扬州市邗江区30 a耕地土壤养分的变化

刘宇庆，刘燕，杨晓东，孙萍

(扬州市邗江区农产品质量监督检测中心，江苏 扬州 225009)

土壤是植物生产的载体，也是生态环境的基本要素，耕地土壤的养分含量直接影响农作物生长和产量，同时对改善土壤理化性质、农业可持续发展等有着重要的意义。

研究耕地土壤养分的时空变化规律是评估地区耕地土壤肥力演变趋势、改善土壤质量、促进农业高质量发展的基础。在国内，学者一般采用经典统计方法或经典统计学与空间插值方法相结合，来研究土壤养分的变化。如俞海等[1]利用全国第二次土壤普查和2000 年中科院南京土壤研究所土壤质量演变调查数据，分析了我国东部耕地土壤肥力的变化趋势，认为长江下游的样本地区平均有机质含量明显上升，全氮和速效磷含量增加，速效钾含量略有下降。赵明松等[2-3]分别研究了江苏和安徽耕地土壤养分时空演变情况，认为1980—2006年，江苏省土壤有机质含量有不同程度的增加，其空间变异的空间自相关性减弱、自相关距离减小；1980—2010年安徽耕地土壤养分变化趋势不同，从养分含量的等级分布看，全省耕地肥力总体提高，典型县耕地土壤养分变化与相应的地理区域养分变化趋势基本一致。

自第二次土壤普查以来，种植制度、耕作制度和施肥习惯等变化，扬州市邗江区近30 a来耕地土壤养分有何变化，目前不甚清楚。为此，利用扬州市邗江区第二次土壤普查数据和1994—2014年土壤调查数据，运用经典统计方法从县级尺度对30 a来扬州市邗江区耕地土壤有机质和磷、钾等养分含量的变化进行了系统研究，以期为改善耕地质量、提升耕地管理水平、提高农业生产等提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

扬州市邗江区属于亚热带湿润气候区，四季分明，东西分别受海洋性气候和内陆性气候的交替影响，季风显著，盛行风向随季节有明显的变化，冬夏冷热悬殊较大。总面积757 km2，耕地面积3.1万hm2，年降水量1 063 mm，年平均温度约15 ℃，年日照时间2 172.3 h，年无霜期223 d，耕作方式为稻、麦轮作。

境内地貌类型以平原为主，地势西高东低，地貌类型分为沿江高砂土和低丘缓岗2个农业区。区内土壤分为黄棕壤、潮土、水稻土、沼泽土4大土类，其中，水稻土为主要的土类。依据成土母质类型、水文地势条件分成20个土属，依据1 m深度的土体层次排列细分为37个土种。

1.2 数据来源与处理

自1984年全国第二次土壤普查以来，扬州市邗江区每5～10 a统一组织土壤农化性状的普查，采样时尽可能与第二次土壤普查采样点(1984年)相近或一致，采样深度为0～20 cm。本研究以1984年第二次土壤普查的483个农化样点数据为基础，以10 a作为1个时间周期来研究耕地主要土壤养分的变化趋势，共选取1994年土壤养分调查点465个，2005年土壤养分调查点447个，2014年土壤养分调查点496个。调查内容包含各取样点位的地貌类型、成土母质、土壤类型、土壤质地、施肥情况等。为增加数据的可比性和可靠性，历次土壤普查的测定方法相同，均采用文献[4]的测定标准。

参照《中国土壤》对土壤有机质含量分为5级，≥40 g·kg-1为Ⅰ级，30～<40 g·kg-1为Ⅱ级，20～<30 mg·kg-1为Ⅲ级，10～<20 g·kg-1为Ⅳ级，<10 g·kg-1为Ⅴ级；土壤有效磷含量分为6级，分别为Ⅰ级(≥40 mg·kg-1)、Ⅱ级(20～<40 mg·kg-1)、Ⅲ级(10～<20 mg·kg-1)、Ⅳ级(5～<10 mg·kg-1)、Ⅴ级(3～<5 mg·kg-1)、Ⅵ级(<3 mg·kg-1)；土壤速效钾含量分为6级，分别为 Ⅰ 级(>200 mg·kg-1)、Ⅱ级(>150～200 mg·kg-1)、Ⅲ级(>100～150 mg·kg-1)、Ⅳ级(>50～100 mg·kg-1)、Ⅴ级(30～50 mg·kg-1)、Ⅵ级(<30 mg·kg-1)[5]。

2 结果与分析

2.1 土壤有机质含量

根据邗江区土壤耕层有机质化验结果(表1)显示，1984、1994、2005、2014年土壤耕层有机质均值分别为20.90、24.52、26.83、26.91 g·kg-1，呈现稳步上升态势，1984—2014年耕层土壤有机质含量增幅达28.8%。2014—2005年土壤耕层有机质均值趋于稳定。

