李 曉 潘孝忠 李博賑 張冬明③

(1海南省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與土壤研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海南耕地保育科學觀測試驗站/海南省耕地保育重點實驗室 海南海口 571100;2澄邁縣農(nóng)業(yè)技術推廣中心 海南澄邁 571900)

澄邁縣位于海南島北部，處于北緯19°22＇～20°00＇，東經(jīng)109°43＇～109°15＇。東接定安縣，西靠臨高縣、儋州市，北瀕瓊州海峽，與雷州半島隔海相望，南與屯昌縣、瓊中縣接壤。全縣土地總面積2 072 km2，2017年底總?cè)丝?6.1萬人，下轄11個鎮(zhèn)、3個國營農(nóng)場、2個省直屬林場和1個省級經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)，176個村（居）委會、867個自然村［1］。澄邁縣屬熱帶海洋性季風氣候，年平均氣溫為23.8℃，年平均降雨量1 786.1 mm，年均日照時數(shù)2 059 h；地勢南高北低，南部為丘陵山地，中部為河積平原，北部為臺地和海積平原。全縣土壤類型較豐富，共有6個土類，13個亞類，49個土屬，164個土種；其中，水稻土23 213 hm2，約占全縣耕地總面積的35.54%，主要分布在南渡江流域的平坦開闊地帶。

水稻土是在長期淹水種稻條件，經(jīng)人為活動和自然因素的雙重作用，形成特有剖面特征的土壤，是澄邁縣最主要的耕地類型，是糧食生產(chǎn)最重要的物質(zhì)基礎。近年來，隨著全縣社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展、城市化進程的快速推進，以及耕地資源不合理利用；人地矛盾日益突出，耕地質(zhì)量的降低和數(shù)量的減少，已成為影響全縣熱帶特色高效農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵限制因素。澄邁縣是海南省農(nóng)業(yè)大縣，水稻土是該縣第三大土壤類型，占全縣土壤總面積的11.32%，是全縣農(nóng)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的重要保障。了解并掌握水稻土養(yǎng)分特征和肥力狀況，是水稻科學施肥和中低產(chǎn)田培肥改良的重要依據(jù)。

目前，海南有關耕地土壤養(yǎng)分性質(zhì)與肥力評價方面的成果已有較多報道，如張冬明等［2］對海南島土壤養(yǎng)分質(zhì)量進行了綜合評價，曾迪等［3-4］分析了文昌市和瓊中縣什運鄉(xiāng)耕地土壤養(yǎng)分狀況，鐘萍等［5］研究了海南省東方市農(nóng)田土壤養(yǎng)分的時空分布；除此之外，吳能義等、麥全法等、孫娟等、張冬明等［6-9］研究了海南省保亭墾區(qū)龍眼園、三亞芒果園、中西部荔枝園及全省主要油茶林的土壤養(yǎng)分狀況，鮮有關于臨高縣水稻土養(yǎng)分狀況的研究報道。為此，以澄邁縣水稻土為研究對象，分析其養(yǎng)分性質(zhì)與空間分布特征，并采用層次分析法評價其肥力狀況，以期為澄邁縣類似地區(qū)土壤養(yǎng)分資源的綜合評價和科學施肥提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土樣采集

以2017年澄邁縣土地利用現(xiàn)狀空間數(shù)據(jù)為基礎，運用地理信息系統(tǒng)軟件提取水稻土現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，疊加地形地貌數(shù)據(jù)，并兼顧空間均勻分布的原則，按照135 hm2左右布設一個采樣點的標準，全縣水稻土共布設114個采樣點。野外采樣時采用GPS定點，采樣時記下實時經(jīng)緯度信息，每一樣點在直徑120 m范圍采用“S”采樣法，采集15～20個點的耕層土壤混合樣品，按四分法保留1 kg左右，帶回室內(nèi)處理，采樣時間為2017年10月至12月。

1.2 檢測方法

水稻土養(yǎng)分含量測定方法參照土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法［10］：pH值采用水土比（1∶2.5）酸度計測定，堿解氮采用堿解擴散法測定，有機質(zhì)采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化容量法測定，有效磷采用鹽酸—氟化銨提取鉬銻抗比色法測定，速效鉀用乙酸銨提取火焰光度法，土壤交換性鈣鎂采用醋酸銨交換原子吸收分光光度法測定，有效硫采用磷酸鹽—乙酸提取硫酸鋇比濁法測定，土壤有效硼采用姜黃素比色法測定。土壤有效鐵錳銅鋅采用DTPA浸提原子吸收分光光度法測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理與養(yǎng)分豐缺標準

