咸阳市耕地养分含量比较研究

2018-05-14李怀珠严少普惠瑞敏

咸阳师范学院学报 2018年2期

李怀珠，严少普，惠瑞敏，赵琴

（咸阳师范学院化学与化工学院，陕西咸阳 712000）

耕地养分含量水平是土壤最基本的特性，是土壤生产力的主要指标[1-2]，是影响粮食单产的主要因素[3]。建立现代化的发达农业，必须全面认识和掌握土壤养分状况[4]。因此，对咸阳市的农田土壤养分进行评估研究，为咸阳市制定农业产业政策、科学施肥等工作提供基本资料和科学依据，促进农作物产量提高与生态环境改善，保障粮食安全。

咸阳市地形由东南向西北呈阶梯状，可划分为3个明显的部分，分别是渭河南部、泾河平原，约占总面积1/5；中部台塬区，约占总面积的1/5；北部黄土高原沟壑区，约占总面积3/5。气候上分为两个具有明显差异的气候区，南部平原地区气候温和，四季分明，年平均气温12℃，无霜期213天；北部黄土高原丘陵沟壑区，气候稍寒，冬春略长，年平均气温不足10℃，无霜期180天。全境年均降水量500～600 mm，由南向北递增，50%集中在7、8、9月[5-6]。

为全面掌握咸阳市耕地养分状况，本研究分别选择南部平原区，中部台塬区，北部沟壑区中代表性的村庄，采集土壤样本，分别分析粮食播种田（以下简称粮田），果园及撂荒3年以上的耕地（以下简称撂荒地）的养分状况，以便清楚土壤肥力水平，为制定耕地保护及农业产业发展政策提供支撑。

1材料与方法

1.1样品采集与制备

咸阳市地形地貌复杂，土地类型多样，为全面评估咸阳市不同类型土地的肥力水平，采样于2016年秋季播种施肥前进行，按照南部平原区、中部台塬区、北部黄土高原丘陵沟壑区（以下简称北部沟壑）3种地形地貌，选择有代表性的3个县（武功县、淳化县、长武县），每个县选择有代表性的3个村子（图1），每个村子按照粮食播种田、果园（树龄10年以上）及撂荒3年以上的耕地3种类型土地，采用蛇形布点法设3个点，每个点挖80 cm垂直剖面，分别在[0，20）、[20，40）及[40，60）cm等3个深度上，刮取5cm厚土壤形成样品混合，去掉石块及植物根系，装袋密封编号，共采集土壤样品81份。样品的采集与制备按照《土壤样品采集制备技术规程》（DB21/T1289—2004）进行[7]。

图1采样分布点

1.2测试分析方法

土壤样品养分主要检测有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾6个指标。分析方法按照相关标准和测试方法进行。有机质测定采用重铬酸钾法（NY/T85—1988标准）、全氮测定采用凯氏定氮法（NY/T 53—1987标准）、碱解氮测定采用碱解扩散法（DB21-599—1991标准）、有效磷测定采用钼蓝比色法（DB21-601—1991）、速效钾测定采用火焰光度计法（DB21-603—1991标准）[7-8]。

1.3土壤肥力评价方法

本研究主要考虑影响农田土壤肥力的主要因素，包括土壤有机质、大量营养元素，计算各项指标在耕层（0～60 cm）的平均含量，各项指标的量级划分按照第二次全国土壤普查分级标准进行，并分别赋予不同的分数（表1）。根据各要素的重要性分别赋予不同的权重，其中有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾及速效钾的权重分别是0.3、0.15、0.15、0.1、0.1、0.1、0.1。将各项指标分级得分与其权重相乘，然后再把各项得分求和，所得为土壤肥力综合指数IF[9-11]。

