安徽省定遠(yuǎn)縣農(nóng)田土壤耕層主要屬性特征分析

張兆冬 王莉莉 王永露

摘要 [目的] 揭示安徽省定遠(yuǎn)縣農(nóng)田耕層基本屬性的空間分布特征，進(jìn)一步服務(wù)于定遠(yuǎn)縣農(nóng)田的科學(xué)施肥和保障農(nóng)田土壤的可持續(xù)性。[方法] 基于2014—2018年采樣測(cè)定獲取的定遠(yuǎn)縣460個(gè)典型農(nóng)田耕層土壤pH、有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀信息，利用IBM Statistics SPSS 20.0、ArcGIS 10.2和普通克里格插值方法研究其空間分布特征。[結(jié)果]定遠(yuǎn)縣耕層pH介于4.0～8.2，平均為5.7;有機(jī)質(zhì)介于4.7～41.0 g/kg，平均為20.6 g/kg;有效磷介于2.0～49.8 mg/kg，平均為16.4 mg/kg;速效鉀介于51.1～333.0 mg/kg，平均為156.7 mg/kg;4個(gè)指標(biāo)的變異系數(shù)介于 13.04%～57.85%，均屬中等變異強(qiáng)度。78.7%的農(nóng)田樣點(diǎn)為酸性或微酸性，有機(jī)質(zhì)基本集中在3～4級(jí)水平，有效磷處于2～4級(jí)水平，但3級(jí)水平最大，速效鉀樣點(diǎn)分布在1～4級(jí)水平，其中近70%集中在2～3級(jí)水平。pH較高的區(qū)域集中在西部以及小部分的南部區(qū)域，東部普遍偏低;有機(jī)質(zhì)整體上沒有明顯的空間變化規(guī)律，但最低值同樣出現(xiàn)在東部;有效磷在西部有塊狀高值，總體上沒有明顯空間分布規(guī)律;速效鉀低值區(qū)主要分布在西部和中部。與2008年相比，定遠(yuǎn)縣農(nóng)田耕層土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀均呈現(xiàn)提升趨勢(shì)，分別升高16.4%、21.5%和36.3%。[結(jié)論] 定遠(yuǎn)縣農(nóng)田耕層土壤總體上偏酸，養(yǎng)分含量中等-豐富，空間變異中等，呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，需因地制宜施肥。

關(guān)鍵詞 農(nóng)田耕層;pH;有機(jī)質(zhì);有效磷;速效鉀;定遠(yuǎn)

Abstract [Objective] To disclose the spatial distribution characteristics of basic soil properties in Dingyuan County of Anhui Province in order to instruct the scientific fertilization and guarantee the suitability of farmland soil. [Method] Data of soil basic properties including pH， organic matter， available phosphors and potassium was from 460 farmland topsoil samples collected in 2014-2018， IBM Statistics SPSS 20.0， ArcGIS 10.2 software and Ordinary Kriging Interpolation method were used. [Result] pH ranged from 4.0 to 8.2 with a mean of 5.7， organic matter ranged from 4.7 to 41.0 g/kg with a mean of 20.6 g/kg， available phosphorus ranged from 2.0 to 49.8 mg/kg with a mean of 16.4 mg/kg， and rapidly available potassium ranged from 51.1 to 333.0 mg/kg with a mean of 156.61 mg/kg. The variation coefficients of the above four indexes ranged from 13.04% to 57.85%， indicating the level of moderate variation. 78.7% of samples were in the levels of acid or slightly acid. Organic matter was primarily concentrated in the 3rd and 4th levels， available phosphorus was in the 2nd， 3rd and 4th levels， with the most in the 3rd level. Rapidly available potassium was in the 1st， 2nd， 3rd and 4th levels， about 70% of samples were in the 2nd and 3rd levels. High pH was mainly in the west region but lower in the east region. Organic matter and available phosphorus showed no obvious spatial distribution but organic matter was general lower in the east region. Rapidly available potassium was generally lower in the east and central regions. Compared with the data of 2008， organic matter， available phosphorus and rapidly available potassium of topsoils in Dingyuan County increased by 16.4%， 21.48% and 36.26%， respectively. [Conclusion] In general， the soils in Dingyuan County are acidic， nutrient contents are at middlerich levels and with middle spatial variation， fertilization should be according to local conditions.

