余杭区新垦耕地土壤理化性状调查及培肥改良对策

2017-08-30沈倩莹沈建国马伟洪杨燕敏

浙江农业科学 2017年8期

王忠，沈倩莹，沈建国*，祝钧，马伟洪，杨燕敏

(1.杭州市余杭区农业生态与植物保护管理总站，浙江杭州 311100； 2.华中农业大学资源与环境学院，湖北武汉 430070；3.杭州市余杭区百丈镇农业公共服务中心，浙江杭州 311118)

王忠1，沈倩莹2，沈建国1*，祝钧3，马伟洪1，杨燕敏1

为全面掌握余杭区新垦耕地土壤肥力状况，结合垦造耕地质量评价，选择耕层质地、容重、酸碱度、水溶性盐总量、阳离子交换量、有机质、有效磷、速效钾等土壤理化性状指标，对余杭区2012—2014年487.94 hm2新垦耕地进行调查。结果显示，1/2的新垦耕地耕层土壤砂质化、容重较大，大部分新垦土地盐含量较低、阳离子交换量不高、有机质含量偏低、有效磷含量极低、速效钾含量差异极大。据此建议综合采用酸化调整、种植绿肥、秸秆还田、增施有机肥、测土配方施肥、增加耕层厚度等措施，培肥土壤。

新垦耕地；土壤理化性状；培肥改良；土壤质量

耕地是人类赖以生存和发展的物质基础，是农业生产不可替代的最基本生产资料[1]。余杭区位于浙江省北部，杭嘉湖平原南端，西依天目山，南濒钱塘江，从东、北、西三面成弧形拱卫杭州主城。下辖6个镇、14个街道，土地总面积122 823 hm2，耕地面积26 600 hm2。作为杭州市都市新区，近年来，余杭区一方面城镇化进程快速推进，另一方面又要承担交通、能源、水利等领域国家、省市重点项目的建设任务，导致辖区原有土地特别是耕地资源因建设占用而不断减少，为实现占补平衡，以开发利用低丘缓坡等资源为目的的土地开发整理就成了补充耕地的主要途径之一[2]。从2006年开始，余杭区先后开展、实施土地整理、建设用地复耕、垦造耕地等土地开发整理项目，仅2012—2014年就建成新垦耕地487.94 hm2。对这些新增耕地的主要土壤理化性状进行调查分析，可为今后有针对性地开展土壤培肥，提升地力等级，最终实现占补土壤数量与质量的全面平衡提供基础依据。

1 材料与方法

1.1 调查方法

为全面掌握余杭区新垦耕地土壤肥力状况，结合垦造耕地质量评价，对余杭区2012—2014年建成的新垦耕地按立项项目区块开展耕层土壤样品采集分析，项目区块面积小于8 hm2的以项目区块为调查分析单元，对于项目区块面积大于8 hm2的，根据地形地貌等立地条件差异划分为若干个单元进行，每个调查分析单元面积均不超过8 hm2。

1.2 土壤样品检测方法

土壤样品的采集、处理、贮存及耕层质地、容重、pH值、水溶性盐总量、阳离子交换量、有机质、有效磷、速效钾测定按照NY/T 1121—2006、NY/T 295—1995、NY/T 149—1990和NY/T 889—2004等执行。简述如下：耕层质地采用野外干试速测法；容重采用环刀法；pH值采用氧化还原电位法；水溶性盐总量采用残渣烘干-质量法；阳离子交换量测定，在中性和微酸性土壤上采用EDTA-乙酸铵盐交换法，在石灰性土壤上采用乙酸钠浸提-火焰光度法；有机质含量测定采用油浴加热重铬酸钾氧化-容量法；有效磷测定，在酸性土壤上采用盐酸-氟化铵提取-钼锑抗比色法(Bray法)，在中性和石灰性土壤上，采用碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法(Olsen法)；速效钾含量测定采用乙酸铵浸提-火焰光度法。

