田立文 祁永春 戴 路 崔建平 郭仁松 徐海江 林 濤 張 娜

(1新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所,新疆烏魯木齊 830091；2新疆阿克蘇地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,新疆阿克蘇 843000；3新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,新疆烏魯木齊 830052)

位于南疆腹地的阿克蘇地區(qū),遠(yuǎn)離海洋,氣候干燥,降水稀少,日照時(shí)間長(zhǎng)且強(qiáng)度大,該地區(qū)農(nóng)區(qū)由平原綠洲組成,周邊沙漠環(huán)繞,綠洲存在明顯的盆地聚能效應(yīng),具有獨(dú)特的內(nèi)陸干旱灌溉特點(diǎn)與典型的新疆南疆自然生態(tài)條件,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉用水主要依靠高山雪水。此外,該地區(qū)冬季嚴(yán)寒,有相當(dāng)部分棉區(qū)最低氣溫在-10℃以下,不利病蟲越冬繁衍,再加上農(nóng)區(qū)分布在被戈壁沙漠分割的綠洲內(nèi),有戈壁沙漠作為天然的隔離屏障,阻礙了病蟲害在不同綠洲間蔓延,降低了病蟲害連片大面積爆發(fā),因而具有大力發(fā)展區(qū)域性大農(nóng)業(yè)得天獨(dú)厚的條件。阿克蘇地區(qū)常年大面積種植棉花、小麥、玉米等作物[1],是新疆重要的糧棉生產(chǎn)基地,同時(shí)大力發(fā)展林果業(yè)種植,其種植結(jié)構(gòu)在南疆亦具有較強(qiáng)的代表性。

作物生長(zhǎng)過程中所需要的水分、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等均是通過土壤進(jìn)入植株體內(nèi),故土壤肥力狀況的優(yōu)劣會(huì)嚴(yán)重影響作物的長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量乃至品質(zhì),通過測(cè)定土壤養(yǎng)分可為科學(xué)耕種、合理經(jīng)濟(jì)施肥提供依據(jù)[2]。研究表明,因受自然、人為活動(dòng)的影響,安徽省蕪湖縣土壤質(zhì)量下降、供肥能力退化態(tài)勢(shì)日趨明顯[3],通過長(zhǎng)期平衡施用化肥、有機(jī)無機(jī)肥配施以及秸稈還田等措施可有效維持或提高土壤肥力水平[4-5],但長(zhǎng)時(shí)間過量施用化肥則會(huì)因養(yǎng)分在土壤中的盈余污染環(huán)境[6],加之近年來在生產(chǎn)中片面夸大肥料增產(chǎn)作用現(xiàn)象普遍存在,導(dǎo)致產(chǎn)投失衡,成本大幅增加,產(chǎn)量和品質(zhì)增幅較小,甚至下降。

研究表明,土壤肥力水平和肥料的合理施用是影響作物產(chǎn)量能否可持續(xù)增長(zhǎng)的重要原因[7]。為確保該地區(qū)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展,合理的肥料投入,需要對(duì)實(shí)時(shí)土壤肥力情況進(jìn)行分析,其中測(cè)土配方施肥是關(guān)鍵措施之一。然而,關(guān)于新疆南疆土壤養(yǎng)分含量及其分布特征研究尚鮮見報(bào)道。此外,由于農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量及其分布特征不僅受自然條件影響,還受人類耕作活動(dòng)影響,包括人類的物化投入[8-9],因而依據(jù)較早期土壤養(yǎng)分含量及其分布特征的研究結(jié)論以及小范圍的研究報(bào)道來指導(dǎo)棉花肥料投入存在片面性。

