昆明市滇池片区耕地土壤养分含量空间分布及变化情况分析

谭海燕，童江云，包 涛，钱 玲，任建青，周文星

(昆明市农业科学研究院资源环境研究所，云南 昆明 650118)

【研究意义】昆明市滇池片区是农业部2009年以来确立的测土配方施肥项目合并区，地处云南省昆明市滇池周边，包括五华区、盘龙区、官渡区、西山区、呈贡区、富民县、安宁市，是昆明市都市农业、城郊农业、特色农产品发展中心，据统计局年报显示，2015年7个县(市、区)共有耕地面积31 777.6 hm2，农作物播种面积79 683.8 hm2，其中粮食作物播种面积包括水稻、麦类、玉米、豆类、薯类等为42 108.6 hm2，蔬菜、花卉播种面积为31 512.9 hm2，蔬菜花卉大棚占地面积有3794.7 hm2，随着现代农业的发展，该区域农业种植结构和生产水平均发生较大变化。研究耕地土壤养分含量和供肥水平，对提高昆明地区农业生产水平，保护耕地质量，保护滇池生态和水环境有较大的现实意义。【前人研究进展】近年来，有关昆明地区耕地土壤养分的报道很多，如褚素贞[1]、苏友波[2]、赵平[3]、敖金成[4]等对昆明近郊蔬菜、花卉、烤烟等种植区域耕地土壤养分的情况都作了较细致的研究，但未见有对昆明地区养分水平的总体评价。1979-1983年，昆明地区开展了第二次土壤普查工作，取得丰硕成果，为各县区高标准基本农田建设、农业综合开发和科学施肥提供了科学依据，但三十多年来，该区域随着农村经营管理体制、耕作制度、产量水平、肥料使用总量与品种结构的巨大变化，土壤肥力状况也发生了重大的变化。【本研究切入点】在建立滇池片区耕地地理信息系统基础上，对2010-2016年采集的3907个耕地土样进行养分检测，并对昆明市滇池片区7个县(市、区)耕地土壤养分含量水平进行总体分析，结合昆明市第二次土壤普查结果，对该地区土壤养分含量的变化情况以及丰缺状况进行分析比较。【拟解决的关键问题】旨在了解当前耕地土壤养分水平和长期以来施肥对土壤养分的影响，为当前及今后农业生产及农业生态环境保护提供施肥参考。

1 材料与方法

1.1 采样和分析方法

按照农业部《测土配方施肥技术规范》(以下简称《规范》)，2010-2016年，在昆明滇池片区7个县(市、区)采集有代表性的农田土壤样品共3907个，其中核心样点1034个，辅助样点2873个，对土壤养分进行化验检测。同时，在调查该片区耕地土壤立地条件、土壤管理、气候条件、施肥管理水平等情况基础上，以遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)的“3S”技术为辅助手段进行土壤养分空间变异分析[5]，获得滇池片区7个县(区)耕地土壤的养分空间变异图及全区域耕地土壤的养分含量情况。对比全国第二次土壤普查和云南省及昆明市第二次土壤普查时的土壤养分分级标准和分布面积[6-10]，对当前耕层土壤养分不同等级的面积、丰缺状况及变化情况进行分析评价。

1.2 土样检测方法

按照《规范》要求，土壤辅助样品检测5项，分别为土壤酸碱度(pH值)、有机质、水解氮、有效磷、速效钾；土壤核心样品除检测上述5项外，加测全氮、缓效钾、有效锌、有效锰、有效硼、有效钼、交换性镁、铜、铁等。

pH值：电位法；有机质：重铬酸钾氧化容量法；全氮：凯氏蒸馏法；有效氮：碱解扩散法；有效磷：碳酸氢钠盐酸浸提-钼锑抗比色法；速效钾：乙酸铵浸提原子吸收光度计法；缓效钾：硝酸提取原子吸收分光光度法；交换性镁：乙酸铵交换原子吸收光度计法；有效锌、锰、铜：DTPA浸提原子吸收光度计法；有效硼：沸水浸提甲亚胺比色法；有效钼：草酸-草酸铵浸提极谱法[11]。

2 结果与分析

2.1 耕层土壤养分含量情况

土壤养分检测结果按照昆明市耕地土壤养分分级标准(根据全国第二次土壤普查昆明市全市汇总耕地养分调查资料整理制定，制定时间1986年)[6]划分不同等级，丰缺状况依据全国及云南省土壤丰缺指标划分[7-10]。土壤养分各等级的分布面积情况见表1，昆明市滇池片区除有效硼和有效锌外，其它养分大部分面积是处于较丰富和丰富水平。

