摘要? ? 隨著產業(yè)結構的調整,青海省生產條件較好的地區(qū)逐漸由大田種植轉變?yōu)闇厥曳N植方式。為了探究這種土地利用方式轉變后對土壤養(yǎng)分狀況的影響,為養(yǎng)分合理管控和肥力評價提供科學依據。通過對10個監(jiān)測戶多年的連續(xù)監(jiān)測來分析土壤中大、中、微量元素及有機質的變化規(guī)律。結果表明,2001—2016年,隨著土地利用方式的轉變,監(jiān)測點土壤有機質緩慢提升,氮素處于較低水平,溫室略高于大田。土壤有效磷自2001—2016年提升最快,大田增加了2.2倍,溫室增加了4.7倍。鉀素含量始終處于中等水平,溫室中有效鉀含量低于大田;土壤有效鈣溫室與大田間無明顯差異;有效鎂總體呈增加趨勢;有效硫年際間變異較大,總體上有所增加。監(jiān)測初期土壤微量營養(yǎng)元素除有效鋅以外,有效態(tài)硼、銅、鐵和錳均處于臨界值以上。至2016年,土壤有效硼和有效銅均無明顯變化,有效鐵、有效錳和有效鋅均較監(jiān)測初期有所提升,5種微量元素在溫室與大田間無明顯差異。
關鍵詞? ? 土地利用;土壤養(yǎng)分;溫室;大田
中圖分類號? ? S812.2? ? ? ? 文獻標識碼? ? A
文章編號? ?1007-5739(2019)14-0161-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學(資源服務)標識碼(OSID)
青海省耕地面積小,作物種類相對單一,復種指數和耕地綜合利用指數低,因而如何在有限的土地中獲取最大的收益成為農業(yè)生產的主要問題[1]。在農業(yè)生產中,作物產量的提高主要依靠施肥投入,尤其是在中低產區(qū)更是如此。一般情況下對土壤肥力的評價主要側重于農化常規(guī)8項指標(有機質、pH值、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀),但忽略了對土壤中、微量營養(yǎng)元素的評價[2]。近年來,隨著現代蔬菜產業(yè)項目的實施,青海省蔬菜栽培面積不斷擴大,目前互助縣保護地蔬菜面積已達497.5 hm2,露地蔬菜面積達333.6 hm2,蔬菜生產已成為互助縣農村經濟發(fā)展的支柱產業(yè)。該縣臺子鄉(xiāng)臺子村在2004年之后逐漸形成了蔬菜種植產業(yè)帶,其土地利用方式分為大田和溫室2種方式。由此出現一些問題,如蔬菜產區(qū)N、P投入量較多而K不足,肥料施用不當導致的低效和環(huán)境問題越來越受到關注。國內多位學者已開展了土地利用方式對土壤養(yǎng)分的影響研究[3-6],但青海省開展此類研究鮮見報道。因此,從2001年開始,在加拿大鉀磷研究所北京辦事處的資助和支持下,應用GPS和GIS技術,對互助縣臺子鄉(xiāng)臺子村進行土壤養(yǎng)分評價,利用網格采樣獲得的養(yǎng)分系統(tǒng)研究法(ASI)土壤測試數據,對村級農田養(yǎng)分狀況和耕地綜合生產能力狀況開展科學評價,并探討其土壤養(yǎng)分空間變異規(guī)律,利用多年定點監(jiān)測數據分析土壤養(yǎng)分變化情況,對摸清該區(qū)域耕地資源狀況,提高耕地利用效率,實現農業(yè)增效、農民增收及促進當地現代農業(yè)可持續(xù)發(fā)展都有非常重要的意義。
1? ? 材料與方法
1.1? ? 研究區(qū)概況