關(guān)于測(cè)土配方施肥技術(shù)的應(yīng)用已有大量報(bào)道。楊俐蘋等[10]以內(nèi)蒙古海拉爾地區(qū)油菜“3414”試驗(yàn)為例,對(duì)施肥指標(biāo)體系進(jìn)行了研究,并針對(duì)該地區(qū)建立了施肥標(biāo)準(zhǔn)；吳光輝等[11]對(duì)海口美蘭區(qū)土壤養(yǎng)分進(jìn)行研究,提出研究區(qū)施肥應(yīng)采取穩(wěn)氮、補(bǔ)鉀和減磷的建議；也有學(xué)者針對(duì)新疆土壤養(yǎng)分進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析[12-13]。但由于農(nóng)業(yè)具有顯著的區(qū)域特性,截至目前,關(guān)于土壤微量元素有效態(tài)含量,以及將土壤養(yǎng)分與產(chǎn)量相結(jié)合的研究鮮見報(bào)道。鑒于此,本試驗(yàn)通過在阿克蘇全區(qū)開展測(cè)土配方施肥項(xiàng)目研究,并將其與產(chǎn)量相結(jié)合,以期為探明該區(qū)耕地土壤養(yǎng)分肥力水平及分布狀況,指導(dǎo)當(dāng)?shù)乜茖W(xué)施肥以及進(jìn)一步完善測(cè)土配方技術(shù)、擴(kuò)大其推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

阿克蘇地區(qū)地處新疆維吾爾自治區(qū)(以下簡(jiǎn)稱“新疆”)中部,天山山脈中段南麓、塔里木盆地北緣,地理坐標(biāo)為 39°30′～42°40′N,78°02′～84°05′E,共轄八縣一市,占地總面積13.25萬km2,屬中溫帶中緯地帶。該區(qū)具有顯著的大陸性氣候特征,日照時(shí)間長(zhǎng),全區(qū)年總?cè)照者_(dá)2 800～3 831.35 h,熱量資源豐富,年平均氣溫11～12℃,年太陽總輻射量達(dá)6 000 MJ·m-2,無霜期為136～228 d,降水稀少,且年季變化大。研究區(qū)分布見圖1。

圖1 研究區(qū)域分布概況Fig.1 Distribution of the study area

1.2 研究方法

1.2.1 野外調(diào)查取樣 依照《測(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)范》[14]中的相關(guān)要求,在2005-2011年7年間,農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心部門在全阿克蘇地區(qū)的八縣一市的84個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、1 113個(gè)行政村開展農(nóng)田施肥調(diào)查,每年每縣(市)調(diào)查農(nóng)戶100戶以上；對(duì)全地區(qū)所有耕地面積進(jìn)行土壤采樣調(diào)查,共進(jìn)行土壤采樣外野調(diào)查41 816戶,采集土樣54 368個(gè),化驗(yàn)分析 383 044次；每個(gè)土樣采集點(diǎn)面積為6.7 m2,采用“S”形采樣法,取15～20個(gè)點(diǎn)合為一個(gè)混合樣,土樣采集時(shí)間一般在11月。具體方法:每個(gè)采樣點(diǎn)取樣前先用鐵鍬鏟去表層地膜,然后用取土器垂直向下取出一個(gè)20 cm的土樣,按上述方法將同一地塊所有點(diǎn)的土壤放在一起混合均勻,除去土壤中作物根系、石塊、雜草等,再用四分法(把混合土樣以正方形平鋪在塑料布上,劃對(duì)角線,棄去對(duì)角土壤,余下土壤再混勻)直至留取1 kg土樣,將留取土樣自然風(fēng)干后裝入土樣袋中備用。

1.2.2 土壤質(zhì)地及土壤養(yǎng)分的測(cè)定 土壤質(zhì)地采用比重計(jì)法[15]進(jìn)行測(cè)定,再按照我國土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)[16]對(duì)其進(jìn)行分類。有機(jī)質(zhì)含量的測(cè)定采用重鉻酸鉀法；堿解氮含量的測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法；有效磷含量的測(cè)定采用碳酸氫鈉提取——鉬銻抗比色法；速效鉀含量的測(cè)定采用醋酸銨提取——火焰光度計(jì)法；土壤有效微量元素鐵、錳、鋅、銅的測(cè)定采用二乙烯三胺五乙酸(diethylenetriaminepentaacetic acid,DTPA)浸提-原子吸收光譜法[17-18]。

