南通市耕地土壤肥力动态演变趋势及监测点稻麦施肥情况分析

王志强 洪春花 刘铠鸣

(南通市耕地质量保护站，南通 226006)

耕地是一种珍贵而有限的自然资源，耕地质量关系到国家粮食安全、农产品质量安全和生态安全，是保障社会经济可持续发展、满足人民日益增长的物质需要的重要基础。掌握不同区域、不同利用方式下的耕地质量变化特征与规律，长期监测、评价和预警耕地质量，对于提高我国耕地质量、指导耕地质量管理、确保国家粮食安全和农业可持续发展的意义重大。《中华人民共和国农业法》《基本农田保护条例》《江苏省基本农田保护条例》《江苏省耕地质量管理条例》等规定，进行长期耕地质量监测是农业部门的重要职责。因此，自2006年起，江苏省在全省范围内设立了300个（其中，在南通市设立27个）标准化耕地质量监测点，对全省的耕地土壤肥力变化情况进行了动态监测，以期掌握江苏省耕地土壤肥力动态演变趋势。在此背景下，笔者拟对南通市下属6个市（区、县）于2008年—2019年的耕地土壤肥力监测数据和监测点的稻麦施肥情况及产量进行分析，以期促进南通市耕地土壤肥力的提高。

1 材料与方法

南通市27个省级耕地质量监测点的设立及其监测内容、方法的制定，均严格遵循《江苏省耕地质量监测技术规程》的相关规定，其中，监测点分布情况是潮土16个、盐土7个、水稻土4个，设置常规施肥区、长期无肥区、当季无肥区和肥料实验区，每季收割时采集作物样品，秋收时采集土壤样品，正常记录田间管理（记录作物品种、播种时间、收获时间、施肥时间、肥料品种、肥料用量、病虫害发生情况、极端天气情况等），土壤样品检测（检测土壤有机质含量、全氮含量、速效磷含量、有效钾含量、pH）和植株样品检测（秸秆及籽粒全氮、全磷、全钾）则均由有资质的检测机构完成。27个监测点的位置信息见表1。

表1 南通市27个省级耕地质量监测点的基本情况

2 结果与分析

2.1 耕地土壤肥力变化趋势

由表2可知，2008年—2019年期间，南通市耕地土壤各项养分指标基本保持稳定，2019年南通市耕地土壤有机质含量、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量、pH的平均值分别为20.05 g/kg、1.21 g/kg、23.58 mg/kg、104 mg/kg、7.94，与1982年（全国第二次土壤普查）的数据相比，全市耕地土壤有机质含量、全氮含量、有效磷含量均有大幅提高，而速效钾含量、pH有所下降。

表2 2008年—2019年南通市耕地土壤肥力监测结果

2.1.1 有机质含量

由图1可知，海安市、如皋市、如东市、通州区的耕地土壤有机质含量较高，而启东市、海门市的耕地土壤有机质含量较低。分析其原因，南通市下属不同市（区、县）由于耕地土壤类型、种植作物种类、耕作制度、作物生产水平等均存在较大差异，从而使耕地土壤有机质含量差异较大。与1982年相比，2019年南通市下属不同市（区、县）的耕地土壤有机质含量普遍提高，全市平均增幅达49.61%，其中如皋市、海安市、如东市、通州区的增幅分别达109.12%、85.51%、44.86%、42.97%，经分析，近年来如皋市、海安市、如东市、通州区实施了稻麦轮作制度，即采用水旱轮作模式，且秸秆大量还田，故土壤有机质积累较多，与之相对的是，启东市、海门市以旱地作物（油菜、棉花、玉米等）种植为主，作物秸秆很少还田，故土壤有机质积累较少且慢。

图1 南通市下属不同市（区、县）的耕地土壤有机质含量演变趋势

2.1.2 全氮含量

土壤氮素含量在土壤肥力中起着重要作用，且大部分土壤氮素以有机氮的形式存在，其含量和分布与土壤有机质含量密切相关。据分析，南通市各监测点的土壤全氮含量（y）与有机质含量（x）的线性关系式为：y=0.051 4x+0.133 9，R2=0.899 8。同时，由图2可知，南通市耕地土壤有机质含量高的地区，其全氮含量也较高。例如，2016年—2019年，南通市耕地土壤全氮含量基本保持在1.20 g/kg左右；2019年，南通市耕地土壤全氮含量较高的有如东市、海安市、如皋市，均在1.30 g/kg左右，耕地全氮含量较低的是海门市，仅为0.99 g/kg。与1982年相比，如皋市、如东市、海安市、通州区的耕地土壤全氮含量均有大幅提升，启东市的耕地土壤全氮含量增幅较小，海门市的耕地土壤全氮含量则略有下降。