土壤综合肥力指数计算公式：

其中Wi代表各单项评价指标的权重，Li代表各单项指标得分。

为提高评价结果的准确性，用X±S（X为平均值，S为标准差）作为剔除检测数据奇异值的标准。

表1土壤各项肥力指标划分及赋分标准

2结果与分析

2.1土壤有机质

结果表明，咸阳市土壤有机质含量普遍比第二次土壤普查时的9.81 g/kg高，总体上仍然呈现稍微缺乏的状态(表2)。从耕地类型看，撂荒地有机质含量明显高于粮食播种田和果园，有机质含量处于中等水平，实际调查发现撂荒地杂草丛生，表层有1 cm左右的腐殖质，土壤较肥沃，表明撂荒有助于土壤有机质积累，肥力水平恢复。粮田有机质含量稍微比果园高，差异不显著，反映出目前咸阳市土壤利用强度较大，有机质含量普遍处于缺乏状态，不利于农业高产稳产。从有机质分布深度看，[0，20）cm表层相对于[20，40）cm的中层及[40，60）cm的下层明显丰富（表2）；表明土壤有机质主要来自于地表作物的残枝败叶与农家肥。从地区看，南部平原有机质含量明显高于中部台塬区，中部台塬区高于北部沟壑区，主要原因在于，南部平原区自然条件优于北部地区，地面植物生长茂盛，便于有机质积累，农业生产较发达，管理水平高，农家肥使用量高。土壤有机质是土壤氮素供应的仓库，有机质含量普遍低，将严重影响农业生产及产品质量，广开肥源，增加复合肥及化肥的施用，才能满足粮食及苹果生产的需要。

2.2土壤氮素

土壤中的氮素绝大多数是以有机态存在的，经过土壤微生物的矿化作用，转化为无机态氮供作物吸收利用。土壤中有机态氮与无机态氮的总和称土壤全氮。土壤氮素以土壤全氮和碱解氮两个指标进行评估，结果表明，撂荒地的全氮含量较丰富，普遍大于1.5 g/kg，粮田和果园的总氮素处于中等水平，总氮素反应土壤氮素的供应潜力，由于长期施用化肥，土壤总氮素并不缺乏，停止耕种，氮素很快能恢复到较丰富的状态。从氮素分布深度看，从表层到深层，总氮素含量依次降低到接近缺乏水平，表明总氮素主要来自施肥及表层有机质，深层土壤氮素含量并不高，不利于果树等根系较深的作物生长。从地区分布看，南部平原区总氮素含量高于中部台塬区及北部沟壑区，这主要因为南部平原区人口密集，农业生产管理精细，化肥投入量大。碱解氮又叫速效氮，它包括无机态氮和结构简单能为作物直接吸收利用的有机态氮，它可供作物近期吸收利用，碱解氮较能反映出近期内土壤氮素的供应状况，检测结果表明，果园的碱解氮含量最高，平均含量在70 mg/kg以上，撂荒地与粮田的碱解氮含量基本一致，且碱解氮含量在耕层0～60 cm间并无明显的差异，从地区分布看，南部平原、中部台塬及北部沟壑区土壤碱解氮含量也无明显差异，另一个显著的特点是碱解氮在取样点之间差异较大，表明碱解氮主要来自施肥，果园由于施肥量普遍较大，导致碱解氮含量较高（表3）。农户之间农业生产投入不同，施肥量不同，导致同一区域内部碱解氮含量差异较大。碱解氮反映近期土壤的氮素供应能力，表明咸阳土壤近期氮素供应能力差异较大，农业生产上应重视测土配方、科学施肥。

表2土壤有机质含量 g/kg

表3土壤全氮及碱解氮含量

2.3土壤磷素

全磷是土壤中磷素的总贮量，包括有机磷和无机磷两大类。土壤磷素测量结果表明，咸阳市耕地总磷素含量普遍高于0.61 g/kg，较为丰富，尤其是[0，40）cm耕层范围内普遍高于0.7 g/kg。从土地类型看，粮田和撂荒地的全磷素含量普遍高于果园，果园里大量的磷被转化为产品而带出土壤，撂荒地由于停止了生产，加之深层磷素由于野生杂草的富集作用被运送到耕层，使得耕层土壤总磷素含量略高于粮田。从磷素在土壤分布深度看，从表层、中层到深层，总磷素含量依次降低。类似于氮素地区间的分布，总磷素也呈南部平原区高于中部台塬区及北部沟壑区的特点。土壤中的磷素大部分是以迟效性状态存在，因此土壤全磷含量并不能作为土壤磷素供应的指标，全磷含量的高低并不意味着磷素供应充足，衡量磷素有效供应能力的是速效磷含量。速效磷的含量分布明显与全磷不同，总体表现为果园中速效磷较丰富，粮田含量次之，撂荒地的含量最低，处于中等水平，主要因为果园和粮田磷肥施用量较高，而撂荒地由于停止磷肥供应，加之矿化作用，使得速效磷含量呈较低水平。类似于全磷素分布，速效磷也呈从表层、中层到深层含量依次降低的特点。从地区分布看，典型的特点表现为中部台塬区高于南部平原区及北部沟壑区，主要因为中部台塬区是苹果主产区，磷肥投入量大，土壤总体速效磷含量较高，总体出去较丰富水平，农业生产生应适当控制磷肥的施用量（表4）。