1.2.3 產(chǎn)量 產(chǎn)量數(shù)據(jù)由阿克蘇地區(qū)農(nóng)業(yè)局提供。

1.2.4 大量元素有效含量評(píng)價(jià)指標(biāo) 土壤養(yǎng)分分級(jí)參照全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[19],見表1、表2。

表1 全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The nutrition classification standard from second national soil survey

表2 全國土壤有效微量元素分級(jí)Table 2 Classification of soil available trace elements in China /(mg·kg-1)

參照新疆耕地土壤肥力評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[20]對(duì)耕地土壤肥力進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中,高肥級(jí)土壤:有機(jī)質(zhì)含量＞15 g·kg-1,全氮量 ＞1.0 g·kg-1,有 效 磷 ＞10 mg·kg-1；中等肥級(jí)土壤:有機(jī)質(zhì)含量 10～15 g·kg-1,全氮量 0.7～1.0 g·kg-1,有效磷 5～10 mg·kg-1；低肥級(jí)土壤:有機(jī)質(zhì)含量＜10 g·kg-1,全氮量＜0.7 g·kg-1,有效磷＜5 mg·kg-1。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Office Excel 2016整理和分析數(shù)據(jù)；ArcGIS 9.0和Origin 8.5制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕地土壤質(zhì)地分布特征

由表3可知,2011年阿克蘇地區(qū)耕地總面積為545.61×103hm2,調(diào)查面積為 456.58×103hm2,覆蓋全區(qū)總耕地面積的83.68%。該區(qū)土壤質(zhì)地主要有砂土、砂壤土、壤土、粉砂質(zhì)粘壤土和粘土5種類型,其中分布面積最大的為壤土,面積達(dá)233.15×103hm2,占調(diào)查面積的51.07%,其次為砂壤土,面積為126.51×103hm2,占調(diào)查面積的27.71%,而后依次為粘土和粘壤土,面積分別為54.90×103和24.44×103hm2,占調(diào)查面積的12.03%和5.35%,養(yǎng)分含量貧瘠的砂土面積最小,為19.15×103hm2,僅占調(diào)查面積的4.19%。由于阿克蘇地區(qū)耕地土壤中絕大部分土質(zhì)類型為壤土和砂壤土,根據(jù)其具土壤質(zhì)地具有的物理性質(zhì)可知,二者通氣透水能力介于粘土與砂土之間,雖然保肥保水能力較粘土差,但其耕性良好,更適宜耕作,綜合判斷該區(qū)整體土壤質(zhì)地良好,為中等水平,可為作物生長(zhǎng)提供較好的生長(zhǎng)基床。

表3 2011年阿克蘇地區(qū)各縣(市)不同質(zhì)地土壤面積Table 3 Soil classification of Aksu prefecture in 2011 /(×103hm2)

2.2 耕地土壤養(yǎng)分含量及分布特征

2.2.1 土壤大量元素含量 由表4可知,阿克蘇地區(qū)土壤養(yǎng)分平均含量為有機(jī)質(zhì)13.56 g·kg-1、全氮0.68 g·kg-1、堿解氮 62.30 mg·kg-1、有效磷 13.90 mg·kg-1、速效鉀145.00 mg·kg-1,對(duì)比新疆本地養(yǎng)分評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn),并結(jié)合全國普查養(yǎng)分分級(jí)可知,該地全區(qū)土壤養(yǎng)分指標(biāo)整體表現(xiàn)為中等偏下水平,表現(xiàn)為有機(jī)質(zhì)中等,磷富、鉀足、氮缺乏。進(jìn)一步通過對(duì)比各縣(市)土壤養(yǎng)分可知,各縣(市)間土壤養(yǎng)分含量差異較大,各養(yǎng)分要素含量水平參差不齊,該地區(qū)八縣一市中,沙雅縣土壤有機(jī)質(zhì)、全氮及堿解氮含量分別處于全區(qū)較低或最低水平；拜城縣有機(jī)質(zhì)含量最高為16.59 g·kg-1,較平均水平高22.35%；烏什縣全氮含量最高,較最低水平的沙雅縣高出55.36%；阿克蘇市的堿解氮含量雖明顯高于平均水平,但有效磷含量處全區(qū)最低水平,較柯枰縣低18.30%,速效鉀含量也未達(dá)到平均水平,其他縣養(yǎng)分含量處于該區(qū)中等水平。

