不同农田土壤理化性质的分析与评价

冯慧敏，孔德庸，李海渤*，苗立新，陈晓远

（1.韶关学院 英东生物与农业学院，广东 韶关 512005；2.辽宁省盐碱地利用研究所，辽宁 盘锦 124000）

土壤肥力是土壤作为自然资源和农业生产资料的物质基础［1］，有机质、氮、磷、钾等是土壤养分的重要指标，其在土壤中的含量是土壤肥力的重要方面［2］.由于土壤pH 与养分间存在一定的相关性［3-5］，研究不同农田土壤养分的含量特征及其关系，可为土壤改良和施肥提供理论依据，对指导农业生产具有重要的意义.据报道，受土壤本身特性和酸雨等自然因素以及不合理施肥和城市化等人为因素的影响，广东省30 年内土壤 pH 变化整体表现为酸化，土壤pH 平均值由5.70 降至5.44［6］；另外，受施肥等因素影响，土壤不同养分间含量分布不均，如，广东省菜地土壤有机质含量在9.87～53.57 g·kg-1之间，大部分属中等偏上水平，碱解氮、速效钾则处于缺乏以下水平，有效磷则大部分属中上水平，据分析，广东省蔬菜生产中P2O5肥投入偏高，造成N、P、K 比例失衡［7-8］.由于养分间的相关性关系，如：土壤有机质与全氮、碱解氮等养分呈极显著正相关［9］，可通过养分间关系调整施肥的种类及施肥量.本文对采自全国68 个农业基地土壤样品的pH、养分进行分析和评价，以掌握不同农田土壤肥力特征，并提出施肥和土壤改良建议，以期为当地的农业生产和教学科研提供参考.

1 材料与方法

1.1 实验材料

供试土壤为随机采自全国68 个农产品基地（每个地区有1～3 个样点，74 个样品）：广东省的广州、深圳、佛山、湛江、茂名、韶关（样品数34 个），广东省外的长春、沈阳、盘锦、朝阳、大连、锦州、扬州、杭州、嘉兴、衡水、石家庄、唐山、白银、赣州、定南、南昌、福州、天津、北京、崇左、常德、武汉、潜江、乐山、凉山州（样品数40 个）.

土壤样品采自0～20 cm 耕层土壤，五点法取样，运回实验室后，自然风干，以四分法取样，研磨后分别过2、1、0.25、0.1 mm 尼龙筛.

1.2 样品分析与测试

测试项目：必测项目（全国74 个样品）包括土壤pH、全氮、全磷、全钾、有机质；选测项目（广东省内34 个样品）包括碱解氮、有效磷、速效钾.

分析方法：土壤pH 采用电位法测定，有机质采用重铬酸钾-外加热法测定，全氮采用全自动凯氏定氮仪法测定，全磷采用 HClO4-H2SO4熔融-分光光度比色法测定，全钾采用酸溶（HF-HClO4）火焰原子吸收分光光度法测定，碱解氮的测定采用碱解扩散法测定，速效磷采用 0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-钼锑抗分光光度法测定，速效钾的测定采用1 mol·L-1CH3COONH4浸提-火焰原子吸收分光光度计法［10］.

1.3 数据评价和处理

土壤pH 和养分采用全国第二次土壤污染普查分级标准（见表1）.本文结果为3 次重复的平均值，采用Excel 和SPSS 进行数据处理和统计分析.

表1 土壤养分及pH 分级标准

2 结果与讨论

2.1 土壤理化指标的分析与评价

2.1.1 pH 的分析评价

土壤pH 范围在3.84～9.67 之间，算术平均值为6.47（见表2），平均水平为4 级，偏酸. pH 1～6 级的占比分别为：13.50%、9.46%、18.9%、31.08%、22.97%、4.05%（见表3）.大部分点位属于4～5 级（占比54.05%），27.02%土壤pH 均低于5.5（5～6 级），土壤酸化问题比较突出. 22.96%土壤pH 均大于7.5（1～2级），区域性土壤偏碱的问题也不容忽视.

表2 土壤理化指标统计分析结果

1～2 级土壤主要处于褐土地带，土壤有石灰反应、pH 较高；4～6 级土壤主要分布在南方地区，土壤pH低与土壤类型有关，且与该区耕作制度（一年两熟或三熟）、氮肥用量较高、作物带走的盐基离子较多有关［11］，此外也跟该地区酸雨较多、淋溶强烈有关.土壤酸化的实质是盐基性阳离子淋失减少而氢、铝离子增加的过程，从而降低土壤肥力［12］；据报道，土壤pH 值与有机质、有效磷呈极显著负相关［13］；另据报道，土壤全氮、碱解氮、速效磷、速效钾与土壤pH 值呈显著或极显著正相关［14］.酸性土壤可以施生石灰、石膏、腐殖酸钙或有机肥、绿肥、草木灰等改良；也可以种植花生、马铃薯、西瓜、油菜、芋头、芹菜及浆果类等耐酸类作物.碱性土壤可通过施用酸性肥料或有机肥、锯木屑、松针土或硫酸铝、硫磺粉、硫酸亚铁粉末、磷石膏等改良.

2.1.2 土壤有机质的分析评价

土壤有机质含量在5.6～57.7 g·kg-1之间，算术平均值为27.2 g·kg-1，属于3 级，其1～6 级占比依次为：14.9%、29.7%、27.0%、20.3%、6.8%、1.4%（见表3），2～4 级占较多（77%），有44.6%的点位属于1～2 级，但仍有8.2%的点位为5～6 级，多属于山区果园地.