數(shù)據(jù)分析采用Excel 2010、SPS 18.0軟件進行分析統(tǒng)計。依據(jù)海南省土壤養(yǎng)分分級方案［11］，把一二級歸并為豐富的類別、三四級歸并為適量的類別、五六歸并為缺乏的類別，制定了不同土壤養(yǎng)分豐缺標準表（表1）。土壤pH評價標準為：pH＜4.5為強酸性，4.5～5.5為酸性，5.5～6.5為弱酸性，6.5～7.5為中性。

2 結果與分析

2.1 土壤pH、有機質(zhì)特征

澄邁縣水稻土pH測試結果（表2）表明，全縣114個樣點pH在3.75～6.04，其中強酸性樣本為30個，占比為26.32%，酸性樣本比例為64.91%，弱酸性樣本比例為8.8%?？傮w來看，全縣水稻田土壤偏酸性，平均值為4.75，有73.68%適宜水稻及冬季瓜菜的生長；從變異系數(shù)來看，屬于弱變異程度，說明全縣水稻土pH變動幅度較小，主要受氣候、土壤本身性質(zhì)等自然因素影響，人為因素影響較弱。

表1 土壤養(yǎng)分豐缺標準

表2 水稻田土壤pH和分布頻率

全縣114個水稻土樣本有機質(zhì)平均含量為18.01 g/kg，變化范圍在2.55～45.71 g/kg，變異系數(shù)為39.12%，為中等變異強度，受人為施肥、耕作等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理措施影響較大。全縣水稻土有機質(zhì)含量較適量，在114個樣本中，有99個樣本有機質(zhì)含量處在適量狀況，占比為86.84%，有7個樣本的有機質(zhì)含量處于缺乏狀況，占比為6.14%，有機質(zhì)含量豐富的占7.02%。見表3。

表3 水稻土土壤有機質(zhì)含量和分布頻率

2.2 大中量元素養(yǎng)分豐缺狀況

由表4可見，澄邁縣水稻土土壤鈣和硫養(yǎng)分有效含量處于豐富的水平，但空間分布不均勻，受人為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施影響較大，變異系數(shù)高，變異強度大，兩極化嚴重，尤其是鈣含量，全部樣本鈣含量都處在豐富水平，短時間內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不會存在因缺鈣而影響農(nóng)作物生長的現(xiàn)象發(fā)生；土壤有效磷是較缺乏的大量元素，有41.23%樣本土壤有效磷含量處于缺乏狀態(tài)，僅有26.32的樣本土壤有效磷含量處于豐富水平，整體來看土壤有效磷含量及分布非常不均勻，平均含量達到24.08 mg/kg為豐富水平，變異系數(shù)高達183.01%，屬強變異程度，受人為措施影響巨大，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中要注重測土施肥技術，避免磷肥的浪費和不足現(xiàn)象發(fā)生；氮、鉀和鎂的有效含量處于適量的狀態(tài)，3種元素含量的變幅都較大，且頻率分布兩極化現(xiàn)象嚴重，其中，堿解氮的適量和缺乏的比重分別為57.02%和4.39%，速效鉀的適量和缺乏水平樣本量的比重分別為51.75%和18.42%，交換性鎂的適量和缺乏水平的樣本量比重分別為61.40%和19.30%，三者的變異系數(shù)分別為32.38%、82.21%和68.66%，均屬于中等變異強度，其有效含量受人為和自然因素的雙重影響，但人為因素大于自然因素。

2.3 微量元素養(yǎng)分豐缺狀況

選取了土壤有效鐵、錳、銅、鋅和硼5種微量元素養(yǎng)分含量進行分析研究，其含量豐缺比例情況見表5，其特點有三：一是各微量元素養(yǎng)分有效含量變幅范圍大，分別為18.9～1 002.6、4.9～354.6、0.4～16.78、0.99～16.30 和 0.04～0.18mg/kg；二是土壤有效鐵、錳、銅和鋅均豐富，分布頻率處在豐富的樣本比例分為100%、87.72%、98.25%和99.12%；三是全縣水稻土均非常缺乏硼，114個樣本有效硼含量均處于缺乏水平。

表4 水稻土土壤大中量養(yǎng)分有效含量和分布頻率

表5 水稻土微量元素養(yǎng)分有效含量和分布頻率

縱向來看，5種微量元素中有4種有效含量較為豐富，鐵最豐富，其次是鋅，第三是銅，最后是錳；而微量元素硼則嚴重缺乏，沒有一個樣本的有效硼含量超過0.2 mg/kg，100%的樣本有效硼含量均處在缺乏水平；這種現(xiàn)象在高溫高濕多降雨的南方地區(qū)比較普遍。