表4 阿克蘇地區(qū)各縣(市)土壤大量元素含量Table 4 Macroelement content of soil in Aksu prefecture

2.2.2 土壤微量元素含量 結(jié)合全國土壤微量元素分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)一步分析阿克蘇地區(qū)各縣(市)耕地土壤微量元素含量可知(表5),該地區(qū)測(cè)定土壤微量元素含量整體表現(xiàn)為:有效銅處于極高水平,有效鐵及鋅含量處于高水平等級(jí),全區(qū)土壤有效錳含量相對(duì)較低,整體處于中等偏下水平,且有個(gè)別縣土壤有效錳含量為低等級(jí)。各縣(市)微量元素含量差異較大,有效鐵含量極高的烏什縣與屬中等水平的庫車縣相比,前者為后者的近3倍；有效錳含量以阿瓦提縣最低,僅為2.11 mg·kg-1,溫宿縣次之(3.85 mg·kg-1),庫車縣最高,為9.75 mg·kg-1,其余縣市有效錳含量變動(dòng)幅度在0.30～2.39 mg·kg-1之間；土壤有效銅含量分布高低恰與有效錳含量相反,阿瓦提縣最高,達(dá)到 6.46 mg·kg-1,庫車縣最低,僅0.92 mg·kg-1,柯枰縣次低水平,為1.57 mg·kg-1,其他縣(市)土壤銅含量介于2.01～3.03 mg·kg-1之間；有效鋅含量以阿瓦提縣、拜城縣和阿克蘇市三地相對(duì)較低,均低于全區(qū)平均值,在1.00 mg·kg-1以下,但仍處于中等水平,其他各縣土壤鋅含量均處高水平范圍,最高為烏什縣,達(dá)1.87 mg·kg-1。

表5 阿克蘇地區(qū)各縣(市)土壤微量元素含量Table 5 Microelement content of soil in Aksu prefecture/(mg·kg-1)

