澄城縣農業土壤養分時空變化特征

胡 明

(1.渭南師范學院 農商學院，陜西 渭南 714099；2.陜西省河流濕地生態與環境重點實驗室，陜西 渭南 714099)

【現代應用技術研究】

澄城縣農業土壤養分時空變化特征

胡 明1,2

(1.渭南師范學院 農商學院，陜西 渭南 714099；2.陜西省河流濕地生態與環境重點實驗室，陜西 渭南 714099)

研究耕地土壤養分(有機質(OM)、堿解氮(AN)、有效磷(AP)和速效鉀(AK))時空分布特征對改善土壤理化性狀、保護環境和促進農業發展具有重要意義。通過運用經典統計學方法對2014年澄城縣農業土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀時空變異進行分析，并與1982年土壤普查數據進行對比，結果表明：土壤有機質、堿解氮處于缺乏水平；有效磷處于適量水平；速效鉀處于豐富水平；pH為弱堿性土。與土壤普查數據相比，澄城縣土壤養分除速效鉀略有下降外，其他養分都有了較大幅度的提高。建議該地區增加有機肥的投入，以保證作物穩產、高產。

澄城縣；農業土壤；養分

0 引言

土壤養分是指土壤為植物生長所提供的必需的營養元素[1]。從20世紀70年代開始，人們逐漸認識到對土壤養分狀況進行研究，能夠有效地指導農民耕作和施肥等種植活動，同時也對生態環境保護具有重要意義[2]。20世紀80年代，土地評價研究在世界各國普遍展開。我國曾于20世紀50年代和80年代進行了兩次土壤普查，摸清了當時我國土壤養分含量的基本情況，之后再沒有進行過大規模的土壤普查，近年來，不同地區進行的測土配方實驗促進了人們了解當地土壤養分現狀的發展。目前利用測土配方實驗與兩次土壤普查數據進行的農業土壤養分時空變化的研究已經很多。劉芬等[3]通過對渭北旱塬區第二次土壤普查數據與2010—2012年測土配方數據進行對比發現，有機質、堿解氮、有效磷都有一定幅度的增加，速效鉀含量變化不大，這些變化與農業肥料的投入有密切的關系。趙清賀等[4]在研究黃河中下游河岸帶土壤空間異質性時發現，銨態氮隨海拔高度的增加有遞增趨勢，速效鉀含量變化不大。呂真真等[5]在研究環渤海沿海區域土壤養分空間變異過程中發現研究區土壤養分總體上缺乏，特別是堿解氮、全氮、有機質含量相對較低。以上研究都是著眼于土壤養分及空間分布情況方面的研究，這對我國不同區域農田土壤養分在多年來耕作中的變化及發展提供了科學依據[6]。

在20世紀的土壤普查對研究區土壤養分基本情況有大致了解的基礎上，再經過多年的種植，人們對土地的投入觀念與投入方式發生了很大改變，摸清澄城縣農業土壤養分現狀以及變化趨勢，可更好地指導農戶正確施肥與耕種，有效利用和改良耕地土壤，保持土壤肥力，使農業土壤可持續發展，同時又可通過農作物增產緩解糧食供應緊張問題，提高農民收入，促進當地經濟發展[7]。研究土壤養分對于保護澄城縣耕地環境也具有積極作用。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

研究區地處陜西省渭北高原的東北部,北緯34°55′45″～35°27′05″,東經109°40′30″～110°05′50″,面積1 121 km2，縣境屬關中平原暖溫帶半濕潤季風區，年均氣溫12℃，降水量680 mm，總耕地面積約600 km2，人口約有40萬，是陜西省重要的糧食作物生產基地[8]。

1.2 土樣采集和處理

本次研究采樣時間為2014年,樣品采集數量1 334個。采集深度0～20 cm，每塊地取15～20個樣點混合，通過四分法保留1 kg左右去雜后帶回實驗室，于陰涼通風處平攤放置風干。研磨后過60目篩，待測。

1.3 分析測定方法

土壤檢測方法采用常規分析方法，土壤pH值用除去CO2的蒸餾水浸提，水土比為1∶2.5,玻璃電極法測定；有機質含量采用重鉻酸鉀外熱法進行測定；堿解氮含量采用堿解擴散法測定；有效磷含量在經碳酸氫鈉浸提后，用分光度法測定[9]；速效鉀含量用乙酸銨浸提法測定。

1.4 數據分析處理

在進行數據分析時使用Microsoft Excel軟件對所獲取的數據進行處理。

2 結果與分析

2.1 土壤養分現狀分析

在土壤中，能夠直接或經轉化后被植物根系吸收的礦物質營養成分包括氮、磷、鉀、鈣、鈉、鎂、硫、鐵、硼、鉬、鋅、錳、銅、氯等14種元素[10]。而土壤養分的有效性通常與土壤酸堿度之間存在一定相關性。植物的生長也要受到土壤溶液的酸堿度影響。土壤養分含量的豐缺將影響區域第一產業的發展，從而影響當地產業結構和經濟發展狀況[11]。

