江蘇省如東縣耕地主要土壤養(yǎng)分變化趨勢分析

劉愛云 高建國

摘要：對江蘇省如東縣2007年、2017年測土配方施肥主要土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)比較分析，發(fā)現(xiàn)如東縣不同土壤類型、不同農(nóng)區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀含量均呈上升趨勢。耕地土壤主要養(yǎng)分的變化與測土配方施肥、秸稈還田、綠肥種植等技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。

關(guān)鍵詞：土壤養(yǎng)分;土壤有機(jī)質(zhì);有效磷;速效鉀;耕地

中圖分類號： S158.3 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）17-0287-05

耕地是不可再生的自然資源，是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，在高強(qiáng)度開發(fā)背景和耕地面積持續(xù)減少的態(tài)勢下[1]，耕地質(zhì)量的變化正在對生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重的威脅，將導(dǎo)致耕地存量隱性損失[2]，因此研究耕地質(zhì)量變化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。土壤肥力是耕地質(zhì)量的重要指標(biāo)，土壤養(yǎng)分可直接表征土壤的肥力情況，其含量對作物產(chǎn)量影響較大，土壤養(yǎng)分的變化與土壤屬性、耕作制度和施肥情況等密切相關(guān)[3]。本研究以江蘇省如東縣為例，研究如東縣土肥站2007年和2017年耕地土壤在施肥和耕作利用條件下土壤養(yǎng)分變化趨勢，以期為耕地質(zhì)量提升、培肥地力和糧食安全生產(chǎn)提供借鑒和參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

江蘇省如東縣地處長江三角洲北翼，位于江蘇省東部和南通市域東北部，120°42′～121°22′E，32°12′～32°36′N，南與南通市通州區(qū)為鄰，西與如皋市接壤，西北與海安縣毗鄰，東面和北面瀕臨黃海;如東縣總面積1 872 km2，其中耕地面積為 108 511 hm2，占總面積的57.94%，屬北亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，常年無霜期223 d，年平均氣溫 15.4 ℃，年平均降水總量1 074.6 mm[4]。如東縣耕地土壤分為潮土、水稻土、濱海鹽土三大土類，分別占耕地面積的69.47%、4.15%、26.37%[5]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究以2007年和2017年測土配方施肥土壤樣品分析結(jié)果為依據(jù)，其中2007年土樣300個(gè)，2017年土樣173個(gè)。以2007年采樣點(diǎn)為基礎(chǔ)，采用相近或相同的原則均勻采集土壤樣品（0～20 cm），分析耕層土壤樣品的有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀含量。

1.3 分析方法

為了保證2個(gè)年度數(shù)據(jù)的可比性和可靠性，所有樣品的土壤有機(jī)質(zhì)含量均采用重鉻酸鉀法測定，有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有機(jī)質(zhì)

2.1.1 土壤有機(jī)質(zhì)含量變化 土壤有機(jī)質(zhì)是表征耕地質(zhì)量的重要因子，在調(diào)節(jié)土壤理化性質(zhì)、改善土壤結(jié)構(gòu)、培育土壤肥力等方面有著極其重要的作用[7]。從表1可知，2017年土壤有機(jī)質(zhì)含量為 7.3～42.7 g/kg，平均為23.2 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為7.86，變異系數(shù)為33.88%;2007年土壤有機(jī)質(zhì)含量范圍6.7～37.4 g/kg，平均為18.6 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為5.97，變異系數(shù)為32.10%。2017年土壤有機(jī)質(zhì)含量與2007年相比平均增加4.6 g/kg，增加了24.73%。根據(jù)全國第二次土壤普查標(biāo)準(zhǔn)[8]（下同），與2007年土壤有機(jī)質(zhì)以3、4級為主相比，2017年土壤有機(jī)質(zhì)以2、3、4級為主，平均含量水平由2007年的4級提高到了2017年的3級，其中3級以上占比大幅度提高，由2007年的41.33%提高到2017年的59.06%，表明土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯提高?？梢娮?005年如東縣實(shí)施測土配方施肥項(xiàng)目以來，大力推廣應(yīng)用秸稈全量還田、增施有機(jī)肥技術(shù)、種植綠肥還田等，取得了明顯的效果。