2.2.3 不同等級(jí)養(yǎng)分耕地土壤分布特征 由圖2可知,阿克蘇地區(qū)各縣(市)調(diào)查區(qū)耕地中,70.42%的耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量在10～20 g·kg-1范圍內(nèi),有機(jī)質(zhì)含量缺乏(6～10 g·kg-1)區(qū)耕地面積占比高達(dá)20.54%,極度缺乏區(qū)占比3.2%,豐富(30～40 g·kg-1)和極豐富區(qū)(＞40 g·kg-1)占比較小,為5.86%,全阿克蘇地區(qū),有機(jī)質(zhì)含量極豐富區(qū)僅零星分布在溫宿縣和阿克蘇兩地,其他各地未見(圖2-A)。全區(qū)土壤全氮含量相對(duì)較為缺乏,且缺乏區(qū)(全氮含量在0.5～0.75 mg·kg-1)的耕地面積最大,達(dá)到15 576.67 hm2,中等水平耕地面積次之(13 795.33 hm2),極缺乏區(qū)耕地面積仍然較大,為26.80%(圖2-B)。耕層土壤堿解氮含量則以60～90 mg·kg-1中等偏下水平為主,占47.73%,其次是與之占比相當(dāng)?shù)娜狈皹O缺區(qū)域(＜60 mg·kg-1),占耕地面積的45.7%；而含量＞90 mg·kg-1的豐富、極豐富區(qū)域較小,僅占耕地總面積的6.75%(圖2-C),表明阿克蘇地區(qū)耕地面積中雖已有近半數(shù)土壤供氮能力一般,但也存在部分耕地土壤氮素十分缺乏的現(xiàn)象,當(dāng)季供應(yīng)潛力較弱,仍需靠人工施肥補(bǔ)給。以全國土壤普查養(yǎng)分分級(jí)為標(biāo)準(zhǔn),土壤有效磷含量在不同級(jí)別間的分配以含量為10～20 mg·kg-1之間的Ⅲ級(jí)水平為主(圖2-D),占耕地面積的48.4%,較缺、極缺乏區(qū)(＜10 mg·kg-1)占耕地面積的32.6%；豐富、較豐富區(qū)(＞40 mg·kg-1)占耕地面積的 17.44%,極豐富區(qū)(＞40 mg·kg-1)的占耕地面積不足2%,為8 560 hm2,但結(jié)合新疆土壤養(yǎng)分肥力評(píng)級(jí)來判定,阿克蘇地區(qū)有效磷含量處于高肥力以上(＞10 mg·kg-1)水平區(qū)域范圍達(dá)367 780 hm2,占耕地面積的67.41%,表明目前該地區(qū)大部土壤有效磷供給可滿足作物需求,已逐漸趨于供求平衡狀態(tài)。各地區(qū)土壤不同等級(jí)速效鉀含量分布如圖2-E所示,該區(qū)大部分地區(qū)土壤含鉀量在100～150 mg·kg-1之間,屬中等水平,而＞100 mg·kg-1的中等以上耕地土壤占總面積的79.48%,其中豐富、極豐富區(qū)占中等水平以上區(qū)域面積比達(dá)43.22%；缺乏、極缺乏區(qū)占地面積相對(duì)較小,為全區(qū)耕地面積的21.52%。由調(diào)查結(jié)果可知,新和縣不存在極缺乏區(qū),這可能與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民注重鉀肥施用的觀念較強(qiáng)有關(guān)?？傊?該區(qū)內(nèi)耕地土壤含鉀量中等,除少數(shù)地區(qū)需要進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充外,大部地區(qū)土壤供鉀能力尚可。

2.3 耕地土壤養(yǎng)分含量演變特征

將2011年阿克蘇地區(qū)耕地土壤養(yǎng)分含量與第二次土地普查(1982年)時(shí)期相比可知(表6),經(jīng)過29年的土壤耕作生產(chǎn),與1982年相比,2011年該地區(qū)各縣(市)有機(jī)質(zhì)含量有升有降,但平均有機(jī)質(zhì)含量變化不大,幾乎仍與當(dāng)年持平,僅相差0.04 g·kg-1；各區(qū)域堿解氮、有效磷含量較第二次土地普查結(jié)果均有大幅度提高,各地平均值分別較 1982年高 74.56%和385.86%,其中土壤有效磷增長(zhǎng)了近4倍,以平均每年增長(zhǎng)0.39 mg·kg-1的速度攀升；各調(diào)查區(qū)土壤速效鉀含量普遍呈減少趨勢(shì),從1982年極豐富狀態(tài)降至當(dāng)前的中等水平狀態(tài)(148 mg·kg-1),以年均2.20 mg·kg-1的速度逐年降低,平均含量較1982年降低30.04%。綜上調(diào)查結(jié)果,可能是由于農(nóng)民在種植生產(chǎn)過程中對(duì)有機(jī)肥的態(tài)度與29年前基本無異,仍保持當(dāng)年的施用習(xí)慣；而對(duì)氮、磷肥的施用力度卻明顯提升,從而導(dǎo)致土壤供氮、供磷能力大幅增加；同時(shí),也許是受到第二次土壤普查結(jié)果的影響,認(rèn)為土壤中不缺乏鉀素,因此農(nóng)民在生產(chǎn)過程中不施鉀肥或少施鉀肥導(dǎo)致土壤含鉀量大幅降低。

