胡 明

(1.渭南師范學院 農(nóng)商學院，陜西 渭南 714099；2.陜西省河流濕地生態(tài)與環(huán)境重點實驗室，陜西 渭南 714099)

【現(xiàn)代應用技術研究】

澄城縣農(nóng)業(yè)土壤養(yǎng)分時空變化特征

胡 明1,2

(1.渭南師范學院 農(nóng)商學院，陜西 渭南 714099；2.陜西省河流濕地生態(tài)與環(huán)境重點實驗室，陜西 渭南 714099)

研究耕地土壤養(yǎng)分(有機質(OM)、堿解氮(AN)、有效磷(AP)和速效鉀(AK))時空分布特征對改善土壤理化性狀、保護環(huán)境和促進農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要意義。通過運用經(jīng)典統(tǒng)計學方法對2014年澄城縣農(nóng)業(yè)土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀時空變異進行分析，并與1982年土壤普查數(shù)據(jù)進行對比，結果表明：土壤有機質、堿解氮處于缺乏水平；有效磷處于適量水平；速效鉀處于豐富水平；pH為弱堿性土。與土壤普查數(shù)據(jù)相比，澄城縣土壤養(yǎng)分除速效鉀略有下降外，其他養(yǎng)分都有了較大幅度的提高。建議該地區(qū)增加有機肥的投入，以保證作物穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。

澄城縣；農(nóng)業(yè)土壤；養(yǎng)分

0 引言

土壤養(yǎng)分是指土壤為植物生長所提供的必需的營養(yǎng)元素[1]。從20世紀70年代開始，人們逐漸認識到對土壤養(yǎng)分狀況進行研究，能夠有效地指導農(nóng)民耕作和施肥等種植活動，同時也對生態(tài)環(huán)境保護具有重要意義[2]。20世紀80年代，土地評價研究在世界各國普遍展開。我國曾于20世紀50年代和80年代進行了兩次土壤普查，摸清了當時我國土壤養(yǎng)分含量的基本情況，之后再沒有進行過大規(guī)模的土壤普查，近年來，不同地區(qū)進行的測土配方實驗促進了人們了解當?shù)赝寥鲤B(yǎng)分現(xiàn)狀的發(fā)展。目前利用測土配方實驗與兩次土壤普查數(shù)據(jù)進行的農(nóng)業(yè)土壤養(yǎng)分時空變化的研究已經(jīng)很多。劉芬等[3]通過對渭北旱塬區(qū)第二次土壤普查數(shù)據(jù)與2010—2012年測土配方數(shù)據(jù)進行對比發(fā)現(xiàn)，有機質、堿解氮、有效磷都有一定幅度的增加，速效鉀含量變化不大，這些變化與農(nóng)業(yè)肥料的投入有密切的關系。趙清賀等[4]在研究黃河中下游河岸帶土壤空間異質性時發(fā)現(xiàn)，銨態(tài)氮隨海拔高度的增加有遞增趨勢，速效鉀含量變化不大。呂真真等[5]在研究環(huán)渤海沿海區(qū)域土壤養(yǎng)分空間變異過程中發(fā)現(xiàn)研究區(qū)土壤養(yǎng)分總體上缺乏，特別是堿解氮、全氮、有機質含量相對較低。以上研究都是著眼于土壤養(yǎng)分及空間分布情況方面的研究，這對我國不同區(qū)域農(nóng)田土壤養(yǎng)分在多年來耕作中的變化及發(fā)展提供了科學依據(jù)[6]。

在20世紀的土壤普查對研究區(qū)土壤養(yǎng)分基本情況有大致了解的基礎上，再經(jīng)過多年的種植，人們對土地的投入觀念與投入方式發(fā)生了很大改變，摸清澄城縣農(nóng)業(yè)土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀以及變化趨勢，可更好地指導農(nóng)戶正確施肥與耕種，有效利用和改良耕地土壤，保持土壤肥力，使農(nóng)業(yè)土壤可持續(xù)發(fā)展，同時又可通過農(nóng)作物增產(chǎn)緩解糧食供應緊張問題，提高農(nóng)民收入，促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展[7]。研究土壤養(yǎng)分對于保護澄城縣耕地環(huán)境也具有積極作用。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)地處陜西省渭北高原的東北部,北緯34°55′45″～35°27′05″,東經(jīng)109°40′30″～110°05′50″,面積1 121 km2，縣境屬關中平原暖溫帶半濕潤季風區(qū)，年均氣溫12℃，降水量680 mm，總耕地面積約600 km2，人口約有40萬，是陜西省重要的糧食作物生產(chǎn)基地[8]。

