江苏省如东县耕地主要土壤养分变化趋势分析

2020-10-26刘爱云高建国

江苏农业科学 2020年17期

刘爱云高建国

摘要：对江苏省如东县2007年、2017年测土配方施肥主要土壤养分数据比较分析，发现如东县不同土壤类型、不同农区的土壤有机质、有效磷、速效钾含量均呈上升趋势。耕地土壤主要养分的变化与测土配方施肥、秸秆还田、绿肥种植等技术的应用密切相关。

关键词：土壤养分;土壤有机质;有效磷;速效钾;耕地

中图分类号： S158.3 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2020）17-0287-05

耕地是不可再生的自然资源，是人类赖以生存和发展的物质基础，在高强度开发背景和耕地面积持续减少的态势下[1]，耕地质量的变化正在对生态环境和社会经济发展构成严重的威胁，将导致耕地存量隐性损失[2]，因此研究耕地质量变化具有重要的现实意义。土壤肥力是耕地质量的重要指标，土壤养分可直接表征土壤的肥力情况，其含量对作物产量影响较大，土壤养分的变化与土壤属性、耕作制度和施肥情况等密切相关[3]。本研究以江苏省如东县为例，研究如东县土肥站2007年和2017年耕地土壤在施肥和耕作利用条件下土壤养分变化趋势，以期为耕地质量提升、培肥地力和粮食安全生产提供借鉴和参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

江苏省如东县地处长江三角洲北翼，位于江苏省东部和南通市域东北部，120°42′～121°22′E，32°12′～32°36′N，南与南通市通州区为邻，西与如皋市接壤，西北与海安县毗邻，东面和北面濒临黄海;如东县总面积1 872 km2，其中耕地面积为 108 511 hm2，占总面积的57.94%，属北亚热带海洋性季风气候区，常年无霜期223 d，年平均气温 15.4 ℃，年平均降水总量1 074.6 mm[4]。如东县耕地土壤分为潮土、水稻土、滨海盐土三大土类，分别占耕地面积的69.47%、4.15%、26.37%[5]。

1.2 数据来源

本研究以2007年和2017年测土配方施肥土壤样品分析结果为依据，其中2007年土样300个，2017年土样173个。以2007年采样点为基础，采用相近或相同的原则均匀采集土壤样品（0～20 cm），分析耕层土壤样品的有机质、有效磷、速效钾含量。

1.3 分析方法

為了保证2个年度数据的可比性和可靠性，所有样品的土壤有机质含量均采用重铬酸钾法测定，有效磷含量采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾含量采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定[6]。

2 结果与分析

2.1 土壤有机质

2.1.1 土壤有机质含量变化土壤有机质是表征耕地质量的重要因子，在调节土壤理化性质、改善土壤结构、培育土壤肥力等方面有着极其重要的作用[7]。从表1可知，2017年土壤有机质含量为 7.3～42.7 g/kg，平均为23.2 g/kg，标准差为7.86，变异系数为33.88%;2007年土壤有机质含量范围6.7～37.4 g/kg，平均为18.6 g/kg，标准差为5.97，变异系数为32.10%。2017年土壤有机质含量与2007年相比平均增加4.6 g/kg，增加了24.73%。根据全国第二次土壤普查标准[8]（下同），与2007年土壤有机质以3、4级为主相比，2017年土壤有机质以2、3、4级为主，平均含量水平由2007年的4级提高到了2017年的3级，其中3级以上占比大幅度提高，由2007年的41.33%提高到2017年的59.06%，表明土壤有机质含量明显提高。可见自2005年如东县实施测土配方施肥项目以来，大力推广应用秸秆全量还田、增施有机肥技术、种植绿肥还田等，取得了明显的效果。

2.1.2 不同土壤类型有机质含量变化由表2和图1可知，2017年水稻土、潮土、滨海盐土有机质平均含量分别为29.1、24.6、16.3 g，2007年水稻土、潮土、滨海盐土有机质平均含量分别为22.2、19.8、13.1 g/kg;2007年和2017年的土壤有机质含量均表现为水稻土>潮土>滨海盐土;与2007年相比，2017年3种土壤类型的有机质含量均呈上升趋势，水稻土、潮土、滨海盐土有机质分别上升6.9、4.8、3.2 g/kg，有机质含量增幅由大到小为水稻土>潮土>滨海盐土。水稻土、潮土、滨海盐土质地由重到轻，质地重的土壤，土壤胶体含量高，保水保肥性能好，土壤养分易积累，土壤有机质含量相对较高[3]。

