張家界永定區耕地土壤有效磷現狀及其空間特征

金虹屹　周衛軍　鄧冉　王瑛　劉沛　 譚潔

摘要 [目的] 弄清永定區耕地土壤有效磷含量特征與空間分異規律，為測土配方施肥和農業面源污染控制提供依據。[方法] 采用野外調查取樣、室內分析測定、3S技術等方法進行。[結果] 永定區耕地土壤有效磷平均為15.3 mg/kg，水田略高于旱地；土壤有效磷空間分布總體呈小團塊狀或條帶狀，不同土類與行政區域差異較大，以三級含量水平分布面積最大，為13 281.0 hm2。[結論] 永定區耕地土壤有效磷含量總體處于中等偏高水平，但空間變異較大。在磷肥施用中應結合土壤有效磷含量與空間分布規律進行，以防止高值區土壤有效磷盈余過高，造成肥料浪費與農業面源污染的危險。

關鍵詞 耕地；有效磷；空間特征；施肥

中圖分類號 S158.2 文獻標識碼A 文章編號 0517-6611（2015）11-064-03

磷是植物必需的三大營養元素之一，包括有機和無機兩大部分[1]。有效磷作為土壤磷貯庫中對作物最有效的部分，能直接供作物吸收利用，因而它是評價土壤供磷能力的重要指標[2]。由于受自然和人類活動的影響，土壤有效磷含量在田間或區域分布上常具有明顯的時空變化特點[3-6]。若缺乏對其含量特征、時空變異規律的了解，則不能根據其變化確定施肥管理措施，有可能導致土壤磷素虧缺或盈余。土壤磷素虧缺影響作物生長，而土壤處于磷素盈余狀態，則會加大土壤磷素向水體流失的風險，并產生潛在的生態環境問題。可見，推行合理的施肥管理措施和有效控制農業面源磷污染已成為越來越受關注的熱點問題[3，7]。因此，了解和弄清耕地土壤有效磷的空間變化規律，不僅能為耕地質量管理和科學施用磷肥提供指導，而且能為農業面源污染控制提供科學依據。筆者利用張家界市永定區2008年開始的測土配方施肥的耕地土壤的測定數據，采用分類匯總和空間插值方法研究了全縣耕地土壤有效磷含量特征與時空變化規律。

1 材料與方法

1.1 研究區概況張家界市永定區地處湖南省西北部，武陵山脈腹地，澧水中上游，N28°51′13″～29°25′6″，E110°4′15″～110°55′6″。土地總面積2 173.808 km2，占全省總面積的1.1%，耕地面積28 327.4 hm2。該地區屬中亞熱帶山原型季風性濕潤氣候，冬暖夏涼，四季溫和，年均氣溫為16.8 ℃，光熱充足，雨量充沛，年均降水量1 497 mm，無霜期長，嚴寒期短，適宜喜溫作物水稻、玉米、紅薯、苧麻與越冬作物麥、豆、油菜等的生長。

1.2 土壤樣品的采集與分析測定按照測土配方施肥項目要求，參照第二次土壤普查的土壤樣品采集點，根據土種面積2～4 hm2采集一個土樣，共采集土壤樣品6 040個。在土樣采集時，根據室內實際布點情況，采用GPS記錄采樣點的地理坐標，考慮采樣田塊的大小和形狀，分別采用S形、梅花形、網格法等方法采集0～20 cm土樣，多點采樣，混勻后采用四分法進行取舍，使得每個樣品的質量控制在1 000 g左右。采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗分光光度法，測定土壤有效磷含量。

1.3 數據處理測定數據采用EXCEL 2007進行統計分析。利用MAPGIS中的地統計學功能，對土壤有效磷進行空間插值，分析其空間規律。采用土地利用現狀圖、土壤圖、行政區劃圖進行疊加，作為空間分析的工作底圖。

2 結果與分析

2.1 土壤有效磷含量特征從圖1可以看出，依據湖南省第二次土壤普查土壤養分分級標準[8]，總體為中偏高水平，平均為15.3 mg/kg，變化在2.0～49.9 mg/kg 之間；10～20 mg/kg的樣本數為2 247個，占總樣本數的比例為37.2%；20～40 mg/kg的樣本數為1 582個，占26.19%；而高于40 mg/kg的樣本數只有70個，僅占1.16%；低于3 mg/kg的樣本數也只有112個，占1.85%。

2.2 水稻土與旱地土壤有效磷的比較從表1可以看出，永定區水稻土有效磷含量總體比旱地高，平均高3.7 mg/kg，低等級樣本數少，高等級樣本數多，如處于五級水平的水稻土沒有，旱地有568個樣本，占28.3%，二級水平的水稻土1 140個，占28.27%，旱地442個，占22.0%。這可能主要是由于永定區山地面積較大，旱地大部分位于地形部位較高、無灌溉條件且農業生產不方便的區域，導致農民在生產過程中采取一種粗放經營方式，而水稻土是當地主要的基本農田，投入較大，農業生產高度集約和重視，因而長期的農業經營導致兩者差異較大。