图2 南通市下属不同市（区、县）的耕地土壤全氮含量演变趋势

2.1.3 有效磷含量

由图3可知，2019年如东市、海门市的耕地土壤有效磷含量较高，究其原因，这两个地区的蔬菜监测点的土壤有效磷含量较高，使这两个地区的耕地土壤有效磷整体水平较高。另外，南通市下属其他市（区、县）的耕地土壤有效磷含量，从分级上看也处于高水平（＞10 mg/kg）。与1982年相比，自2008年以来，南通市耕地土壤速效磷含量均有大幅增加。

图3 南通市下属不同市（区、县）的耕地土壤有效磷含量演变趋势

2.1.4 速效钾含量

由图4可知，多年来，南通市的耕地土壤速效钾含量保持稳中有降。其中，2019年，启东市、海门市的耕地土壤速效钾含量较高，均超过120 mg/kg；其次是如皋市，其耕地土壤速效钾含量为112 mg/kg；通州区的耕地土壤速效钾含量最低，为75 mg/kg。

图4 南通市下属不同市（区、县）的耕地土壤速效钾含量演变趋势

2.1.5 pH

由图5可知，南通市下属不同市（区、县）的耕层土壤pH均为偏碱性，适宜农作物生长，但从演变趋势来看，全市各监测点的耕地土壤pH均有降低的趋势。其中，启东市、海门市的耕地土壤pH一直较高，除海门市和启东市的耕地土壤pH较1982年有所上升外，其他市（区、县）的耕地土壤pH均较1982年有所降低。另外，2019年南通市的耕地土壤pH较2018年有大幅上升，这可能是采样时间及天气不同导致的。

图5 南通市下属不同市（区、县）的耕地土壤pH演变趋势

2.2 监测点耕地基础地力及稻麦产量情况

影响稻麦产量的因素较多，本文采用基础产量来评价监测点耕地土壤肥力对稻麦产量的贡献率。由表3可知，2008年—2019年期间，南通市监测点的稻麦基础产量不断下降，其中，小麦平均基础产量为2 943.6 kg/hm2，水稻平均基础产量为4 783.5 kg/hm2，土壤基础地力对产量的贡献率均在50%左右。在理论上，稻麦基础产量在长期无肥区设立5年后达到稳定，故监测点耕地基础产量小麦应为2 730 kg/hm2、水稻应为4 395 kg/hm2，但从实际监测结果来看，年际间稻麦基础产量有所变化，究其原因：（1）对监测点的稻麦生产管理不够严格；（2）不同监测点的稻麦生产农艺措施不一致；（3）种植的稻麦品种也不同；（4）监测点农作物种植不固定。因此，建议进行长期定位监测，以掌握本地区耕地真实的基础肥力。

表3 2008年—2019年南通市监测点耕地基础地力及稻麦产量情况

2.3 监测点稻麦轮作区耕地养分平衡状况及氮肥利用率

以2019年为例，对南通市监测点稻麦轮作区的耕地养分平衡状况及氮肥利用率进行分析。

由表4可知，2019年监测点稻麦轮作区的小麦当季耕地土壤养分平衡状况为（不算有机肥）氮（N）盈余59.6 kg、磷（P2O5）亏缺2.6 kg、钾（K2O）亏缺70.2 kg，水稻当季耕地土壤养分平衡状况为（不算有机肥）氮（N）盈余168.0 kg、磷（P2O5）亏缺16.2 kg、钾（K2O）亏缺203.4 kg；小麦化肥施用比例（折纯量）为N∶P2O5∶K2O=1∶0.34∶0.35，水稻化肥施用比例（折纯量）为N∶P2O5∶K2O=1∶0.20∶0.24；小麦有机养分投入量与无机养分投入量的比值为34%，水稻有机养分投入量与无机养分投入量的比值为15%，说明监测点的小麦、水稻施肥主要以化肥为主，且鉴于有机养分的投入主要来源为秸秆还田，故其养分含量不计入施肥量；小麦养分吸收量比例为氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=1∶0.5∶1.1，水稻养分吸收量比例为氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=1∶0.5∶1.6。

