8.2，平均為5.7;有機質(zhì)介于4.7～41.0 g/kg，平均為20.6 g/kg;有效磷介于2.0～49.8 mg/kg，平均為16.4 mg/kg;速效鉀介于51.1～333.0 mg/kg，平均為156.7 mg/kg;4個指標的變異系數(shù)介于 13.04%～57.85%，均屬中等變異強度。78.7%的農(nóng)田樣點為酸性或微酸性，有機質(zhì)基本集中在3～4級水平，有效磷處于2～4級水平，但3級水平最大，速效鉀樣點分布在1～4級水平，其中近70%集中在2～3級水平。pH較高的區(qū)域集中在西部以及小部分的南部區(qū)域，東部普遍偏低;有機質(zhì)整體上沒有明顯的空間變化規(guī)律，但最低值同樣出現(xiàn)在東部;有效磷在西部有塊狀高值，總體上沒有明顯空間分布規(guī)律;速效鉀低值區(qū)主要分布在西部和中部。與2008年相比，定遠縣農(nóng)田耕層土壤有機質(zhì)、有效磷和速效鉀均呈現(xiàn)提升趨勢，分別升高16.4%、21.5%和36.3%。[結(jié)論] 定遠縣農(nóng)田耕層土壤總體上偏酸，養(yǎng)分含量中等-豐富，空間變異中等，呈現(xiàn)升高趨勢，需因地制宜施肥。

關鍵詞 農(nóng)田耕層;pH;有機質(zhì);有效磷;速效鉀;定遠

Abstract [Objective] To disclose the spatial distribution characteristics of basic soil properties in Dingyuan County of Anhui Province in order to instruct the scientific fertilization and guarantee the suitability of farmland soil. [Method] Data of soil basic properties including pH， organic matter， available phosphors and potassium was from 460 farmland topsoil samples collected in 2014-2018， IBM Statistics SPSS 20.0， ArcGIS 10.2 software and Ordinary Kriging Interpolation method were used. [Result] pH ranged from 4.0 to 8.2 with a mean of 5.7， organic matter ranged from 4.7 to 41.0 g/kg with a mean of 20.6 g/kg， available phosphorus ranged from 2.0 to 49.8 mg/kg with a mean of 16.4 mg/kg， and rapidly available potassium ranged from 51.1 to 333.0 mg/kg with a mean of 156.61 mg/kg. The variation coefficients of the above four indexes ranged from 13.04% to 57.85%， indicating the level of moderate variation. 78.7% of samples were in the levels of acid or slightly acid. Organic matter was primarily concentrated in the 3rd and 4th levels， available phosphorus was in the 2nd， 3rd and 4th levels， with the most in the 3rd level. Rapidly available potassium was in the 1st， 2nd， 3rd and 4th levels， about 70% of samples were in the 2nd and 3rd levels. High pH was mainly in the west region but lower in the east region. Organic matter and available phosphorus showed no obvious spatial distribution but organic matter was general lower in the east region. Rapidly available potassium was generally lower in the east and central regions. Compared with the data of 2008， organic matter， available phosphorus and rapidly available potassium of topsoils in Dingyuan County increased by 16.4%， 21.48% and 36.26%， respectively. [Conclusion] In general， the soils in Dingyuan County are acidic， nutrient contents are at middlerich levels and with middle spatial variation， fertilization should be according to local conditions.

Key words Farmland topsoils;pH;Organic matter;Available phosphorus;Available potassium;Dingyuan County

土壤pH、有機質(zhì)、有效磷和速效鉀是指示土壤肥力和質(zhì)量的基本且重要的指標，直接影響著作物的長勢、產(chǎn)量與質(zhì)量[1-2]。對農(nóng)田而言，自然因素和人為因素的共同作用導致其上述指標具有較高的空間變異性[3]，而準確了解其空間變異性是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上精準施肥的前提[4]。我國在土壤養(yǎng)分空間變異方面已開展了相關研究[5-6]。

安徽省是我國華東地區(qū)的一個農(nóng)業(yè)大省，其耕地面積約5.7萬hm2，糧食總產(chǎn)約3.3×107 t[7]。安徽省在地貌上大致分為淮北與沿淮平原區(qū)、江淮丘陵區(qū)、皖西大別山區(qū)、沿江平原區(qū)和皖南山地丘陵區(qū)[8-9]。其中，江淮丘陵區(qū)面積占全省面積的25%，耕地面積約占全省面積的28%，是安徽省主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)之一[10]。定遠縣隸屬滁州，地處江淮丘陵之間，屬暖溫帶半濕潤季風區(qū)，據(jù)1985年定遠縣土壤普查辦公室普查結(jié)果，地勢上北高南低，地貌類型大致是丘陵、崗地和平原，土壤類型多樣，農(nóng)田土壤類型主要有水稻土、砂姜黑土、潮土、黃棕壤等，是全國商品糧基地縣之一。定遠縣具有江淮丘陵區(qū)域的代表性，但目前關于定遠縣農(nóng)田土壤的研究報道較少，如馬瑜欣等利用2008年測土配方獲取的土壤信息，分析了土壤有機碳的空間分布特征[11]，趙明松等[12]則在此基礎上，分析了pH、有機質(zhì)、有效磷和速效鉀的空間分布特征?；诖耍P者利用2014—2018年新獲取的定遠縣農(nóng)田耕層土壤信息，研究了上述4個指標的統(tǒng)計特征和空間分布特征，旨在進一步服務于定遠縣農(nóng)田的科學施肥和保障農(nóng)田土壤的可持續(xù)性。