1.3 分级标准

参照《浙江省耕地质量评定与地力分等定级技术规范(试行)》，基于土壤样品的耕层质地、容重、酸碱度、水溶性盐总量、阳离子交换量、有机质、有效磷、速效钾等8个指标进行分析评判。

2 结果与分析

2.1 耕层质地

由图1可知，在487.94 hm2新垦耕地中，耕层质地主要以砂土和壤土为主，分别为245.07和201.68 hm2，黏土面积只有41.19 hm2，1/2的新垦耕地耕层土壤砂质化，保水保肥性能较差。

图1 耕层质地的分布

2.2 土壤容重

余杭区2012—2014年新垦耕地土壤容重在0.79～1.82 g·cm-3，平均值1.30 g·cm-3，变异系数13.85%，其中，>1.3 g·cm-3的占52.58%，1.1～1.3 g·cm-3的占39.60%(图2)，从另一个角度说明新垦耕地土壤中砾石所占比重较高。

图2 土壤容重的分布

2.3 酸碱度(pH值)

余杭区2012—2014年新垦耕地土壤酸碱度(pH值)在4.02～8.65，平均值5.05，变异系数0.28%。其中，以pH值在4.5～5.5的占比最多，达44.26%，pH≤4.5的占26.07%，pH值在5.5～6.5的占11.27%(图3)。可以看出，高达70.33%的土壤酸碱度偏低(<5.5)，呈酸性。显然，余杭区2012—2014年新垦耕地土壤总体偏酸，不利于新垦耕地土壤肥力水平及生产能力的提高。

图3 土壤酸碱度(pH)的分布

2.4 水溶性盐总量

余杭区2012—2014年新垦耕地土壤水溶性盐总量在0～3.30 g·kg-1，平均含量0.69 g·kg-1，变异系数1.11%。其中，≤1 g·kg-1的占77.50%，1～2 g·kg-1的占16.39%，2～3 g·kg-1的占5.02%(图4)。可见，余杭区新垦耕地中高达93.89%的土壤盐含量较低，有利于作物生长。

图4 土壤水溶性盐总量的分布

2.5 阳离子交换量

余杭区2012—2014年新垦耕地土壤阳离子交换量在5.04～54.50 cmol·kg-1，平均含量12.95 cmol·kg-1，变异系数0.49%。其中，以阳离子交换量10～15 cmol·kg-1的占比最多，达49.92%，其次是5～10 cmol·kg-1的，占33.79%(图5)。总体来看，余杭区新垦耕地土壤供肥能力偏下。

图5 土壤阳离子交换量的分布

2.6 有机质

余杭区2012—2014年新垦耕地土壤有机质含量在3.86～53.70 g·kg-1，平均值16.28 g·kg-1，变异系数0.58%。其中，以10～20 g·kg-1的占比最大，达48.24%，≤10 g·kg-1的占28.22%，20～30 g·kg-1的占13.81%(图6)。可见，余杭区新垦耕地大部分(76.46%)土壤基础肥力偏低(有机质含量≤20 g·kg-1)，需要通过投入大量的有机肥料加以提高。

图6 土壤有机质含量的分布

2.7 有效磷

余杭区2012—2014年新垦耕地土壤有效磷含量在0～316.60 mg·kg-1，平均含量30.46 mg·kg-1，变异系数190.6%。由于土壤酸碱度不同，基于Bray法、Olsen法测得的土壤有效磷含量所对应的分级标准并不一致，按照评分标准，分值相同的归为一类，测算土壤有效磷含量分布，结果如图7所示。其中，以≤7 mg·kg-1(Bray法)、≤ 5 mg·kg-1(Olsen法)的占比最大，达53.32%。总体来看，余杭区新垦耕地大部分土壤有效磷含量极低，需要在后期的耕种过程中投入较多的肥料才能满足作物正常的生长需求。

图中每一条柱上下部分分别为基于Olsen和Bray法测得的有效磷含量面积分布结果；横坐标轴标目上下排分别标示基于Olsen法和Bray法的有效磷含量图7 土壤有效磷含量的分布