表1 昆明市滇池片区耕地土壤养分含量等级分布

续表1 Continued table 1

土壤养分Soil nutrient分级Classification面积(hm2)The measure area占耕地百分比( %)Percentage极丰富 ≥4030 555.7733.29面积总计 91 773.20100.00全氮(g/kg)Total nitrogen缺乏 1.0～1.51526.051.66中等1.5～2.032 622.6335.55丰富 >2.057 624.5262.79面积总计 -91 773.20100.00碱解氮(mg/kg)Alkali-hydrolyzale nitrogen缺乏 60～9044.490.05中等 90～1202603.842.84较丰富 120～15020 114.5421.92丰富 >15069 010.3375.20面积总计 -91 773.20100.00有效磷(mg/kg)Available phosphorus缺乏 5～10329.330.36中等10～206293.016.86较丰富20～4034 580.6737.68丰富 ≥4050 570.1955.10面积总计 -91 773.20100.00速效钾(mg/kg)Available potassium较低 50～1002824.533.08中等100～15022 420.5924.43较丰富 150～20022 809.9524.85丰富 ≥20043 718.1347.64面积总计 -91 773.20100.00缓效钾(mg/kg)Slow release potassium中等 100～1502443.822.66较丰富 150～20027 222.4829.66丰富>20062 106.9067.67面积总计 -91 773.20100.00有效硼(mg/kg)Available boron缺乏 0.25～0.525 958.5928.29中0.50～1.0064 314.3170.08高 1.00～2.001500.301.63面积总计-91 773.20100.00有效锰(mg/kg)Available manganese低5～10114.070.12中10～15461.790.50高>1591 197.3499.37面积总计-91 773.20100.00有效锌(mg/kg)Effective zinc极缺1.0～1.5889.800.97缺乏1.5～2.06713.997.32中2.0～4.057 986.2163.18高4.0～6.015 503.5216.89很高≥610 679.6811.64面积总计-91 773.20100.00有效钼(mg/kg)Available molybdenum极低<0.1623.840.68低0.1～0.153494.183.81中0.15～0.2011 837.1712.90高0.20～0.3041 887.1545.64很高≥0.3033 930.8636.97面积总计-91 773.20100.00

表2 昆明市滇池片区5区不同耕地土壤类型养分情况

2.2 耕地土壤不同类型和利用方式养分状况分析

根据滇池片区养分空间分布图，对片区五华、盘龙、西山、官渡、呈贡5区不同耕地类型的土壤养分分析结果表明，土壤有机质、有效磷、速效钾含量菜地均明显高于其它耕地类型，速效钾含量灌溉水田低于其它耕地类型(表2)。

对片区不同种植制度下采集的3907个土样养分分析结果见表3，常年和季节性种植蔬菜的，其有机质、碱解氮、有效磷、缓效钾、有效硼均高于种植其它作物的土壤。种植果树的土壤，有机质、碱解氮、缓效钾、有效锌含量最低，土壤酸度最强。水稻水旱轮作下，土壤有效锌含量最高，速效钾和有效锰最低。玉米和其它作物轮作下的旱地，有效锰含量最高，水溶态硼含量最低。

2.3 昆明市滇池片区土壤主要养分含量变化情况

由于在第二次土壤普查过程中，缺乏微量元素的养分分级面积，无法对滇池片区所有耕地土壤养分变化情况进行对比。另外，30多年来，因城市化发展和行政区划的调整，各县(市、区)耕地面积有变化，无法对耕地养分含量进行较为详实的比较，但从各养分分级面积占总耕地的百分比的增减情况仍然可以看出土壤养分含量的变化趋势，在此对官渡区、西山区、呈贡区、安宁市、富民县自第二次土壤普查以来的耕地土壤大量元素的分级面积情况进行比较分析(表4)，可看出，这些区域土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾的含量都在上升，有明显的养分富积现象。