表4土壤全磷及速效磷含量

2.4土壤钾素

全钾是土壤中钾素的总贮量，包括有机钾和无机钾两大类。土壤全钾素测量结果表明，咸阳市耕地全钾素含量普遍低于15 g/kg，属于稍微缺乏水平。从土地类型看，果园的全钾素含量普遍高于粮田和撂荒地，这是果园长期大量施用钾肥积累的结果，撂荒地由于停止了生产，加之深层钾素由于野生杂草的富集作用被运送到耕层，使得耕层土壤全钾素含量与粮田基本持平。从钾素在土壤分布深度看，从表层、中层到深层，总钾素含量依次增高。表明钾素沉积与矿化作用明显。从地区分布看，总钾素北部沟壑区含量最高，其次为中部台塬区及南部平原区。土壤全钾含量高低代表土壤钾素供应的潜力，并不能作为土壤钾素供应的直接指标，衡量钾素有效供应能力的是速效钾含量。速效钾的含量分布明显与全钾不同，总体表现为果园速效钾最低，粮田含量最高，土壤钾素主要来自于土壤钾矿物的转化及施肥，因为果树和粮食作物对钾肥的利用量不同，导致果园普遍缺钾，而粮田和撂荒地速效钾处于中等水平。速效钾在[0，60）cm耕层范围内含量分布并无明显差异。从地区分布看，总钾素也呈北部沟壑区高于中部台塬区及南部平原区的规律。全钾及速效钾的测量结果表明，咸阳市耕地总体稍微缺钾，果园表现尤其明显，农业生产中加强果园钾肥施用，降低粮田钾肥量（表5）。

表5土壤全钾及速效钾含量

2.5养分分级

耕地养分水平是衡量耕地生产能力的重要指标，全面系统评价耕地养分水平对于制定产业政策、农业生产管理至关重要。全面评估土壤养分含量水平需要综合考虑立地条件、自然环境、土壤养分、微量元素及土壤质地等因素，其中有机质及大量元素是主要影响因素，本研究主要通过有机质含量、大量元素进行评估，对各指标的测定结果按照土壤养分分级标准（表1）进行分级，加权换算得土壤综合肥力指数。结果（表6）表明：咸阳市耕地肥力水平总体上处于中等水平，综合指数从42到61，综合肥力指数显示南部平原及中部台塬肥力水平基本相似，北部沟壑区肥力水平较低。粮田及果园普遍较缺有机质，全氮含量总体处于中等以上水平，衡量氮肥有效供给能力的碱解氮普遍处于较缺乏状态，这与采样前刚刚完成一轮作物栽培有效氮大量消耗有关系；磷素含量总体较高，有效磷含量也较充足。钾肥总体处于缺乏状态，果园缺钾明显，撂荒地及粮食播种田基本处于中等水平。无论单项指标还是综合指数都反映撂荒三年以上的耕地肥力恢复较明显。

3结论

咸阳市耕地养分水平总体上处于中等水平，在不同地区、不同耕地类型间差异较大，南部平原养分含量普遍高于中部台塬、北部沟壑区；耕地磷肥普遍较丰富，粮田普遍缺乏有机质、碱解氮、全钾，果园缺肥明显，尤其缺乏碱解氮及速效钾，撂荒地稍缺碱解氮及全钾；土壤养分状况是自然环境与农业生产管理综合作用的结果。

表6土壤各项肥力指标得分及综合指数

4对策

结合以上研究结论，提出以下农业生产管理的对策。

4.1广开肥源、分类处理

有机质是土壤肥力的重要影响因素，有机质含量高低影响土壤结构、微生物活性等多方面，目前咸阳市耕地有机质含量处于中等偏下水平，严重影响作物的产量及品质，需通过施用农家肥、有机肥、培养绿肥等途径增加土壤有机质含量。根据不同地区、不同耕地类型及不同土地养分含量不同的现状，在大量元素供给上采取“增氮、控磷、稳钾”的原则，即增加氮肥尤其是碱解氮的大量供给，保障作物的正常生长需要，严格控制磷肥的使用量，钾肥施用量保持目前的使用量不变。