1.2 土樣采集和處理

本次研究采樣時間為2014年,樣品采集數(shù)量1 334個。采集深度0～20 cm，每塊地取15～20個樣點混合，通過四分法保留1 kg左右去雜后帶回實驗室，于陰涼通風處平攤放置風干。研磨后過60目篩，待測。

1.3 分析測定方法

土壤檢測方法采用常規(guī)分析方法，土壤pH值用除去CO2的蒸餾水浸提，水土比為1∶2.5,玻璃電極法測定；有機質含量采用重鉻酸鉀外熱法進行測定；堿解氮含量采用堿解擴散法測定；有效磷含量在經(jīng)碳酸氫鈉浸提后，用分光度法測定[9]；速效鉀含量用乙酸銨浸提法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析處理

在進行數(shù)據(jù)分析時使用Microsoft Excel軟件對所獲取的數(shù)據(jù)進行處理。

2 結果與分析

2.1 土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀分析

在土壤中，能夠直接或經(jīng)轉化后被植物根系吸收的礦物質營養(yǎng)成分包括氮、磷、鉀、鈣、鈉、鎂、硫、鐵、硼、鉬、鋅、錳、銅、氯等14種元素[10]。而土壤養(yǎng)分的有效性通常與土壤酸堿度之間存在一定相關性。植物的生長也要受到土壤溶液的酸堿度影響。土壤養(yǎng)分含量的豐缺將影響區(qū)域第一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而影響當?shù)禺a(chǎn)業(yè)結構和經(jīng)濟發(fā)展狀況[11]。

表1 2014年澄城縣土壤養(yǎng)分描述性統(tǒng)計特征

表2 1982年全國第二次土壤養(yǎng)分普查數(shù)據(jù)

結合表1與表2，當?shù)剞r(nóng)業(yè)土壤pH值以弱堿性為主，與1982年比較，弱堿性土壤的覆蓋面積有所增加，由于弱堿性土壤對土壤的物理性狀具有良好的促進作用[12]，所以當?shù)剞r(nóng)業(yè)土壤正在逐步向好的方向發(fā)展，但仍需注意由于使用化學肥料而造成的土壤酸化，建議多施用有機肥料。澄城縣農(nóng)業(yè)土壤有機質含量的平均值為13.04 g/kg,較1982年的1.03 g/kg有了近13倍的提高，同時2014年有機質最大值27.10 g/kg，最小值5.90 g/kg和1982年的最大值3.18 g/kg、最小值0.33 g/kg相比較都有了很大提升，說明在近30多年的耕作中，人們已經(jīng)關注有機肥料的施入，這對當?shù)剞r(nóng)業(yè)土壤理化性狀的改良起到非常重要的作用。堿解氮作為速效態(tài)氮對當季作物生長起到非常重要的作用，澄城縣農(nóng)業(yè)土壤堿解氮平均值為47.89 mg/kg,變動區(qū)間為20～100 mg/kg，相比較1982年的情況有所提高，但是提高幅度不是很大，這可能與長期種植作物消耗較多有關；土壤有效磷含量的平均值為10.39 mg/kg,變動區(qū)間為0.5～32.8 mg/kg，與1982年對比發(fā)現(xiàn)，其平均值提高了近1倍，而最大值基本沒有太大變化；土壤速效鉀含量的平均值為193.22 mg/kg,變動區(qū)間為70～390 mg/kg，與1982年相比較變化很小，說明當?shù)厮傩р浺恢本S持在一個較高水平上，多年來的種植并沒有對其產(chǎn)生大的影響。從整體來看， 1982年堿解氮、有效磷、速效鉀含量平均值為37.20 mg/kg、5.90 mg/kg、196.80 mg/kg，除速效鉀含量略有下降外，堿解氮提高了22.3%，有效磷提高了43.2%，澄城縣土壤養(yǎng)分呈上升態(tài)勢，這與多年來農(nóng)業(yè)科技水平、耕種技術、肥料施用等的不斷進步都有著密不可分的關系。