2.1.3 不同农区土壤有机质含量变化如东县主要分为旱作区和水旱轮作区两大农区。旱作区为豆（菜）—玉米轮作，水旱轮作区主要是麦（油菜）—水稻轮作。由表3和图2可知，2017年旱作区和水旱轮作区土壤有机质含量分别为14.5、24.9 g/kg，2007年旱作区和水旱轮作区土壤有机质含量分别为11.8、19.8 g/kg，2017年比2007年土壤有机质分别提高2.7、5.1 g/kg，水旱轮作区比旱作区土壤有机质提高幅度高。水旱轮作区土壤有机质腐殖化过程较强，矿化过程较弱，养分积累较快。而旱作区土壤有机质含量本身就较低，矿化过程较强，腐殖化过程较弱，土壤有机质含量积累少[3]。另外还由于水旱轮作区推广秸秆机械化全量还田，稻麦轮作区田块年秸秆还田量平均达到2 323 kg/hm2，使有机质含量上升幅度较大。

2.2 土壤有效磷

2.2.1 土壤有效磷含量的变化土壤有效磷能直接被作物吸收利用，是土壤磷素养分供应水平高低的重要指标，也是评价耕地质量以及环境污染的重要指标之一[9-10];土壤有效磷含量测定结果可为农业生产提供依据[11]。由表1可知，2017年土壤有效磷含量为3.6～88.0 mg/kg，平均为23.0 mg/kg，标准差为15.89，变异系数为69.09%;2007年土壤有效磷量为 3.1～89.1 mg/kg，平均为20.4 mg/kg，标准差为15.82，变异系数为77.55%。2017年与2007年土壤有效磷均以2、3级为主，其中2017年3级以上比例为83.04%，2007年比例为69.67%，3级以上占提高了13.37百分点。可知2017年与2007年相比土壤平均有效磷含量增加了 2.6 mg/kg。

2.2.2 不同土壤类型有效磷含量的变化不同土壤类型土壤速效磷含量有一定的差异，保肥保水能力强的质地黏重土壤有效磷含量的含量高，保肥保水能力弱的质地越轻的含量越低。由表2和图3分析，2017年和2007年2年的土壤有效磷含量均为水稻土>潮土>滨海盐土;与2007年相比，2017年水稻土、潮土、滨海盐的土壤有效磷依次分别提高了1.8、3.2、2.5 mg/kg。

2.2.3 不同农区土壤有效磷含量的变化不同农区的种植制度对土壤有效磷含量有影响。由表2和图4可知，2017年和2007年2年的土壤有效磷含量均表现为水旱轮作区>旱作区，2个不同农区土壤磷含量变化幅度不一致，其中旱作区提高 1.3 mg/kg;水旱轮作区提高2.9 mg/kg。

2.3 土壤速效钾

2.3.1 土壤速效钾的变化土壤速效钾是一类易被作物吸收利用的钾元素，是衡量土壤钾素养分供应能力的指标，可表征近期内可供植物吸收利用的钾含量[12]。及时测定、了解土壤速效钾含量及其变化，对指导钾肥的施用十分有必要。由表1可知，2017年土壤速效钾含量为48.0～356.0 mg/kg，平均含量为121.0 mg/kg，标准差为50.72，变异系数为41.92%;2007年土壤速效钾含量为28.0～328.0 mg/kg，平均为109.0 mg/kg，标准差为48.21，变异系数为44.23%。2017年和2007年速效钾的平均含量均为3级，2017年3级以上比例为60.24%，2007年为50.67%，2017年平均土壤速效钾含量比2007年提高12 mg/kg。

2.3.2 不同土壤类型速效钾含量的变化不同土壤类型、成土母质对土壤钾含量的影响有较大差异[12]。由表2和图5可知，2017年与2007年相比，3种土壤类型的土壤速钾含量均表现为滨海盐土>潮土>水稻土，3种土壤类型速效钾含量均明显上升，其上升幅度为滨海盐土>水稻土>潮土，依次分别上升了16、12、12 mg/kg。