表4 2019年监测点稻麦轮作区稻麦吸肥量及肥料投入量 （单位: kg/hm2）

由表4可知，监测点常规区的小麦籽粒产量为6 157 kg/hm2、秸秆产量为6 630 kg/hm2，氮素吸收量为130.5 kg/hm2，长期无肥区的小麦籽粒产量为2 721.1 kg/hm2、秸秆产量为3 238.5 kg/hm2，氮素吸收量为52.6 kg/hm2，常规区氮肥投入量为190.1 kg/hm2，故氮肥利用率为40.98%；水稻常规区的籽粒产量为9 724 kg/hm2、秸秆产量为10 095 kg/hm2，氮素吸收量为184.5 kg/hm2，长期无肥区的籽粒产量为4 384.5 kg/hm2、秸秆产量为4 800 kg/hm2，氮素吸收量为57.5 kg/hm2，常规区氮肥投入量为352.5 kg/hm2，故氮肥利用率为36.03%。

3 结论与建议

3.1 耕地土壤肥力水平持续提高

监测结果表明，近年来，南通市各监测点的耕地土壤养分指标基本保持稳定，达到了动态平衡。与1982年相比，全市耕地土壤的有机质含量、全氮含量、有效磷含量均有大幅提高，土壤pH有所下降，但差异不显著，而土壤速效钾含量基本持平，处于中等水平。

3.2 耕地利用方式对土壤养分含量的影响较大

监测结果表明，种植不同农作物的耕地土壤养分含量差距较大。例如，2019年稻麦轮作区的耕地土壤有机质含量、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量、pH平均值分别为22.22 g/kg、1.28 g/kg、24.34 mg/kg、91.37 mg/kg、7.70，旱地作物种植区的耕地土壤有机质含量、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量、pH平均值分别为15.5 g/kg、1.08 g/kg、21.97 mg/kg、129.1 mg/kg、8.4，蔬菜种植区的耕地土壤有机质含量、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量、pH平均值分别为14.7 g/kg、0.85 g/kg、70.5 mg/kg、125 mg/kg、8.0，总体表现为旱地作物种植区的耕地土壤养分含量相对较低，尤其是有效磷含量和速效钾含量，而蔬菜种植区的耕地土壤养分累积量较多。

3.3 监测点耕地基础地力不平衡且对作物产量的贡献低

监测结果表明，监测点耕地基础地力对稻麦产量的贡献低，施肥对稻麦产量的贡献明显，小麦施肥可增产49.50%，水稻施肥可增产53.07%。同时，有的监测点原本是稻麦轮作区，后改种蚕豆或大豆，影响了长期无肥区的基础地力监测效果，应长期固定种植作物品种。

3.4 肥料利用率提升明显

近年来，无论是监测点测算还是肥料利用率试验，南通市稻麦生产上的肥料利用率均在不断提升，例如，监测结果表明，2019年小麦氮肥利用率达40.98%、水稻氮肥利用率达36.03%。经分析，肥料利用率提升的主要原因有：（1）应用目标产量法制定了肥料施用量、肥料品种及施肥结构；（2）探索应用了科学的施肥方式与方法，如侧深施肥方法、水肥一体化方式等；（3）平衡了各养分之间的关系与比例，且有机肥无机肥配合施用。

值得注意的是，在监测期间发现，各监测点虽有固定水泥板隔离，但仍有串水串肥的风险，这势必会影响监测效果。因此，建议加强监测区的设施维护和管理，以确保监测数据的准确性。

3.5 肥料品种和施肥策略对耕地土壤养分积累的影响较大

2005年—2014年，江苏省实施了测土配方施肥技术，提出了“减氮增磷补钾”的施肥策略，从而使南通市耕地土壤有效磷含量明显增加，2014年土壤有效磷含量达37.48 mg/kg；但2015年后，江苏省又提出了“减氮控磷补钾”的施肥策略，导致南通市耕地土壤有效磷含量又有所下降。目前，高浓度复混肥（如含量比为N∶P∶K=15∶15∶15的复合肥）在南通市得到了广泛应用，施用该肥料虽然能减少运输成本、劳动成本，但是过量的磷素会被土壤固定，从而增加了耕地土壤有效磷含量，造成磷素浪费。因此，在未来的施肥策略上，若磷素、钾素一次性基施，建议在小麦生产上选用磷（P2O5）含量∶钾（K2O）含量=1∶2的配方肥，在水稻生产上选用磷含量（P2O5）∶钾含量（K2O）=1∶3的配方肥，以控制磷素的投入。