2.8 速效钾

余杭区2012—2014年新垦耕地土壤速效钾含量在25.0～314.0 mg·kg-1，平均值109.7 mg·kg-1，变异系数0.67%。其中，>150 mg·kg-1的占比最多，达25.99%，≤50 mg·kg-1的和50～80 mg·kg-1的次之，分别占24.56%和24.38%，(图8)。可见，余杭区新垦耕地土壤速效钾含量参差不齐，差异性极大，这就需要在后期耕种过程中有针对性地增施钾肥来补充。

图8 土壤速效钾含量的分布

3 培肥改良对策

3.1 培肥改良措施

3.1.1 酸化调整

作物生长对土壤酸碱度的适应能力是有一定限度范围的[3]。由于新垦耕地土壤酸碱度普遍较低，pH值平均为5.05左右，特别是由竹园、茶园和林地垦造而来的新增耕地，土壤pH值平均只有4.3左右，土壤过酸，不利于作物生长；因此，要通过增施石灰等措施来调节土壤酸碱度，一般建议每年撒施生石灰1.50～2.25 t·hm-2，具体施用量须根据土壤检测结果和作物对酸碱度的要求而定。

3.1.2 种植绿肥

冬季绿肥含有15%～20%的有机物，翻压后可促进土壤有机质的矿化分解和土壤养分的循环与转化[4-8]。因此，在新垦耕茬口等条件允许的情况下，冬季应尽可能选种紫云英、黑麦草、三叶草和蚕(豌)豆等，实现绿色过冬。绿肥种植要特别注意几个环节：一是要选好种子，确保较高的发芽率；二是要处理好种子，包括擦种、浸种和拌种等环节，特别是第1年种植时，最好用根瘤菌进行接种；三是要开好沟，包括田内“井”字沟和田边沟，保持田面湿润而不积水；四是要施好肥，在播种前施过磷酸钙300～450 kg·hm-2，中后期根据苗情适当补施氮肥；五是要适时翻压，在下季作物播种前30 d，及时压青翻压、翻耕后灌水，同时配施一定量的速效氮肥，以促其茎叶腐烂。

3.1.3 秸秆还田

农作物秸秆是一种含碳丰富的能源物质，秸秆还田对保持和提高土壤肥力以及农业可持续发展均有重要的作用[9]。对于水稻、油菜、玉米、大小麦、番薯、马铃薯、中药材及部分蔬菜作物，建议在作物收获后将秸秆进行还田利用，确保作物秸秆实现区域内循环，有条件的地方，可通过机械粉碎后直接还田。秸秆还田时，应配施适量的速效氮肥或秸秆腐熟剂(30 kg·hm-2)，加速秸秆分解腐化，还田后要及时翻耕。蔬菜及病虫害发生较重的作物秸秆，要通过无害化处理后方可还田利用，以免携带的病菌影响下一季作物。

3.1.4 增施有机肥

增施有机肥既可提供作物生长所需的养分，还可改良土壤结构，提高土壤有机质、微生物活性和阳离子交换量。有机肥主要包括商品有机肥和农家肥2大类，建议每年投入商品有机肥15 t·hm-2以上，若施用农家肥，则用量建议为商品有机肥的2倍左右。有机肥一般作为基肥施用，既可一次性施入，也可按种植茬口分次施入，施用方式主要有条施、沟施、环沟施或表面撒施后翻耕，具体可根据种植作物而定。

3.1.5 测土配方施肥

调查显示，余杭区2012—2014年新垦耕地土壤养分总体偏低，差异较大，如施肥不平衡，会导致植株营养供应不协调，致作物产量低下。测土配方施肥就是根据土壤检测结果和作物的需肥规律，在施用有机肥料的基础上，按照以土定产、以产定肥、因缺补缺的原则，合理搭配氮、磷、钾等肥料施用比例和数量，选择科学的施肥方法，以满足作物生长的养分需求。倡导施用养分比例适宜的复合肥或配方肥。对于蔬菜和果树等经济作物，建议在生育前期施用高氮型复合肥，在生育中后期施用高钾型复合肥，果树还应注重钙、镁等中微量元素肥料的投入；对于粮油作物，可选用水稻配方专用肥(氮、磷、钾有效养分含量16%、10%、14%，或20%、12%、14%，或16%、6%、8%)；竹笋可选用竹笋配方专用肥(氮磷钾比例为20%、6%、14%，或18%、4%、8%)。