2.1.2 不同土壤類型有機(jī)質(zhì)含量變化 由表2和圖1可知，2017年水稻土、潮土、濱海鹽土有機(jī)質(zhì)平均含量分別為29.1、24.6、16.3 g，2007年水稻土、潮土、濱海鹽土有機(jī)質(zhì)平均含量分別為22.2、19.8、13.1 g/kg;2007年和2017年的土壤有機(jī)質(zhì)含量均表現(xiàn)為水稻土>潮土>濱海鹽土;與2007年相比，2017年3種土壤類型的有機(jī)質(zhì)含量均呈上升趨勢，水稻土、潮土、濱海鹽土有機(jī)質(zhì)分別上升6.9、4.8、3.2 g/kg，有機(jī)質(zhì)含量增幅由大到小為水稻土>潮土>濱海鹽土。水稻土、潮土、濱海鹽土質(zhì)地由重到輕，質(zhì)地重的土壤，土壤膠體含量高，保水保肥性能好，土壤養(yǎng)分易積累，土壤有機(jī)質(zhì)含量相對較高[3]。

2.1.3 不同農(nóng)區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量變化 如東縣主要分為旱作區(qū)和水旱輪作區(qū)兩大農(nóng)區(qū)。旱作區(qū)為豆（菜）—玉米輪作，水旱輪作區(qū)主要是麥（油菜）—水稻輪作。由表3和圖2可知，2017年旱作區(qū)和水旱輪作區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為14.5、24.9 g/kg，2007年旱作區(qū)和水旱輪作區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為11.8、19.8 g/kg，2017年比2007年土壤有機(jī)質(zhì)分別提高2.7、5.1 g/kg，水旱輪作區(qū)比旱作區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)提高幅度高。水旱輪作區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)腐殖化過程較強(qiáng)，礦化過程較弱，養(yǎng)分積累較快。而旱作區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量本身就較低，礦化過程較強(qiáng)，腐殖化過程較弱，土壤有機(jī)質(zhì)含量積累少[3]。另外還由于水旱輪作區(qū)推廣秸稈機(jī)械化全量還田，稻麥輪作區(qū)田塊年秸稈還田量平均達(dá)到2 323 kg/hm2，使有機(jī)質(zhì)含量上升幅度較大。

2.2 土壤有效磷

2.2.1 土壤有效磷含量的變化 土壤有效磷能直接被作物吸收利用，是土壤磷素養(yǎng)分供應(yīng)水平高低的重要指標(biāo)，也是評價(jià)耕地質(zhì)量以及環(huán)境污染的重要指標(biāo)之一[9-10];土壤有效磷含量測定結(jié)果可為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供依據(jù)[11]。由表1可知，2017年土壤有效磷含量為3.6～88.0 mg/kg，平均為23.0 mg/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為15.89，變異系數(shù)為69.09%;2007年土壤有效磷量為 3.1～89.1 mg/kg，平均為20.4 mg/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為15.82，變異系數(shù)為77.55%。2017年與2007年土壤有效磷均以2、3級為主，其中2017年3級以上比例為83.04%，2007年比例為69.67%，3級以上占提高了13.37百分點(diǎn)。可知2017年與2007年相比土壤平均有效磷含量增加了 2.6 mg/kg。

2.2.2 不同土壤類型有效磷含量的變化 不同土壤類型土壤速效磷含量有一定的差異，保肥保水能力強(qiáng)的質(zhì)地黏重土壤有效磷含量的含量高，保肥保水能力弱的質(zhì)地越輕的含量越低。由表2和圖3分析，2017年和2007年2年的土壤有效磷含量均為水稻土>潮土>濱海鹽土;與2007年相比，2017年水稻土、潮土、濱海鹽的土壤有效磷依次分別提高了1.8、3.2、2.5 mg/kg。