表1 2014年澄城縣土壤養分描述性統計特征

表2 1982年全國第二次土壤養分普查數據

結合表1與表2，當地農業土壤pH值以弱堿性為主，與1982年比較，弱堿性土壤的覆蓋面積有所增加，由于弱堿性土壤對土壤的物理性狀具有良好的促進作用[12]，所以當地農業土壤正在逐步向好的方向發展，但仍需注意由于使用化學肥料而造成的土壤酸化，建議多施用有機肥料。澄城縣農業土壤有機質含量的平均值為13.04 g/kg,較1982年的1.03 g/kg有了近13倍的提高，同時2014年有機質最大值27.10 g/kg，最小值5.90 g/kg和1982年的最大值3.18 g/kg、最小值0.33 g/kg相比較都有了很大提升，說明在近30多年的耕作中，人們已經關注有機肥料的施入，這對當地農業土壤理化性狀的改良起到非常重要的作用。堿解氮作為速效態氮對當季作物生長起到非常重要的作用，澄城縣農業土壤堿解氮平均值為47.89 mg/kg,變動區間為20～100 mg/kg，相比較1982年的情況有所提高，但是提高幅度不是很大，這可能與長期種植作物消耗較多有關；土壤有效磷含量的平均值為10.39 mg/kg,變動區間為0.5～32.8 mg/kg，與1982年對比發現，其平均值提高了近1倍，而最大值基本沒有太大變化；土壤速效鉀含量的平均值為193.22 mg/kg,變動區間為70～390 mg/kg，與1982年相比較變化很小，說明當地速效鉀一直維持在一個較高水平上，多年來的種植并沒有對其產生大的影響。從整體來看， 1982年堿解氮、有效磷、速效鉀含量平均值為37.20 mg/kg、5.90 mg/kg、196.80 mg/kg，除速效鉀含量略有下降外，堿解氮提高了22.3%，有效磷提高了43.2%，澄城縣土壤養分呈上升態勢，這與多年來農業科技水平、耕種技術、肥料施用等的不斷進步都有著密不可分的關系。

通過農業土壤養分的變異系數可以發現農業在空間上的分布情況。變異系數分級情況是：一般變異系數大于0.36的為高度變異，0.16～0.35之間的為中等變異，小于0.15的為小變異[13]。澄城縣土壤pH值的變異系數是0.01，為小變異，這說明研究區土壤pH空間差異不大，說明當地多年來化學肥料施用對當地土壤物理性狀并沒有產生較大影響；土壤有機質、堿解氮、速效鉀的變異系數分別是0.23、0.31、0.31，均為中等變異，說明這三類土壤養分雖然在空間分布上有一定的差異，但是整體差異變化不是特別大，這可能和耕種方式、耕地所在的位置或農業施肥的肥料種類有關；土壤有效磷的變異系數是0.63，屬于高度變異，說明其空間變化較大，這可能和農民施肥習慣有關系。

從整體上來說，澄城縣土壤肥力在總的發展趨勢上呈良好趨勢，這對于該地農作物產量提高具有重要意義，對當地未來農業的良好發展起到了非常重要的作用。

2.2 土壤養分評價

根據農田土壤養分分級指標[14]，將土壤有養分的豐缺程度劃分為五級標準，見表3。

表3 土壤有機質及氮磷鉀豐缺指標

結合表1可知，澄城縣2014年土壤養分中有機質、堿解氮的含量平均值為13.04 g/kg、47.89 mg/kg，均屬缺乏水平；有效磷含量的平均值為10.39 mg/kg，屬于適量水平；速效鉀含量的平均值為193.22 mg/kg，屬豐富水平。當地近年來土壤養分雖然都有了一定程度的提高，但是提高幅度還無法滿足植物的生長需求，特別是對土壤理化性質都起到促進作用的有機質以及植物生長需求量最大的堿解氮，所以在未來的農業耕作中要進一步加強有機肥料的施加，增加土壤養分含量。有效磷的含量處于適量水平，相比較1982年有效磷水平來看，有了較大幅度提高，說明在多年來的農業種植過程中，農民重視了磷元素的施入，土壤缺磷的情況有所緩解，在今后的耕作中要繼續注意補充磷素，雖然現階段土壤磷在適量水平線以上，但是與此水平最低標準含量基本一致，所以還需繼續關注土壤磷素的施入，以免造成植物缺磷引起的減產。速效鉀從1982年到2014年的變化來看是變化幅度最小的，但是常年來土壤中的速效鉀成分一直處于豐富水平，并且已經接近極豐富水平，當地速效鉀能夠滿足當地農業生產的需求。