2.4 產(chǎn)量變化特征

圖2 耕地土壤有機(jī)質(zhì)(A)、全氮(B)、堿解氮(C)、有效磷(D)、速效鉀(E)不同等級(jí)劃分面積分布比較Fig.2 Comparison of area distribution based on the different grading of organic matter(A),total nitrogen(B),available nitrogen(C),available phosphorus(D)and available potassium(E)content in cultivated soil

由表7可知,隨著測(cè)土配方施肥技術(shù)的推進(jìn),該區(qū)各縣(市)玉米、小麥和棉花三大主要農(nóng)作物產(chǎn)量雖在年際間有微幅波動(dòng),但總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì),其平均增幅分別為0.23%、1.26%和1.34%。由于各縣(市)耕地土壤養(yǎng)分含量不盡相同,故其產(chǎn)量水平高低不一,各縣(市)中,沙雅縣的玉米和小麥產(chǎn)量均位居第一,3年平均產(chǎn)量分別為7 447.38和6 817.95 kg·hm-2,較玉米、

小麥單產(chǎn)最低的烏什縣和柯枰縣同比高出43.09%和13.03%,其棉花產(chǎn)量也處該區(qū)中等,居于第四位,這可能與該地區(qū)耕地土壤養(yǎng)分含量較高有關(guān)；而土壤有機(jī)質(zhì)及氮含量較高的阿克蘇市,棉花產(chǎn)量居于首位,較棉產(chǎn)量最低的柯坪縣高34.44%,3年平均玉米產(chǎn)量?jī)H低于沙雅(547.07 kg·hm-2),位居第二,小麥產(chǎn)量略高于全區(qū)平均水平(116.27 kg·hm-2)；其他各縣作物產(chǎn)量以溫宿縣相對(duì)較高,阿瓦提縣、新和縣次之,庫車縣、拜城縣較低,烏什縣及柯枰縣作物產(chǎn)量表現(xiàn)最低。進(jìn)一步利用等權(quán)重求和法綜合比較3種作物產(chǎn)量并結(jié)合上述養(yǎng)分含量特征(表4)可知,養(yǎng)分等級(jí)的高低與產(chǎn)量的優(yōu)劣具有一定的一致性,但也有例外,如沙雅縣和阿瓦提,這2個(gè)縣養(yǎng)分含量不及溫宿、拜城縣,但其在全阿克蘇地區(qū)的產(chǎn)量排名高于溫宿、拜城縣。

表6 阿克蘇地區(qū)各縣(市)耕層土壤養(yǎng)分含量變化特征Table 6 The variation of the soil nutrient content of plough layer in Aksu prefecture

表7 不同年份阿克蘇地區(qū)各縣(市)主要農(nóng)作物產(chǎn)量Table 7 Yield of main crop in different counties of Aksu prefecture in different years /(kg·hm-2)

3 討論

土壤質(zhì)地類型與其耕性的好壞,保水、保肥能力的強(qiáng)弱關(guān)系密切。研究表明,土壤水分的入滲速度及能力均隨質(zhì)地的由輕變重逐漸遞減[21],且土壤中硝態(tài)氮的積累、分布、運(yùn)移及地下水氮污染同樣與土壤質(zhì)地有關(guān)[22]。本研究中,阿克蘇地區(qū)耕地一半以上的土壤質(zhì)地類型為壤土,且同時(shí)存在砂壤土、粘土、粘壤土及砂土,但分布面積相對(duì)較小,可以認(rèn)為全區(qū)大部分土壤的物理特性普遍處于一般水平,土壤耕性較好,但同時(shí)也應(yīng)當(dāng)重視土壤水、肥特性較差耕層土壤的質(zhì)地改良工作,如占阿克蘇全區(qū)粘土面積72.33%的阿瓦提縣,其耕地面積的48.43%為粘質(zhì)土壤；又如沙雅縣,其砂土面積占耕地面積的12.70%,占全區(qū)砂土總面積54.67%。因此,應(yīng)側(cè)重致力于相應(yīng)土壤質(zhì)地的改良工作,以建立更適宜于作物生長(zhǎng)的苗床,達(dá)到增收增效的目的。