1 材料與方法

1.1 采樣點

2014—2018年，依據(jù)地形、成土母質(zhì)和土地利用現(xiàn)狀、輪作制度、空間均勻性等，在定遠縣確定了460個典型農(nóng)田（圖1）。

1.2 方法

1.2.1 土樣采集。在每個農(nóng)田中，用不銹鋼土鉆隨機選取5～8點采集0～20 cm的耕層土壤，充分混勻后按四分法留取1.5 kg 土樣，帶回實驗室用于測定分析。

1.2.2 土樣處理。采回的土樣經(jīng)室內(nèi)自然風干、去雜、研磨后，分別過20目（0.85 mm）、60目（0.25 mm）和100目（0.15 mm）篩用于相關指標的測定。

1.2.3

土樣測定。pH采用電位計法（土液比1∶2.5）測定;有機質(zhì)采用油浴加熱-重鉻酸鉀氧化容量法測定;全氮采用重鉻酸鉀-硫酸消化法測定;有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定;速效鉀使用乙酸銨浸提-火焰光度計測定[13-14]。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理。利用IBM Statistics SPSS 22.0進行數(shù)據(jù)的常規(guī)描述性分析（包括平均值、標準差等），采用偏度和峰度描述數(shù)據(jù)正態(tài)分布性[15]，變異系數(shù)采用Nielsen標準[16]（<10%屬于弱變異性，10%～100%為中等強度變異性，>100%為強變異性）?？臻g分析與制圖在ArcGIS 10.2平臺上進行，空間插值方法選用常用的普通克里格和泛克里格法。

1.2.5

土壤指標分級標準。采用的農(nóng)田土壤指標分級依據(jù)全國土壤養(yǎng)分分級標準（表1）[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 定遠縣耕層土壤指標統(tǒng)計特征

由表2可知，pH處于4.0～8.2，平均為5.7，變異系數(shù)為13.04%;有機質(zhì)介于4.7～41.0 g/kg，平均為20.6 g/kg，變異系數(shù)為35.46%;有效磷介于2.0～49.8 mg/kg，平均為16.4 mg/kg，變異系數(shù)較高，為 57.85%;速效鉀介于51.0～333.0 mg/kg，平均為156.6 mg/kg，變異系數(shù)為34.64%。上述4個指標均屬于中等強度變異，數(shù)據(jù)整體為偏正態(tài)性分布。

根據(jù)農(nóng)田土壤指標分級標準（表1），對460個農(nóng)田耕層樣點的pH、有機質(zhì)、有效磷和速效鉀進行分級。由表3可知，78.7%的農(nóng)田pH處于酸性和微酸性范圍;有機質(zhì)值則基本集中在3～4級水平;有效磷分布在2～4級水平，其中占比最大的3級水平，為41.30%;速效鉀所有樣點均處于1～4級水平，其中近70%集中在2～3級水平。

2.2 定遠縣農(nóng)田土壤耕層指標空間分布特征

由圖2可知，pH較高的區(qū)域集中在定遠縣西部，也出現(xiàn)在南部的小部分區(qū)域，東部pH則普遍偏低，處于全縣最低值，其余區(qū)域pH基本維持在中等;有機質(zhì)整體上無明顯隨空間而變化的規(guī)律，高值和低值以斑塊狀交替出現(xiàn)，但大部分區(qū)域有機質(zhì)處于相對較高的水平，最低值仍然出現(xiàn)在東部地區(qū);有效磷在西部有塊狀高值，其余高值在整個定遠縣以點狀出現(xiàn)，高低值分布整體上無明顯空間規(guī)律，且處于較低狀態(tài);速效鉀空間上呈現(xiàn)較大差異，東部、南部及西部的少數(shù)區(qū)域以條塊狀分布著高值，西部和中部的絕大部分區(qū)域則處于較低值范圍。

2.3 定遠縣農(nóng)田土壤耕層指標動態(tài)變化特征

依據(jù)2008年定遠縣1 041個農(nóng)田耕層土壤信息，有機質(zhì)、有效磷和速效鉀分別平均為17.74 g/kg、13.45 mg/kg和115.00 mg/kg。與2014—2018年對應數(shù)據(jù)相比，可以發(fā)現(xiàn)定遠縣農(nóng)田耕層土壤耕層土壤有機質(zhì)、有效磷和速效鉀均呈提升趨勢，分別升高16.4%、21.48%和36.26%。

