貴德縣域耕地土壤養分含量空間變異分析

何建蘭

(青海省貴德縣農業技術推廣中心，青海貴德 811700)

耕地是土地的精華，是農業生產不可替代的重要生產資料，是保持社會和國民經濟可持續發展的重要資源。因此，耕地保護是我國的基本國策，及時掌握耕地資源的數量、質量及其變化情況對于合理規劃和利用耕地、切實保護耕地具有十分重要的意義。

土壤是不均一和變化的連續體,即使在相同土壤質地的區域內,同一時刻土壤特性值(物理、化學、生物性質等)在不同空間位置上也具有明顯差異,這種屬性稱為土壤特性的空間變異性[1-5]。在農田生態系統中，空間變異性是土壤的一種自然屬性，掌握土壤養分空間分布規律及其影響因素，為農田管理和測土施肥提供依據;實現土壤養分平衡，提高作物產量，是實現農田土壤可持續利用的前提，是農業可持續發展的基礎。

青海省貴德縣土地利用類型多樣，地形變化明顯，土壤養分空間分布受地形和土地利用等因素影響，有其自身的規律。在樣點土壤養分測定的基礎上，借助貴德縣耕地資源管理信息平臺，對土壤有機質、堿解氮、速效鉀、有效鐵、有效鋅等土壤養分空間變異、土地利用類型等影響因素進行綜合分析，為實現區域農田的可持續發展奠定基礎。

1 材料與方法

1.1研究區域概況貴德縣地處100°58′08″～101°47′50″E，35°29′45″～36°23′35″E。東西寬65 km，南北長100 km，總面積3 680.49 km2。貴德縣農業資源豐富，盛產小麥、青稞、豆類、油菜和蔬菜等。糧食平均產量、人均產糧水平及糧食商品率均居全省先進行列。在全國農業區劃中屬于東部黃土高原農林牧副區——黃河上游糧油畜禽、水源水保林區，是青海省重要的糧食生產基地縣之一。貴德縣在黃河上游建制最早，歷史悠久；境內山清水秀，自然環境優美，素有“小江南”之稱。

1.2土壤樣品的布點與采集按照農業部測土配方施肥規范的要求采樣。采樣時間為農作物播種前或收獲后，采用GPS定位，記錄經緯度，精確到0.1″。采樣深度為0～20 cm。每個樣品的采樣點不少于7個，采樣時按照“隨機”“等量”和“多點混合”的原則進行，采樣路線采用“S”型布點采樣，在地形變化小、地力較均勻、采樣單元面積較小的情況下，也采用梅花形布點采樣，采樣時避開路邊、田埂、溝邊、肥堆等特殊部位。采樣時取樣器垂直地面入土，深度相同。用取土鏟取樣時先鏟出一個耕層斷面，在平行斷面取土。保證每個采樣點的取樣深度及采樣量均勻一致，土樣上層與下層的比例相同。一個混合土樣取土1 kg左右，以4分法將多余的土樣棄去。處理好的土樣統一放入土樣袋中，用鉛筆寫好標簽，放于土壤架中統一進行保存。

1.3樣品化學分析土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法-水合熱法，堿解氮采用堿解擴散法，速效鉀采用1 mol/L中性乙酸銨浸提-火焰光度法，土壤微量元素有效鐵和有效鋅采用0.005 mol/L DTPA-0.1 mol/L TEA-0.01 mol/L CaCl2浸提-原子分光光度計法[6]。

1.4養分豐缺土壤養分豐缺指標是利用土壤養分測定值和作物吸收養分之間存在的相關性，通過田間試驗及土壤養分測定值制成養分豐缺及施肥數量檢索表。土壤養分豐缺指標的確定對評價土壤養分具有重要的意義，是評價土壤養分、提出土壤配方施肥方案的主要依據。貴德縣耕地土壤養分豐缺指標見表1。

2 結果與分析

2.1土壤有機質含量的空間分布土壤有機質既是植物礦質營養和有機營養的源泉，又是土壤中異養型微生物的能源物質，還能提高土壤的保肥能力和緩沖性能。

貴德縣耕地土壤中有機質含量變化范圍為1.4～49.0 g/kg，平均值22.12 g/kg，結果見表2。

表1 貴德縣耕地土壤養分豐缺指標

表2 貴德縣耕地土壤有機質含量各等級分布

由表2可知，貴德縣耕地土壤有機質處于低水平的區域面積占48.05%，有近一半的區域處于低水平；有機質含量極低的區域面積僅占3.54%；而處于極低、低水平的區域面積占到51.54%；有機質各等級含量變異系數的變化范圍為10.82%～20.88%，有機質含量極低水平的相對變異程度較大，而有機質含量中水平變異程度較小。