作為土壤物理特性的良好改良劑,土壤有機(jī)質(zhì)已成為衡量土壤養(yǎng)分含量的重要指標(biāo)之一,土壤的保水、保肥特性以及其對(duì)酸堿的緩沖作用均在一定程度上受到有機(jī)質(zhì)的影響[8]。一般情況下,土壤有機(jī)質(zhì)含量越高,土壤的物理性能就相對(duì)越理想,供肥潛力亦愈高。本研究中,阿克蘇地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為13.56 g·kg-1,整體為中等水平,各縣(市)有機(jī)質(zhì)含量差異較大,全區(qū)內(nèi)拜城縣土壤有機(jī)質(zhì)含量最高,達(dá)到16.59 g·kg-1,柯枰縣和沙雅縣偏低,均低于11 g·kg-1,建議該區(qū)域在以后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中注重有機(jī)肥的投入,不僅可以達(dá)到提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的目的,而且有助于土壤結(jié)構(gòu)的形成以及增強(qiáng)土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[23]。

化肥對(duì)于提高作物產(chǎn)量具有不可替代的作用,據(jù)報(bào)道,肥料對(duì)糧食生產(chǎn)的貢獻(xiàn)率達(dá)到40%左右[24],也表明作物生長(zhǎng)所需多半養(yǎng)分仍依賴于土壤的提供。本研究結(jié)果表明,阿克蘇地區(qū)為南疆的核心區(qū)域,該地區(qū)平均全氮含量為0.68 g·kg-1,堿解氮含量62.3 mg·kg-1,均屬中等偏下水平,且缺乏、極缺乏耕地面積均占較大比例,其中全氮缺乏及以下等級(jí)占比高達(dá)53.08%,堿解氮占比47.73%；平均有效磷含量13.9 mg·kg-1,速效鉀含量145 mg·kg-1,表現(xiàn)為土壤磷、鉀素含量相對(duì)富足,氮素嚴(yán)重缺乏。因此,建議該地區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)適當(dāng)控制磷、鉀肥的施用,可根據(jù)地力少施甚至不施,但對(duì)于是否應(yīng)急于補(bǔ)充施用氮肥仍有待進(jìn)一步商榷,這是因?yàn)閺漠?dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際情況角度考慮,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)民喜好偏重氮肥的施用,理論上這與土壤中氮素表現(xiàn)為嚴(yán)重缺乏狀態(tài)相悖,若為氮素流失導(dǎo)致,應(yīng)提高重視并加以解決才能真正實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效。

