揚州市邗江區30 a耕地土壤養分的變化

劉宇慶，劉燕，楊曉東，孫萍

(揚州市邗江區農產品質量監督檢測中心，江蘇 揚州 225009)

土壤是植物生產的載體，也是生態環境的基本要素，耕地土壤的養分含量直接影響農作物生長和產量，同時對改善土壤理化性質、農業可持續發展等有著重要的意義。

研究耕地土壤養分的時空變化規律是評估地區耕地土壤肥力演變趨勢、改善土壤質量、促進農業高質量發展的基礎。在國內，學者一般采用經典統計方法或經典統計學與空間插值方法相結合，來研究土壤養分的變化。如俞海等[1]利用全國第二次土壤普查和2000 年中科院南京土壤研究所土壤質量演變調查數據，分析了我國東部耕地土壤肥力的變化趨勢，認為長江下游的樣本地區平均有機質含量明顯上升，全氮和速效磷含量增加，速效鉀含量略有下降。趙明松等[2-3]分別研究了江蘇和安徽耕地土壤養分時空演變情況，認為1980—2006年，江蘇省土壤有機質含量有不同程度的增加，其空間變異的空間自相關性減弱、自相關距離減小；1980—2010年安徽耕地土壤養分變化趨勢不同，從養分含量的等級分布看，全省耕地肥力總體提高，典型縣耕地土壤養分變化與相應的地理區域養分變化趨勢基本一致。

自第二次土壤普查以來，種植制度、耕作制度和施肥習慣等變化，揚州市邗江區近30 a來耕地土壤養分有何變化，目前不甚清楚。為此，利用揚州市邗江區第二次土壤普查數據和1994—2014年土壤調查數據，運用經典統計方法從縣級尺度對30 a來揚州市邗江區耕地土壤有機質和磷、鉀等養分含量的變化進行了系統研究，以期為改善耕地質量、提升耕地管理水平、提高農業生產等提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

揚州市邗江區屬于亞熱帶濕潤氣候區，四季分明，東西分別受海洋性氣候和內陸性氣候的交替影響，季風顯著，盛行風向隨季節有明顯的變化，冬夏冷熱懸殊較大。總面積757 km2，耕地面積3.1萬hm2，年降水量1 063 mm，年平均溫度約15 ℃，年日照時間2 172.3 h，年無霜期223 d，耕作方式為稻、麥輪作。

境內地貌類型以平原為主，地勢西高東低，地貌類型分為沿江高砂土和低丘緩崗2個農業區。區內土壤分為黃棕壤、潮土、水稻土、沼澤土4大土類，其中，水稻土為主要的土類。依據成土母質類型、水文地勢條件分成20個土屬，依據1 m深度的土體層次排列細分為37個土種。

1.2 數據來源與處理

自1984年全國第二次土壤普查以來，揚州市邗江區每5～10 a統一組織土壤農化性狀的普查，采樣時盡可能與第二次土壤普查采樣點(1984年)相近或一致，采樣深度為0～20 cm。本研究以1984年第二次土壤普查的483個農化樣點數據為基礎，以10 a作為1個時間周期來研究耕地主要土壤養分的變化趨勢，共選取1994年土壤養分調查點465個，2005年土壤養分調查點447個，2014年土壤養分調查點496個。調查內容包含各取樣點位的地貌類型、成土母質、土壤類型、土壤質地、施肥情況等。為增加數據的可比性和可靠性，歷次土壤普查的測定方法相同，均采用文獻[4]的測定標準。

參照《中國土壤》對土壤有機質含量分為5級，≥40 g·kg-1為Ⅰ級，30～<40 g·kg-1為Ⅱ級，20～<30 mg·kg-1為Ⅲ級，10～<20 g·kg-1為Ⅳ級，<10 g·kg-1為Ⅴ級；土壤有效磷含量分為6級，分別為Ⅰ級(≥40 mg·kg-1)、Ⅱ級(20～<40 mg·kg-1)、Ⅲ級(10～<20 mg·kg-1)、Ⅳ級(5～<10 mg·kg-1)、Ⅴ級(3～<5 mg·kg-1)、Ⅵ級(<3 mg·kg-1)；土壤速效鉀含量分為6級，分別為 Ⅰ 級(>200 mg·kg-1)、Ⅱ級(>150～200 mg·kg-1)、Ⅲ級(>100～150 mg·kg-1)、Ⅳ級(>50～100 mg·kg-1)、Ⅴ級(30～50 mg·kg-1)、Ⅵ級(<30 mg·kg-1)[5]。

