河北省低平原中低产类型区土壤肥力演变规律及变化特征

胡景辉，孙丽敏，高 倩，雷雅坤，刘 宁

(河北省农林科学院 农业信息与经济研究所，河北 石家庄 050051)



河北省低平原中低产类型区土壤肥力演变规律及变化特征

胡景辉，孙丽敏*，高 倩*，雷雅坤，刘 宁

(河北省农林科学院 农业信息与经济研究所，河北 石家庄 050051)

利用全国第2次土壤普查数据及河北省耕地质量监测数据，对河北省低平原中低产类型区典型粮田的耕地肥力质量演变规律及变化特征进行了分析，以期为科学施肥和土壤培肥提供支撑。结果表明，第2次全国土壤普查时河北省低平原中低产类型区典型粮田土壤有机质含量、全氮含量及速效磷含量总体处于低至极低水平，平均含量分别为8.47 g/kg、0.54 g/kg、6.00 mg/kg；土壤速效钾含量较高，平均为122.67 mg/kg 。从肥力质量变化趋势看，土壤有机质含量由8.47 g/kg提高到2014—2015年的17.48 g/kg，增长106.38%；土壤全氮含量由0.54 g/kg提高到1998—1999年的1.02 g/kg，增长88.89%，1998—2015年土壤全氮含量变幅减小；土壤速效磷含量由6.00 mg/kg提高到1998—1999年的18.30 mg/kg，增长205.00%，1998—2015年，冀州市土壤速效磷含量呈增长趋势，增长156.13%，而献县和深州市土壤速效磷含量则呈下降趋势，分别下降56.60%和49.74%；土壤速效钾含量由122.67 mg/kg下降到1998—1999年的81.83 mg/kg，下降33.29%，1998—2015年，土壤速效钾含量呈上升趋势，冀州市由61.50 mg/kg提高到181.50 mg/kg，增长195.12%，处于2级水平，献县由137.00 mg/kg提高到170.50 mg/kg，增长24.45%，深州市由47.00 mg/kg提高到66.00 mg/kg，增长40.43%，但含量仍偏低，需要继续培肥以满足作物高产的需要。

河北省； 中低产类型区； 土壤肥力； 有机质； 全氮； 速效磷； 速效钾

耕地是人类赖以生存的重要资源，耕地质量直接影响农业可持续发展和粮食安全[1-2]。土壤的肥力状况制约了农田生产能力，合理调控土壤肥力和实施精准施肥需要充分了解土壤肥力分布特征[1]。为查清土壤肥力状况，我国分别在20世纪50、80 年代进行过2次土壤普查，之后没有再进行全国范围的土壤普查工作。目前学者和政府关注的重点是我国土壤肥力变成何种状况以及如何变化。20世纪90 年代以来，学者从不同侧面对土壤肥力状况进行了研究[1-4]，探讨了土壤养分的空间变化规律[5-9]。

河北省低平原中低产类型区是粮、棉、油的重要种植区[8]。经过30多年高速发展，该区域的农田肥力状况发生了较大变化[10-11]。为掌握农田土壤肥力现状，探讨河北省低平原中低产类型区农田土壤肥力演变特点与规律，笔者基于耕地质量监测数据，对河北省低平原中低产类型区典型粮田的土壤肥力变化规律进行分析，并与第2次全国土壤普查结果进行对比分析，以期为科学施肥和土壤培肥提供数据支撑。

1 材料和方法

1.1 研究区域基本情况

河北省低平原中低产类型区属于大陆性暖温带半干旱半湿润季风气候，年平均气温12.7～13.3 ℃，无霜期为180～220 d，年均日照时数为2 500～2 700 h，年均降水量500～600 mm，时空分布不均，年蒸发量平均达1 100～1 800 mm,是华北平原缺水最严重的地区。

1.2 数据来源与处理

本研究共选取衡水市的深州、冀州和沧州市的献县3个县(市)为试验地，采用河北省耕地质量监测数据及第2次全国土壤普查数据进行分析，为更好分析土壤养分变化趋势，取相邻2 a数据的平均值。采用Excel 2007进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 土壤有机质含量变化特征

