劉國一 尼瑪扎西

(西藏自治區(qū)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所·西藏拉薩 850032)

西藏土壤肥料工作的研究與展望

劉國一*尼瑪扎西

(西藏自治區(qū)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所·西藏拉薩 850032)

西藏因其獨特的地理環(huán)境，具有土壤類型多，成因復雜等特點，與其相關(guān)的研究工作不僅具有很高的學術(shù)價值，在提高作物產(chǎn)量上也具有積極的現(xiàn)實意義。當前，通過第二次土壤養(yǎng)分普查和測土配方等項目基本弄清了土壤中氮磷鉀等大量元素的含量，鉀肥的用量逐漸增加，化肥配比趨于合理，但也存在土壤有機質(zhì)下降，化肥利用率不高等問題，需要繼續(xù)在土壤定位監(jiān)測、新型化肥研發(fā)、提高土壤肥力等方面進行重點研究，以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出更多的貢獻。

西藏 土壤肥料 研究進展

一、工作回顧

(一)上世紀的土壤研究工作

西藏土壤肥料研究工作起步較晚，在解放前西藏沒有開展土壤研究工作，在上世紀 三、四十年代，當時的科研工作者對全國的土壤地理分布規(guī)律、土類和亞土類分布和土地利用進行了調(diào)、查并編制土壤圖譜，但是沒有到西藏調(diào)研，有關(guān)西藏的土壤狀況描述只是推測性的描述[1]。1936 年梭頗主編的“中國之土壤”附圖，青藏高原是一片空白[2]。直到1951年西藏和平解放后，一批由當時國家政務院文化教育委員會組織的西藏科學工業(yè)隊57人的專家組由農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、水利、礦業(yè)等專業(yè)組成到西藏進行考察，此次考察歷時兩年，對西藏的土壤狀況有了初步的了解[3]，由于此前缺乏對西藏的了解，此次考察主要從宏觀角度對西藏的地質(zhì)、地貌和土壤類型進行描述，考察組將西藏的土壤分為8個類型，分別是高山草原土、石礫地帶、棕壤、栗鈣土、鹽漬土、沼澤地的腐泥土及泥炭土、棕鈣土、沙丘和礫灘，并簡單的論述了各類土壤的特征與利用狀況，高原土壤的發(fā)展與分布范圍，作物的生長范圍[4]。此次考察雖然時間較短，對西藏的土壤狀況了解不夠全面，土壤的分類也比較粗糙，但是初步掌握了調(diào)查區(qū)域內(nèi)的氣候、土壤、植被、耕作等方面的基本情況，為西藏土壤的研究與合理開發(fā)和利用奠定了基礎。

70年代初，中國科學院青藏高原綜合科學考察隊對西藏進行四年土壤調(diào)查研究，完成《西藏土壤》[5]，科學家們對青藏高原的形成，青藏高原的氣候特點，自然條件對土壤分布的影響等方面進行了探討，以土壤發(fā)生學為理論，對一些典型土壤的形成進行了重點闡述與論證，提出了青藏高原土壤形成與高原地質(zhì)構(gòu)造，氣候特點，植被分布是密切相關(guān)的[6]。西藏在國家土壤普查辦公室的統(tǒng)一布署下，于1979年在全區(qū)范圍內(nèi)先后開展了以耕地為重點，以田塊為基礎的全區(qū)第一次土壤普查工作。這次土壤普查的特點在于參與的單位多，有10個省市對西藏進行技術(shù)援助，100多個科研單位參與，專業(yè)技術(shù)人員達800多人。在西藏培訓了土壤普查技術(shù)人員并建立了土壤分析實驗室，使得西藏的土壤肥料研究工作有了質(zhì)的飛躍，該次土壤普查系統(tǒng)全面、成果豐碩，編寫了《西藏自治區(qū)土地資源數(shù)據(jù)集》，將西藏的土地資源科學的分為9個土綱，28個土類，67個亞類，362個土屬，2236個土種，成果填補了西藏土壤研究的空白，達到國際先進水平。