通過農(nóng)業(yè)土壤養(yǎng)分的變異系數(shù)可以發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)在空間上的分布情況。變異系數(shù)分級情況是：一般變異系數(shù)大于0.36的為高度變異，0.16～0.35之間的為中等變異，小于0.15的為小變異[13]。澄城縣土壤pH值的變異系數(shù)是0.01，為小變異，這說明研究區(qū)土壤pH空間差異不大，說明當?shù)囟嗄陙砘瘜W肥料施用對當?shù)赝寥牢锢硇誀畈]有產(chǎn)生較大影響；土壤有機質、堿解氮、速效鉀的變異系數(shù)分別是0.23、0.31、0.31，均為中等變異，說明這三類土壤養(yǎng)分雖然在空間分布上有一定的差異，但是整體差異變化不是特別大，這可能和耕種方式、耕地所在的位置或農(nóng)業(yè)施肥的肥料種類有關；土壤有效磷的變異系數(shù)是0.63，屬于高度變異，說明其空間變化較大，這可能和農(nóng)民施肥習慣有關系。

從整體上來說，澄城縣土壤肥力在總的發(fā)展趨勢上呈良好趨勢，這對于該地農(nóng)作物產(chǎn)量提高具有重要意義，對當?shù)匚磥磙r(nóng)業(yè)的良好發(fā)展起到了非常重要的作用。

2.2 土壤養(yǎng)分評價

根據(jù)農(nóng)田土壤養(yǎng)分分級指標[14]，將土壤有養(yǎng)分的豐缺程度劃分為五級標準，見表3。

表3 土壤有機質及氮磷鉀豐缺指標

結合表1可知，澄城縣2014年土壤養(yǎng)分中有機質、堿解氮的含量平均值為13.04 g/kg、47.89 mg/kg，均屬缺乏水平；有效磷含量的平均值為10.39 mg/kg，屬于適量水平；速效鉀含量的平均值為193.22 mg/kg，屬豐富水平。當?shù)亟陙硗寥鲤B(yǎng)分雖然都有了一定程度的提高，但是提高幅度還無法滿足植物的生長需求，特別是對土壤理化性質都起到促進作用的有機質以及植物生長需求量最大的堿解氮，所以在未來的農(nóng)業(yè)耕作中要進一步加強有機肥料的施加，增加土壤養(yǎng)分含量。有效磷的含量處于適量水平，相比較1982年有效磷水平來看，有了較大幅度提高，說明在多年來的農(nóng)業(yè)種植過程中，農(nóng)民重視了磷元素的施入，土壤缺磷的情況有所緩解，在今后的耕作中要繼續(xù)注意補充磷素，雖然現(xiàn)階段土壤磷在適量水平線以上，但是與此水平最低標準含量基本一致，所以還需繼續(xù)關注土壤磷素的施入，以免造成植物缺磷引起的減產(chǎn)。速效鉀從1982年到2014年的變化來看是變化幅度最小的，但是常年來土壤中的速效鉀成分一直處于豐富水平，并且已經(jīng)接近極豐富水平，當?shù)厮傩р浤軌驖M足當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。

結合表3和表4，土壤有機質全部在適量和缺乏水平上，主要出現(xiàn)在缺乏水平，其代表面積302.08 km2，占耕地總面積的78.11%，由此可見，澄城縣農(nóng)業(yè)土壤有機質以缺乏為主，應提高農(nóng)業(yè)土壤中有機質的含量；堿解氮在缺乏與極缺乏水平上的面積分別達到了278.01 km2、36.82 km2，占采樣區(qū)域耕地總面積的81.41%，由此可見,澄城縣農(nóng)業(yè)土壤堿解氮含量水平較低，農(nóng)作物生長需要增施氮肥；有效磷主要在適量和缺乏水平，其所代表的總面積為268.51 km2，占耕地總面積的69.42%，由此可以得出:澄城縣土壤有效磷含量介于適量和缺乏之間，需要繼續(xù)注意培肥土壤磷素；速效鉀主要在極豐富、豐富和適量三個水平段上，其所代表的總面積為386.44 km2，占采樣區(qū)耕地總面積的99.93%，由此得出澄城縣的速效鉀含量豐富。