2.3.3 不同农区土壤速效钾的变化由表3和图6可知，不同农区速效钾均呈上升趋势。2007年和2017年旱作区土壤速效钾分别为112、141 mg/kg，上升了29 mg/kg;水旱轮作区分别为108、117 mg/kg，上升了9 mg/kg。上升幅度為旱作区>水旱轮作区。

3 讨论与结论

2005年江苏省如东县作为全国首批测土配方施肥补贴项目县，在全面调查如东县土壤养分和施肥情况基础上，结合相关试验数据，提出了“控氮稳磷补钾”的施肥策略。2007—2017年，通过大力推广秸秆还田、氮磷钾配施、大量元素与中微量元素相结合、有机肥替代化肥等测土配方施肥技术，如东县耕地土壤耕层有机质、有效磷、速效钾含量总体上呈上升态势，在土壤固有属性不变的情况下，施肥和利用方式对土壤养分含量变化起了关键性作用。长期施肥导致土壤养分发生变化[13]，连续施用有机肥可明显提高土壤养分含量[14-16]。根据统计，2007—2017年，如东县化肥用量逐年下降，由2007年的6.36万t下降到2017年的4.01万t，粮食总产量逐年上升，由2007年的75.72万t上升到2017年的93.23万t[17]。化肥用量减少、粮食总产量提高与有机肥施用量的提高密切相关。根据2007—2017年秸秆还田调查数据，如东县小麦和水稻以机械收割为主，小麦秸秆全量还田面积从2007年55.6%提高到87.5%，麦秸秆平均还田量由 1 015 kg/hm2 增加到1 310 kg/hm2，水稻秸秆留茬高度在15.5 cm以上，平均还田量由862 kg/hm2增加到1 013 kg/hm2;旱作区大豆、蚕豆作物以收获青豆为主，其余茎叶部分作为绿肥全部还田，绿肥种植面积由6 510 hm2增加到7 330 hm2。肥情调查和监测点调查结果显示，秸秆还田面积和还草量逐年提高，2015—2017年平均秸秆还田覆盖率达78%，其中大部分作物留茬在机械耕作过程中被切碎还田，增加了进入土壤的生物量，有利于耕地养分的累积。根据7年40多组试验和调查资料统计，还草量与土壤有机质含量，呈直线正相关关系y=20.4x+108.2，相关系数r=0.999 3* *。张夫道研究得出，长期配施有机肥和化肥可提高土壤养分含量[18]。林葆等也表明，长期施用有机肥，可以提高土壤全量和有效养分含量，氮、磷、钾的配合施用能提高土壤的有机质、有效磷、速效钾含量水平[19]。根据15个肥情点150户肥情调查，如东县农作物氮磷钾肥投入情况如下：2007年氮、磷、钾肥施用量分别为283.18、79.29、82.12 kg/hm2，比例为 1 ∶ 0.28 ∶ 0.29;2017年氮、磷、钾肥施用量分别为250.48、80.03、86.45 kg/hm2，比例为1 ∶ 0.32 ∶ 0.35，除秸秆还田外，有机肥施用量占总肥比例由2007年7.52%提高到2017年的11.33%。从肥料结构看，氮肥用量下降，磷钾肥和有机肥比例明显提高。不同种植制度和栽培方式对土壤养分含量的影响不同[20-21]，中西部地区以稻麦（油）轮作为主，东部旱作区以种植豆、菜、玉米等旱作为主，中西部地区秸秆还田量较东部地区高，钾肥投入比东部地区低，有机质含量增加量高，东部地区以滨海盐土为主，土壤本身含钾高，施肥投入的钾肥比西部地区高，速效钾增加量高。

通过测土配方施肥技术的推广应用，农户施肥水平普遍提高，导致如东县土壤耕层有机质、有效磷、速效钾含量总体上升，但仍存在养分分布不均和不平衡的情况。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，也影响着农业生态环境状况。特别是在磷肥施肥中，过量的磷累积可能会导致磷素随径流、侵蚀或淋溶等途径进入水体，进而导致富营养化[22]。因此，在施肥过程中，应该做到因地制宜，根据土壤养分丰缺情况和作物需肥规律精准施肥。同时，应结合土壤有机质、改良土壤结构等耕地土壤质量提升技术，继续推广秸秆还田、种植绿肥、增施有机肥和化肥减量的增效技术，提高肥料利用率，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，保持农业可持续发展。

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