土壤有机质含量是衡量土壤肥力高低的一项重要指标[12-14]，是土壤的重要碳库[15]，同时对改善土壤的物理性质具有重要意义[6-8]。

图1为第2次土壤普查时三县(市)土壤有机质含量各级所占比例情况，可以看出，土壤有机质平均含量总体处于低至极低水平。根据土壤养分含量分级标准[9-10]，土壤有机质含量主要分布在4～6级，其中5级所占比例最大，献县、深州、冀州5级所占比例分别为62.94%、73.23%、80.70%，平均为72.29%， 4级所占比例平均为19.74%，6级所占比例平均为7.97%。

图1 有机质含量各级所占比例

河北省低平原中低产区土壤肥力监测点有机质含量变化趋势见图2，可以看出，三县(市)土壤有机质含量呈缓慢升高趋势，其中献县从第2次土壤普查的9.10 g/kg提高到2014—2015年的16.25 g/kg，有机质含量增长78.57%；深州市从第2次土壤普查的8.70 g/kg提高到2014—2015年的16.45 g/kg，有机质含量增长89.08%；冀州市从第2次土壤普查的7.60 g/kg提高到2014—2015年的19.75 g/kg，有机质含量增长159.87%；三县(市)土壤有机质平均含量由第2次土壤普查的8.47 g/kg提高到2014—2015年的17.48 g/kg，有机质含量增长106.38%，由5级提高到4级水平。综上可以看出，1998—2015年河北省低平原中低产区土壤肥力监测点有机质含量呈增加趋势，但有机质含量仍处于较低水平，土壤仍需继续培肥。

图2 有机质含量变化趋势

2.2 土壤全氮含量变化特征

土壤全氮是土壤中各种形态氮素含量之和，在一定程度上反映了土壤的供氮水平[9]。图3为第2次土壤普查时三县(市)土壤全氮含量各级所占比例情况，可以看出，土壤全氮平均含量同样处于低至极低水平。根据土壤养分含量分级标准[9-10]，三县(市)土壤全氮含量主要分布在4～6级，其中5级所占比例最大，献县、深州、冀州5级所占比例分别为40.78%、46.63%、50.00%，平均为45.80%， 6级所占比例分别为55.30%、48.36%、25.99%，平均为43.22%。

图3 全氮含量各级所占比例

河北省低平原中低产区土壤肥力监测点全氮含量变化趋势见图4，可以看出，与第2次土壤普查数据相比，1998—1999年土壤全氮含量增加明显，其中献县从第2次土壤普查的0.51 g/kg提高到1998—1999年的0.93 g/kg，增长82.35%；深州市从第2次土壤普查的0.51 g/kg提高到1998—1999年的0.77 g/kg，全氮含量增长50.98%；冀州市从第2次土壤普查的0.61 g/kg提高到1998—1999年的1.36 g/kg，全氮含量增长122.95%；三县(市)土壤全氮平均含量由第2次土壤普查的0.54 g/kg提高到1998—1999年的1.02 g/kg，全氮含量增长88.89%，水平由5级上升到3级，达到中等水平，这与氮肥的大量投入有关。1998—2015年，随着平衡施肥技术的推广，氮肥施用量有所下降，磷钾肥投入增加，土壤全氮含量变幅减小。1998—2015年深州市土壤全氮含量呈缓慢增长趋势，由0.77 g/kg提高到1.04 g/kg，增长35.06%，而献县和冀州市土壤全氮含量则呈先下降后上升趋势，但最后含量仍低于1998—1999年水平，分别下降10.75%和13.65%。

图4 全氮含量变化趋势

2.3 土壤速效磷含量变化特征

土壤磷素含量高低是衡量土壤肥力水平高低的指标之一，影响着作物的产量和品质，而速效磷是当季作物可从土壤中获取的主要磷素[16]。图5为第2次土壤普查时三县(市)土壤速效磷含量各级所占比例情况，可以看出，土壤速效磷平均含量同样处于低至极低水平。根据土壤养分含量分级标准[9-10]，三县(市)土壤速效磷含量主要分布在3～6级。其中，献县主要分布在第6级，占44.87%；深州市主要分布在第3级，占52.19%；冀州市主要分布在第3、4级，分别占41.00%、46.40%。从土壤速效磷平均含量看，处在5级水平，属于很低水平。