2.4 土壤pH值、有機質(zhì)及有效養(yǎng)分間的相關性分析

從表6可以看出，澄邁縣水稻土pH與土壤交換性鈣含量間呈極顯著正相關，與有效銅呈正相關關系，但與有效硫、有效鐵呈極顯著負相關關系，與有效磷呈顯著負相關關系；土壤有機質(zhì)只跟土壤有效磷含量間呈極顯著負相關關系，與堿解氮、交換性鎂、有效銅、有效鋅和有效硼均呈現(xiàn)極顯著正相關關系；土壤有效磷除了與有效硫和有效硼外，與其余指標均呈現(xiàn)負相關關系，其中與有機質(zhì)、有效銅和有效錳的負相關關系達到極顯著；土壤有效鉀只和pH和有效鐵為負相關關系，與其余養(yǎng)分指標均為正相關關系，與有效鐵的負相關程度達極顯著，而與有效錳和有效硼的正相關程度達極顯著；土壤交換性鈣與有效磷和有效硫間呈負相關關系，但未達到顯著水平，與其余指標均為正相關關系，并與pH、交換性鎂、有效銅和有效鋅之間達到極顯著正相關關系；交換性鎂只與有效磷呈負相關關系，與其他指標均為正相關關系，且與有機質(zhì)、交換性鈣、有效錳、有效銅和有效鋅間呈極顯著正相關關系；有效硫與pH和交換性鈣為負相關關系，且與pH達到極顯著關系，但與堿解氮和有效鐵為極顯著正相關關系；有效鐵與pH和速效鉀間呈極顯著負相關性，而與有機質(zhì)和有效硫間呈極顯著正相關關系；土壤有效錳與堿解氮、速效鉀、交換性鈣和有效銅間呈極顯著正相關關系，只與有效磷呈極顯著負相關關系；土壤有效銅與有機質(zhì)、堿解氮、交換性鈣、交換性鎂和有效鋅間均呈極顯著正相關關系，其中相關系數(shù)最大的是交換性鎂，達到0.560，只與有效磷的相關關系為極顯著負相關；有效鋅只與有效磷和有效錳間為負相關關系，與其余的土壤指標間均為正相關關系，且與有機質(zhì)、交換性鈣、交換性鎂、有效銅、有效硼間的正相關關系達到極顯著水平；與有效硼相關關系為負相關的為pH和有效錳，與有效硼正相關關系達到極顯著水平的土壤指標有有機質(zhì)、速效鉀和有效鋅。

土壤有機質(zhì)對于土壤養(yǎng)分有效性影響較大。一般來說，有機質(zhì)含量高低，直接影響其它養(yǎng)分含量；pH也是影響土壤微量元素有效性的重要因素之一。由于土壤酸度的集中分布，變化幅度小，基本很難從本研究中深度挖掘中土壤微量元素含量隨pH變化的規(guī)律。建議在今后從事土壤微量元素有效性隨pH變化規(guī)律的研究時，應盡量保持土壤pH有個從酸到堿的一個跨度，這樣既能夠保證數(shù)據(jù)的完整性，更能發(fā)掘變化規(guī)律的科學合理性。

表6 土壤pH值、有機質(zhì)及有效養(yǎng)分間的相關性關系（n=114）

3 討論與結論

土壤是個巨大的緩沖體，自然條件下土壤酸堿度變化非常緩慢，土壤酸堿度能夠影響土壤養(yǎng)分的有效性，進而影響土壤肥力；一般中性土壤磷的有效性大，堿性土壤微量元素有效稍差。澄邁縣水稻土大部分樣本都是屬于鹽基不飽和，土壤偏酸，這與呂烈武等［12］的研究結果基本一致。一方面由于熱帶季風性氣候的影響，土壤的淋溶和復鹽基過程強度相對較大；另一方面化肥的不合理使用，增加了土壤中至酸離子的濃度，加劇了土壤的酸化。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應注重土壤酸化改良，可適量撒施生石灰，施用堿性肥料，減緩土壤酸化加劇。

土壤有機質(zhì)含量是衡量土壤肥力的一項最重要指標，其含量的高低關系到土壤的保肥、保水和酸堿緩沖作用，能夠改善土壤物理性質(zhì)，潮濕和低溫環(huán)境有利于有機質(zhì)的積累，而高溫干旱有助于有機質(zhì)礦化。據(jù)研究，全國耕地土壤有機質(zhì)平均含量為24.65 g/kg［13］，而本次調(diào)查水稻土有機質(zhì)平均含量為18.01 g/kg，明顯低于全國平均水平，但是相比實施測土配方施肥資金補貼項目時期耕地土壤有機含量，提高了11.17%［13］。主要原因：一是農(nóng)業(yè)部測土配方施肥項目的實施，提升了農(nóng)民科學種田水平，化肥施用更合理；二是隨著海南省委省政府近幾年大力推進“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結構”重大部署，低效益的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式漸漸退出市場，高效益、大投入的農(nóng)業(yè)結構占主要地位，耕作制度的變化導致有機肥用量大幅增加；三是水稻秸桿還田技術的推廣，使農(nóng)田土壤的有機質(zhì)含量大幅增加。

