天津市农田土壤肥力质量现状及演变分析

卢树昌　新楠　王小波

摘要：通过调查和土壤样品采集测定法，对天津市23 685块农田土壤肥力质量状况及变化进行了研究。结果表明，目前天津市农田土壤有机质含量偏低，处于中等偏下水平的面积比例占73.2%；农田土壤全氮含量处于中等偏上水平，处于中等以上水平的面积比例占82.0%；农田土壤磷钾含量较高，总体处于中等偏上水平，其中农田土壤磷含量处于丰富水平的占50%以上；农田土壤肥力质量增加与农田施肥水平增长有着密切关系。该研究为天津市农田科学施肥与农田土壤肥力质量提高提供了参考依据。

关键词：农田；土壤肥力质量；现状；演变；天津市

中图分类号：S158.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）07-1546-03

20世纪80年代，天津市开展了第二次土壤普查工作，基本上摸清了土壤类型及土壤养分的基本状况，为农业生产中科学施肥提供了翔实资料和基础。但是自20世纪80年代以来，天津市未进行大规模的土壤养分详尽调查研究。30年来，种植结构发生了很大变化[1]，相应地土壤养分也发生了显著的变化，仍以原来土壤养分基础作为施肥的依据，显然与当前农业生产状况不相适应。Doran等[2]认为土壤质量在生态系统内维持着作物生产力，促进作物健康，即影响着作物的单产与品质。农作物生产离不开农田土壤肥力质量的支撑与保障。土壤质量是土壤肥力质量、环境健康质量的综合度量，是土壤生产力高低的表征，其中土壤肥力质量是农田土壤质量的核心[3-5]。因此，探讨农田土壤肥力质量的现状及变化显得愈发重要。

本研究基于天津市农田土壤的调查与采样，分析天津市农田土壤肥力质量现状及演变，这将对提高农田土壤质量、实现农业土壤资源的高效利用与管理、推进天津现代农业可持续发展具有非常重要的现实和长远意义。

1 研究区概况

天津位于北纬38°34′-40°15′，东经116°43′-118°04′，地处华北平原的东北部，海河流域下游，东临渤海，北依燕山，环绕河北。总面积11 916.9 km2，总人口1 299.3万，人均耕地面积0.033 hm2。2010年农作物播种面积45.9万hm2，粮食产量159.7万t，蔬菜播种面积8.5万hm2，蔬菜产量419.3万t[6]。气候属典型的暖温带半干旱、半湿润季风气候，年平均温度为12.9 ℃，年降水量和年蒸发量分别为547.9 mm和1 717.4 mm。主要土壤类型为潮土、褐土、水稻土、滨海盐土和棕壤等[7]。

2 研究方法

采用随机取点和对称等距抽样法，根据田间地块的分布和分区，按照每6.7～20.0 hm2作为一个采样单元的原则，2007-2009年调查了天津市5个区县23 685块农田的土壤肥力质量状况。采样深度为0～20 cm，土样充分混匀，用四分法留样，每个采样点留样量为0.5～1.0 kg。室内风干处理后，采用常规农化分析法测定土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾及微量养分等指标。研究土壤养分变化所用的历史资料来源于20世纪80年代的天津市第二次土壤普查资料。

3 结果与分析

3.1 农田土壤有机质与全氮状况及变化

由23 685块农田土壤测定结果可知，目前农田土壤有机质含量处于3级以上水平的面积占耕地面积的比重为26.8%，处于中等水平（4级）的比重占了近70%，总体处于中等偏下水平。而20世纪80年代，处于3级以上水平的面积占耕地面积的比重仅为9.7%。由表1可知，2007年农田土壤有机质水平有所提高。由表2可知，农田土壤全氮含量处于2级以上水平的面积占耕地面积的比重为9.1%，处于中等水平（3、4级）的比重占了72.9%，总体处于中等偏上水平。而20世纪80年代，农田土壤全氮含量处于2级以上水平的面积占耕地面积的比重仅为1.3%，处于中等水平（3、4级）的比重占了50.2%。即农田土壤全氮水平也有所提高。但是，目前天津农田土壤有机质和全氮含量较低的面积比重分别占3.4%、18.0%，比例也不小。

3.2 农田土壤磷钾状况及变化

目前农田土壤有效磷含量处于丰富水平以上（1、2级）的面积占耕地面积的比重为49.8%，近一半农田处于丰富水平，处于中等水平（3级）的比重占23.5%，总体处于中等偏上水平。而20世纪80年代，处于1、2级水平的面积占耕地面积的比重仅为6.9%，处于中等水平的比重占12.6%，总体处于低等水平。可见，农田土壤有效磷水平有了大幅度提高（图1）。农田土壤速效钾含量处于1、2级水平的面积占耕地面积的比重为56.4%，处于中等水平（3级）的比重占了26.2%，总体处于中等偏上水平。20世纪80年代处于1、2级水平的面积占耕地面积的比重为59.4%，处于中等水平的比重占了26.4%。农田土壤速效钾水平略有下降，变化不大。但是目前速效钾含量低于50 mg/kg的农田比例较20世纪80年代增加了5倍。局部农田含钾量偏低（图2）。

