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        泰州市不同農(nóng)區(qū)土壤養(yǎng)分狀況與變化趨勢研究

        2019-04-15 01:46:18崔振吉莉
        安徽農(nóng)學(xué)通報(bào) 2019年4期

        崔振 吉莉

        摘? 要:通過分析2012—2017年以來分布于泰州市3大農(nóng)區(qū)的20個(gè)省級耕地質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量數(shù)據(jù),計(jì)算了土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)。結(jié)果表明,近年來泰州市耕地土壤養(yǎng)分水平總體保持平穩(wěn),符合“穩(wěn)氮、控磷、增鉀”的總體要求,與1982年第二次耕地質(zhì)量普查結(jié)果相比有明顯提升;不同農(nóng)區(qū)土壤養(yǎng)分狀況不盡相同,其中里下河農(nóng)區(qū)養(yǎng)分綜合指數(shù)最高,高沙土農(nóng)區(qū)最低,生產(chǎn)中應(yīng)注重因地制宜,采取多種措施改良土壤性質(zhì),培肥耕地地力。

        關(guān)鍵詞:耕地質(zhì)量監(jiān)測;土壤養(yǎng)分綜合指數(shù);內(nèi)梅羅法;泰州市

        中圖分類號(hào) S344.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731(2019)04-0047-05

        近年來,為保障糧食安全,貫徹綠色發(fā)展理念,國家高度重視耕地質(zhì)量保護(hù)工作,不斷加大耕地質(zhì)量保護(hù)工作的投入力度。2005年,農(nóng)業(yè)部在全國范圍內(nèi)推廣測土配方施肥,鼓勵(lì)施用有機(jī)肥[1],2015年開展化肥減量增效工作,提出以2015年使用量為基數(shù),到2020年降低5%的總體目標(biāo),進(jìn)一步減少了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的化肥使用量,為提高土壤養(yǎng)分水平,保護(hù)土壤生態(tài)環(huán)境提供了制度保障。

        耕地土壤養(yǎng)分狀況受土壤類型、肥料投入、耕作制度、氣候條件等多種因素的影響[2],是耕地質(zhì)量監(jiān)測工作的主要內(nèi)容,也是評價(jià)耕地質(zhì)量的重要指標(biāo)[3]。泰州地處江蘇中部,是長江三角洲中心城市之一,素有“魚米之鄉(xiāng)”的美稱,是我國重要的糧食產(chǎn)地,根據(jù)農(nóng)業(yè)區(qū)域差異規(guī)律,可將泰州分為沿江、高沙土、里下河3大農(nóng)區(qū)。不同農(nóng)區(qū)的自然生態(tài)條件、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平差異明顯,土地資源利用方式也有很大的差異,各農(nóng)區(qū)耕地土壤養(yǎng)分狀況也不盡相同[4]。

        本研究分析了2012—2017年以來分布于泰州市3大農(nóng)區(qū)的省級耕地質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量數(shù)據(jù),計(jì)算土壤養(yǎng)分綜合指數(shù),旨在客觀反映不同農(nóng)區(qū)土壤養(yǎng)分特征,總結(jié)近年來泰州市耕地質(zhì)量變化規(guī)律,為推進(jìn)泰州市耕地質(zhì)量保護(hù)和建設(shè)國家農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展試驗(yàn)示范區(qū)提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 數(shù)據(jù)來源 試驗(yàn)監(jiān)測點(diǎn)土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)來自江蘇省耕地質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)庫,與各監(jiān)測點(diǎn)當(dāng)年土壤檢測報(bào)告進(jìn)行比對,確認(rèn)無誤后作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

        1.2 監(jiān)測點(diǎn)情況 20個(gè)省級耕地質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)均設(shè)在有代表性的永久性基本農(nóng)田內(nèi),種植以當(dāng)?shù)刂饕N植制度、種植方式為主,耕作栽培施肥等管理措施能代表當(dāng)?shù)匾话闼?。監(jiān)測點(diǎn)覆蓋了全市3個(gè)主要農(nóng)區(qū)(表1)。

        1.3 研究內(nèi)容

        1.3.1 土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分 對各監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)中2012—2017年間的土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù),包括土壤有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量、pH值等數(shù)據(jù),按監(jiān)測點(diǎn)所在農(nóng)區(qū)和監(jiān)測年度進(jìn)行匯總。