結合表3和表4，土壤有機質全部在適量和缺乏水平上，主要出現在缺乏水平，其代表面積302.08 km2，占耕地總面積的78.11%，由此可見，澄城縣農業土壤有機質以缺乏為主，應提高農業土壤中有機質的含量；堿解氮在缺乏與極缺乏水平上的面積分別達到了278.01 km2、36.82 km2，占采樣區域耕地總面積的81.41%，由此可見,澄城縣農業土壤堿解氮含量水平較低，農作物生長需要增施氮肥；有效磷主要在適量和缺乏水平，其所代表的總面積為268.51 km2，占耕地總面積的69.42%，由此可以得出:澄城縣土壤有效磷含量介于適量和缺乏之間，需要繼續注意培肥土壤磷素；速效鉀主要在極豐富、豐富和適量三個水平段上，其所代表的總面積為386.44 km2，占采樣區耕地總面積的99.93%，由此得出澄城縣的速效鉀含量豐富。

表4 土壤有機質及氮磷鉀豐缺分布頻次

3 結論

(1) 通過2014年和1982年研究區土壤養分含量對比后發現：土壤pH值都向弱堿性方向變化，這對改良土壤物理性狀起到了促進作用；有機質、堿解氮和有效磷含量都有了較大幅度的提高，特別是有機質提高幅度達到了近13倍，而堿解氮提高22.3%，有效磷提高了43.2%。速效鉀含量雖然略有降低，但仍然處在豐富和較豐富水平上，說明當地一直關注速效鉀的變化，使之維持在一個比較穩定的范圍內。

(2) 澄城縣土壤各項指標在不同采樣點存在差異。土壤pH值在研究區域變異較小，且均為弱堿性土，這對當地土壤的物理性狀改善有一定促進作用；土壤有機質、速效鉀和堿解氮在研究區域中變異情況適中，這可能與耕種方式或肥料種類不同有關；土壤有效磷在研究區域中變異情況較大，這可能與施肥種類有關。

(3) 澄城縣土壤養分總體上能夠保證農業生產，但是按照農田土壤養分豐缺的劃分標準來說，土壤速效鉀含量豐富，有效磷主要處于適量和缺乏水平，有機質與堿解氮主要集中在缺乏水平，所以當地還應該重視堿解氮與有效磷的施用，繼續加大有機肥的施入，關注速效鉀的變化。

4 建議

(1) 雖然澄城縣土壤養分整體含量與1982年相比較有所提高，但是整體還處在中等及中等偏下水平，還需要繼續提高土壤中養分含量。建議多施加有機肥，如使用由動物糞便充分腐熟后生產的有機肥，建議施用0.9 kg/m2左右，根據作物生長情況再適量施用化肥。使用有機肥能夠在提高土壤肥力的基礎上，進一步增加土壤空隙及提升保水能力，為提高單位面積產量奠定基礎，同時施用有機肥還能夠避免由于長期施用化肥而造成的土壤板結情況，改善土壤物理性狀。

(2) 農業土地上進行輪作或間作，增加豆科植物或綠肥類作物的種植，在不減少農民收入的基礎上提高土地質量。

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【責任編輯 馬小俠】

Analysis of Temporal and Spatial of Agricultural Soil Nutrient in Chengcheng County

HU Ming1，2

(1.School of Agriculture and Business,Weinan Normal Universitg,Weinan 714099,China; 2.Key Laboratory for Ecology and Environment of River Wetlands in Shaanxi Province，Weinan 714099，China)

The research of soil nutrients (organic matter [OM]; available nitrogen [AN]; available phosphorus [AP]; available potassium [AK]) is essential for improving the physical and chemical properties of soil，for protecting the environment and for sustaining agricultural development.This study used traditional statistics to evaluate the spatial and temporal variability of OM，AN，AP，AK content of Chengcheng county in 2014，and compared with the second national soil survey and the cultivated land productivity investigation and quality evaluation project in 1982.The results showed that OM and AN are on the lack level，AP at the appropriate level; and AK abundant level; Soil PH is weakly alkaline.Compared with the second national soil survey and the cultivated land productivity investigation and quality evaluation project in 1982，all the indexes increased significantly except for the slightly decrease of AK.The advice is that OM should be increased to maintain high and stable cereal crop yields.

Chengcheng county; agricultural soil; nutrients

S151.9

A

1009-5128(2017)08-0068-05

2016-07-08

陜西省河流濕地生態與環境重點實驗室開放基金項目：黃河濕地農業面源污染現狀研究(SXSD1402);渭南師范學院特色學科建設項目：秦東化工、材料技術調查(2014TSXK004);渭南師范學院科研計劃項目：秦東渭河濕地水質調查與評價(15YKF003)

胡明(1978—)，男，河北滄州人，渭南師范學院農商學院副教授，農學碩士，主要從事地理科學研究。