图5 速效磷含量各级所占比例

河北省低平原中低产区土壤肥力监测点速效磷含量变化趋势见图6，可以看出，与第2次土壤普查数据相比，1998—1999年土壤速效磷含量增加明显，其中献县从第2次土壤普查的5.00 mg/kg提高到1998—1999年的25.00 mg/kg，速效磷含量增长400.00%；深州市从第2次土壤普查的8.00 mg/kg提高到1998—1999年的19.30 mg/kg，速效磷含量增长141.25%；冀州市从第2次土壤普查的5.00 mg/kg提高到1998—1999年的10.60 mg/kg，速效磷含量增长112.00%；三县(市)土壤速效磷平均含量由第2次土壤普查的6.00 mg/kg提高到1998—1999年的18.30 mg/kg，速效磷含量增长205.00%，水平由4级上升到3级，达到中等水平，这与该时期磷肥的大量投入有关。1998—2015年，随着平衡施肥技术的推广，磷肥施用量有所增加，冀州市土壤速效磷含量呈缓慢增长趋势，由10.60 mg/kg提高到27.15 mg/kg，增长156.13%，而献县和深州市土壤速效磷含量则呈下降趋势，最后含量低于1998—1999年水平，分别下降56.60%和49.74%，含量分别为10.85、9.70 mg/kg，处于4级水平，速效磷含量偏低，仍需要继续培肥，并加强平衡施肥技术的推广应用。

图6 速效磷含量变化趋势

2.4 土壤速效钾含量变化特征

钾是作物生长必需的营养元素，土壤速效钾含量是衡量土壤钾素养分供应能力的指标[10-11]。第2次土壤普查时三县(市)土壤速效钾含量各级所占比例情况见图7，可以看出，土壤速效钾平均含量较高。根据土壤养分含量分级标准[9-10]，三县(市)土壤速效钾含量主要分布在1～4级，其中冀州市主要分布在第1～4级，分别占33.40%、22.80%、29.90%、13.90%，土壤速效钾平均含量达到150 mg/kg；献县主要分布在第3、4级，分别占30.00%、48.89%；深州市主要分布在第3、4级，分别占48.34%、40.74%。

图7 速效钾含量各级所占比例

河北省低平原中低产区土壤肥力监测点速效钾含量变化趋势见图8，可以看出，与第2次土壤普查数据相比，1998—1999年三县(市)土壤速效钾含量变化不同，其中献县从第2次土壤普查的104.00 mg/kg提高到1998—1999年的137.00 mg/kg，速效钾含量增长31.73%；深州市从第2次土壤普查的114.00 mg/kg下降到1998—1999年的47.00 mg/kg，速效钾含量下降58.77%；冀州市从第2次土壤普查的150.00 mg/kg下降到1998—1999年的61.50 mg/kg，速效钾含量下降59.00%；三县(市)土壤速效钾平均含量由第2次土壤普查的122.67 mg/kg下降到1998—1999年的81.83 mg/kg，速效钾含量下降33.29%，水平由3级下降到4级，速效钾含量偏低。1998—2015年，随着钾肥投入增加，土壤速效钾含量呈上升趋势。献县由137.00 mg/kg提高到170.50 mg/kg，增长24.45%，速效钾含量偏高，处于2级水平；深州市由47.00 mg/kg提高到66.00 mg/kg，增长40.43%，但速效钾含量仍偏低，处于4级水平，仍需要继续培肥，加强平衡施肥技术的推广应用；冀州市由61.50 mg/kg提高到181.50 mg/kg，增长195.12%，处于2级水平，高于第2次土壤普查水平。

图8 速效钾含量变化趋势

3 结论与讨论

有机质是土壤养分的重要组成成分，是表征土壤质量与肥力的重要指标之一[17-21]。第2 次全国土壤普查时河北省低平原中低产区土壤有机质含量总体处于低至极低水平，1998—2015年土壤肥力监测点有机质含量呈增加趋势，土壤有机质平均含量由第2次土壤普查的8.47 g/kg提高到2014—2015年的17.48 g/kg，有机质含量增长106.38%。