Key words Farmland topsoils;pH;Organic matter;Available phosphorus;Available potassium;Dingyuan County

土壤pH、有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀是指示土壤肥力和質(zhì)量的基本且重要的指標(biāo)，直接影響著作物的長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量與質(zhì)量[1-2]。對(duì)農(nóng)田而言，自然因素和人為因素的共同作用導(dǎo)致其上述指標(biāo)具有較高的空間變異性[3]，而準(zhǔn)確了解其空間變異性是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上精準(zhǔn)施肥的前提[4]。我國(guó)在土壤養(yǎng)分空間變異方面已開展了相關(guān)研究[5-6]。

安徽省是我國(guó)華東地區(qū)的一個(gè)農(nóng)業(yè)大省，其耕地面積約5.7萬hm2，糧食總產(chǎn)約3.3×107 t[7]。安徽省在地貌上大致分為淮北與沿淮平原區(qū)、江淮丘陵區(qū)、皖西大別山區(qū)、沿江平原區(qū)和皖南山地丘陵區(qū)[8-9]。其中，江淮丘陵區(qū)面積占全省面積的25%，耕地面積約占全省面積的28%，是安徽省主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)之一[10]。定遠(yuǎn)縣隸屬滁州，地處江淮丘陵之間，屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)區(qū)，據(jù)1985年定遠(yuǎn)縣土壤普查辦公室普查結(jié)果，地勢(shì)上北高南低，地貌類型大致是丘陵、崗地和平原，土壤類型多樣，農(nóng)田土壤類型主要有水稻土、砂姜黑土、潮土、黃棕壤等，是全國(guó)商品糧基地縣之一。定遠(yuǎn)縣具有江淮丘陵區(qū)域的代表性，但目前關(guān)于定遠(yuǎn)縣農(nóng)田土壤的研究報(bào)道較少，如馬瑜欣等利用2008年測(cè)土配方獲取的土壤信息，分析了土壤有機(jī)碳的空間分布特征[11]，趙明松等[12]則在此基礎(chǔ)上，分析了pH、有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀的空間分布特征。基于此，筆者利用2014—2018年新獲取的定遠(yuǎn)縣農(nóng)田耕層土壤信息，研究了上述4個(gè)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)特征和空間分布特征，旨在進(jìn)一步服務(wù)于定遠(yuǎn)縣農(nóng)田的科學(xué)施肥和保障農(nóng)田土壤的可持續(xù)性。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)

2014—2018年，依據(jù)地形、成土母質(zhì)和土地利用現(xiàn)狀、輪作制度、空間均勻性等，在定遠(yuǎn)縣確定了460個(gè)典型農(nóng)田（圖1）。

1.2 方法

1.2.1 土樣采集。在每個(gè)農(nóng)田中，用不銹鋼土鉆隨機(jī)選取5～8點(diǎn)采集0～20 cm的耕層土壤，充分混勻后按四分法留取1.5 kg 土樣，帶回實(shí)驗(yàn)室用于測(cè)定分析。

1.2.2 土樣處理。采回的土樣經(jīng)室內(nèi)自然風(fēng)干、去雜、研磨后，分別過20目（0.85 mm）、60目（0.25 mm）和100目（0.15 mm）篩用于相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.2.3

土樣測(cè)定。pH采用電位計(jì)法（土液比1∶2.5）測(cè)定;有機(jī)質(zhì)采用油浴加熱-重鉻酸鉀氧化容量法測(cè)定;全氮采用重鉻酸鉀-硫酸消化法測(cè)定;有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定;速效鉀使用乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)測(cè)定[13-14]。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理。利用IBM Statistics SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)的常規(guī)描述性分析（包括平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等），采用偏度和峰度描述數(shù)據(jù)正態(tài)分布性[15]，變異系數(shù)采用Nielsen標(biāo)準(zhǔn)[16]（<10%屬于弱變異性，10%～100%為中等強(qiáng)度變異性，>100%為強(qiáng)變異性）。空間分析與制圖在ArcGIS 10.2平臺(tái)上進(jìn)行，空間插值方法選用常用的普通克里格和泛克里格法。

1.2.5

土壤指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。采用的農(nóng)田土壤指標(biāo)分級(jí)依據(jù)全國(guó)土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表1）[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 定遠(yuǎn)縣耕層土壤指標(biāo)統(tǒng)計(jì)特征

由表2可知，pH處于4.0～8.2，平均為5.7，變異系數(shù)為13.04%;有機(jī)質(zhì)介于4.7～41.0 g/kg，平均為20.6 g/kg，變異系數(shù)為35.46%;有效磷介于2.0～49.8 mg/kg，平均為16.4 mg/kg，變異系數(shù)較高，為 57.85%;速效鉀介于51.0～333.0 mg/kg，平均為156.6 mg/kg，變異系數(shù)為34.64%。上述4個(gè)指標(biāo)均屬于中等強(qiáng)度變異，數(shù)據(jù)整體為偏正態(tài)性分布。

