方城县土壤养分含量变化分析与评价

2018-02-06方城县农业技术推广中心马翠云

河南农业 2018年2期

方城县农业技术推广中心马翠云

20世纪80年代，方城县开展了第2次土壤普查，查明了土壤类型、数量和分布情况及土壤养分含量，为农业的综合开发和农业结构调整提供了科学依据。20多年来，由于种植制度、耕作措施、施肥水平等都发生了较大的变化，导致全县土壤养分状况也发生了较大的变化。方城县是粮食生产大县，及时了解土壤养分的变化情况，分析其原因，对于提高土地生产能力具有重要的意义。因此，方城县农业技术推广中心结合1982年第2次土壤普查数据和 2006—2015年测土配方施肥项目所获取的大量数据，对全县土壤养分含量的变化进行分析，通过调查分析基本查清了全县的土壤肥力现状，为科学用肥，培肥土壤，合理利用改良土壤提供了科学依据。

一、材料与方法

（一）调查区概况

方城县位于南阳盆地东北部边缘，地处北纬 33°04′～33°37′，东经 112°38′～130°24′，地貌多姿，全县山、岗、平地各占1/3。全县辖16个乡镇，557个行政村，土壤类型比较复杂，主要有黄褐土、砂姜黑土、黄棕壤、粗骨土、潮土五大类，土壤质地有重壤土、轻壤土、沙壤土、中黏土、中壤土、紧沙土。自2006年开始，方城县开始实施国家测土配方施肥补贴项目，每年秋收后、种麦前都采集土壤样品进行养分化验，10年共取土壤样品9400个。

（二）方法

1.样品采集。根据农业部《测土配方施肥技术规范》的要求，采用“S”形采样法均匀随机选取采样点，每个土壤样品采样点不低于10个。用铲刀或不锈钢土钻采样，采样土层深度为0～20cm，各采样点土样充分混匀后，四分法留取1.5kg 作代表样；采用GPS定位，记录经纬度，精确到0.1″。

2.样品化验分析。按照全国统一规定的项目和方法进行了分析，土壤有机质用油浴加热重铬酸钾氧化—容量法；全氮用凯氏蒸馏法；有效磷用碳酸氢钠提取—钼锑抗比色法；缓效钾用硝酸提取—火焰光度法；速效钾用乙酸铵提取—火焰光度法；pH用电位法；有效铜、有效铁、有效锰、有效锌用DTPA浸提—原子吸收分光光度法；硫采用“氯化钙浸提—梳酸钡比浊法”；硼采用“甲亚胺—H比色法”；钼采用“草酸—草酸胺浸提—极谱法”。

二、结果与分析

（一）土壤养分现状

1.全县土壤养分整体状况。根据2006—2015年方城县土壤养分化验结果分析，土壤养分含量平均值为有机质14.29g/kg，全氮0.94g/kg，有效磷13.79mg/kg，速效钾105mg/kg，缓效钾701mg/kg，pH值6.86，有效铜1.32mg/kg，有效铁22.36mg/kg，有效锰20.72mg/kg，有效锌1.78mg/kg，水溶态硼0.37mg/kg，有效硫21.1mg/kg，有效钼0.14mg/kg（见表1）。

