诏安县不同土地利用方式下土壤养分特征分析

摘 要：为揭示不同土地利用方式对土壤养分的影响，选取诏安县180份水田（水稻）与103份旱地（甜椒）土壤为研究对象，分析不同土地利用方式的土壤养分变化特征。结果表明：旱地土壤pH值、有机质含量较水田土壤分别高8.48%和8.62%;旱地土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量比水田土壤分别高1.01%、80.91%和64.10%;旱地土壤碱解氮累积量略低于水田土壤，速效磷、速效钾累积量则较水田土壤分别高75.44%和59.57%;旱地土壤碱解氮、速效磷、速效钾（含量/累积量）与甜椒种植年限均呈现极显著性正相关。

关键词：不同土地利用方式;土壤养分;特征分析;诏安县

中图分类号：S 572 文献标志码：A 文章编号：0253-2301（2021）10-0062-06

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2021.10.013

Feature Analysis of Soil Nutrients Under Different Patterns of Land Utilization in Zhao′an County

XU Wei-dong

（Zhao′an County Bureau of Agriculture and Rural Affairs， Zhangzhou， Fujian 363500， China）

Abstract： In order to reveal the effects of different patterns of land utilization on soil nutrients，  the soil samples of 180 paddy field （rice） and 103 dry land （sweet pepper） were selected in Zhao′an County to analyze the characteristics of soil nutrient changes in different patterns of land utilization. The results showed that the pH value and organic matter content of dryland soil were 8.48% and 8.62% higher than those of paddy field soil， respectively. The contents of alkali-hydrolyzable nitrogen， rapid available phosphorus and rapidly available potassium in dryland soil were 1.01%， 80.91% and 64.10% higher than those in paddy field soil， respectively. The accumulation of alkali-hydrolyzable nitrogen in dryland soil was slightly lower than that in paddy field soil， while the accumulation of rapid available phosphorus and rapidly available potassium were 75.44% and 59.57% higher than that in paddy field soil， respectively. The content/accumulation of alkali-hydrolyzable nitrogen， rapid available phosphorus and rapidly available potassium in dryland soil were positively correlated with the planting years of sweet pepper.

Key words： Different patterns of land utilization; Soil nutrient; Feature analysis; Zhao′an County

土地利用方式是人類利用土地进行不同生产活动的综合反映，而土地利用方式的改变，是导致土壤肥力发生变化最直接的因素之一[1]。土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等含量是评价土壤肥力的重要指标，能够直接反映土壤肥力状况，并且决定着农作物产量的高低[2]。同一区域不同土地利用方式会影响耕层土壤养分的异质性，也会引起土地生产力的差异[3]。目前关于土地利用方式与土壤养分相互作用机制已有较多研究，如李涛等[4]选取云南河口3种不同土地利用方式作为研究对象，明确了香蕉园土壤养分水平相对较高、橡胶园中等、油梨园中等偏下的现状;陈志杰等[5]在福建漳江口的研究表明红树林湿地经人为垦殖后会引起土壤有机质显著流失。

近年来，为了追求更高的经济效益，许多农户选择将水田改为旱地。而种植蔬菜需要连续多年大量地投入化学、有机肥料，使得土壤养分累积的可能性大大加强[6]。目前，设施旱地土壤养分累积是较为普遍的现象，且随着设施蔬菜种植年限的增加，养分过剩问题也越来越严重[7]。诏安县地处福建南端的闽粤交界处，是我国冬季甜椒的主产地之一。实际生产中，旱地（甜椒）绝大部分是由水田（水稻）改造而来，水田改旱地后大量投入化学肥料，使得旱地土壤养分逐年累积，给土壤环境带来了较大压力[8]。为探明水田改为旱地后土壤肥力变化情况，本研究选取诏安县180份水田（水稻）与103份旱地（甜椒）土壤为试验材料，研究不同土地利用方式的土壤养分变化特征，为诏安县合理利用土地，进行科学施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于福建省漳州市诏安县（23°35′～24°11′ N，116°55′～117°22′ E），该区域地处福建省南部沿海闽粤交界处，全县土壤类型以水稻土、红壤、黄壤、赤红壤为主。该地区属南亚热带季风气候，全年平均气温年21.3℃;1月平均气温14.9℃，7月平均气温28.9℃;全年平均降雨量1 447.51 mm，主要集中在4月至9月，尤以6月至8月为甚，受季风影响年季间降雨量差异明显;全年无霜期360 d。