根據(jù)農(nóng)田土壤指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表1），對(duì)460個(gè)農(nóng)田耕層樣點(diǎn)的pH、有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀進(jìn)行分級(jí)。由表3可知，78.7%的農(nóng)田pH處于酸性和微酸性范圍;有機(jī)質(zhì)值則基本集中在3～4級(jí)水平;有效磷分布在2～4級(jí)水平，其中占比最大的3級(jí)水平，為41.30%;速效鉀所有樣點(diǎn)均處于1～4級(jí)水平，其中近70%集中在2～3級(jí)水平。

2.2 定遠(yuǎn)縣農(nóng)田土壤耕層指標(biāo)空間分布特征

由圖2可知，pH較高的區(qū)域集中在定遠(yuǎn)縣西部，也出現(xiàn)在南部的小部分區(qū)域，東部pH則普遍偏低，處于全縣最低值，其余區(qū)域pH基本維持在中等;有機(jī)質(zhì)整體上無明顯隨空間而變化的規(guī)律，高值和低值以斑塊狀交替出現(xiàn)，但大部分區(qū)域有機(jī)質(zhì)處于相對(duì)較高的水平，最低值仍然出現(xiàn)在東部地區(qū);有效磷在西部有塊狀高值，其余高值在整個(gè)定遠(yuǎn)縣以點(diǎn)狀出現(xiàn)，高低值分布整體上無明顯空間規(guī)律，且處于較低狀態(tài);速效鉀空間上呈現(xiàn)較大差異，東部、南部及西部的少數(shù)區(qū)域以條塊狀分布著高值，西部和中部的絕大部分區(qū)域則處于較低值范圍。

2.3 定遠(yuǎn)縣農(nóng)田土壤耕層指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化特征

依據(jù)2008年定遠(yuǎn)縣1 041個(gè)農(nóng)田耕層土壤信息，有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀分別平均為17.74 g/kg、13.45 mg/kg和115.00 mg/kg。與2014—2018年對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)相比，可以發(fā)現(xiàn)定遠(yuǎn)縣農(nóng)田耕層土壤耕層土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀均呈提升趨勢(shì)，分別升高16.4%、21.48%和36.26%。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，定遠(yuǎn)縣農(nóng)田耕層土壤以酸性或微酸性為主，有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀總體上含量較高，三者均呈中等空間變異程度。pH在西部較高，東部普遍偏低;有機(jī)質(zhì)整體上無明顯的空間變化規(guī)律，但東部相對(duì)較低;有效磷在西部有塊狀高值，總體上無明顯空間分布規(guī)律;速效鉀低值區(qū)主要分布在西部和中部。有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀比2008年均有所提升。與趙明松等[12]研究得出的2008年定遠(yuǎn)縣農(nóng)田耕層土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀的空間分布相比，可以發(fā)現(xiàn)三者在中部和東北部普遍明顯升高。此外，速效鉀在西南地區(qū)升高也較明顯。

有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀的升高根本原因在于秸稈還田的持續(xù)和化肥的施用。秸稈還田一方面可以增加土壤有機(jī)碳（SOC）的積累，對(duì)土壤有機(jī)碳（SOC）的固定、礦化起到重要的調(diào)節(jié)作用，另一方面可以提高土壤的保水保肥能力，改良土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤抗蝕抗旱性能，對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[18]。有研究表明，定遠(yuǎn)縣的水稻秸稈還田比例約70%[19]，這對(duì)定遠(yuǎn)縣農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)提升起到重要作用。相比之下，機(jī)肥施用與綠肥種植情況不太樂觀，安徽省施有機(jī)肥30 t/hm2的農(nóng)戶占15.1%，施30 t/hm2以下農(nóng)戶占72.4%，不施的農(nóng)戶占12.5%，綠肥面積則由1976年的約90萬hm2已降至80年代以后的約20萬hm2[20]。就化肥施肥，目前定遠(yuǎn)縣推薦的冬小麥?zhǔn)┓柿繛镹 180 kg/hm2、P 36 kg/hm2、K 60 kg/hm2 [20]，水稻為N 197.7 kg/hm2、P 56.0 kg/hm2、K 171.9 kg/hm[21]。我國(guó)小麥、水稻和玉米的氮肥當(dāng)季利用率在8.9%～78.0%，平均為28.7%;磷肥當(dāng)季利用率在3.0%～49.3%，平均為13.1%;鉀肥當(dāng)季利用率在4.5%～82.8%，平均為27.3%。化肥當(dāng)季利用率較低，也間接提升了土壤有效磷和速效鉀含量[22]。

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