皖江经济带耕地土壤养分丰缺地球化学评价及科学施肥研究

2022-04-19杜国强陈富荣邢润华梁红霞陶春军李明辉史春鸿严明疆

安徽农业科学 2022年7期

杜国强陈富荣邢润华梁红霞陶春军李明辉史春鸿严明疆

摘要利用1∶25萬土地质量地球化学调查获取的9 632个耕地表层土壤（0～20 cm）数据，系统分析评价皖江经济带耕地土壤养分含量、丰缺状况及空间分布，探讨科学施肥方法。结果表明，皖江经济带耕地土壤耕作层有机质、全氮、全磷、全钾含量分别为21.07、1.21、0.59、16.47 g/kg;不同耕地类型养分含量差异明显，有机质、全氮含量为水田>旱地>水浇地，全磷、全钾含量为水浇地>旱地>水田;耕地有机质处于中等—较缺乏水平，全氮以中等水平为主，全磷处于较缺乏水平，全钾处于中等—较缺乏水平;耕地土壤养分综合等级以中等等级（14 632 km2、占比51.52%）为主，较缺乏等级（11 430 km2、占比40.24%）次之，不同耕地类型土壤养分综合等级差异显著;建议根据养分评价结果结合农作物种植现状，在合肥、滁州西部、六安东部等养分缺乏区适当增加相应缺肥比例。该研究结果可为皖江经济带耕地科学管护及合理施肥提供参考。

关键词皖江经济带;耕地;土壤养分丰缺;地球化学评价;科学施肥

中图分类号 X142 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2022）07-0150-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.07.036

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Geochemical Evaluation of Soil Nutrient Abundance and Deficiency of Cultivated Land in the Wanjiang Economic Belt and Brief Discussion on Scientific Fertilization

DU Guo-qiang，CHEN Fu-rong，XING Run-hua et al

（Geological Survey of Anhui Province（Anhui Institute of Geological Sciences），Hefei，Anhui 230001）

Abstract Using the data of 9 632 topsoil （0-20 cm） of cultivated land obtained from the 1∶250 000 geochemical survey of soil quality，systematic analysis and evaluation of soil nutrient content，abundance and deficiency status and spatial distribution of cultivated land in the Wanjiang Economic Belt were done in order to explore scientific fertilization methods.Research showed that the organic matter，total nitrogen，total phosphorus，and total potassium content of the cultivated land in the Wanjiang Economic Belt were 21.07，1.21，0.59，16.47 g/kg;the nutrient content of different cultivated land types were obviously different， organic matter and total nitrogen content were paddy field>dry land>irrigated land，the content of total phosphorus and total potassium was irrigated land> dry land> paddy field.The organic matter of cultivated land was at a medium-relatively deficient level， total nitrogen was mainly at a medium level，total phosphorus was at a relatively deficient level，and total potassium was at a relatively deficient-medium level.The comprehensive soil nutrient level of cultivated land was mainly at the medium level （14 632 km2，accounting for 51.52%），followed by the relatively deficient level （11 430 km2，accounting for 40.24%）.There were significant difference in the comprehensive soil nutrient levels of different cultivated land types.It was recommended that based on the results of nutrient evaluation and the status of crop planting，we should increase the proportion of corresponding fertilizer shortages in the nutrient-deficient areas such as Hefei，western Chuzhou， and eastern Lu'an. The research results can provide references for the scientific management and protection of cultivated land and rational fertilization for the Wanjiang Economic Belt.

Key words Wanjiang Economic Belt;Cultivated land;Soil nutrient abundance and deficiency;Geochemical evaluation;Scientific fertilization

皖江经济带是安徽省重要粮食主产区，是长三角优质农产品基地。2018年安徽统计年鉴数据显示皖江经济带耕地面积284.029万hm2[1]，占全省总耕地的48.26%。区内2019年稻谷、小麦、玉米总产量分别为1 120.3万、329.8万、70.5万t，分别占全省总产量的69%、20%、11%，油菜籽、棉花、烟叶产量全省占比高达80%以上[2]。耕地土壤耕作层主要养分元素含量、丰缺状况及其空间分布特征是耕地肥力的重要标志，含量直接影响农作物生长[3-6]。受地质背景、土壤类型、土地利用方式以及地形、气候等因素影响[7-8]，区域土壤养分状况往往差异明显。因此，掌握重要耕地区土壤养分丰缺状况及空间分布对农业生产种植具有重要意义。