2.2.3 不同農(nóng)區(qū)土壤有效磷含量的變化 不同農(nóng)區(qū)的種植制度對土壤有效磷含量有影響。由表2和圖4可知，2017年和2007年2年的土壤有效磷含量均表現(xiàn)為水旱輪作區(qū)>旱作區(qū)，2個(gè)不同農(nóng)區(qū)土壤磷含量變化幅度不一致，其中旱作區(qū)提高 1.3 mg/kg;水旱輪作區(qū)提高2.9 mg/kg。

2.3 土壤速效鉀

2.3.1 土壤速效鉀的變化 土壤速效鉀是一類易被作物吸收利用的鉀元素，是衡量土壤鉀素養(yǎng)分供應(yīng)能力的指標(biāo)，可表征近期內(nèi)可供植物吸收利用的鉀含量[12]。及時(shí)測定、了解土壤速效鉀含量及其變化，對指導(dǎo)鉀肥的施用十分有必要。由表1可知，2017年土壤速效鉀含量為48.0～356.0 mg/kg，平均含量為121.0 mg/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為50.72，變異系數(shù)為41.92%;2007年土壤速效鉀含量為28.0～328.0 mg/kg，平均為109.0 mg/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為48.21，變異系數(shù)為44.23%。2017年和2007年速效鉀的平均含量均為3級，2017年3級以上比例為60.24%，2007年為50.67%，2017年平均土壤速效鉀含量比2007年提高12 mg/kg。

2.3.2 不同土壤類型速效鉀含量的變化 不同土壤類型、成土母質(zhì)對土壤鉀含量的影響有較大差異[12]。由表2和圖5可知，2017年與2007年相比，3種土壤類型的土壤速鉀含量均表現(xiàn)為濱海鹽土>潮土>水稻土，3種土壤類型速效鉀含量均明顯上升，其上升幅度為濱海鹽土>水稻土>潮土，依次分別上升了16、12、12 mg/kg。

2.3.3 不同農(nóng)區(qū)土壤速效鉀的變化 由表3和圖6可知，不同農(nóng)區(qū)速效鉀均呈上升趨勢。2007年和2017年旱作區(qū)土壤速效鉀分別為112、141 mg/kg，上升了29 mg/kg;水旱輪作區(qū)分別為108、117 mg/kg，上升了9 mg/kg。上升幅度為旱作區(qū)>水旱輪作區(qū)。