互助縣是青海省農業(yè)大縣,耕地面積7萬hm2,約占全省耕地的10 %。海拔2 100~4 374 m之間,屬高原大陸性氣候,年平均氣溫3.4 ℃,年平均降水量534.2 mm,6—9月降水量占全年降水量的73%,雨熱同季,無霜期一般為110 d左右。青海省的土壤養(yǎng)分監(jiān)測村設在青海省互助縣臺子鄉(xiāng)臺子村,面積130 hm2。土壤母質為黃土,土壤類型為栗鈣土,質地多為中壤。當地主要種植作物為小麥、春油菜、蠶豆、馬鈴薯,一年一熟制。由于該村生產條件及土壤、氣候、社會文化等因素均能代表青海省東部農業(yè)區(qū)現狀,加之當地群眾施肥習慣與省內其他地區(qū)接近,在該村進行養(yǎng)分監(jiān)測及平衡施肥技術的研究和示范推廣,既具有代表性,又可達到較好的社會效應。
2001年在互助縣臺子鄉(xiāng)下臺村設立土壤養(yǎng)分監(jiān)測村時,全部監(jiān)測地塊為大田種植方式,種植作物主要為小麥、油菜、蠶豆和馬鈴薯。選擇了具有代表性的10個農戶作為養(yǎng)分管理監(jiān)測戶,逐年對其農業(yè)生產情況進行調查和記載。2004年監(jiān)測村土地利用方式發(fā)生轉變,臺子村開展了“四位一體”工程建設,將監(jiān)測村部分農田改建為溫室,主要種植蔬菜等作物,其他監(jiān)測戶農田繼續(xù)維持原有的大田生產方式,自此監(jiān)測村農田分化為大田和溫室2種利用方式,監(jiān)測工作至2016年結束。
1.2? ? 土樣采集
分別在2000年10月和2016年10月,以1∶5 000地形圖和土壤圖為工作底圖,在10個監(jiān)測戶地塊利用GPS定位技術,在作物收獲完畢后進行樣品采集。采樣路線呈“S”形,采樣深度20 cm,由5個點組成。每個點均采集耕作層土壤,將各點土壤混成1個樣品后,采用四分法取1 kg土樣裝入塑料袋中。將采集的土樣帶回實驗室,待自然風干后去除石塊和植物根系,然后粉碎、過20目篩,分取50~100 g樣品繼續(xù)研磨,過100目篩,然后分裝入廣口玻璃瓶貯藏待用。
1.3? ? 土樣分析
2001—2016年,將所有土樣均送往北京中-加合作土壤植物測試實驗室進行測定,土壤樣品用容量法取樣。土壤養(yǎng)分含量測定采用國際農化服務中心推薦的ASI法(土壤養(yǎng)分系統(tǒng)研究法),ASI聯合浸提液[NaHCO3(0.25 mol/L)-EDTA(0.01 mol/L)-NH4 F(0.01 mo/L)],測定有效成分P、K、Cu、Fe、Mn、Zn含量。用磷酸鈣溶液(0.08 mol/L)浸提,測定B、S含量。用氯化鉀溶液(1 mol/L)浸提,測定有效鈣、鎂和銨態(tài)氮含量。
1.4? ? 建立養(yǎng)分檔案
在監(jiān)測村確定具有代表性的10個農戶,開展農戶基本情況調查,重點調查當地習慣施肥、肥料使用以及土壤肥力狀況,建立農田養(yǎng)分管理檔案。2001—2016年間利用測試結果(ASI法測定),通過對土壤養(yǎng)分的變化分析,進行示范農戶的推薦施肥,與當地習慣施肥相比較。
2? ? 結果與分析
2.1? ? 監(jiān)測戶肥料使用調查
對監(jiān)測村具有代表性的部分農戶進行了肥料使用調查,通過對調查資料的匯總分析,掌握了當地農戶對肥料使用品種、用量及施肥習慣等方面的基本情況,現總結如下:當地農戶年收入在1 000~6 000元之間,其中非農業(yè)收入為主要部分,收入偏低的農戶主要是由于其非農業(yè)收入較少。每個農戶全年花費在農業(yè)生產上的總費用在1 000元左右,主要用于購買化肥、種子及農藥。農戶肥料主要從當地農資站(公司)購買,購肥品種主要是常用的磷酸二銨、尿素,另有部分磷肥、磷鉀復合肥。施肥方式通常為播前基施,施肥方法一般為撒施,部分作物在苗期進行追肥(尿素為主)。不同作物施肥量比較,馬鈴薯施用尿素量較大,為360 kg/hm2;其次為油菜、小麥和蠶豆。油菜施用磷酸二銨量較大,為187.5 kg/hm2;其次為蠶豆、小麥和馬鈴薯。在當地施肥習慣中極少施用鉀肥,偶有施用磷鉀復合肥的農戶。2004年轉變?yōu)闇厥曳N植方式后,化肥投入量大幅提高,其中氮肥投入量較大田增加17倍,磷肥投入量增加18倍,鉀肥用量增加27倍(表1)。所施用的肥料品種更為豐富,化肥主要包括磷酸二銨、尿素、碳銨、過磷酸鈣、磷酸二氫鉀、蔬菜專用肥、復合肥,有機肥主要包括農家肥和菜籽餅兩大類。