笔者利用皖江经济带地区1∶25万土地质量地球化学调查获取的9 632个高密度、高精度耕地表层土壤地球化学数据，选取有机质、全氮、全磷、全钾作为研究指标，运用地统计学和土壤养分地球化学综合评价等方法，系统揭示土壤养分含量、丰缺状况及空间分布特征，并提出养分缺乏区科学合理施肥建议，以期为耕地科学管护及科学合理施肥提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

皖江经济带地处安徽省中南部，行政区划包括合肥、芜湖、马鞍山、铜陵、安庆、池州、滁州、宣城8个地级市全境及六安市金安区、舒城县，总面积75 800 km2，地理坐标115°45′00″～119°23′00″E、29°34′00″～33°10′00″N。区内涉及江淮丘陵平原、沿江平原、大别山地和皖南山地等地貌类型，以亚热带湿润季风气候和暖温带半湿润气候为主。土壤母质类型复杂多样，以河流冲积物母质、晚更新世黄土母质为主，占比分别为23.14%、2381%。土壤类型以水稻土和红壤为主，其次为黄褐土和粗骨土。耕地面积28 402.9 km2，占皖江经济带总面积的37.5%，是安徽省稻谷、油菜籽、棉花、烟叶等农产品的主产区。

1.2 数据来源

研究数据来源于9 632件2003—2017年调查完成的皖江经济带地区1∶25万土地质量地球化学调查表层（耕作层）土壤数据，土壤样品采集方法及质量要求执行《DZ/T 0258—2014多目标区域地球化学调查规范（1∶250 000）》[9]。表层土壤样品按1 km×1 km网格化均匀布设样点，在网格中具有代表性的位置50 m内等量采集4件土壤子样组合成1件样品，采样深度为0～20 cm，去除植物根茎、砾石等杂质，样品重量1 kg，野外自然晾晒干燥后过20目尼龙筛，并充分混匀，按1件/4 km2等量抽取过筛后的单点样品组合为1件样品（200 g），送实验室分析。

1.3 样品检测

样品分析测试由安徽省地质实验研究所（自然资源部合肥矿产资源监督检测中心）完成。采用重铬酸钾氧化还原容量法（VOL）测定有机质含量，采用凯氏氮容量法（VOL）测定全氮含量，采用粉末压片-X射线荧光光谱法（XRF）测定全磷和全钾含量。采用国家一级标准物质等进行样品分析质量控制，分析测试检出限、报出率、准确度、精密度等均符合《DZ/T 0258—2014 多目标区域地球化学调查规范（1∶250 000）》要求。

1.4 数据处理

运用Excel 2016统计土壤养分元素地球化学参数，应用PASW Statistics 18对试验数据进行相关分析，相关系数达显著者建立其相应的函数回归方程，应用地球化学勘查一体化系统结合Mapgis 67软件编制土壤养分丰缺分级等图件。

1.5 土壤养分等级划分方法土壤有机质、全氮、全磷、全钾养分丰缺分级参照全国第二次土壤普查养分等级划分标准，并将五等、六等标准合并（表1），四等及以下的养分等级划分标准不变。

土壤养分地球化学综合等级划分方法依据《DZ/T 0295—2016 土地质量地球化学评价规范》[10]，在土壤全氮、全磷、全钾单指标养分丰缺等级基础上，按照公式（1）计算土壤养分地球化学综合等级，其等级划分见表2。

f 养综= k if i（i=1，2，3，4，…，n）（1）

式中，f 养综为土壤全氮、全磷、全钾评价总得分，1≤f 养综≤5;k i为全氮、全磷、全钾权重系数，分别取0.4、0.4和0.2;f i为土壤全氮、全磷、全钾的单指标等级得分，单指标等级为五等、四等、三等、二等、一等所对应f i分值分别为1分、2分、3分、4分、5分。

2 结果与分析

2.1 耕地土壤养分含量特征

皖江经济带耕地土壤耕作层中有机质、全氮、全磷、全钾平均含量分别为21.07、1.21、059、16.47 g/kg，分别处于中等、中等、较缺乏、中等水平（表3）。与全国第二次土壤普查时安徽省耕地土壤养分平均值相比[11]，研究区耕地土壤有机质、全氮、全磷含量略高，而全钾偏低，浓集系数表现为全磷（1.20）>全氮（1.09）>有机质（1.05）>全钾（0.89）。区内有機质、全氮、全磷、全钾均属中等变异（10%<变异系数<100%）[12-13]，变异程度表现为全磷（39.6%）>有机质（24.2%）>全钾（23.7%）>全氮（20.4%）。