3.3 农田土壤某些微量养分状况及变化

从1982年和2007年农田土壤有效锌和有效硼含量变化（图3）可知，经过25年全市农田土壤有效锌和有效硼平均含量均得到提高，分别增加了184.5%、184.6%。各区县表现了一定差异。其中农田土壤有效锌含量总体处于较高水平，但宁河县农田处于较低水平。农田土壤有效硼含量总体处于中等水平，但蓟县和武清区农田处于低等缺乏水平。

3.4 土壤肥力质量变化原因

从本次调查结果可知，农田施肥状况是土壤肥力质量变化的主要原因。从投入总量上看，化肥提供的用量是有机肥提供量的3倍，化肥投入氮磷钾量均远高于20世纪80年代化肥施用量。另外，化肥氮磷高量投入的比重较高，化肥钾高量投入的比重与不施钾的比重均较高。例如，从蓟县施肥调查研究可知，夏玉米有机肥施用量为18 000 kg/hm2，而番茄有机肥施用量达到41 250 kg/hm2，是夏玉米施用量的2.3倍；大田夏玉米氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）肥施用量分别为220.25、73.30、61.90 kg/hm2，菜田番茄氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）肥投入量分别为790.00、415.49、943.07 kg/hm2，再加上有机肥投入的磷钾养分，造成菜田氮磷钾投入量较高，从而引起菜田土壤有效氮磷钾养分的积累。由以上分析可知，对于农田来说，有机养分投入不足，造成农田土壤有机质偏低。氮的过量投入，是土壤全氮提高的主要因素。肥料磷的过量投入，造成土壤有效磷的累积。而蔬菜需钾量高，施钾量不能满足蔬菜生长发育的需要，造成目前土壤钾素水平对于菜田生产体系来说略显偏低的菜地肥力质量特点。

4 结论与讨论

天津市农田土壤肥力质量较20世纪80年代有了一定程度的提高。农田土壤有机质、全氮、有效磷和某些微量养分含量均有所增长。农田土壤肥力质量提升对农田土壤利用与保护具有很大推动作用。天津农田土壤有效磷局部积累严重，高者达到200 mg/kg以上。农田土壤磷积累是天津市农田土壤表现出的主要问题，由此造成的面源污染问题在天津市农田特有立地条件下日益加重，尤其在设施菜田等集约化高的种植体系。据报道，当土壤有效磷含量达到一定程度时，环境风险加大[8]。另外，土壤磷素含量过高，引起作物某些微量元素有效性降低（如锌），养分失调影响作物生长发育。因此，研究农田土壤磷面源污染治理问题非常重要[9，10]。如实施农田养分综合管理，开展磷风险预警等研究有待深入。

参考文献：

[1] 陈永利，卢树昌.天津北部生态区不同种植体系土壤养分调查研究[J].北方园艺，2010（11）：28-30.

[2] DORAN J W，PARKIN T B. In defining soil quality for a sustainable environment[M]. Wisconsisn：Soil Sci，1994.

[3] 卢树昌.土壤肥料学[M]. 北京：中国农业出版社，2011.

[4] 卢树昌，贾文竹.河北省果园土壤质量现状及演变分析[J].华北农学报，2008，23（5）：219-222.

[5] 曹志洪.解译土壤质量演变规律，确保土壤资源持续利用[J].世界科技研究与发展，2001，23（3）：28-32.

[6] 天津市统计局.天津统计年鉴2011[M].北京：中国统计出版社，2012.

[7] 天津市农业区划委员会土壤普查办公室.天津市土壤普查工作报告[M].天津：天津科学技术出版社，1991.

[8] JORDAN C，MCGUCKIN S O，SMITH R V. Increased predicted losses of phosphorus to surface waters from soils with high Olsen-P concentrations[J]. Soil Use and Management，2000， 16（1）：27-35.

[9] 张维理，武淑霞，冀宏杰，等.中国农业面源污染形势估计及控制对策I. 21世纪初期中国农业面源污染的形势估计[J]. 中国农业科学，2004，37（7）：1008-1017.

[10] 张维理，徐爱国，冀宏杰，等.中国农业面源污染形势估计及控制对策Ⅲ. 中国农业面源污染控制中存在问题分析[J].中国农业科学，2004，37（7）：1026-1033.