苏州市耕地土壤肥力质量评价指标体系的建立及应用

陈吉?孙永泉?沈林林?刘旭++陆幸鹦?陆阳

摘 要： 以2010年苏州市耕地质量监测点数据为基础，进行了土壤理化性质的数理统计分析和相关性分析，结果表明，苏州全市土壤理化性质表现出不同程度的变异程度，并建立了由土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾、耕层厚度和CEC等八个指标组成的土壤肥力质量评价指标体系，经评价，全市多数监测点土壤肥力质量综合评价指数虽然低于全市平均水平，但均在0.8以上，各监测点需加强平衡施肥。

关键词：土壤肥力质量；评价指标体系；评价

所谓土壤肥力是土壤供应植物生长必需养分的能力，是保障粮食生产的根本。土壤肥力是土壤肥力质量的简称和土壤质量概念的雏形，是土壤特性的综合反映，是揭示土壤条件动态的最敏感的指标，能体现人类活动对土壤环境的影响。因此，土壤肥力质量被认为是土壤质量的重要组成部分，土壤肥力质量的综合评价在指导农业生产，提供农业管理决策中具有重要意义。

目前，国内外对于土壤肥力质量评价还没有一个特定的评价指标体系和评价方法。研究者认为不同地区，不同利用方式的土地，应根据土壤的功能来确定土壤肥力质量评价指标体系。土壤养分状况与作物生产以及产量有着极其密切的关系，所以土壤养分含量是评价土壤肥力质量的重要指标，常用N、P、K等养分含量的多少为标准来衡量土壤肥力的高低 。近年来，一些学者结合土壤物理、化学、生物环境条件，也提出了不少评价土壤肥力质量的指标体系。

本文中以2010年苏州市省级耕地质量监测点土壤数据为基础，通过分析多种土壤性质（包括养分、有机质、耕层厚度、土壤容重、CEC和pH）间的相关性，建立苏州市耕地土壤肥力质量评价指标体系，并对各监测点的土壤肥力质量进行评价，为合理利用耕地土壤资源提供可靠的科学依据。

一、材料与方法

1.研究区概况

苏州处于长江下游太湖流域，全市总面积8488.42平方公里，其中平原占55%，水面占42%，丘陵占3%，平均海拔4米。境內河流纵横，湖泊众多，年均气温为16.9℃，年均无霜期为230天，年均日照时间177.31小时，年均降水量1200毫米。苏州市耕地质量监测工作始于2004年，全市共建立了108个监测点，其中1个国家级监测点、20个为省级监测点。监测点分布在4个市（县）、4个区，覆盖了黄泥土、沙夹垅、小粉土、沙夹土、高（低）位白土、乌栅土等15个主要土壤种类，涉及 “麦稻”、“林果”、“油稻”、蔬菜、茶叶等5主要种植制度，代表耕地面积245万亩。其中粮田监测点70个占70%，体现了对粮食生产的高度重视。监测类别分耕地肥力检测和农田环境检测2大类。省级监测点设置常规施肥、优化施肥、当年无肥和常年无肥等四种施肥处理。

2.数据来源

本文数据均来源于2010年苏州市省级耕地质量监测点常规施肥区数据。土壤有机质采用重铬酸钾容量-外加热法；全氮采用半微量开氏法；碱解氮采用1 mol.L-1 NaOH扩散法测定；有效磷采用0.5mol.L-1 NaHCO3浸提钼锑抗比色法；土壤速效钾采用NH4OAc浸提-火焰光度法；缓效钾采用1 mol.L-1 HNO3浸提-火焰光度法；土壤pH值采用1：5土水比浸提-酸度计测定；CEC采用EDTA-铵盐浸提法；土壤容重采用环刀法；耕层厚度采用剖面法。

3.数据处理

数据采用Micsoft Excel 2003和SPSS13.0软件处理。

二、结果与讨论

1.土壤理化性质描述性统计及其相关性分析

通过对2010年苏州市20个省级耕地质量监测点常规施肥区的耕作层土壤理化性质进行数理统计分析，结果显示（见表1），苏州全市有机质含量平均值为26.4g/kg，全氮含量平均值为1.6 mg/kg，碱解氮含量平均值为175.2 mg/kg，有效磷含量平均值为26.6 mg/kg，速效钾含量平均值为105.7 mg/kg，缓效钾含量平均值为429.0 mg/kg，耕层厚度为14cm，容重为1.25 g / cm3，CEC为18.3 cmol / kg，pH为6.84 。苏州全市土壤理化性质表现出不同程度的变异程度，各市区土壤理化性质的变异系数变化介于1.0%～93.0%之间，平均为17.4% 。其中土壤有效磷的变化最明显（变异系数为87.0%），其对外界环境条件变化的响应最直接，其次为速效钾（变异系数为37.8%）、缓效钾（变异系数为23.4%）、全氮（变异系数为19.6%）、有机质（变异系数为18.7%）、碱解氮（变异系数为13.8%）、CEC（变异系数为13.0%）等变异程度相对较大，pH（变异系数为10%）变异程度相对较小，代表土壤物理性状的耕层厚度（变异系数为7%）和容重（变异系数为4%）等变异程度最小。

前人研究表明土壤理化性质之间存在一定的相关性，通过土壤理化性质间的相关分析，可以为土壤肥力评价指标体系筛选提供可靠依据。现将20个苏州市省级耕地质量监测点土壤性质（有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾、耕层厚度、容重、CEC和pH）之间的相关性分析如下，详见表2。