研究發(fā)現(xiàn)，澄邁水稻土氮、磷、鉀、鈣、鎂和硫6種元素分布頻率為豐富水平的百分比分別為38.60%、 26.32%、 29.82%、 100.00%、 19.30% 和54.39%，只有有效磷含量豐富的樣本數(shù)量略低，水稻田大中量元素中氮、鉀和鎂的有效含量分布頻率處在適量的水平，鈣和硫的有效含量則處在豐富的水平，這與多年來澄邁縣提倡科學施肥關系密切，同時全縣水稻土pH整體偏酸也增加了大中量元素養(yǎng)分的有效性。堿解氮平均含量為115.97 mg/kg，不缺乏尚豐富，主要是氮肥的過量施用，由于氮肥表施多，且易揮發(fā)和徑流損失，因此氮素不過量，處在適宜作物生長的水平。土壤有效磷含量樣本間差異大，變異系數(shù)大，有47個樣本處于缺乏水平，占樣本總數(shù)的41.23%，一方面與磷肥施入農(nóng)田后，易被固定，難以被作物吸收利用有關［15］，另一方面因為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局不同造成化肥的不合理施用，冬季瓜菜基地的三元化肥用量，導致土壤有效磷含量較高，未開展冬季瓜菜生產(chǎn)的區(qū)域，土壤有效磷含量相對較低，這也是出現(xiàn)全縣水稻田土壤有效含量差異較大的直接原因。

澄邁縣水稻土速效鉀平均含量為136.25 mg/kg，處在海南省第二次土壤普查制定的分級標準的2級水平，僅有21個樣本的速效鉀含量處于缺乏水平，澄邁縣水稻土土壤鉀素并不缺乏，同時鉀素很容易通過施肥進行補充，因此鉀素并不能成為影響當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的養(yǎng)分因子。土壤中的鈣、鎂和硫主要來自人為投入的農(nóng)資產(chǎn)品，分布頻率處在缺乏的百分數(shù)分別為0.00%、19.30%和8.77%，缺乏程度較其他大量元素輕了很多，土壤鈣含量還存在過量嚴重現(xiàn)象。需要注意的是，有研究表明農(nóng)產(chǎn)品果實鈣含量與土壤鈣并不存在明顯相關性，在土壤鈣含量豐富的情況下作物仍可能出現(xiàn)缺鈣現(xiàn)象，而且土壤鈣積累可能對其他營養(yǎng)元素的吸收和利用產(chǎn)生拮抗作用。

全縣水稻土微量元素含量總體上豐富，從分布頻率百分比來看，土壤鐵、錳、銅和鋅豐富水平的占比分別為100%、87.72%、98.25%和99.12%；而土壤硼則相反，100%樣本缺乏。導致澄邁水稻土微量元素有效含量出現(xiàn)這種豐缺分布的原因可能有以下幾點：一是與成土母質(zhì)本身關系密切，淺海沉積物水稻土受人為長期耕作、施肥、灌溉等水耕活動影響，使土壤內(nèi)部物質(zhì)進入周期性的氧化還原交替、有機質(zhì)合成和分解、鹽基淋溶和復鹽基作用的熟化過程都促使了土壤鐵、錳等微量元素的有效性提高；二是微肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中逐漸被重視，受不利天氣條件下，近年來微肥的使用量也逐年攀升，增加了水稻土微量元素的輸入量；三是農(nóng)藥的施用也增加了微量元素的輸入量，例如在防治病菌過程中常常施用波爾多液，也可增加土壤銅含量；四是與土壤的持續(xù)酸化關系密切，有研究表明，與澄邁縣第二次土壤普查時期耕地土壤pH相比下降了0.2個單位，大大增加了微量元素的有效性。因此，應根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際情況，開展土壤酸化改良和耕地質(zhì)量長期監(jiān)測工作，做好測土配方施肥，同時還應重視土壤鈣、鐵和鋅等含量過高的現(xiàn)象，避免過來施肥造成毒害或環(huán)境污染問題。

從相關性分析來看，土壤越酸土壤養(yǎng)分有效含量越高，土壤有機質(zhì)含量越高土壤養(yǎng)分有效含量越高，與劉占軍［16］研究我國南方水稻土養(yǎng)分特征的結論相一致。本研究還發(fā)現(xiàn)，土壤鈣和鎂含量的相關程度最大，為極顯著正相關關系，相關系數(shù)達到0.811，其次是土壤有機質(zhì)含堿解氮，第三是土壤鈣和銅，第四是土壤鎂和土壤銅；從負相關關系來看，負相關程度最大的是土壤pH和硫，其次是土壤鐵和有機質(zhì)。