(二)上世紀肥料研究工作

在化肥的使用上面，西藏于60年代就從內(nèi)地引進硫酸氨、過磷酸鈣、氯化鉀等肥料，并在青稞上進行了肥料試驗，增產(chǎn)效果十分明顯，每公斤純氮可使青稞增產(chǎn)25公斤，比對照增產(chǎn)44.5%[7]。但是限于當時的條件，化肥的引進與示范工作曾一度終止，到了70年代，隨著冬小麥種植面積的擴大，以及優(yōu)良品種的推廣，化肥的作用逐漸被農(nóng)民所認可，使用量在逐漸增加。到了80年代，化肥被普遍使用，對西藏糧食產(chǎn)量的提高做出了巨大貢獻(圖1)。

圖 1 化肥用量與作物平均畝產(chǎn)量關(guān)系圖

注：數(shù)據(jù)來源于《西藏農(nóng)業(yè)概論》

化肥的用量與西藏糧食作物產(chǎn)量呈明顯線性相關(guān)關(guān)系，化肥的應用對糧食作物的增產(chǎn)發(fā)揮了直接的作用，因此，西藏農(nóng)科所農(nóng)業(yè)專家王先民認為在西藏，土壤肥力對糧食生產(chǎn)的決定作用達到 70%以上，肥力因素嚴重影響作物優(yōu)良品種資源和光照、水、溫等潛力的發(fā)揮[8]。

在80年代，施肥可以明顯提高作物產(chǎn)量，已成為農(nóng)民普遍接受的觀點，農(nóng)民也愿意購買和使用化肥，但是當時的施肥主要是根據(jù)肥料對產(chǎn)量的效果來決定的，具有一定的經(jīng)驗性。1988—1992年全國開展了第二次土壤普查，也對西藏進行了普查。這次西藏土壤普查工作從全國一些從事土壤肥料研究的研究機構(gòu)和大學抽掉了大批精兵強將，歷時4年完成了西藏第二次土壤普查工作。這次土壤普查對西藏農(nóng)田土壤的基本結(jié)論是“缺氮、少磷、富鉀”，西藏大部分土地磷素缺乏，缺磷的主要原因是土壤母質(zhì)含磷礦物缺乏，加上氣候干燥土壤pH值偏堿性不利于有效磷的轉(zhuǎn)化，一般土壤中磷素的活性在pH值=6.5—7時較高，當pH值>7時，土壤中存在的磷酸鈣使水溶性磷變?yōu)殡y溶性磷，植物不易吸收。磷素缺乏成為限制農(nóng)作物高產(chǎn)的主要因素，使用磷肥作物增產(chǎn)效果明顯，當時在拉薩、日喀則、山南地區(qū)都做了磷肥試驗，效果明顯。

圖 2 氮磷增產(chǎn)效果試驗

從圖中可以看出單施磷肥均具有較好的增產(chǎn)效果，而氮磷配合效果更好，尤其在西藏西部日喀則地區(qū)。在第二次土壤普查結(jié)果與田間試驗的基礎上，西藏農(nóng)資部門在調(diào)運氮肥外開始注重磷肥的引進。

圖 3 西藏磷肥調(diào)運量

注：數(shù)據(jù)來源于西藏統(tǒng)計年鑒(1994-2012年)

上世紀90年代，磷酸二銨被大量使用，作為補充土壤磷元素的復合肥料，磷肥的用量也呈逐年上升趨勢。相應的大田作物施肥 NPK 之比為 1:0.5:0[9]，此時的施肥報酬率最高。直到本世紀初發(fā)現(xiàn)經(jīng)過多年磷肥的大量使用，磷元素在土壤中有所沉積，部分地區(qū)的土壤中磷素不再缺乏，單艷紅等的研究表明，在土壤中長期大量的施用磷肥，磷素會產(chǎn)生積累，降低磷素的有效性，如果再進一步大量施用磷肥，會增加磷素流失的風險，對環(huán)境造成不利的影響[10]。王瑞等對西藏不同年限耕地土壤磷素進行分級研究時發(fā)現(xiàn)，隨著耕種時間的延長，各無機磷組分都出現(xiàn)增加的趨勢，特別是耕種年限大于50年的耕地無機磷組分的增加更為明顯[11]，這樣的結(jié)果實際上是增施磷肥導致的。