经相关性分析，皖江经济带耕地土壤耕作层中有机质和全氮含量高度相关，R=0.660 4，确定系数R2=0.436 1，统计学意义表示皖江经济带耕地土壤耕作层中全氮含量与有机质含量之间呈正相关，但氮素量的变异平方和只有43.61%决定于有机质含量，还有56.39%则为其他因素造成，结果与全国第二次土壤普查时全省研究结果相似。其他指标之间相关性较低（图1）。

2.2 不同耕地类型土壤养分含量特征

根据安徽省土地利用现状资料进行统计，皖江经济带耕地类型以水田为主，水田、旱地、水浇地面积分别为24 363、3 612、428 km2，占比分别为85.8%、12.7%、1.5%，其中旱地主要分布于长江沿岸和滁州、合肥地区，水浇地主要分布于宿松、望江、东至、繁昌、和县等沿江地区。

2.2.1 水田。

皖江经济带水田耕作层中有机质、全氮、全磷、全钾平均含量分别为21.32、1.23、0.57、16.36 g/kg，有机质、全氮、全钾处于中等水平，全磷处于较缺乏水平（表4）。与研究区耕地土壤养分平均值相比，水田耕作层中有机质、全氮略高，全磷、全钾略低。与全国第二次土壤普查时安徽省水田中土壤养分平均值相比，研究区水田耕作层中全磷明显较高，有机质略高，全氮、全钾略低。水田中有机质、全氮、全磷、全钾均为中等变异。

2.2.2 旱地。皖江经济带旱地耕作层中有机质、全氮、全磷、全钾平均含量分别为19.65、1.12、0.66、16.66 g/kg，有机质处于较缺乏水平，全氮、全磷、全钾处于中等水平（表4）。与研究区耕地土壤养分平均值相比，旱地耕作层中有机质、全氮略低，全磷、全钾略高。与全国第二次土壤普查时安徽省旱地中土壤养分平均值相比，研究区旱地耕作层中有机质、全氮、全磷明显较高（浓集系数均大于1.2），全钾略低。旱地中有机质、全氮、全磷、全钾均为中等变异。

2.2.3 水浇地。

皖江经济带水浇地耕作层中有机质、全氮、全磷、全钾平均含量分别为18.90、1.09、0.96、21.03 g/kg，有机质处于较缺乏水平，全氮处于中等水平，全磷、全钾达较丰富水平（表4）。与研究区耕地土壤养分平均值相比，水浇地耕作层中有机质、全氮略低，全磷、全钾明显较高。水浇地中有机质、全氮、全磷、全钾均为中等变异。

皖江经济带不同耕地类型土壤养分含量对比结果显示，有机质、全氮含量表现为水田>旱地>水浇地，全磷、全钾含量表现为水浇地>旱地>水田，仅全氮在不同耕地类型中均处于同等丰缺水平，全磷在不同耕地类型中丰缺水平差异最显著，表明不同耕地类型中有机质、全氮、全磷、全钾含量差异明显。

2.3 单指标土壤养分丰缺等级

2.3.1 有机质。

皖江经济带耕地有机质总体处于中等—较缺乏水平（表5、图2），二者总面积26 828 km2，比例达94.45%，其中有机质较缺乏土壤主要分布于合肥市及周边区域。有机质丰富、较丰富及缺乏土壤零星分布，总比例仅5.55%，其中有机质丰富—较丰富土壤主要分布于芜湖市南陵县、无为县、芜湖县以及宣城市宣州区和马鞍山市当涂县地区，有机质缺乏土壤主要零星分布于长江沿岸、滁州市定远县及凤阳县。

2.3.2 全氮。

皖江经济带耕地全氮以中等水平为主（面积22 499 km2，比例达79.21%），较缺乏及较丰富土壤次之，丰富及缺乏土壤零星分布。全氮丰富—较丰富土壤主要分布于芜湖市南陵县、宣城市宣州区、马鞍山市当涂县、池州市东至县等地，全氮较缺乏—缺乏土壤主要分布于滁州市定远县、凤阳县、明光市及合肥市肥东县和安庆市潜山—太湖一带（表5、图3）。

2.3.3 全磷。

皖江经济带耕地全磷总体处于较缺乏水平（面积15 797 km2，占比55.62%），中等土壤次之，缺乏及较丰富土壤比例接近，丰富土壤零星分布。全磷丰富—较丰富土壤主要分布与长江沿岸及滁州市来安县—明光市一带，前者呈带状分布，后者分布与玄武岩出露范围一致，受地质背景控制特征显著。全磷较缺乏—缺乏土壤主要分布于合肥、滁州西部、六安东部等地区（表5、图4）。