有機質含量水平低和極低地區為黃河谷地及支流地區，海拔2 200～2 700 m，這些地區土壤類型主要為栗鈣土、灰鈣土和北方紅土，土壤結構為粒狀和團粒狀，農田基礎設施基本配套，復種指數高。有機質含量低的原因主要有：①這些地區海拔相對較低，土地利用率較高，越來越多的化肥使用和高產品種的推廣及復種指數的提高造成土壤的養分耗竭，有機質積累大大減少。 ②省時、省力已是我國當代農民選擇生產方式時考慮的首要因素，出現大面積的秸稈焚燒和全方位的化學除草現象，降低了土壤碳的回歸指數，而且嚴重污染環境。③有機肥投入的減少是土壤有機質降低的另一個重要原因。

有機質水平高和中等的地區海拔2 700～3 300 m，常年降雨量在300 mm以上，土壤類型主要為栗鈣土、黑鈣土，復種指數較低，枯枝落葉的腐殖化系數較大，有利于土壤有機質的積累。

2．2土壤堿解氮含量的空間分布堿解氮含量作為植物氮素營養較無機氮有更好的相關性，所以堿解氮比銨態氮和硝態氮更能確切地反映出近期土壤的供氮水平。貴德縣耕地土壤中堿解氮的變化范圍為5.0～98.5 mg/kg，平均55 mg/kg，結果見表3。

表3 貴德縣耕地土壤堿解氮含量各等級分布

由表3可知，堿解氮極低、高水平的區域面積較小，分別占總面積的9.17%、12.92%；堿解氮中高水平的區域面積較大，共占總面積的66.08%。堿解氮各等級含量變異系數的變化范圍為6.93%～34.87%，堿解氮含量高水平的相對變異程度較小，而堿解氮含量極低水平變異程度較大。

貴德縣耕地土壤堿解氮處于中高水平的面積，百分比較高的原因主要是貴德縣農業區域土地肥沃、交通便利，尿素和復合肥料的施用逐年增多。

2.3土壤速效鉀含量的空間分布鉀是農作物的三大營養元素之一，測定土壤中鉀含量的變化，了解有效性鉀在土壤中的儲備水平，對正確評價土壤鉀的狀況及可利用性，以及確定施鉀肥的種類和數量，進而建立合理的營養平衡，不斷提高農作物產量都是十分必要的。貴德縣耕地土壤速效鉀含量的變化范圍為43～476 g/kg，平均值為235 g/kg，結果見表4。

表4 貴德縣耕地土壤速效鉀含量各等級分布

由表4可得，貴德縣耕地土壤速效鉀含量普遍較高，速效鉀中、高水平的區域在貴德縣耕地中分布較廣泛，占總面積的81.62%；速效鉀極低水平的區域僅占總面積的8.10%。速效鉀各等級含量變異系數的變化范圍為7.44%～23.34%，速效鉀含量中水平的相對變異程度較小，而速效鉀含量高水平變異程度較大。由此可見，貴德縣土壤中速效鉀養分較為充足，適合種植一些喜鉀植物，如馬鈴薯、蠶豆等；另外鉀是一種“品質元素”，能提高果實的品質，較適合果樹的種植。

由于貴德縣土壤成土母質類型主要為黃土和黃土狀物質，土壤中速效鉀含量原本就較高，再加上后期人類耕種過程中磷鉀肥和配方肥的施用，使得土壤中速效鉀的含量相對豐富。雖然土壤中的速效鉀可以通過淋溶損失一部分，但是土壤速效鉀的淋溶損失與土壤質地和土壤水分有很大關系，貴德縣土壤質地以壤土為主，質地良好，土壤中速效鉀淋溶損失的量較少。

2．4土壤有效鐵的空間分布土壤中全鐵含量很高，它是巖石和土壤中3種較多的元素(Si、Al、Fe)之一。土壤中大部分鐵存在于含鐵鎂硅酸鹽的原生礦物中，土壤中有效性鐵含量與土壤全鐵含量相比是很低的，土壤有效鐵含量低于某一水平時，意味著鐵素供應不足。因此，土壤鐵素總貯量對生產實踐只有一定的參考價值，而土壤中的有效鐵是土壤鐵素供應的重要指標，土壤中有效鐵供應狀況，對于施肥有著直接的指導意義。

土壤有效鐵養分豐缺等級指標為國家土壤有效鐵臨界值4.50 mg/kg。貴德縣耕地土壤有效鐵養分變化范圍0.20～47.00 mg/kg，平均值3.88 mg/kg，比土壤臨界值低0.62 mg/kg，結果見表5。