3 讨 论

土壤养分含量状况是反映农田土壤肥力的重要标志，由于土壤养分具有高度的时空变异性，研究土壤养分的时空变异及其影响因素，对于土壤养分资源的科学管理和合理利用，保持和提高土壤肥力，促进区域农业可持续发展等方面都有十分重要的理论和实践意义。施肥和栽培方式是造成土壤养分含量变化的主要因素，大量研究表明，长期施用化肥和有机肥，可造成土壤氮、磷、钾等养分含量的增加，如张夫道[12]研究得出长期施有机肥和化肥或二者配合均提高了土壤的全氮、碱解氮和作物吸收氮量；林葆等[13]报道，长期施用有机肥，可以提高土壤全量和有效养分，氮、磷、钾的配合施肥，能提高土壤的有机质、全氮、全磷水平，只有不合理单施氮肥，才会造成有机质下降、土壤养分不协调现象；樊红柱等[14]对紫色水稻土长期定位监测表明，单施化肥和化肥配施有机肥，能显著提高土壤表层和亚表层土壤有机碳和全氮的含量，其中有机肥配施效果优于单施化肥；刘杏兰[15]、周广业等[16]报道，有机肥与化肥配施能显著提高土壤碱解氮含量，长期施用磷肥和有机肥，能不同程度提高土壤全磷和有效磷含量；陈防[17]和崔文华等[18]提出，长期单施无机肥，尤其是氮、磷肥，土壤速效钾和缓效钾含量下降，但如果施用钾肥，下降趋势减缓；雷永振[19]报道，玉米不施钾肥造成耕层土壤钾素下降较快，而施钾则可以保持土壤钾素平衡或使钾有所增加；周晓芬[20]研究表明连续施有机肥可明显提高土壤速效钾和缓效钾的含量。另外，不同种植制度和栽培方式对土壤养分含量的影响不同，设施栽培较露地生产可造成土壤养分含量较大的时空变异，楮素贞等报道[1]，在昆明地区设施栽培与露地相比，土壤有机质、全氮、有效磷、有效钾呈明显富集，且增加程度随着设施栽培年限的延长而增大，而全钾和速效钾的含量先增加后降低，处于缺乏状态。苏友波等[2]2001年对昆明主要花卉蔬菜基地呈贡进行土壤养分分析得出，无论露地还是大棚耕层土壤有机质都较 20世纪 80 年代中期有较大幅度提高；表层土壤和深层土壤，全 N、全P、全K 含量均呈上升趋势。表层土壤中，土壤速效 K 和速效 P 呈现明显的富集。赵平等[3]2002年对昆明近郊水稻土、菜园土、大棚土养分调查，显示3种土壤全钾含量偏低，但有机质、全氮、全磷、速效磷、钾均不缺乏。本研究中，昆明市滇池片区部分土壤养分如速效钾、有效磷、有效锰的平均值出现较高的标准差，而有效锌、有效硼标准差高于平均值，说明受施肥等因素影响，土壤养分含量变异较大。由于滇池片区各县(市、区)地处昆明近郊或滇池流域范围，土壤养分含量的大小及变化，不仅关系到农业的可持续发展，也影响着农业生态和湖泊生态环境状况，因此，如何通过施肥管理，建立土壤与植物、土壤与环境的养分收支平稳关系，既让土壤保持较高肥力，同时又不对环境构成威胁，是当前滇池片区农业可持续发展的关键。

表3 滇池片区不同种植制度下土壤养分含量

表4 昆明市滇池片区耕层土壤养分含量对比分析

4 结 论

昆明市滇池片区土壤养分含量水平，除有效硼占70.08 %面积的土壤处于中等状态，28.29 %处于缺乏状态，有效锌占63.18 %的面积处于中等状态外，其它养分包括有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾、有效锰、有效钼大部分面积是处于较丰富和丰富水平。从养分平均值来看，全区全氮、碱解氮平均值达到较丰富水平，而有机质、有效磷、速效钾的平均值均达到丰富水平。微量元素除有效硼处于缺乏状态外，其余有效锰、有效锌、有效钼含量平均值都处于高或较高水平。不同耕地土壤类型和利用方式，养分含量有差异，菜地和季节性蔬菜用地，其有机质、碱解氮、有效磷、缓效钾、有效硼均高于种植其它作物的土壤。种植果树的旱地，有机质、碱解氮、速效钾、缓效钾、有效锌含量最低，土壤酸度最强。水稻水旱轮作下，土壤有效锌含量最高，速效钾和有效锰最低。与第二次土壤普查相比，昆明市滇池片区官渡区、西山区、呈贡区、安宁市、富民县土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾的含量均普遍上升。

综上所述，由于长期施肥导致滇池片区耕地土壤养分含量普遍提高，部分地区已存在过剩现象，但由于施肥水平及生产管理方式等差异，出现养分分布不均和不平衡的情况，因此，在施肥过程中，应该做到因地制宜，精准施肥。同时，应结合提升土壤有机质、改良土壤结构等耕地土壤质量提升技术，推广化肥减量增效技术，达到提高肥料利用率，提高土壤供肥能力和供肥水平的目的。