二、自2000年來的土肥研究工作

(二) 大量元素研究工作

這時科研人員開始將目光轉(zhuǎn)到作物所需的3大元素之一鉀素，西藏由于土壤母質(zhì)含鉀量高，在第二次土壤普查時認為西藏是不缺鉀地區(qū)，所以在2000年以前西藏大田基本沒有施用過鉀肥，多年來作物不斷從土壤中吸取鉀元素而還田的秸稈又很少，導致農(nóng)田土壤中含鉀量在逐年下降，2001 年關(guān)樹森對西藏主要產(chǎn)糧農(nóng)業(yè)縣土壤鉀素含量情況進行調(diào)查發(fā)現(xiàn)西藏大部分農(nóng)業(yè)縣土壤含鉀量較低，均在全國分級范圍中的5-6級，隨后研究人員在西藏拉薩、日喀則等地進行了鉀肥肥效田間試驗，發(fā)現(xiàn)田間施用鉀肥確實有良好的增產(chǎn)效果。春青稞增施鉀肥產(chǎn)量可達288kg/mu，比施氮磷肥的243 kg/mu，增產(chǎn)45kg/mu，增產(chǎn)效果良好[12]。2007年劉國一在西藏拉薩市堆龍德慶縣，進行冬小麥氮磷鉀肥肥效試驗，結(jié)果氮肥對小麥產(chǎn)量的貢獻率是53%，磷肥是4.9%，鉀肥是16.2%，發(fā)現(xiàn)鉀肥對小麥的產(chǎn)量貢獻量高于磷肥[13]。通過試驗發(fā)現(xiàn)西藏施用鉀肥增產(chǎn)效果優(yōu)于磷肥，而與此同時，在大田里，肥料的用量還是磷肥大于鉀肥，圖4。

圖4 西藏和全國磷肥在化肥中的使用比例

這樣使得土壤中磷素存在流失浪費的現(xiàn)象，而鉀素又不足，土壤不能提供作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的養(yǎng)分需求。

但是在研究上，研究人員開始注重氮磷鉀元素的配合，向作物提供平衡的養(yǎng)分需求，以關(guān)樹森先生等為代表的西藏農(nóng)科院土肥研究室引進了農(nóng)田土壤平衡施肥研究方法，該方法以李比西的“最小養(yǎng)分率”為依據(jù)，即作物的產(chǎn)量受土壤供應能力最小的養(yǎng)分所決定，要提高產(chǎn)量必須增加土壤中最小養(yǎng)分。首先需對土壤養(yǎng)分進行測試，運用田間試驗找出土壤的最小養(yǎng)分，即產(chǎn)量限制養(yǎng)分，然后對肥料的利用率進行研究，根據(jù)肥料利用率和土壤中養(yǎng)分含量和目標產(chǎn)量進行施肥。徐友偉在試驗條件下用養(yǎng)分平衡法計算獲得青稞 310 公斤/畝的產(chǎn)量需要投入肥料分別為：尿素 15.87 公斤/畝，磷酸二銨 18.10 公斤/畝，氯化鉀 16.61 公斤/畝，即：每畝施用養(yǎng)分純 N 為10.56 公斤，純磷 P2O5為 8.31 公斤，純鉀 K2O 為 8.30 公斤[14]。

到了2006 年西藏開始實施測土配方項目，通過在大田中采集土壤樣品、分析土壤大量元素含量，進行“3414”田間肥效試驗，根據(jù)作物的目標產(chǎn)量，研究本區(qū)域的最佳氮磷鉀施用配比。大田示范表明，青稞施用測土配方肥料，產(chǎn)量比對照增加10%—15%[15]。這時西藏開始從內(nèi)地大量調(diào)運鉀肥，以補充土壤鉀素的不足。