3 討論與結(jié)論

2005年江蘇省如東縣作為全國首批測土配方施肥補(bǔ)貼項(xiàng)目縣，在全面調(diào)查如東縣土壤養(yǎng)分和施肥情況基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了“控氮穩(wěn)磷補(bǔ)鉀”的施肥策略。2007—2017年，通過大力推廣秸稈還田、氮磷鉀配施、大量元素與中微量元素相結(jié)合、有機(jī)肥替代化肥等測土配方施肥技術(shù)，如東縣耕地土壤耕層有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀含量總體上呈上升態(tài)勢，在土壤固有屬性不變的情況下，施肥和利用方式對土壤養(yǎng)分含量變化起了關(guān)鍵性作用。長期施肥導(dǎo)致土壤養(yǎng)分發(fā)生變化[13]，連續(xù)施用有機(jī)肥可明顯提高土壤養(yǎng)分含量[14-16]。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007—2017年，如東縣化肥用量逐年下降，由2007年的6.36萬t下降到2017年的4.01萬t，糧食總產(chǎn)量逐年上升，由2007年的75.72萬t上升到2017年的93.23萬t[17]?；视昧繙p少、糧食總產(chǎn)量提高與有機(jī)肥施用量的提高密切相關(guān)。根據(jù)2007—2017年秸稈還田調(diào)查數(shù)據(jù)，如東縣小麥和水稻以機(jī)械收割為主，小麥秸稈全量還田面積從2007年55.6%提高到87.5%，麥秸稈平均還田量由 1 015 kg/hm2 增加到1 310 kg/hm2，水稻秸稈留茬高度在15.5 cm以上，平均還田量由862 kg/hm2增加到1 013 kg/hm2;旱作區(qū)大豆、蠶豆作物以收獲青豆為主，其余莖葉部分作為綠肥全部還田，綠肥種植面積由6 510 hm2增加到7 330 hm2。肥情調(diào)查和監(jiān)測點(diǎn)調(diào)查結(jié)果顯示，秸稈還田面積和還草量逐年提高，2015—2017年平均秸稈還田覆蓋率達(dá)78%，其中大部分作物留茬在機(jī)械耕作過程中被切碎還田，增加了進(jìn)入土壤的生物量，有利于耕地養(yǎng)分的累積。根據(jù)7年40多組試驗(yàn)和調(diào)查資料統(tǒng)計(jì)，還草量與土壤有機(jī)質(zhì)含量，呈直線正相關(guān)關(guān)系y=20.4x+108.2，相關(guān)系數(shù)r=0.999 3* *。張夫道研究得出，長期配施有機(jī)肥和化肥可提高土壤養(yǎng)分含量[18]。林葆等也表明，長期施用有機(jī)肥，可以提高土壤全量和有效養(yǎng)分含量，氮、磷、鉀的配合施用能提高土壤的有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀含量水平[19]。根據(jù)15個(gè)肥情點(diǎn)150戶肥情調(diào)查，如東縣農(nóng)作物氮磷鉀肥投入情況如下：2007年氮、磷、鉀肥施用量分別為283.18、79.29、82.12 kg/hm2，比例為 1 ∶ 0.28 ∶ 0.29;2017年氮、磷、鉀肥施用量分別為250.48、80.03、86.45 kg/hm2，比例為1 ∶ 0.32 ∶ 0.35，除秸稈還田外，有機(jī)肥施用量占總肥比例由2007年7.52%提高到2017年的11.33%。從肥料結(jié)構(gòu)看，氮肥用量下降，磷鉀肥和有機(jī)肥比例明顯提高。不同種植制度和栽培方式對土壤養(yǎng)分含量的影響不同[20-21]，中西部地區(qū)以稻麥（油）輪作為主，東部旱作區(qū)以種植豆、菜、玉米等旱作為主，中西部地區(qū)秸稈還田量較東部地區(qū)高，鉀肥投入比東部地區(qū)低，有機(jī)質(zhì)含量增加量高，東部地區(qū)以濱海鹽土為主，土壤本身含鉀高，施肥投入的鉀肥比西部地區(qū)高，速效鉀增加量高。

通過測土配方施肥技術(shù)的推廣應(yīng)用，農(nóng)戶施肥水平普遍提高，導(dǎo)致如東縣土壤耕層有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀含量總體上升，但仍存在養(yǎng)分分布不均和不平衡的情況。土壤養(yǎng)分含量的大小及變化，不僅關(guān)系到農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也影響著農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境狀況。特別是在磷肥施肥中，過量的磷累積可能會導(dǎo)致磷素隨徑流、侵蝕或淋溶等途徑進(jìn)入水體，進(jìn)而導(dǎo)致富營養(yǎng)化[22]。因此，在施肥過程中，應(yīng)該做到因地制宜，根據(jù)土壤養(yǎng)分豐缺情況和作物需肥規(guī)律精準(zhǔn)施肥。同時(shí)，應(yīng)結(jié)合土壤有機(jī)質(zhì)、改良土壤結(jié)構(gòu)等耕地土壤質(zhì)量提升技術(shù)，繼續(xù)推廣秸稈還田、種植綠肥、增施有機(jī)肥和化肥減量的增效技術(shù)，提高肥料利用率，建立土壤與植物、土壤與環(huán)境的養(yǎng)分收支平穩(wěn)關(guān)系，既讓土壤保持較高肥力，同時(shí)又不對環(huán)境構(gòu)成威脅，保持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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