3.1.6 增加耕层厚度

耕作层是作物根系生长的主要区域，耕层的厚度跟作物生长密切相关。新垦耕地土层相对较薄，应采取有力措施来增加耕层厚度。可对建设占用土地实行耕作层剥离再利用，或就近取用泥土，在新垦耕地上增添客土来增加耕层厚度，同时，也要根据生产实际，通过土壤深翻耕来增加耕层厚度。

3.2 土壤培肥模式

3.2.1 水田培肥模式

垦造水田一般以种植水稻、油菜、蔬菜等作物为主，培肥措施主要包括种植绿肥、秸秆还田、增施有机肥，以及测土配方施肥。冬季可种植绿肥、大小麦和油菜等作物，确保绿色过冬，所产生的秸秆原则上要全部还田，如种植杂交稻等，在秸秆量过多的情况下亦可部分还田。商品有机肥用量要确保在15 t·hm-2以上。

3.2.2 旱地培肥模式

对于垦造的旱地，因种植作物种类不同，又可细分为以下几种土壤培肥模式。旱粮，以秸秆还田和增施有机肥为主要培肥措施，同时实施测土配方施肥，冬季种植绿肥，要求秸秆全部还田，商品有机肥用量达到15 t·hm-2以上；蔬菜，以增施有机肥和测土配方施肥为主要培肥措施，同时，要将产生的秸秆全部还田利用，冬季种植绿肥，要求商品有机肥用量达到22.5 t·hm-2以上；果树，以种植绿肥和增施有机肥为主要培肥措施，同时实施测土配方施肥，要求果树行间、株间种植蚕豆等经济绿肥，商品有机肥用量达到30 t·hm-2以上；茶、竹等，以增施有机肥和测土配方施肥为主，要求商品有机肥用量达到30 t·hm-2以上，推荐施用茶叶配方肥和竹笋配方专用肥。

[1] 沈建国. 余杭耕地质量与管理[M]. 北京: 中国农业科学技术出版社, 2014.

[2] 赵展翔．基于GIS的低丘缓坡地资源综合开发利用与评价研究:以浙江省瑞安市为例[D]．杭州：浙江大学，2013.

[3] 劳秀荣，张淑铭. 保护地蔬菜施肥新技术[M]. 北京：中国农业出版社，1999.

[4] 李正, 刘国顺, 叶协锋, 等. 绿肥翻压年限对植烟土壤微生物量C、N和土壤C、N的影响[J]. 江西农业学报, 2010, 22(4): 62-65.

[5] 李继明, 黄庆海, 袁天佑, 等. 长期施用绿肥对红壤稻田水稻产量和土壤养分的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2011, 17(3): 563-570.

[6] 徐明岗, 李冬初, 李菊梅, 等. 化肥有机肥配施对水稻养分吸收和产量的影响[J]. 中国农业科学, 2008 (10):3133-3139.

[7] 杨曾平, 高菊生, 郑圣先, 等. 长期冬种绿肥对红壤性水稻土微生物特性及酶活性的影响[J]. 土壤, 2011, 43(4): 576-583.

[8] 潘福霞, 鲁剑巍, 刘威, 等. 三种不同绿肥的腐解和养分释放特征研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2011, 17(1): 216-223.

[9] 江永红, 宇振荣, 马永良. 秸秆还田对农田生态系统及作物生长的影响[J]. 土壤通报, 2001, 32(5): 209-213.

(责任编辑：高峻)

2017-05-17

杭州市重大科技项目(20142012A54)