圖 5 西藏鉀肥調(diào)運量

(二) 有機質(zhì)研究工作

除了對氮磷鉀大量元素研究外還對西藏土壤有機質(zhì)含量、分布特征及影響因素進行研究，土壤有機質(zhì)在土壤肥力、生態(tài)環(huán)境方面有著重要的意義，而土壤中有機質(zhì)的含量受到自然和人為因素共同作用[16]，劉國一、尼瑪扎西等將西藏耕地按4個生態(tài)區(qū)進行劃分，通過取土分析后結(jié)果如下：

圖 6 不同區(qū)域有機質(zhì)含量圖

西藏土壤有機質(zhì)含量較低，平均值為24.51 g·kg-1，有機質(zhì)的分布呈現(xiàn)明顯地區(qū)域特征，主要受氣候因素影響[17]，但是農(nóng)田有機肥用量與土壤有機質(zhì)含量也呈顯著相關(guān)關(guān)系。

(三)微量元素研究工作

西藏土壤微量元素含量較高，茍文平研究了西藏土壤中有效鐵含量[18]，其平均含量為83 mg/kg， 普遍較高，只有少部分土壤有效Fe低于缺乏臨界值5 mg/kg，F(xiàn)e含量受土壤酸堿性影響較大，酸性土壤鐵含量較高、堿性較低。西藏土壤全硒含量平均值為(0.150±0.084)mg·kg-1，僅為中國土壤全硒含量平均值(0.290±0.255)mg·kg-1的一半[19];土壤中全硫含量大部分在0.10.3 mg·kg-1之間[20]，銅含量21 .90 mg·kg-1，略低于全國平均水平[21]，有效鋅平均含量為3.0 mg·kg-1[22]，有效錳含量分別平均約為46.17 mg·kg-1，含量豐富[23]。除了較少種類的微量元素外，西藏土壤大部分微量元素都與全國平均水平一致或略高于全國平均水平，除了種植功能性作物外一般不需要使用微肥。

三、研究展望

(一)加強對土壤養(yǎng)分的監(jiān)測，把握土壤養(yǎng)分變化趨勢

肥料長期定位試驗能系統(tǒng)地研究土壤肥力演變和肥效變化規(guī)律，克服因氣候年變化對肥效的影響;能研究各種肥料對作物產(chǎn)量、品質(zhì)的作用和培肥差異，以及在輪作中肥料的合理施用等。它是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)科學的一項重要的基礎研究工作。英國、美國、前蘇聯(lián)、德國等國家均建立了長達50年以上的定位試驗，其中建于1843年的英國洛桑試驗站已有150多年的歷史。我國在70年代末至80年代初全國化肥試驗網(wǎng)布置了一批肥料長期定位試驗。1987年國家計委和農(nóng)業(yè)部又在全國重點農(nóng)區(qū)和主要土壤類型上建立起9個土壤肥力和肥料效益長期定位監(jiān)測基地，西藏自治區(qū)到目前為止尚未有土壤肥力和肥料效益長期定位監(jiān)測試驗站。研究西藏不同施肥方式的養(yǎng)分供給效應、作物反應、肥料利用變化趨勢，以及長期施肥后土壤的物理、化學性質(zhì)的變化規(guī)律、土地生產(chǎn)力演進等科學與生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)問題，對合理施肥、充分發(fā)揮土壤增產(chǎn)潛力和肥料效益、更好利用土地資源，促進西藏地區(qū)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展，建立土壤肥力和肥料效益長期定位監(jiān)測試驗站有著重要的理論和實踐意義。

(二)新型肥料的引進與開發(fā)

2010年西藏化肥單位面積用量為195.7kg/ha，明顯高于西部省區(qū)的平均值160kg/ha，在化肥使用上面，區(qū)域間差異極大，在日喀則、拉薩、山南等河谷農(nóng)區(qū)化肥用量可達到450—600kg/ha，而在一些較為偏遠的山村里基本上不用化肥?；蚀罅渴褂迷谔岣咿r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時，也對環(huán)境產(chǎn)生了嚴重的負面影響， 并威脅到西藏農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，研究表明目前西藏化肥施用量已經(jīng)超過了經(jīng)濟意義上的最優(yōu)用量，由于肥料的報酬低價率導致化肥利用率較低。經(jīng)過對土壤進行取樣分析，中低產(chǎn)田土壤有機質(zhì)、有效氮、有效鉀含量較低不能滿足作物正常生長需求，但是，全氮和全鉀含量較高，70%的土壤全氮、全鉀含量高于全國平均水平。這些養(yǎng)分在西藏高寒、干旱的環(huán)境下卻難以轉(zhuǎn)化為作物可直接利用的有效養(yǎng)分，通過研究發(fā)現(xiàn)，纖維素分解菌和解鉀細菌可以較快的分解土壤有機質(zhì)和硅酸鹽，釋放出作物所需的有效氮和有效鉀。所以需要引進或研發(fā)適應西藏大部分農(nóng)田的生物肥料，提高土壤有效氮鉀含量，滿足作物生長中的養(yǎng)分需求。