土壤微量元素是土壤質(zhì)量的重要表征因子之一。研究表明,土壤中微量元素含量和有效性不僅受成土母質(zhì)及成土過程影響,還與耕作制度、施肥種類等人為活動(dòng)有關(guān)[25]。朱靜等[26]研究發(fā)現(xiàn),土壤利用和管理措施的變化改變了土壤性質(zhì),導(dǎo)致土壤銅、鐵、錳、鋅有效態(tài)含量總體上升；李海峰等[27]研究證實(shí),大量農(nóng)家肥和化肥的施用可明顯增加農(nóng)田土壤有效態(tài)微量元素含量,農(nóng)用地膜殘留也會(huì)使表層土壤微量元素含量呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)；此外,設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤中重金屬含量的增加累積也與有機(jī)肥、化肥的投入不當(dāng)有關(guān)[28]。本研究中,經(jīng)過測(cè)土配方技術(shù)的應(yīng)用實(shí)施,新疆南疆阿克蘇地區(qū)耕地土壤中微量元素Fe、Zn、Cu有效態(tài)均處于富足狀態(tài),Mn含量相對(duì)較少,整體處中等偏下水平,且個(gè)別縣處缺乏狀態(tài),這與楊濤等[29]的研究結(jié)果不同,一方面可能是由于研究取樣地點(diǎn)、取樣范圍及種植作物不盡相同所致；另一方面,可能與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍使用微咸水灌溉有關(guān),因?yàn)樾陆辖r(nóng)民種植過程中較少或基本不施用微量元素肥料,特別是土壤中含量低的微量元素通過施肥補(bǔ)充少,長(zhǎng)期以來該地區(qū)用于灌溉的苦咸水中除含有大量 Na+、K+、Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-等離子外,也含有少量Fe3+、Mn2+,但這與土壤中微量元素含量增加是否具有必然聯(lián)系,仍有待進(jìn)一步研究。

本研究結(jié)果表明,經(jīng)過測(cè)土配方技術(shù)的應(yīng)用推廣,阿克蘇地區(qū)主要農(nóng)作物——玉米、小麥和棉花的單產(chǎn)均呈小幅增長(zhǎng)趨勢(shì),反映出該地區(qū)農(nóng)戶的施肥習(xí)慣得到了一定的改善。一般認(rèn)為,土壤養(yǎng)分等級(jí)越高,作物產(chǎn)量就相對(duì)較好,但進(jìn)一步深入結(jié)合阿克蘇地區(qū)土壤養(yǎng)分各指標(biāo)含量高低和產(chǎn)量結(jié)果卻發(fā)現(xiàn),該地區(qū)不乏有些縣市,如沙雅縣、阿瓦提縣,其土壤養(yǎng)分等級(jí)較低,但作物產(chǎn)量卻表現(xiàn)良好,居于阿克蘇地區(qū)前列,究其原因,可能與沙雅、阿瓦提縣有部分土地為新開墾荒地有關(guān),同時(shí)也表明完全依據(jù)全國統(tǒng)一土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來衡量各地養(yǎng)分作為施肥依據(jù)尚存在不妥之處,建議標(biāo)準(zhǔn)的制定還應(yīng)考慮各地實(shí)際產(chǎn)量情況,以避免因盲目提高養(yǎng)分等級(jí)劃分、忽視實(shí)際產(chǎn)出而大量投入肥料產(chǎn)生不必要的浪費(fèi),從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本,實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增收農(nóng)業(yè)增效、改善耕地土壤養(yǎng)分狀況、保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的目的,最終形成節(jié)約型、環(huán)境友好型、可持續(xù)發(fā)展型農(nóng)業(yè)。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明,阿克蘇地區(qū)半數(shù)以上土質(zhì)為壤土,測(cè)定大量、微量元素多數(shù)均為不同程度富足狀態(tài),但氮、錳含量偏低。同時(shí),本研究就氮素測(cè)定結(jié)果偏低與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民喜施氮肥相悖、土壤中多數(shù)微量元素含量增加以及產(chǎn)量表現(xiàn)與養(yǎng)分高低不完全相符等問題作出了合理推論,并建議標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)結(jié)合各地實(shí)際產(chǎn)量,以避免盲目追求養(yǎng)分等級(jí)提升而造成的增本低效問題。本研究結(jié)果可為今后阿克蘇地區(qū)耕地建立土壤培肥、科學(xué)施肥以及耕地地力評(píng)價(jià)系統(tǒng)提供重要理論依據(jù),但就如何在全國統(tǒng)一養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上,綜合考量新疆獨(dú)特自然條件對(duì)其土壤養(yǎng)分和產(chǎn)量的影響,從而優(yōu)化并形成更加符合新疆地區(qū)養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)仍有待進(jìn)一步深入研究。