从表2可以看出，土壤有机质含量与全氮、CEC呈极显著正相关，与速效钾、缓效钾呈显著正相关，与土壤pH呈显著负相关；土壤全氮含量与CEC呈极显著正相关；有效磷含量与缓效钾呈显著正相关，与容重呈显著负相关；速效钾含量与缓效钾呈极显著正相关，与容重呈极显著负相关；缓效钾含量与耕层厚度、容重呈显著负相关。

土壤有机质与全氮含量虽然呈极显著正相关，但有机质和全氮是土壤检测和评价的重要指标，且测定方法简单，结果准确、可信度高，因此将土壤有机质和全氮选为土壤肥力质量评价因子。碱解氮、有效磷和速效钾代表的是土壤速效养分部分，极易被作物吸收利用，是土壤肥力的重要体现，因此将土壤碱解氮、有效磷和速效钾选为土壤肥力质量评价因子。缓效钾虽然与土壤速效钾呈极显著正相关，但它是土壤持续供钾能力的一个重要体现，因此，将缓效钾选为土壤肥力质量评价因子。耕层厚度是一个表征土壤肥力的物理性质，从相关性分析来看，除了与缓效钾含量表现一定相关性外，与其他土壤性质均表现不相关，因此将土壤耕层厚度也选为土壤肥力质量评价因子。土壤容重与有效磷、速效钾、缓效钾含量呈显著负相关，另外，从在一定土壤容重范围内（全市范围内土壤容重的变异程度较小），土壤容重与土壤肥力质量的相关性并不显著，因此，土壤容重不进入土壤肥力质量评价指标体系。CEC虽然与土壤有机质、全氮含量呈显著正相关，但它是土壤吸附或释放阳离子容量的重要体现，因此将土壤CEC选为土壤肥力质量评价因子。土壤pH虽然与其他性质相关性较差（除了有机质外），但在一定pH范围内（全市范围内土壤pH的变异程度较小），pH与土壤肥力质量的相关性并不显著，因此pH也不进入土壤肥力质量评价指标体系。因此，综上所述，确定土壤肥力质量评价指标体系为：土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾、耕层厚度和CEC。

2.土壤肥力质量评价

根据上述选定的土壤肥力质量评价指标体系，结合作物生长对土壤养分利用的最小养分律原则，将内梅罗综合指数评价公式进行修正，将最小单项指数来代替最大单项指数，主要用来突出最小养分对土壤肥力质量的“ 瓶颈”作用。另外，修正后的内梅罗综合指数评价公式里的单项指数，采用全市土壤肥力指标的中值作为基准值进行相应计算（主要考虑到中值在各数列中所处位置的一致性，提高评价结果的可比性）。各省级耕地质量监测点土壤肥力质量综合评价指数计算结果显示于图1中。

由图1可知，全市20个省级耕地质量监测点土壤肥力质量综合评价指数的取值范围为0.66 ～ 1.34，有7个监测点超过全市平均土壤肥力质量，还有13个低于全市平均土壤肥力质量，多数监测点土壤肥力质量综合评价指数在0.8以上，其中以监测点JST020的土壤肥力质量最低，这可能跟当地属于丘陵坡地等自然因素有关。由于这里采用的评价公式，主要考虑了最小养分律原则，单个肥力指标偏低往往造成评价结果偏低，另外由于没有考虑各评价因子的权重，往往在重视最小养分的同时，忽略了其他评价因子对评价结果的贡献情况。但是这里得到的结果，在一定程度上，可以体现各耕地质量监测点的土壤养分平衡情况，因此，各监测点建议需要加强平衡施肥。

三、结语

通过2010年度苏州市省级耕地质量监测点土壤理化性质数理统计分析和相关性分析，结果表明苏州全市土壤理化性质表现出不同程度的变异程度，并建立了由土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾、耕层厚度和CEC等八个指标组成的土壤肥力质量评价指标体系，经评价，多数监测点土壤肥力质量综合评价指数虽然低于全市平均水平，但均在0.8以上，在一定程度上可以体现土壤养分平衡状况，各监测点需加强平衡施肥。

参考文献：

[1]劉占峰，傅伯杰，刘国华. 土壤质量与土壤质量指标及其评价. 生态学报，2006，26（3）：901-913.

[2]徐茂. 基于地统计学的江苏环太湖地区土壤肥力质量演变特征研究（博士论文）.南京：南京农业大学，2006.

[3]曹其洪. 解释土壤质量演变规律，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.

[4]Blum W E H， Rubio J L， Morgan R P C； et al. Soil quality indicators based om soil functions. Man and soil at the Third Millennium. Proceedings International Congress of the European Society for Soil Conservation， 2002， 111： 49-51.

[5]Pieri C， Dumansiki J， Hamblin A. World Bank Discussion Papers No.315： Land Quality Indicators. The World Bank， Washington D C，1995.

[6]吕巧灵，付巧玲，吴克宁等. 郑州市郊区土壤综合肥力评价及空间分布研究[J]. 土壤肥料科学，2006，22（1）：166-168.

[7]史德明，潘韦启，梁音. 中国南方侵蚀土壤退化指标体系研究[J] 水土保持学报，2000，14（3）：1-9.

[8]张华，张甘霖. 土壤质量指标和评价方法[J]. 土壤，2001，6：326-330.

[9] 鲍士旦. 土壤农化分析. 北京：中国农业出版社，2001.

[10] 苏南丘陵区林地土壤酶活性及其与土壤理化性质的相关性[J]. 生态与农村环境学报，2009，25（2）：44-48.

[11] 黄昌勇.土壤学. 北京：中国农业出版社，2000.

[12] 陆景陵. 植物营养学. 北京：中国农业大学出版社，2003.