1.2 土样采集

2018年对诏安县白洋乡、官陂镇、建设乡、金星乡、梅洲乡、桥东镇、深桥镇、四都镇、太平镇、西潭镇、霞葛镇等11个乡镇的水田（水稻）、旱地（甜椒）开展调研，在不同区域确定采样点（表1）。在作物收获后采集土样，选取有代表性的田块，用“S”形布点采样法采样。采样时每田块在土壤耕作层（0～20 cm）取6点土样混合，混合均匀后用四分法选取1 kg左右的土样供分析化验。土样置于室内通风避光处自然风干，拣去动植物残体和大石块，磨碎后过20目和100目网筛，测定相应土壤养分。

1.3 土样测定指标及方法

土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾被称为“基础五项”，可较好地反映土壤基础肥力情况，本研究中以此5个指标为研究重点。土壤pH值采用电位计法测定，土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法测定，土壤碱解氮含量采用碱解扩散法测定，土壤有效磷含量采用碳酸氢钠浸提钼锑抗比色法测定、土壤速效钾含量采用乙酸铵浸提火焰光度计法测定[9]。土壤养分累积量=土层厚度×土壤容重×土壤养分含量/10。

1.4 统计分析

采用Microsoft Excel 2010软件进行数据处理，用SPSS 23.0软件进行数据统计和方差分析，不同数据间的多重比较采用Duncan′s 新复极差法检验;利用Microsoft Excel 2010、SigmaPlot 12.5 软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同土地利用方式对土壤pH值与有机质含量的影响

不同土地利用方式下土壤pH值频率分布见图1。水田土壤pH值介于3.90～8.43，平均值为5.58，变异系数为14.75%;旱地土壤pH值介于5.04～7.25，平均值为6.06，变异系数为8.58。旱地土壤pH值显著高于水田（P<0.001）。

不同土地利用方式下土壤有机质频率分布见图2。水田土壤有机质含量介于6.40～31.24 g·kg-1，平均值为17.84 g·kg-1，变异系数40.22%;旱地土壤有机质含量介于13.18～30.55 g·kg-1，平均值为19.38 g·kg-1，变异系数21.55%。旱地土壤有机质含量显著高于水田（P<0.05）。

2.2 不同土地利用方式對土壤养分含量及其累积量的影响

不同土地利用方式下土壤碱解氮频率分布见图3。水田土壤碱解氮含量介于26.00～296.00 mg·kg-1，平均值为115.74 mg·kg-1，变异系数44.94%;旱地土壤碱解氮含量介于63.00～165.20 mg·kg-1，平均值为116.91 mg·kg-1，变异系数20.46%。旱地土壤碱解氮含量与水田土壤碱解氮含量并无显著性差异。

不同土地利用方式下土壤速效磷频率分布见图4。水田土壤速效磷含量介于0.40～281.92 mg·kg-1，平均值为52.55 mg·kg-1，变异系数88.32%;旱地土壤速效磷含量介于23.37～161.98 mg·kg-1，平均值为95.07 mg·kg-1，变异系数30.02%。旱地土壤速效磷含量显著高于水田（P<0.05）。

不同土地利用方式下土壤速效钾频率分布见图5。水田土壤速效钾含量介于9.00～1 620.00 mg·kg-1，平均值为152.64 mg·kg-1，变异系数147.81%;旱地土壤速效钾含量介于48.63～485.98 mg·kg-1，平均值为250.48 mg·kg-1，变异系数34.05%。土壤速效钾含量随着水田改为旱地后呈现出极显著上升的趋势（P<0.05）。

土壤碱解氮含量及累积量并不会随着土地利用方式的改变而改变，水田和旱地土壤碱解氮平均累积量分别为189.67、180.99 kg·hm-2（图6A）。土壤速效磷及速效钾累积量随着水田改为旱地后呈现出极显著上升的趋势，水田和旱地土壤速效磷平均累积量分别为84.84、148.85 kg·hm-2，变异系数分别为80.50%、29.89%（图6B）;而土壤速效钾平均累积量分别为243.81、389.05 kg·hm-2，变异系数分别为148.87%、32.14%（图6C）。

2.3 旱地（甜椒）种植年限与土壤养分含量及其累积量的关系

针对旱地土壤养分累积情况，进一步分析设施旱地（甜椒）种植年限与土壤养分含量/累积量的关系。结果（图7～8）表明，土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量与种植年限均呈现出极显著正相关（P<0.001），种植年限增加1年，土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量分别上升8.09、15.12、46.18 mg·hm-2;此外，土壤碱解氮、速效磷和速效钾累积量也与种植年限均呈现出极显著正相关（P<0.001），种植年限增加1年，土壤碱解氮、速效磷和速效钾累积量分别上升7.58、19.60、62.79 kg·hm-2。

3 讨论

定量化土壤养分含量与累积量是科学评价土壤养分供应能力强弱的直接手段，为维持区域作物高产高效，制定科学合理的施肥措施具有重要意义。而土地利用方式的改变是导致土壤养分含量与累积量变化的重要因素。本研究通过分析诏安县180份水田（水稻）与103份旱地（甜椒）土壤养分变化特征，认为水田改为旱地后土壤pH值、有机质含量、速效磷含量/累积量、速效钾含量/累积量均显著上升，而碱解氮含量及其累积量变化不大。这与刘书哲[10]的研究结果一致。