        1.3.2 養(yǎng)分指數(shù)換算 參考蘇建平等的方法[5],對照第二次全國耕地質(zhì)量普查結(jié)果[6],結(jié)合泰州市近年來耕地土壤養(yǎng)分實(shí)際情況[4],將土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)換算成養(yǎng)分指數(shù)(表2)。有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量的Pi值計(jì)算公式為如下:

        當(dāng)養(yǎng)分屬于較差一級,即Ci≤Xa,Pi=Ci/Xa;

        當(dāng)養(yǎng)分屬于一般一級,即Xa

        當(dāng)養(yǎng)分屬于較好一級,即Xc

        當(dāng)養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)屬于極好一級,即Xp

        根據(jù)南方地區(qū)耕地土壤肥力診斷與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(NY/T 1749—2009)[7]中對土壤pH值的分級標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算土壤pH值對應(yīng)的Pi值。

        1.3.3 土壤養(yǎng)分綜合指數(shù) 綜合測算出的各土壤養(yǎng)分指數(shù),根據(jù)內(nèi)梅羅公式計(jì)算土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)(P綜):

        1.4 統(tǒng)計(jì)分析 利用SPSS 19.0軟件對不同年度、不同農(nóng)區(qū)的土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)和養(yǎng)分綜合指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,將分析結(jié)果導(dǎo)入Excel軟件繪制相關(guān)圖表。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 土壤有機(jī)質(zhì) 2017—2017年20個(gè)監(jiān)測點(diǎn)土壤有機(jī)質(zhì)含量在9.2~39.8g·kg-1,平均值為24.9g·kg-1;不同農(nóng)區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量沒有顯著性差異;全市土壤有機(jī)質(zhì)含量隨年度變化不明顯,呈略有上升的趨勢(a=0.1739,R2=0.0178),2016年土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著低于其他年度。

        2.2 土壤全氮 2012—2017年20個(gè)監(jiān)測點(diǎn)土壤全氮含量在0.7~4.3g·kg-1,平均值為1.5g·kg-1;沿江農(nóng)區(qū)土壤全氮含量顯著高于里下河農(nóng)區(qū);土壤全氮含量隨年度變化不明顯,略呈上升趨勢(a=0.0271,R2=0.1524),不同年度土壤全氮含量沒有顯著性差異。

        2.3 土壤有機(jī)質(zhì)含量與全氮含量相關(guān)性 分析結(jié)果表明,土壤有機(jī)質(zhì)含量與全氮含量之間極顯著相關(guān)(P<0.01)(表3),回歸擬合結(jié)果表明,土壤有機(jī)質(zhì)含量與全氮含量呈正的二次函數(shù)關(guān)系,R2=0.429(表4)。

        2.4 土壤有效磷 2012—2017年20個(gè)監(jiān)測點(diǎn)土壤有效磷在6.8~69.2mg·kg-1,平均值為24.6mg·kg-1;高沙土農(nóng)區(qū)土壤有效磷含量顯著高于其他農(nóng)區(qū);土壤有效磷含量隨年度呈下降趨勢(a=-2.0571,R2=0.2714),2012年度土壤有效磷含量顯著高于其他年度。

        2.5 土壤速效鉀 2012—2017年20個(gè)監(jiān)測點(diǎn)土壤速效鉀含量范圍為13~380mg·kg-1,平均值為103.8mg·kg-1;里下河農(nóng)區(qū)土壤速效鉀含量顯著高于其他農(nóng)區(qū);土壤速效鉀含量隨年度呈上升趨勢,且波動(dòng)較為明顯(a=7.8693,R2=0.4469),2012年度土壤有效磷含量顯著低于其他年度,2016年土壤速效鉀含量顯著高于其他年度。

        2.6 土壤酸堿度(pH值) 2012—2017年20個(gè)監(jiān)測點(diǎn)土壤pH值在4.9~8.5,平均值為7.2;沿江農(nóng)區(qū)pH值顯著高于其他農(nóng)區(qū),里下河農(nóng)區(qū)pH值顯著低于其他農(nóng)區(qū);土壤pH值隨年度變化不明顯,略呈上升趨勢(a=0.0818,R2=0.1797),2016年土壤pH值顯著高于其他農(nóng)區(qū)。

        2.7 土壤肥力綜合指數(shù)分析 根據(jù)測算,2012—2017年20個(gè)監(jiān)測點(diǎn)土壤肥力綜合指數(shù)在1.1~2.4,平均值為1.6;里下河農(nóng)區(qū)土壤肥力綜合指數(shù)顯著高于高沙土農(nóng)區(qū);土壤肥力綜合指數(shù)隨年度變化不明顯,略有上升(a=0.0107,R2=0.027),2012年和2016年土壤綜合肥力指數(shù)顯著低于其他年度。