氮素是构成一切生命体的重要元素，也是组成土壤肥力的非常重要的指标。氮是作物生长的主要影响因素，对于作物生长非常重要，作物生产中氮需求量较大，土壤供氮不足，将引起农产品产量下降和品质降低。与第2次土壤普查数据相比，1998—1999年土壤全氮含量增加明显，土壤全氮平均含量由第2次土壤普查的0.54 g/kg提高到1998—1999年的1.02 g/kg，全氮含量增长88.89%，水平由5级上升到3级，全氮含量达到中等水平，1998—2015年，由于推广了平衡施肥技术，氮肥施用量有所下降，磷钾肥投入增加，土壤全氮含量变幅减小。

土壤速效磷含量是土壤供磷能力的重要指标[17]。研究表明，土壤速效磷平均含量同样处于低至极低水平，与第2次土壤普查数据相比，1998—1999年土壤速效磷含量增加明显，土壤速效磷平均含量由第2次土壤普查的6.00 mg/kg提高到1998—1999年的18.30 mg/kg，速效磷含量增长205.00%，1998—2015年，随着平衡施肥技术的推广，土壤速效磷含量变幅减小。1998—2015年冀州市土壤速效磷含量呈缓慢增长趋势，由10.60 mg/kg提高到27.15 mg/kg，增长156.13%，而献县和深州市土壤速效磷含量则呈下降趋势，最后含量低于1998—1999年水平，分别下降56.60%和49.74%。

20世纪80—90年代，人们一直认为土壤不缺钾，生产中大量施用氮肥和磷肥，忽视有机肥和钾肥的施用。但随着作物产量的不断提高，从土壤中带走大量的钾素，导致土壤钾素逐渐耗竭[18]。本研究结果表明，土壤速效钾平均含量较高，根据土壤养分含量分级标准，三县(市)土壤速效钾含量主要分布在1～4级，平均含量由第2次土壤普查的122.67 mg/kg下降到1998—1999年的81.83 mg/kg，速效钾含量下降33.29%，1998—2015年，随着钾肥投入增加，土壤速效钾含量呈上升趋势。献县由137.00 mg/kg提高到170.50 mg/kg，增长24.45%，速效钾含量偏高，处于2级水平；深州市由47.00 mg/kg提高到66.00 mg/kg，增长40.43%，但速效钾含量仍偏低，处于4级水平，仍需要继续培肥，加强平衡施肥技术的推广应用；冀州市由61.50 mg/kg提高到181.50 mg/kg，增长195.12%，处于2级水平，高于第2次土壤普查水平。

[1] 陈印军，肖碧林，方琳娜，等.中国耕地质量状况分析[J].中国农业科学，2011，44(17)：3557-3564.

[2] 刘克桐.河北省主要农田土壤肥力变化趋势[J].河北农业科学,2005,9(3):29-35.

[3] 张水清,黄绍敏,郭斗斗.长期定位施肥对冬小麦产量及潮土土壤肥力的影响[J].华北农学报,2010,25(6):217-220.

[4] 张贝尔，黄标，张晓光，等.近30 年华北平原粮食主产区土壤肥力质量时空演变分析[J].土壤，2012，44(3)：381-388.

[5] 徐明岗,曾希柏,黄鸿翔.现代土壤学的发展趋势与研究重点[J].中国土壤与肥料,2006(6):1-6.

[6] 赵凡，沈玉梅，何秀云，等．耕地土壤肥力因子演变的变化程度分析[J]．河南农业科学，2010(12):55-58.

[7] 郭旭东，傅伯杰，陈利顶． 河北省遵化平原土壤养分的时空变异特征——变异函数与Kriging 插值[J]． 地理学报，2000，55(5):555-566．

[8] 俞海，黄季焜，Scott R，等.中国东部地区耕地土壤肥力变化趋势研究[J].地理研究,2003,22(3):380-388.

[9] 倪中应，王京文，石一珺，等.浙东北油菜产区土壤肥力状况及其评价[J].浙江农业学报，2014，26(2)：415-420.

[10] 河北省土壤普查成果汇总编委会.河北省第二次土壤普查数据集[M].石家庄：石家庄统计印刷厂，1990.

[11] 李承绪，姚祖芳，高广惠.河北低平原土壤养分状况与培肥途径[J].河北农学报,1981(2):11-15.

[12] 李忠佩，林心雄，车玉萍．中国东部主要农田土壤有机碳库的平衡与趋势分析[J]．土壤学报，2002，39(3)：351-360．

[13] 宋永林,唐华俊,李小平.长期施肥对作物产量及褐潮土有机质变化的影响研究[J].华北农学报,2007,22(S):100-105.