从区域分布看，在11个乡镇的水田土壤养分含量中，桥东镇土壤有机质（19.92 g·kg-1）、碱解氮（131.69 mg·kg-1）含量最高，金星乡土壤速效磷（76.10 mg·kg-1）、速效钾（497.36 mg·kg-1）含量最高;建设乡土壤有机质（14.75 g·kg-1）、速效钾（69.00 mg·kg-1）含量最低，西潭镇土壤碱解氮（99.81 mg·kg-1）含量、白洋乡土壤速效磷（29.16 mg·kg-1）含量也最低。在7个乡镇的旱地土壤养分含量中，金星乡土壤有机质（22.12 g·kg-1）、碱解氮（137.95 mg·kg-1）、速效磷（121.02 mg·kg-1）含量最高，梅洲乡速效钾（291.51 mg·kg-1）含量最高;西潭镇土壤有机质（16.94 g·kg-1）、速效钾（214.50 mg·kg-1）含量最低，白洋乡碱解氮（91.13

mg·kg-1）含量、深桥镇速效磷（72.62 mg·kg-1）含量最低。因此针对不同乡镇的养分含量进行养分管理至关重要。

诏安县设施旱地（甜椒）种植起步较晚，水田改为旱地后农户大量投入有机肥以维持甜椒产量与品质，可能是导致土壤pH值与有机质含量相比于水田土壤有显著性上升的原因，这也与沐婵等[11]研究结果一致。旱地土壤中氮肥投入远远大于水田土壤，但两者土壤碱解氮含量及其累积量并无显著性差异，可能与氮肥的损失有关。旱地过量的氮肥投入不仅会导致肥料利用率降低，而且会通过氨挥发、径流、淋洗等途径造成环境污染[12]。此外，蔬菜种植中氮肥需求远大于水稻，也可能导致土壤碱解氮含量及其累积量与水田无显著差异[13-14]。相比于水田土壤，在转为甜椒种植后旱地土壤速效磷、速效钾含量及其累积量均呈现显著上升的情况，这与实际生产中当地农户偏施平衡肥料有关。甜椒植株氮肥需求远大于磷钾肥，这造成大量的磷钾累积在土壤中，过量的磷素累积会导致环境风险，而钾过多容易与钙镁产生拮抗作用，导致耕地质量下降[15]，因此需要通过合理的施肥管理措施来保证诏安县旱地土壤的耕地质量。

进一步分析养分与设施甜椒种植年限的关系可知，土壤养分含量及其累积量与种植年限显著相关，这与曹舰艇等[16]的研究结果一致，即随种植年限的延长，土壤养分含量及其累积量呈增加趋势。可能是因为旱地施肥次数和灌溉频率均高于水田，甜椒种植中“一水一肥、一茬一肥”的施肥方式也导致其旱地土壤养分远高于水田土壤，且随着种植年限的延长在土壤中逐年累积。

土壤养分的累积也会对生态环境产生了潜在威胁。一方面，土壤养分累积具有明显的表聚性[9]，但是养分累积越多，淋洗风险越大;农田土壤中氮磷淋洗是肥料损失的重要途径之一，也是地下水污染的主要来源[17]。另一方面，过量的养分累积还会导致大量的养分随地表径流进入水体，对水体环境造成威胁。因此，设施栽培系统中的养分管理至关重要。首先，从设施蔬菜养分吸收特点看，前期吸收慢、吸收量少，养分主要在开花后吸收，依据甜椒各生长发育阶段的养分需求特性来调整养分的供给，施用化肥的比例要尽量匹配甜椒养分需求。其次，甜椒吸收氮、磷和钾等养分的比例不一，因此配合施用合理比例的氮、磷、钾肥也有助于以提高肥料的利用率，减少养分损失。最后，在合理施用化肥的同时，增施有机肥有利于甜椒的根系生长发育，增强根系吸水、吸肥能力，提高养分的利用率[18]。

4 结论

本研究可为诏安县合理利用土地，進行科学施肥提供理论依据。（1）水田改为旱地后土壤pH值和有机质含量均显著上升。（2）水田改为旱地后土壤速效磷含量/累积量、速效钾含量/累积量均显著高于水田，但土壤碱解氮含量/累积量无显著变化。（3）旱地土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量/累积量与种植年限呈现出极显著正相关。

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（责任编辑：柯文辉）

收稿日期：2021-07-11

作者简介：许炜东，男，1985年生，农艺师，主要从事农业土壤与肥料技术推广。