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明，定遠縣農(nóng)田耕層土壤以酸性或微酸性為主，有機質(zhì)、有效磷和速效鉀總體上含量較高，三者均呈中等空間變異程度。pH在西部較高，東部普遍偏低;有機質(zhì)整體上無明顯的空間變化規(guī)律，但東部相對較低;有效磷在西部有塊狀高值，總體上無明顯空間分布規(guī)律;速效鉀低值區(qū)主要分布在西部和中部。有機質(zhì)、有效磷和速效鉀比2008年均有所提升。與趙明松等[12]研究得出的2008年定遠縣農(nóng)田耕層土壤有機質(zhì)、有效磷和速效鉀的空間分布相比，可以發(fā)現(xiàn)三者在中部和東北部普遍明顯升高。此外，速效鉀在西南地區(qū)升高也較明顯。

有機質(zhì)、有效磷和速效鉀的升高根本原因在于秸稈還田的持續(xù)和化肥的施用。秸稈還田一方面可以增加土壤有機碳（SOC）的積累，對土壤有機碳（SOC）的固定、礦化起到重要的調(diào)節(jié)作用，另一方面可以提高土壤的保水保肥能力，改良土壤結(jié)構(gòu)，增強土壤抗蝕抗旱性能，對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[18]。有研究表明，定遠縣的水稻秸稈還田比例約70%[19]，這對定遠縣農(nóng)田土壤有機質(zhì)提升起到重要作用。相比之下，機肥施用與綠肥種植情況不太樂觀，安徽省施有機肥30 t/hm2的農(nóng)戶占15.1%，施30 t/hm2以下農(nóng)戶占72.4%，不施的農(nóng)戶占12.5%，綠肥面積則由1976年的約90萬hm2已降至80年代以后的約20萬hm2[20]。就化肥施肥，目前定遠縣推薦的冬小麥施肥量為N 180 kg/hm2、P 36 kg/hm2、K 60 kg/hm2 [20]，水稻為N 197.7 kg/hm2、P 56.0 kg/hm2、K 171.9 kg/hm[21]。我國小麥、水稻和玉米的氮肥當季利用率在8.9%～78.0%，平均為28.7%;磷肥當季利用率在3.0%～49.3%，平均為13.1%;鉀肥當季利用率在4.5%～82.8%，平均為27.3%?；十敿纠寐瘦^低，也間接提升了土壤有效磷和速效鉀含量[22]。

參考文獻

[1] 黃昌勇，徐建明.土壤學[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[2] 黃云.植物營養(yǎng)學[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2014.

[3] 王政權.地統(tǒng)計學及在生態(tài)學中的應用[M].北京：科學出版社，1999.

[4] 史舟，李艷.地統(tǒng)計學在土壤學中的應用[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2006.

[5] 馮曉，喬淑，胡峰，等.土壤養(yǎng)分空間變異研究進展[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2010，49（7）：1738-1741.

[6] 李旭，王海燕，楊曉娟，等.基于地統(tǒng)計學的土壤養(yǎng)分空間變異研究進展[J].廣東農(nóng)業(yè)科學，2012（22）：65-69，76.

[7] 中華人民共和國國家統(tǒng)計局.中國統(tǒng)計年鑒2011[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2011.

[8] 安徽省土壤普查辦公室.安徽土壤[M].北京：科學出版社，1994.

[9] 李德成，張甘霖，王華.中國土系志·安徽卷[M].北京：科學出版社，2017.

[10] 安徽省統(tǒng)計局，國家統(tǒng)計局安徽調(diào)查總隊.安徽省統(tǒng)計年鑒2011[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2011.

[11] 馬渝欣，李徐生，李德成，等.江淮丘陵區(qū)農(nóng)田表層土壤有機碳空間變異：以定遠縣為例[J].土壤，2014，46（4）：638-643.

[12] 趙明松，李德成，張甘霖，等.江淮丘陵地區(qū)土壤養(yǎng)分空間變異特征：以安徽省定遠縣為例[J].土壤，2016，48（4）：762-768.

[13] 張甘霖，龔子同，楊金玲，等.土壤調(diào)查實驗室分析方法[M].北京：科學出版社，2012.

[14] 包士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[15] 余建英，何旭宏.數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與SPSS應用[M].北京：人民郵電出版社，2003.

[16] NIELSEN D R，BOUMA J.Soil spatial variability：Proceedings of a workshop of the ISSS and SSSA，Las Vegas[M].Wageningen，The Netherlands：PUDOC Scientific Publishers，1985.

[17] 全國土壤普查辦公室.中國土壤[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1998.

[18] 高靜，朱捷，黃益國，等.農(nóng)作物秸稈還田研究進展[J].作物研究，2019，33（6）：597-602.

[19] YANG Y R，WANG X X，ZHANG T L，et al.Utilization of crop straw resources in Anhui province，China[J].Bulgarian journal of agricultural science，2014，20（6）：1302-1310.

[20] 王永露，陶盛林，張兆冬，等.“3414”施肥方案對皖中地區(qū)小麥產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的影響[J].安徽農(nóng)學通報，2017，23（16）：70-72.

[21] 張兆冬，許福文，歐康泉，等.定遠縣水稻“3414”施肥的效果[J].農(nóng)技服務，2008，25（8）：37，39.

[22] 閆湘，金繼運，何萍，等.提高肥料利用率技術研究進展[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2008，41（2）：450-459.