2.不同土壤类型养分现状。从不同土壤类型分析，全县紧沙土区面积86.67hm2，土壤养分含量平均值为全氮0.91g/kg，有机质14.05g/kg，有效磷13.06mg/kg，速效钾96mg/kg，缓效钾768mg/kg，有效铁20.77mg/kg，有效锰20.36mg/kg，有效铜1.37mg/kg，有效锌1.81mg/kg，有效硫20.76mg/kg，水溶态硼0.38mg/kg， pH值6.87；轻壤土区面积0.59万hm2，土壤养分含量平均值为全氮0.91g/kg，有机质13.79g/kg，有效磷13.56mg/kg，速效钾101mg/kg，缓效钾685mg/kg，有效铁22.55mg/kg，有效锰 21.42mg/kg，有效铜1.31mg/kg，有效锌1.90mg/kg，有效硫21.66mg/kg，水溶态硼0.35mg/kg，pH值6.84；轻黏土区面积0.18万hm2，土壤养分含量平均值为全氮0.96g/kg，有机质14.8g/kg，有效磷15.06mg/kg，速效钾110mg/kg，缓效钾708mg/kg，有效铁22.65mg/kg，有效锰21.39mg/kg，有效铜1.34mg/kg，有效锌1.71mg/kg，有效硫 21.61mg/kg，水溶态硼0.39mg/kg， pH值6.88；沙壤土区面积133.33hm2，土壤养分含量平均值为全氮0.88g/kg，有机质13.69g/kg，有效磷14.77mg/kg，速效钾101mg/kg，缓效钾687mg/kg，有效铁20.74mg/kg，有效锰20.33mg/kg，有效铜1.30mg/kg，有效锌1.89mg/kg，有效硫20.51mg/kg，水溶态硼0.36mg/kg，pH值6.91；中壤土区面积6.27万hm2，土壤养分含量平均值为全氮0.92g/kg，有机质14.05g/kg，有效磷13.63mg/kg，速效钾103mg/kg，缓效钾694mg/kg，有效铁22.21mg/kg，有效锰21.09mg/kg，有效铜1.34mg/kg，有效锌1.83mg/kg，有效硫21.27mg/kg，水溶态硼0.37mg/kg，pH值6.86；重壤土区面积3.72万hm2，土壤养分含量平均值为全氮0.93g/kg，有机质14.02g/kg，有效磷 13.59mg/kg，速效钾105mg/kg，缓效钾685mg/kg，有效铁21.78mg/kg，有效锰20.46mg/kg，有效铜1.29mg/kg，有效锌1.84mg/kg，有效硫21.58mg/kg，水溶态硼0.37mg/kg，pH值6.89（见表2）。

表1 方城县土壤样品各养分项目特征值统计结果

（二）土壤养分评价

依照农业部《测土配方施肥技术规范》土壤养分分级标准进行统计分析。

1.土壤有机质

全县共参与土壤有机质含量分析的样品5790个，有机质含量变幅为1.7～51.4g/kg，平均含量14.29g/kg。4级（20～30g/kg）的有232个，出现频率为4.01%，代表面积约0.26万 hm2；5级（10～20g/kg）的有5297个，出现频率为91.49%，代表面积约5.91万hm2；6级（6～10g/kg）的有235个，出现频率为4.06%，代表面积约0.26万hm2；7级（≤6g/kg）的有12个，出现频率为0.21%，代表面积133.33hm2。从表3中可以看出土壤有机质在10～20g/kg最集中，说明土壤有机质处于中低等级含量水平，仍需要增施有机肥。

2.土壤全氮

全县共参与土壤全氮含量分析的样品5790个，全氮含量变幅为0.15～1.89g/kg，平均含量 0.94g/kg。4级（1.5～2.0g/kg）的有423个，出现频率为7.31%，代表面积0.47万 hm2；5级（1.0～1.5g/kg）的有867个，出现频率为14.97%，代表面积约 0.97万 hm2；6级（0.5～1.0g/kg）的有4485个，出现频率为77.46%，代表面积约5.01万hm2；7级（≤0.5g/kg）的有15个，出现频率为0.26%，代表面积166.67万hm2。从表4中可以看出，土壤全氮在0.5～1g/kg最集中，占总土壤面积的99.74%，而1～3级都没有，处于中低级别状态，需要依靠施用氮肥来提高产量。

3.有效磷

全县共参与土壤有效磷含量分析的样品5790个，有效磷含量变幅在2.8～72.4mg/kg，平均含量13.79mg/kg。2级（40～50mg/kg）的有17个，出现频率为0.29%，代表面积 186.67hm2；3级（30～40mg/kg）的有72个，出现频率为1.24%，代表面积806.67hm2；4级（20～30mg/kg）的有568个，出现频率为9.81%，代表面积0.634万hm2；5级（10～20m g/kg）的有3688个，出现频率为63.7%，代表面积4.116万 hm2；6级（5～10m g/kg）的有1316个，出现频率为22.73%，代表面积1.47万hm2；7级（≤5m g/kg）的有120个，出现频率为2.07%，代表面积约0.13万hm2。从表5中可以看出，有效磷含量大部分在5级、6级（5～30m g/kg），处于中等偏下状态，需要依靠施用磷肥来提高产量。