表5 貴德縣耕地土壤有效鐵含量各等級分布

由表5可知，貴德縣耕地土壤有效鐵含量普遍較低，低水平(<4.50 mg/kg)區域面積占總面積的72.96%；高水平(>4.50 mg/kg)區域面積占總面積的27.04%。有效鐵各等級含量變異系數均較大，各等級含量的相對變異程度較大。

貴德縣耕地土壤中有效鐵含量普遍較低的原因有：①土壤 pH。pH高的土壤含有較多的氫氧根離子，與土壤中鐵生成難溶的氫氧化鐵，降低土壤有效性，有效鐵含量在6.50～8.00時達到較低值。貴德縣土壤pH較高，在6.6～8.6，平均值為7.6，因此，有效鐵含量較低。②氧化還原條件。長期處于還原條件的酸性土壤，鐵被還原成溶解度大的亞鐵，有效鐵增加；相反，在干旱少雨地區土壤中氧化環境占優勢，使3價鐵增多，從而降低鐵的溶解度。貴德縣土地類型中雖然水澆地占比較高，但并未達到長期淹水的還原性程度，因此，有效鐵含量處于較低水平。③碳酸鈣含量。貴德縣土壤中碳酸鈣的新生體較多，而土壤又大多呈堿性，在堿性土壤中，鐵能與碳酸根生成難溶的碳酸鹽，從而降低有效鐵的含量。

2．5土壤有效鋅的空間分布土壤中有效鋅移動性較差，往往會通過同晶置換進入礦物晶格中，變成不能提取出來的鋅，因此，研究土壤有效鋅的含量對指導科學施肥具有重大的意義。

土壤有效鋅養分分級指標為國家土壤有效鋅臨界值0.50 mg/kg。貴德縣耕地土壤有效鋅養分變化范圍0.20～7.95 mg/kg，平均值2.60 mg/kg，有效鋅高出土壤臨界值5.2倍，結果見表6。

表6 貴德縣耕地土壤有效鋅含量各等級分布

由表6可知,貴德縣耕地土壤有效鋅含量水平普遍較高，有效鋅含量高(>0.50 mg/kg)的區域面積占總面積的99.26%，有效鋅含量低(<0.50 mg/kg)的面積僅占0.74%，分布在貴德縣中部黃河的一個支流區域。有效鋅各等級含量變異系數均較大，各等級含量的相對變異程度較大。由此可見，貴德縣耕地土壤中有效鋅含量比較豐足，適合種植一些喜鋅作物。另外，鋅是一種“智力元素”，充分開發利用富鋅耕地具有廣泛的前景。

貴德縣大部分土壤中有效鋅含量較高的原因主要有：①不同質地土壤有效鋅含量由高到低順序：黏土、壤土、砂土，這與成土母質中土壤全鋅高低有關，貴德縣土壤質地以壤土為主，因此有效鋅含量普遍較高。②土壤中有機質與有效態鋅含量成正相關，即有機質含量高的土壤，有效鋅的含量一般都比較高。這主要是由于土壤有機質可以活化鋅元素，提高其有效性，因為土壤有機質的酸性基團可以活化土壤鋅，從而形成可溶性鋅的絡合物，增加鋅的有效性。

3 結論

(1)貴德縣耕地有機質有一半多面積處于極低和低水平，而堿解氮含量有66.08%的面積處于中高水平，因此，應加大有機肥的投入，合理科學地施用速效氮肥。

(2)貴德縣耕地速效鉀含量普遍較高，速效鉀含量變異程度相對較小，處于中、高水平的區域在貴德縣耕地中分布較廣泛，占總面積的81.62%，較適合果樹的種植。

(3)貴德縣耕地有效鐵含量普遍較低，處于低水平區域的面積占總面積的72.96%。有效鐵含量變異程度較大。耕地中有效鋅豐足，處于高水平的區域面積占總面積的99.26%，有效鋅含量變異程度也較大。

[1] 李亮亮,依艷麗,凌國鑫，等.地統計學在土壤空間變異研究中的應用[J].土壤通報,2005，36(2):265-268.

[2] 苑小勇，黃元仿，高如泰，等.北京市平谷區農用地土壤有機質空間變異特征[J].農業工程學報，2008，24(2):70-76.

[3] 武婕,李玉環,李增兵,等.南四湖區農田土壤有機質和微量元素空間分布特征及影響因素[J].生態學報,2014,34(6):1596-1605.

[4] 趙明松,張甘霖,李德成,等.江蘇省土壤有機質變異及其主要影響因素[J].生態學報,2013,33(16):5058-5066.

[5] 趙明松,張甘霖,王德彩,等.徐淮黃泛平原土壤有機質空間變異特征及主控因素分析[J].土壤學報,2013,50(1):1-11.

[6] 南京農學院.土壤農化分析[M].北京：農業出版社，1980:25-237.