土壤养分分布与地形有一定关系，以平地最高，山地和丘陵最低［15］.土壤有机质与全氮、碱解氮、有效磷、速效钾均呈极显著正相关［9］.改良低有机质农田对提高土壤肥力具有重要意义，可围土坝、修建梯田，保持水土，防止养分流失，或定期增施有机肥.

表3 土壤理化指标分级评价结果

2.2 不同土地类型养分分布特征分析

根据《土地利用现状分类》GB/T21010-2017，将供试农田按耕地和园地进行评价（见表4）.

表4 不同类型农田土壤理化指标统计分析结果

耕地土壤pH 平均值为6.6（范围：4.8～9.7），园地土壤pH 平均值为5.7（范围：3.8～8.6），耕地土壤pH 显著大于园地.园地均位于山区比较黏重的红黄壤地带，pH 比较低.《2016 年全国耕地质量监测报告》（以下简称《报告》）显示全国耕地土壤pH 值变幅3.3～9.1，本次耕地土壤pH 最大值超过了9.1，说明供试耕地存在强碱化趋势；耕地、园地土壤有机质平均值分别为27.2、26.9 g·kg-1，二者差异不显著，《报告》中土壤有机质平均值为24.3 g·kg-1，本研究高于该值2.9 g·kg-1；耕地、园地土壤全氮平均值分别为1.4、1.7 g·kg-1，二者差异不显著，《报告》中土壤全氮平均值为1.5 g·kg-1，本研究结果低于该值0.1 g·kg-1；耕地、园地土壤全磷平均值分别为0.5、0.4 g·kg-1，二者差异不显著，《报告》中土壤全磷平均值为0.8 g·kg-1，本研究结果低于该值0.3 g·kg-1；耕地、园地土壤全钾平均值分别为13.4、15.2 g·kg-1，二者差异不显著，《报告》中土壤全钾平均值15.8 g·kg-1，本研究低于该值2.4 g·kg-1；耕地、园地土壤碱解氮平均值分别为198.1、199.3 mg·kg-1，二者差异不显著；耕地、园地土壤速效磷平均值分别为41.0、22.9 mg·kg-1，耕地土壤速效磷含量显著高于园地，《报告》土壤有效磷平均含量27.9 mg·kg-1，本研究低于该值1.8 mg·kg-1；耕地、园地土壤速效钾平均值分别为120.5、125.1 mg·kg-1，二者差异不显著，《报告》中土壤速效钾平均含量129 mg·kg-1，本研究低于该值8.5 mg·kg-1.

耕地土壤养分中，除有机质高于《报告》外，其他指标均低于《报告》；土壤pH 和速效磷，耕地显著大于园地，其他指标耕地与园地差异皆不显著.园地pH 偏低，跟供试土壤为红黄壤（呈酸性）有关系，也与大量施用化肥、酸雨淋溶等有关系；耕地的速效磷显著高于园地的速效磷，可能同pH 与磷的相关性有关系：研究表明，pH 同速效磷呈显著正相关［19，21-22］，土壤pH 过低，土壤中有效磷被固定为磷酸铁或磷酸铝的可能性增大，磷的有效性便降低［14］. pH 在一定程度影响了土壤速效磷的含量.因此，土壤酸化现象应进行改良.

2.3 土壤理化指标的相关性分析

广东省内34 个土壤的理化指标相关性分析结果见表5.由表5 可知，pH 同全磷呈显著正相关；有机质同全氮、全磷、碱解氮呈显著正相关；全氮同碱解氮呈显著正相关；速效磷同速效钾呈显著正相关关系；全钾同其他指标均无显著相关关系.

表5 土壤理化指标相关性分析结果

据报道，土壤pH 与全磷之间存在显著负相关关系［15］，土壤有机质同全氮、全磷、碱解氮极显著正相关［9，15，17，19，23］，有效磷与速效钾显著正相关［19］，土壤碱解氮与全氮呈显著正相关［17］，这些研究同本文结果一致.而全钾跟其他养分间均无显著相关关系，前人的研究也印证了这一点［15］，说明全钾受成土母质的影响更大，土壤供钾能力应通过速效钾来衡量.

3 结语

供试农田土壤pH 平均值6.5，属于4 级，偏酸；有机质平均含量27.2 g·kg-1，为3 级，属中等偏上水平；全氮平均含量1.5 g·kg-1，为3 级，属中等偏上水平；碱解氮平均含量198.5 mg·kg-1，属于1 级，含量较丰富；全磷平均含量0.5 g·kg-1，为4 级，属中等偏下水平；速效磷平均含量34.6 mg·kg-1，属于2 级，含量较丰富.土壤全钾平均含量13.7 g·kg-1，为3 级，属中等偏上水平；速效钾平均含量为122.1 mg·kg-1，为3 级，属中等偏上水平.

耕地土壤的pH、速效磷显著高于园地，其他理化指标，耕地与园地差异不显著；与《报告》相比，本次耕地土壤的pH 最大值超过《报告》中pH 的变幅、有机质平均含量高了2.9 g·kg-1，而全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾平均含量分别低了0.1 g·kg-1、0.3 g·kg-1、2.4 g·kg-1、1.8 mg·kg-1、8.5 mg·kg-1.

pH 同全磷呈显著正相关关系，有机质同全氮、全磷、碱解氮呈显著正相关关系.全氮同碱解氮呈显著正相关关系；速效磷同速效钾呈显著性正相关关系.