4.速效钾

全县共参与土壤有效钾含量分析的样品5790个，速效钾含量变幅在15～350mg/kg，平均含量105mg/kg。4级（150～200mg/kg）的有428个，出现频率为7.39%，代表面积约0.48万hm2；5级（100～150m g/kg）的有2586个，出现频率为44.66%，代表面积2.886万hm2；6级（50～100m g/kg）的有 2640个，出现频率为45.6%，代表面积2.946万hm2；7级（≤50m g/kg）的有64个，出现频率为1.11%，代表面积713.33hm2。从表6中可以看出，速效钾含量大部分在5级、6级（50～100mg/kg），占到总土壤面积的68%，处于中等含量状态，需要重视钾肥的补充施用。

5.土壤微量元素

如表7所示，土壤有效铜大部分处于4级（1～1.8mg/kg）。全县土壤按全国土壤养分含量分级标准：土壤有效铜含量＞2mg/kg（很高），占全县耕地的 16.9%；1～2mg/kg（高），占全县耕地的80.1%；0.2～1mg/kg（中），占全县耕地的3%。也就是说，全县耕地不缺铜元素营养，不需要考虑铜肥问题。

表3 不同有机质含量级别

表4 不同全氮含量级别

表5 不同有效磷含量级别

表2 方城县不同土壤类型土壤养分结果汇总

如表8所示，土壤有效锌大部分处于4级（1～2mg/kg）。全县土壤有效锌变幅在0.42～7.81mg/kg，平均为1.78mg/kg。按全国土壤养分含量分级标准：土壤有效锌含量＞4mg/kg（很高），占全县耕地的5.6%；2～4mg/kg（高），占全县耕地的14.6%；1～2mg/kg（中），占全县耕地的23.7%；0.5～1mg/kg（低），占全县耕地的51.3%；＜0.5mg/kg（很低），占全县耕地的5%。也就是说，全县耕地一半多为缺锌土壤。尤其是在玉米、大豆主产区应注意补施锌肥。

表6 不同速效钾含量级别

表7 不同有效铜含量级别

表8 不同有效锌含量级别

表9 不同有效铁含量级别

如表9所示，土壤有效铁大部分处于3级、4级，全县土壤有效铁变幅在2.8～65.4mg/kg，平均为22.36mg/kg。按全国土壤养分含量分级标准：土壤有效铁含量＞20mg/kg（很高），占全县耕地的65%；10～20mg/kg（高），占全县耕地的23%；4.5～10mg/kg（中），占全县耕地的10.1%；2.5～4.5mg/kg（低），占全县耕地的1.9%。也就是说，全县耕地土壤本身的有效铁能满足作物生长发育，不需要考虑铁肥问题。

如表10所示，土壤有效锰大部分属于 4级 15～30mg/kg，全县土壤有效锰变幅在5.3～68mg/kg，平均为20.7mg/kg。按全国土壤养分含量分级标准：土壤有效锰含量＞30mg/kg（很高），占全县耕地的11.3%；20～30mg/kg（高），占全县耕地的79%；10～20mg/kg（中），占全县耕地的 6.7%；5～10mg/kg（低），占全县耕地的3%。也就是说，全县耕地不缺锰元素营养，不需要补施含锰肥料。

表10 不同有效锰含量级别

表11 不同水溶态硼含量级别

如表11所示，土壤有效硼大部分处于6级（0.2～0.5mg/kg）。全县土壤有效硼变幅在0.12～1.85mg/kg，平均为0.37mg/kg。按照全国土壤养分含量分级标准：土壤有效硼含量＞2mg/kg（很高）；1～2mg/kg（高），占全县耕地的0.3%；0.5～1mg/kg（中），占全县耕地的29.7%；0.25～0.5mg/kg（低），占全县耕地的63%；＜0.25mg/kg（很低），占全县耕地的7%。也就是说，全县耕地70%属于缺硼土壤。在种植双子叶作物，尤其是种烟叶、油菜、大豆、花生等作物时，注意补施硼肥。