        3 討論

        3.1 泰州市近年來土壤養(yǎng)分整體情況 2012—2017年全市耕地土壤養(yǎng)分指數(shù)均在1.0以上,總體養(yǎng)分水平較高,波動(dòng)不明顯。土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀含量總體穩(wěn)定并呈上升趨勢,以速效鉀上升幅度最大,有機(jī)質(zhì)、全氮含量整體保持平穩(wěn);土壤有效磷含量逐年下降,但2017年出現(xiàn)反彈;耕地土壤pH值平均為7.2,土壤呈中性,與1982年第二次耕地質(zhì)量普查(以下稱“二次普查”)結(jié)果相比有所下降[6],近年來土壤酸堿性總體保持不變,略有上升;與第二次耕地質(zhì)量普查結(jié)果相比,全市耕地養(yǎng)分水平有明顯提升,符合“穩(wěn)氮、控磷、增鉀”的總體要求[8]。

        3.2 土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量 2012—2017年全市土壤有機(jī)質(zhì)含量和全氮含量均較二次普查有了較大幅度的提升[6],與江蘇省其他地級市同期數(shù)據(jù)持平[8-11]。有研究表明,土壤有機(jī)質(zhì)含量與全氮含量之間存在正相關(guān)[12-14],本研究結(jié)果印證了這一觀點(diǎn),但兩者之間關(guān)系與前人研究有所不同[15]??紤]到泰州地區(qū)土壤性質(zhì)和耕作模式的特殊性,尤其是稻麥產(chǎn)區(qū)過量施用氮肥造成的土壤氮素積累[16],使得泰州地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量之間的關(guān)系更加復(fù)雜。

        3.3 土壤有效磷含量 磷是作物生長過程中不可缺少的重要營養(yǎng)元素,研究表明,作物缺磷不僅會(huì)出現(xiàn)植株矮小等缺素癥狀[17],也會(huì)嚴(yán)重降低作物的抗逆性[18,19],導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降。然而,土壤中磷元素過量富集,一方面會(huì)限制鉀、鋅等元素在土壤中的固定[20,21],另一方面多余的磷素會(huì)淋溶進(jìn)入水體,加重土壤和水體的環(huán)境壓力[22,23]。2012—2017年全市土壤有效磷含量穩(wěn)中有降,平均值為24.6mg/kg,高于二次普查結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果表明,近年來開展的測土配方施肥等一系列耕地質(zhì)量保護(hù)措施,維持了土壤中磷元素穩(wěn)步下降的趨勢。

        3.4 土壤速效鉀含量 鉀在植株體內(nèi)主要以離子態(tài)存在,是農(nóng)作物正常生長不可缺少的營養(yǎng)元素,它主要起著調(diào)節(jié)作物體內(nèi)滲透濃度、平衡陰離子及活化植株體內(nèi)許多重要酶的作用[24]。2012—2017年土壤速效鉀含量逐年上升,平均值為103.8mg·kg-1,與1982年水平有了明顯提升,尤以里下河農(nóng)區(qū)上升幅度最為明顯;2017年土壤速效鉀含量出現(xiàn)了顯著下降,但仍處于年均水平以上。土壤中鉀元素易隨水分淋溶流失,并受成土母質(zhì)、秸稈還田及施肥水平等影響[22-25]。考察2012—2016年氣候數(shù)據(jù),2016年全年降水量達(dá)到了1860mm,為歷年最高水平,2017年土壤速效鉀含量的下降可能與此有關(guān)。

        3.5 土壤pH值 2012—2017年土壤pH值保持相對穩(wěn)定,與1982年水平相比有所下降,但仍呈中性偏堿,適于作物生長;2017年土壤pH值出現(xiàn)了顯著下降,盡管總體水平仍在年均值以上,但2017年監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了pH值為4.9的極值。出現(xiàn)該極值的監(jiān)測點(diǎn)為蔬菜種植點(diǎn),此監(jiān)測點(diǎn)此前檢測數(shù)據(jù)也一直較其他監(jiān)測點(diǎn)偏酸。蔬菜種植區(qū)土壤酸化一直是限制設(shè)施農(nóng)業(yè)長期發(fā)展的制約因素[26,27],相關(guān)脫酸措施的研究也有較多報(bào)道[28],但土地流轉(zhuǎn)承包年限降低了承包戶改良土壤性質(zhì)的意愿[29],因此,應(yīng)當(dāng)加大宣傳教育力度,優(yōu)化設(shè)施農(nóng)業(yè)土地承包機(jī)制,對承包戶實(shí)施土壤性質(zhì)改良、保護(hù)耕地質(zhì)量的予以獎(jiǎng)補(bǔ),形成自上而下的良性體系,解決設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤酸化的問題[30]。