表4 土壤有機質及氮磷鉀豐缺分布頻次

3 結論

(1) 通過2014年和1982年研究區(qū)土壤養(yǎng)分含量對比后發(fā)現(xiàn)：土壤pH值都向弱堿性方向變化，這對改良土壤物理性狀起到了促進作用；有機質、堿解氮和有效磷含量都有了較大幅度的提高，特別是有機質提高幅度達到了近13倍，而堿解氮提高22.3%，有效磷提高了43.2%。速效鉀含量雖然略有降低，但仍然處在豐富和較豐富水平上，說明當?shù)匾恢标P注速效鉀的變化，使之維持在一個比較穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

(2) 澄城縣土壤各項指標在不同采樣點存在差異。土壤pH值在研究區(qū)域變異較小，且均為弱堿性土，這對當?shù)赝寥赖奈锢硇誀罡纳朴幸欢ù龠M作用；土壤有機質、速效鉀和堿解氮在研究區(qū)域中變異情況適中，這可能與耕種方式或肥料種類不同有關；土壤有效磷在研究區(qū)域中變異情況較大，這可能與施肥種類有關。

(3) 澄城縣土壤養(yǎng)分總體上能夠保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但是按照農(nóng)田土壤養(yǎng)分豐缺的劃分標準來說，土壤速效鉀含量豐富，有效磷主要處于適量和缺乏水平，有機質與堿解氮主要集中在缺乏水平，所以當?shù)剡€應該重視堿解氮與有效磷的施用，繼續(xù)加大有機肥的施入，關注速效鉀的變化。

4 建議

(1) 雖然澄城縣土壤養(yǎng)分整體含量與1982年相比較有所提高，但是整體還處在中等及中等偏下水平，還需要繼續(xù)提高土壤中養(yǎng)分含量。建議多施加有機肥，如使用由動物糞便充分腐熟后生產(chǎn)的有機肥，建議施用0.9 kg/m2左右，根據(jù)作物生長情況再適量施用化肥。使用有機肥能夠在提高土壤肥力的基礎上，進一步增加土壤空隙及提升保水能力，為提高單位面積產(chǎn)量奠定基礎，同時施用有機肥還能夠避免由于長期施用化肥而造成的土壤板結情況，改善土壤物理性狀。

(2) 農(nóng)業(yè)土地上進行輪作或間作，增加豆科植物或綠肥類作物的種植，在不減少農(nóng)民收入的基礎上提高土地質量。

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【責任編輯 馬小俠】

Analysis of Temporal and Spatial of Agricultural Soil Nutrient in Chengcheng County

HU Ming1，2

(1.School of Agriculture and Business,Weinan Normal Universitg,Weinan 714099,China; 2.Key Laboratory for Ecology and Environment of River Wetlands in Shaanxi Province，Weinan 714099，China)

The research of soil nutrients (organic matter [OM]; available nitrogen [AN]; available phosphorus [AP]; available potassium [AK]) is essential for improving the physical and chemical properties of soil，for protecting the environment and for sustaining agricultural development.This study used traditional statistics to evaluate the spatial and temporal variability of OM，AN，AP，AK content of Chengcheng county in 2014，and compared with the second national soil survey and the cultivated land productivity investigation and quality evaluation project in 1982.The results showed that OM and AN are on the lack level，AP at the appropriate level; and AK abundant level; Soil PH is weakly alkaline.Compared with the second national soil survey and the cultivated land productivity investigation and quality evaluation project in 1982，all the indexes increased significantly except for the slightly decrease of AK.The advice is that OM should be increased to maintain high and stable cereal crop yields.

Chengcheng county; agricultural soil; nutrients

S151.9

A

1009-5128(2017)08-0068-05

2016-07-08

陜西省河流濕地生態(tài)與環(huán)境重點實驗室開放基金項目：黃河濕地農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀研究(SXSD1402);渭南師范學院特色學科建設項目：秦東化工、材料技術調查(2014TSXK004);渭南師范學院科研計劃項目：秦東渭河濕地水質調查與評價(15YKF003)

胡明(1978—)，男，河北滄州人，渭南師范學院農(nóng)商學院副教授，農(nóng)學碩士，主要從事地理科學研究。