据此次土壤化验结果统计，全县土壤有效硫变幅在1.79～45.56mg/kg，平均为21.08mg/kg，按照全国土壤养分含量分级标准：土壤有效硫含量＞45mg/kg（偏高），占全县耕地的0.8%；30～50mg/kg（丰富），占全县耕地面积10.2%；16～30mg/kg（中等）占全县耕地面积86%，10～16mg/kg（缺乏）占全县耕地面积0.8%。因此，全县土壤整体来讲硫含量属中等水平。要进一步提高作物产量，需要增施硫肥。

据此次土壤化验结果统计：全县土壤有效钼含量变幅为0.04～0.46mg/kg，平均为0.14mg/kg。按全国土壤养分含量分级标准：土壤有效钼＞0.3mg/kg（很高），占全县耕地的3.1%；0.21～0.3mg/kg（高），占全县耕地的6.4%；0.16～0.2mg/kg（中），占全县耕地的28.7%；0.10～0.15mg/kg（低），占全县耕地的32.4%；＜0.10mg/kg（很低），占全县耕地的28.6%。也就是说，全县耕地有60%的土壤缺钼。在施肥中要考虑钼肥的施用，尤其在豆科作物和十字花科作物上更应注意施用钼肥。

（三）与第2次土壤普查结果相比较

以2006—2008年测土配方施肥项目土壤化验平均数据，与1982年第2次土壤普查数据进行比较分析，可以看出，与1982年相比，大量元素有三升一降的趋势：有机质2006年平均值为14.29g/kg，比1982年9.75g/kg增加4.54g/kg；全氮含量平均值0.94g/kg比1982年0.73g/kg增加0.21g/kg；速效磷含量平均值13.79mg/kg比1982年10.18mg/kg增加3.61mg/kg；速效钾含量平均值105mg/kg比1982年132.23mg/kg减少27.23mg/kg。说明随着耕作措施的不断改进和化肥投入的不断增加，全县土壤养分状况已经发生了一些新的变化（见图）。

（四）土壤养分变化原因的分析

1.耕作方式的影响。土地的耕作方式对于土壤养分含量的变化也有很大的影响。随着农业产量的大幅度提高及经济的快速发展，农村“三料”（燃料、饲料、肥料）矛盾基本解决，农作物根茬、枯枝落叶大量残留归还土壤中，加之近些年机收面积扩大，人为的秸秆还田及过腹还田措施落实的结果。同时，不断的调整种植制度，采用轮、间、套种方式，农民用地养地的意识不断提高，培肥地力得到充分的重视，这些变化促使土壤中有机质、氮、磷大量元素含量的大幅度提高。

2.化肥投入量逐年提高的影响。肥料是作物的粮食，是农业生产中最重要而且也是今后相当长一段时间内不可替代的生产资料。方城县自20世纪60年代使用化肥以来，用量逐年增加，目前，方城县化肥的利用率低，氮肥的当季利用率为30%左右，磷肥的利用率为20%左右，虽然氮肥有挥发和淋溶损失，但其余大部分残留在土壤中被固定和吸收，随着时间的推移，土壤中氮、磷含量有所提高。

3.有机肥投入增加的影响。方城县在农业生产方面，历来就有积造施用有机肥的良好习惯。20世纪90年代前县、乡各级政府在夏季都号召“高温积肥”。在农闲季节，农民的主要任务就是利用各种作物秸秆、杂草、枯枝落叶、人畜粪尿等原料积造有机肥，重点施用于小麦底肥和部分春季作物基肥，每667m2用量3000kg左右，全县施用面积5.33万hm2以上。随着大型小麦收割机和秸秆还田机械的推广应用，全县麦秸、麦糠覆盖，小麦高留茬面积达到5.33万hm2，秸秆还田量350kg/667m2，玉米秸秆还田面积0.33万hm2，秸秆还田量400kg/667m2。连年的秸秆还田，使土壤有机质得到补充和提高。

4.种植制度的影响。多年来，方城县以种植营养摄取量多的小麦、玉米为主，而且复种指数提高。虽然近年来有机肥用量加大，但农民主要还是以施用化肥来补充作物的营养需求，而且化肥品种施用单一，主要以磷酸二铵、过磷酸钙、钙镁磷、尿素、碳铵为主。钾元素肥料不施或少施，造成钾素和中微量元素过量消耗。根据土壤养分平衡率和最小养分率，氮、磷、钾比例不合理施用是导致土壤内钾元素含量降低的主要原因。