2.3 土壤有效磷的空間特征

2.3.1 不同土類土壤有效磷的空間特征。

從圖1可以看出，永定區耕地土壤有效磷的空間變異較大，總體呈小團塊狀或條帶狀。研究顯示，土壤有效磷含量的變異系數比其他土壤養分大，屬中等或強變異程度，具有較強的空間變異性，反映人為耕作管理措施的差異是其空間變異的主要因素。在農田尺度下，土壤有效磷的空間變異性主要受施肥量的影響[6，9]。土壤有效磷含量空間變異性與土地利用方式關系密切[10]。從表2可以看出，永定區耕地三級土類土壤有效磷的分布面積最大，達到13 281.0 hm2，占耕地總面積的46.88%；不同土類差異較大，潮土、黑色石灰土、紅壤、紅色石灰土、黃壤、黃棕壤、紫色土等土類高水平（一級與二級）與低水平（五

級）含量分布面積較小，而水稻土一級與二級水平含量分布面積為6 733.1 hm2，占耕地面積的39.69%，低水平含量分布面積較小，五級水平沒有分布。因此，施肥時既要考慮土壤有效磷的含量特征，又要針對不同土類的差異進行合理施肥，以防止部分高含量土壤有效磷含量過高，引起面源污染問題。

2.3.2 不同行政區土壤有效磷的分布特征。

從表3表明，永定區不同鄉鎮各等級有效磷含量分布面積差異較大，但基本以三級、四級含量水平的分布面積較大，一級和五級含量水平分布面積較小，但有些鄉鎮二級含量水平分布面積也較大，如大坪鎮二級含量水平的分布面積為266.6 hm2，占全鎮耕地面積的48.37%，三岔鄉的分布面積為317.0 hm2，占全鎮耕地面積的50.87%。因此，雖然該區域耕地土壤有效磷含量總體呈中等偏高水平，但空間分布極不均勻。施肥時，要依據土壤有效磷的具體狀況和作物的需磷規律進行精準施肥。

3 小結與討論

（1）化肥施用量的增加導致土壤肥力的提高[11-12]。自農村實行土地承包責任制以來，糧食產量連續增加，化肥使用量不斷增多，致使土壤肥力逐漸提高。研究表明，耕地土壤有效磷含量平均為15.3 mg/kg，處于中等水平，最高達到49.9 mg/kg。這與其他研究結果[3-5]一致。

（2）耕地土壤磷素養分的空間變異特征及其施肥模式與農業面源污染的研究是人們關注的熱點問題[3-4，7]。由于人們長期以來對土壤養分狀況了解得不清楚，施肥時憑經驗或依據傳統施肥，導致肥料施用量不斷增加，肥料利用率低，土壤

中磷的盈余量大，農業面源污染問題凸顯。該研究通過野外采樣分析，結合3S技術對永定區耕地土壤有效磷的空間特征進行研究，發現在縣域范圍內耕地土壤有效磷的空間變異性較大，不同土類、不同土地利用方式、不同行政區等均有較大差異。施肥時，必須考慮土壤磷肥的含量與空間特征，科學施肥，提高磷肥的利用率，防止農業面源污染的風險。

參考文獻

[1]黃昌勇.土壤學[M].北京：中國農業出版社社，2005.

[2] 胡靄堂.植物營養學[M].北京：北京農業大學出版社，1995.

[3] 劉付程，史學正，潘賢章，等.太湖流域典型地區土壤磷素含量的空間變異特征[J].地理科學，2003，23（1）：77-81.

[4] 廖菁菁，黃標，孫維俠，等.農田土壤有效磷的時空變異及其影響因素分析——以江蘇省如皋市為例[J].土壤學報，2007，44（4）：621-629.

安徽農業科學 2015年

[5] 葉媛蓓，盛錦壽.泉州市郊耕地土壤有效磷含量狀況及管理對策[J].福建農業科學，2014（3）：26-28.

[6] 姜勇，梁文舉，張玉革.田塊尺度下土壤磷素的空間變異性[J].應用生態學報，2005，16（11）：2086-2091.

[7] 黃東風，王果，李衛華，等.菜地土壤氮磷面源污染現狀、機制及控制技術[J].應用生態學報，2009，20（4）：991-1001.

[8] 謝衛國.測土配方施肥理論與實踐[M].長沙：湖南科學技術出版社，2006：223.

[9] 高義民，同延安，胡正義，等.黃土區村級農田土壤養分空間變異特征研究[J].土壤通報，2006，37（1）：1-6.

[10] 趙彥鋒，史學正，于東升，等.小尺度土壤養分的空間變異及其影響因素探討——以江蘇省無錫市典型城鄉交錯區為例[J].土壤通報，2006，37（2）：214-219.

[11] 廖育林，鄭圣先，聶軍，等.長期施用化肥和稻草對紅壤水稻土肥力和生產力持續性的影響[J].中國農業科學，2009，42（10）：3541-3550.

[12] 楊濱娟，黃國勤， 徐寧，等.秸稈還田配施不同比例化肥對晚稻產量及土壤養分的影響[J].生態學報，2014，34（13）：3779-3787.

責任編輯 劉月娟 責任校對 況玲玲