[14] 谢国雄，倪中应.28 年来杭州市桐庐县耕地有机质变化及其改良[J].农学学报，2013，3(9)：17-21.

[15] 黄绍文,金继运,杨俐苹,等.县级区域粮田土壤养分的空间变异性[J].土壤通报,2002,33(3):188-193.

[16] 鲍士旦.土壤农化分析[M].3版.北京:中国农业出版社,2000:25-107.

[17] 李秋梅，陈新平，张福锁，等.冬小麦-夏玉米轮作体系中磷钾平衡的研究[J]．植物营养与肥料学报，2002，8(2)：152-156．

[18] 贾良良,韩宝文,刘孟朝,等.河北省潮土长期定位施钾和秸秆还田对农田土壤钾素状况的影响[J].华北农学报,2014,29(5):207-212.

[19] 张玉铭,胡春胜,毛任钊,等.华北山前平原农田土壤肥力演变与养分管理对策[J].中国生态农业学报,2011,19(5):1143-1150.

[20] 王茹,张凤荣,王军艳,等.潮土区不同质地土壤的养分动态变化研究[J].土壤通报,2001,32(6):255-257.

[21] 吕晓男，孟赐福，麻万诸，等．土壤质量及其演变[J].浙江农业学报，2004，16(2):105-109．

Evolution Rule and Change Characteristics of Fertility Quality of Cultivated Land in Middle and Low Yield Area in Low Plains of Hebei Province

HU Jinghui,SUN Limin*，GAO Qian*,LEI Yakun,LIU Ning

(Institute of Agricultural Information and Economy,Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences,Shijiazhuang 050051,China)

In order to provide support for scientific fertilization,the evolution rule and variation characteristics of arable land fertility quality of typical grain in middle-low productive farmland in low plain areas of Hebei province were analyzed with the data of the Second National Soil Survey and cultivated land quality monitoring in Hebei province.The results showed that the organic matter content,total N content and available P content were at low to extremely low levels in the Second National Soil Survey,the average contents were 8.47 g/kg,0.54 g/kg,6.00 mg/kg; the content of soil available K was at high level,the average content was 122.67 mg/kg.From the trend of fertility quality variation,soil organic matter content increased from 8.47 g/kg to 17.48 g/kg in 2014—2015,increased by 106.38%; soil total nitrogen content increased from 0.54 g/kg to 1.02 g/kg in 1998—1999 years,increased by 88.89%,the change range of soil total nitrogen content level reduced in 1998—2015 years;the content of soil available phosphorus increased from 6.00 mg/kg to 18.30 mg/kg in 1998—1999 years,increased by 205.00%,soil available phosphorus content had an increasing trend in 1998—2015 years in Jizhou,increased by 156.13%，soil available phosphorus content had an decreasing trend in Xianxian and Shenzhou,decreased by 56.60% and 49.74% respectively;soil available potassium content decreased from 122.67 mg/kg to 81.83 mg/kg in 1998—1999 years,decreased by 33.29%,soil available potassium content had an increasing trend in 1998—2015 years,Jizhou city increased from 61.50 mg/kg to 181.50 mg/kg,increased by 195.12%,belonging to level 2,Xianxian county increased from 137.00 mg/kg to 170.50 mg/kg,increased by 24.45%,Shenzhou city increased from 47.00 mg/kg to 66.00 mg/kg,increased by 40.43%,but the content was still low,in order to meet the high yield requirement,we should continue to cultivate fertilizer.

Hebei province; the middle-low yielding type region; soil fertility； organic matter; total N; available P; available K

2016-08-30

河北省财政专项(F16E01)

胡景辉(1973-)，男，河北清苑人，副研究员，硕士，主要从事农业资源与农业经济研究。 E-mail:358505672@qq.com

*通讯作者：孙丽敏(1964-)，女，河北元氏人，研究员，博士，主要从事植物营养与农业资源环境研究。 E-mail:liminsun@163.com 高 倩(1982-)，女，河北石家庄人，助理研究员，主要从事农业信息管理研究。

时间：2016-11-25 14∶24∶33

S156

A

1004-3268(2016)12-0072-05

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1092.S.20161125.1424.017.html