2.3.4 全钾。

皖江经济带耕地全钾总体处于中等—较缺乏水平（面积23 717 km2，占比83.50%），丰富—较丰富土壤比例为15.71%，主要分布于长江沿岸、大别山区和皖南山区，缺乏土壤比例低（0.79%），主要零星分布于宣城市宣州区、广德市、郎溪县和安庆市望江县、宿松县（表5、图5）。

2.4 土壤养分地球化学综合等级

评价结果显示，皖江经济带耕地土壤养分处于丰富、较丰富、中等、较缺乏、缺乏等级的面积分别为38、2 220、14 632、11 430、83 km2，所占比例分别为0.13%、7.82%、51.52%、40.24%、0.29%，说明皖江经济带耕地土壤养分以中等等级为主，较缺乏等级次之，二者比重较接近，较丰富等级比例较小，丰富及缺乏等级仅零星分布（表5、图6）。在空间上养分丰富—较丰富土壤主要沿长江两岸分布，养分较缺乏土壤较集中分布于合肥市、滁州西部、六安东部地区，养分缺乏土壤零星分布于凤阳县、定远县、金安区、郎溪县、广德市、望江县、宿松县。

不同耕地类型中，土壤养分综合等级存在显著差异（图7）。水田中土壤养分以中等—较缺乏等级为主;旱地中土壤养分虽同样以中等—较缺乏等级为主，但中等/较缺乏土壤养分比值高于水田，同时较丰富及缺乏等级土壤的比例明显高于水田;水浇地中土壤养分则以较丰富—中等等级为主，明显区别于水田和旱地。

2.5 研究区科学施肥方案

耕地养分缺乏阻碍我国农业的发展，导致农业出现低产现象，但盲目过量使用化肥可能导致土壤酸碱度严重失衡，造成土壤结构遭到严重破坏從而导致土壤板结，对农作物生长产生不良的影响，甚至对地下水等环境造成污染和加剧氧化亚氮等温室气体排放[14-15]。因此根据土壤养分测评结果及作物生长习性进行科学合理施肥尤为重要。

根据皖江经济带耕地土壤主要养分元素丰缺状况及分布特征，针对有机质、全氮、全磷、全钾缺乏的区域，共划分了8种不同的施肥建议（图8），供测土配方和农业生产参考。如针对合肥、滁州西部、六安东部、马鞍山市和县等磷缺乏地区，建议根据种植作物类型，适当增加施肥中磷肥的比例，在定远县西北局部适当增加有机质的比例，在宿松县、望江县、广德市局部钾缺乏区适当增加钾肥比例等。

3 结论与讨论

（1）皖江经济带耕地土壤耕作层中有机质、全氮、全磷、全钾平均含量分别为21.07、1.21、0.59、16.47 g/kg，分别处于中等、中等、較缺乏、中等水平，全氮与有机质含量呈正相关，相关系数为0.66。

（2）不同耕地类型中有机质、全氮、全磷、全钾含量差异明显，有机质、全氮含量表现为水田>旱地>水浇地，全磷、全钾含量表现为水浇地>旱地>水田。

（3）皖江经济带耕地有机质总体处于中等—较缺乏水平，全氮以中等水平为主，全磷总体处于较缺乏水平，全钾总体处于中等—较缺乏水平。

（4）皖江经济带耕地土壤养分以中等等级（面积14 632 km2、占比51.52%）为主，较缺乏等级（面积11 430 km2、占比40.24%）次之，二者比重较接近。不同耕地类型土壤养分综合等级存在显著差异。

（5）针对合肥、滁州西部等养分缺乏区，建议根据土壤养分评价结果和作物类型，调整氮、磷、钾施肥比例，做到科学合理施肥。

参考文献

[1]

安徽省统计局，国家统计局安徽调查总队.安徽统计年鉴-2019[M].北京：中国统计出版社，2019.

[2] 安徽省统计局，国家统计局安徽调查总队.安徽统计年鉴-2020[M].北京：中国统计出版社，2020.

[3] 李颖慧，姜小三.黄淮海平原农区农用地土壤肥力评价及时空变化特征：以山东省博兴县为例[J/OL].农业资源与环境学报，2021-05-11[2021-10-26].https：//doi.org/10.13254/j.jare.2021.0100.

[4] 武治华，牛继平.青海省耕层土壤养分含量相关性分析研究[J].安徽农业科学，2017，45（23）：101-105.