表1 扬州市邗江区不同年份耕地土壤养分含量的情况

1984年土壤有机质含量主要集中在Ⅲ、Ⅳ级水平，合计占比达86.2%。1994年有机质含量Ⅲ级占比降低、Ⅳ级占比上升，2005年Ⅱ、Ⅲ级占比上升较为明显。2014年Ⅰ～Ⅲ级占比达89.9%，与2005年相比趋于稳定态势(表2)。

表2 扬州市邗江区不同年份耕地各级有机质含量占比的情况

2.2 土壤有效磷含量

邗江区1984、1994、2005、2014年土壤耕层有效磷含量均值分别为6.24、8.18、13.90和13.87 mg·kg-1，2005年较1994年增幅达69.6%(表1)。

从表3可以看出，1984年有效磷含量主要集中在Ⅳ、Ⅴ级水平，占比分别为61.8%和25.1%。1994年有效磷含量Ⅲ级占比明显上升，由1984年的5.0%提高到24.2%。2014年较1994年Ⅰ、Ⅱ级占比提升，2014年较2005年也呈稳步上升趋势。

表3 扬州市邗江区不同年份耕地各级有效磷含量占比的情况

2.3 土壤速效钾含量

1994年土壤速效钾含量较1984年下降，1994年后稳步回升，2014年土壤速效钾含量均值达97.07 mg·kg-1，较1984年提高34.8%(表1)。1984年土壤速效钾含量Ⅲ、Ⅳ级合计占比为71.8%，1994年Ⅱ、Ⅲ级占比较1984年下降，2005年Ⅲ级占比回升，且超过了1984年的水平。2014年Ⅰ级占比较2005年有较大上升，由0.4%提高到1.2%，而Ⅴ级占比即由2005年的9.3%下降到2014年的1.6%(表4)。

表4 扬州市邗江区不同年份耕地各级速效钾含量占比的情况

3 小结与讨论

土壤有机质是耕地地力最重要的性状之一，被认为是土壤质量和功能的核心，在农业生产中，土壤有机质是至关重要的决定因子[6]。本研究结果表明，2014年扬州市邗江区耕地土壤有机质含量较第二次土壤普查时期提高6.01 g·kg-1，即提高28.8%，2005年Ⅱ、Ⅲ级水平占比上升较为明显。2014年Ⅰ～Ⅲ级水平占比达89.9%，总体呈现上升后趋于稳定的趋势，这与毛伟等[7-8]对我国近30 a来农田耕层土壤有机质含量的研究结果相似。耕地土壤有机质主要来源于农作物秸秆、绿肥和畜禽粪便等。施肥状况和耕作措施是影响农田土壤有机质含量的主要因素，秸秆还田技术的推广是土壤有机质含量增加的最主要原因。农作物秸秆是农田有机物料来源的最重要部分，还田后可切实提高土壤有机质含量，多年连续的秸秆还田效果更明显[9]。由于秸秆全量还田等措施，土壤采集、磨制过程中部分根系碎屑可能混入土壤，从而影响到土壤有机质的真实测试值，土壤实际有机质含量是否低于测试值还有待进一步研究。由于中国农田土壤的利用强度较高，土壤有机质含量与国外相比仍然偏低[6]，建议国家持续加大秸秆还田、绿肥种植、增施有机肥等重大技术推广力度，有效促进我国农田土壤有机质含量的提升。

耕地土壤中有效磷主要来源于磷肥的投入，作物秸秆、根系、根系分泌物等残留，或者是外源施入的有机物料。邗江区土壤有效磷含量均值由全国第二次土壤普查时的6.24 mg·kg-1提高到13.87 mg·kg-1，总体呈现上升趋势，其原因主要与在这时期内磷肥施用量较大，尤其是复合肥的大量施用，以及秸秆还田等有着密切联系。这与杨军等[10-11]研究结果基本一致。2014年较2005年土壤有效磷含量基本保持平稳，这主要是由于2005年开展测土配方施肥工作以来，土壤有效磷含量得到有效控制，避免了土壤中磷素的累积，在磷肥施用增产效果较低时，在确保产量的同时提高磷肥利用率，防止过高的有效磷含量引起农业面源污染、水体富营养化等问题。

本研究结果显示，2014年土壤速效钾含量均值达97.07 mg·kg-1，较全国第二次土壤普查提高了34.8%。速效钾作为植物能够直接吸收的钾素形态，通常被视作衡量土壤供肥能力的重要指标之一。土壤速效钾主要来源于土壤矿物的释放、钾肥投入、植物秸秆中钾的返还，植物吸收和钾素径流是土壤速效钾减少的主要途径[12]。1984—1994年速效钾含量下降可能与这期间的钾肥施用量较低、有机物料投入较少有关。随着邗江区钾肥投入量增加，秸秆还田面积、数量也逐年增多，1994—2014年土壤速效钾含量也稳步提升，Ⅰ级占比由2005年的0.4%提高到2014年的1.2%。有研究者[13-14]认为，土壤速效钾是土壤中能够被当季作物获取的主要养分资源，是土壤肥力的重要指标之一，也是作物高产和品质的重要影响因素，土壤速效钾含量甚至会影响到生态环境的安全。