控釋肥料能使養(yǎng)分的供應能力與作物生長發(fā)育的需肥要求相一致，西藏的主載作物是青稞，青稞在栽培中的倒伏難題是實現(xiàn)青稞大面積高產(chǎn)的障礙，倒伏主要是栽培過程中群體密度大，一次性施肥量多造成，但是如果減少青稞的播量和施肥量又會影響產(chǎn)量，目前西藏在青稞種植中使用較多的氮肥是尿素，尿素屬于速效肥，使青稞在短時間內(nèi)較快的生長，生長較快容易使青稞的莖稈節(jié)間變長，細胞壁變薄，莖稈彈性減弱，青稞易于倒伏，控釋肥料的有效成分可以在作物生長期內(nèi)緩慢的釋放，可使作物緩慢的生長，降低青稞莖稈倒伏的風險，同時控釋肥可以根據(jù)作物對養(yǎng)分的需求進行階段性釋放，提高肥料的利用率。所以在西藏開展控釋肥的研究有望減少青稞倒伏，增加青稞產(chǎn)量和提高化肥利用率，降低環(huán)境污染。

(三)提高土壤肥力特別是土壤有機質(zhì)含量的技術(shù)研究

西藏土壤有機質(zhì)含量較低，自80年代以來土壤有機質(zhì)含量一致呈下降趨勢，影響有機質(zhì)的因素主要是氣候因素，在西藏的中西部地區(qū)植被生長較差，土壤接收的植物凋零物較少，而這些地區(qū)農(nóng)民生活燃料缺乏，秸稈及牛羊糞便常被作為燃料使用，還田量很少，耕地里一方面有機物的投入較少，另一方面大量化肥的使用加速土壤有機質(zhì)的分解，使得土壤有機質(zhì)急劇下降，土地的肥力降低。因此，西藏急需開展增加土壤有機質(zhì)提升土壤肥力、協(xié)調(diào)土壤肥力與作物高產(chǎn)之間、農(nóng)業(yè)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展相關(guān)方面的項目研究，在提高當?shù)禺a(chǎn)量的同時，減緩因施肥而造成的生態(tài)環(huán)境的惡化，促進西藏農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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Research and Prospect on the work of soil and fertilizer in Tibet

Liu guoyi Nima zhaxi

( Agricultural Resources and Environmental Sciences,Institute of Agriculture and Animal Husbandry Tibet Autonomous Region, Lhasa 850000)

Because of its unique geographical environment, there were many soil types in Tibet. The researching about Tibet soil not only had high academic value, but also had positive significance in improving crop yields. Currently, by the second survey of soil nutrients and soil testing project in Tibet to clarify the content of the soil in NPK elements, gradually increase the amount of potash, fertilizer ratio tends to be reasonable, but there were also soil organic matter decline, fertilizer utilization rate was not high, need to continue to monitor the positioning in the soil, the new fertilizer research and development, improve soil fertility and other aspects of key research, in order to make more contributions in agricultural production.

Tibet; Progress; Fertilizer

“西藏主要氣候類型區(qū)耕地土壤養(yǎng)分長期定位觀測研究” ，“氣候變化對西藏主要農(nóng)作物及其生長環(huán)境的影響與對策研究”。

劉國一(1979-)，副研究員。主要從事植物營養(yǎng)、作物栽培等方面的研究與示范工作。聯(lián)系方式guoyiliu@qq.com