2.2? ? 年際間監(jiān)測村土壤養(yǎng)分變化
2.2.1? ? 大量營養(yǎng)元素及有機質。在養(yǎng)分監(jiān)測村設立初期(2001年),農田土壤中的大量養(yǎng)分均處于中低水平,土地利用方式未發(fā)生改變前,土壤養(yǎng)分沒有明顯的變化趨勢(表2)。2004年監(jiān)測村農田分化為大田和溫室2種利用方式,土壤有機質含量(OM)均較監(jiān)測初期有緩慢提升,N含量依然處于較低水平,始終是影響作物生產的主要養(yǎng)分限制因子,溫室略高于大田。2001—2016年土壤有效磷提升最快,大田增加了2.2倍,溫室增加了4.7倍,均從最初的中等水平升至高水平。鉀素含量雖較2001年監(jiān)測初期略有提升,但始終處于中等水平,溫室中有效鉀含量低于大田,究其原因可能是由于溫室作物產量高于大田,導致鉀攜出量較大所致。
2.2.2? ? 中量營養(yǎng)元素。在養(yǎng)分監(jiān)測村設立初期,農田土壤中中量營養(yǎng)元素鈣處于高水平,在之后的10年內,土壤有效鈣始終處于高水平,這主要是由于當地土壤屬于石灰性土壤,其土壤母質富含鈣質;溫室與大田間無明顯差異。土壤中有效鎂在初期處于中等水平,在2004年后土地利用方式分化為溫室和大田后,其有效鎂含量均表現為溫室高于大田;至2016年監(jiān)測后期2種土地利用方式下的有效鎂含量均處于高水平,較監(jiān)測初期大幅提高(表3)。硫作為一種主要的中量營養(yǎng)元素,對油菜、大蔥等作物的品質有明顯的影響。在10年的監(jiān)測期內,土壤硫素在年際間變異較大,總體而言,由初期的低水平提升至后期的中(溫室)、高水平(大田)。
2.2.3? ? 微量營養(yǎng)元素。在養(yǎng)分監(jiān)測村設立初期,農田土壤微量營養(yǎng)元素除鋅以外,硼、銅、鐵和錳均處于臨界值以上,不會對作物生長發(fā)育產生限制性影響(表4)。在之后的10年內,土壤有效硼始終處于高水平,溫室與大田間無明顯差異。土壤中有效銅在整個監(jiān)測期內一直處于中等水平,土地利用方式分化為溫室和大田后,對其含量未產生明顯影響。有效鐵和錳均較監(jiān)測初期有所提升,由中等水平提升至高水平,同樣,不同土地利用方式對其含量無明顯影響。土壤有效鋅在監(jiān)測初期處于臨界值以下,成為影響作物生產的養(yǎng)分限制因子,在之后的監(jiān)測期內雖有所變動,但監(jiān)測10年后,其含量有所提升,處于中等水平。說明在當地施肥和生產方式下,土壤中微量元素均可滿足作物生長需要。
3? ? 結論
(1)2001—2016年土壤有機質緩慢提升,N處于較低水平,且溫室略高于大田。大田土壤有效磷增加了2.2倍,溫室增加了4.7倍;鉀含量始終處于中等水平,溫室中有效鉀含量低于大田。
(2)2001—2016年土壤有效鈣始終處于高水平,溫室與大田間無明顯差異;有效鎂總體呈增加趨勢;有效硫年際間變異較大,總體上有所增加。
(3)臺子村監(jiān)測初期,土壤微量營養(yǎng)元素除有效鋅以外,有效態(tài)硼、銅、鐵和錳均處于臨界值以上。從初期至2016年,土壤有效硼和有效銅均無明顯變化,有效鐵、有效錳和有效鋅均較監(jiān)測初期有所提升,5種微量元素在溫室與大田間無明顯差異。
4? ? 參考文獻
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