        3.6 3大農(nóng)區(qū)土壤養(yǎng)分情況

        3.6.1 沿江農(nóng)區(qū) 沿江農(nóng)區(qū)區(qū)位于長江北岸,地貌類型為沿江平原,主要土壤類型為水稻土,濱江近海,氣候溫和濕潤,光熱資源條件好[15]。沿江農(nóng)區(qū)2012—2017年耕地土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量平均值分別為26.3g·kg-1、1.7g·kg-1、21.0mg·kg-1、89.8mg·kg-1,有機(jī)質(zhì)、全氮含量高于全市平均值,有效磷、速效鉀含量低于全市平均值,pH值為7.5,呈中性偏堿,土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)為1.56??傮w來看,沿江農(nóng)區(qū)自然條件較好、種植水平較高,土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量是3大農(nóng)區(qū)中最高的,耕地生產(chǎn)潛力較大;但磷、鉀含量低,生產(chǎn)上仍要注意科學(xué)施肥和耕地培肥。同時(shí),沿江農(nóng)區(qū)的部分地塊在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及土壤檢測中發(fā)現(xiàn)有鹽漬化傾向[31],也應(yīng)當(dāng)在生產(chǎn)中予以重視,及時(shí)采取脫鹽措施。

        3.6.2 高沙土農(nóng)區(qū) 高沙土農(nóng)業(yè)區(qū)地貌類型為平原,主要土壤類型為潮土[15]。高沙土農(nóng)區(qū)2012—2017年耕地土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量平均值分別為24.4g·kg-1、1.6g·kg-1、32.4mg·kg-1、93.1mg·kg-1,有機(jī)質(zhì)、全氮和速效鉀含量與全市平均值持平略低,有效磷含量高于全市平均值,pH值為7.2,呈中性,土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)為1.53,是三大農(nóng)區(qū)中最低的。高沙土區(qū)土壤基礎(chǔ)地力較泰州市其他農(nóng)區(qū)差,有機(jī)質(zhì)、全氮含量為農(nóng)區(qū)中最低,生產(chǎn)中要特別注意培肥地力,增施有機(jī)肥;高沙土農(nóng)區(qū)土壤有效磷含量顯著高于其他農(nóng)區(qū),生產(chǎn)中應(yīng)注意控制磷肥投入,防止磷元素過量富集造成土壤和水體富營養(yǎng)化。

        3.6.3 里下河農(nóng)區(qū) 里下河農(nóng)業(yè)區(qū)內(nèi)海拔普遍較低,河湖密布,水資源豐富,但夏季易發(fā)生洪澇災(zāi)害;主要土壤類型為脫潛型水稻土,保肥保水性強(qiáng),光能資源和熱量資源充足,雨量適中,光、熱、水三要素配合較為協(xié)調(diào)[15];常年冬季氣溫在0℃左右,春季降水偏少,梅雨季節(jié)偏遲,是典型的稻麥兩宜地區(qū),是全國重要的商品糧生產(chǎn)區(qū)[32]。2012—2017年耕地土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量平均值分別為25.4g·kg-1、1.4g·kg-1、22.8mg·kg-1、131.3mg·kg-1(表7),有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷含量與全市平均含量持平,速效鉀含量顯著高于其他農(nóng)區(qū),pH值為6.9,呈中性略低于全市平均水平,土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)1.64,是3大農(nóng)區(qū)中最高的。綜合來看,里下河農(nóng)區(qū)里下河農(nóng)區(qū)土壤養(yǎng)分含量分布均衡,肥力水平較高,是典型的高產(chǎn)土壤,但養(yǎng)分含量受氣象水文條件影響較大,逐年波動(dòng)明顯,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)分析研判,注意總結(jié)土壤養(yǎng)分變化規(guī)律,注重強(qiáng)化耕地用養(yǎng)結(jié)合,提升耕地養(yǎng)分延續(xù)性;同時(shí),酸化最為嚴(yán)重的蔬菜種植區(qū)也位于里下河農(nóng)區(qū),今后生產(chǎn)過程中應(yīng)當(dāng)引起重視,盡快采取脫酸措施,改良土壤性質(zhì)。

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        (責(zé)編:張宏民)

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