2 結果與分析

2.1 土壤有機質含量

根據邗江區土壤耕層有機質化驗結果(表1)顯示，1984、1994、2005、2014年土壤耕層有機質均值分別為20.90、24.52、26.83、26.91 g·kg-1，呈現穩步上升態勢，1984—2014年耕層土壤有機質含量增幅達28.8%。2014—2005年土壤耕層有機質均值趨于穩定。

表1 揚州市邗江區不同年份耕地土壤養分含量的情況

1984年土壤有機質含量主要集中在Ⅲ、Ⅳ級水平，合計占比達86.2%。1994年有機質含量Ⅲ級占比降低、Ⅳ級占比上升，2005年Ⅱ、Ⅲ級占比上升較為明顯。2014年Ⅰ～Ⅲ級占比達89.9%，與2005年相比趨于穩定態勢(表2)。

表2 揚州市邗江區不同年份耕地各級有機質含量占比的情況

2.2 土壤有效磷含量

邗江區1984、1994、2005、2014年土壤耕層有效磷含量均值分別為6.24、8.18、13.90和13.87 mg·kg-1，2005年較1994年增幅達69.6%(表1)。

從表3可以看出，1984年有效磷含量主要集中在Ⅳ、Ⅴ級水平，占比分別為61.8%和25.1%。1994年有效磷含量Ⅲ級占比明顯上升，由1984年的5.0%提高到24.2%。2014年較1994年Ⅰ、Ⅱ級占比提升，2014年較2005年也呈穩步上升趨勢。

表3 揚州市邗江區不同年份耕地各級有效磷含量占比的情況

2.3 土壤速效鉀含量

1994年土壤速效鉀含量較1984年下降，1994年后穩步回升，2014年土壤速效鉀含量均值達97.07 mg·kg-1，較1984年提高34.8%(表1)。1984年土壤速效鉀含量Ⅲ、Ⅳ級合計占比為71.8%，1994年Ⅱ、Ⅲ級占比較1984年下降，2005年Ⅲ級占比回升，且超過了1984年的水平。2014年Ⅰ級占比較2005年有較大上升，由0.4%提高到1.2%，而Ⅴ級占比即由2005年的9.3%下降到2014年的1.6%(表4)。

表4 揚州市邗江區不同年份耕地各級速效鉀含量占比的情況

3 小結與討論

土壤有機質是耕地地力最重要的性狀之一，被認為是土壤質量和功能的核心，在農業生產中，土壤有機質是至關重要的決定因子[6]。本研究結果表明，2014年揚州市邗江區耕地土壤有機質含量較第二次土壤普查時期提高6.01 g·kg-1，即提高28.8%，2005年Ⅱ、Ⅲ級水平占比上升較為明顯。2014年Ⅰ～Ⅲ級水平占比達89.9%，總體呈現上升后趨于穩定的趨勢，這與毛偉等[7-8]對我國近30 a來農田耕層土壤有機質含量的研究結果相似。耕地土壤有機質主要來源于農作物秸稈、綠肥和畜禽糞便等。施肥狀況和耕作措施是影響農田土壤有機質含量的主要因素，秸稈還田技術的推廣是土壤有機質含量增加的最主要原因。農作物秸稈是農田有機物料來源的最重要部分，還田后可切實提高土壤有機質含量，多年連續的秸稈還田效果更明顯[9]。由于秸稈全量還田等措施，土壤采集、磨制過程中部分根系碎屑可能混入土壤，從而影響到土壤有機質的真實測試值，土壤實際有機質含量是否低于測試值還有待進一步研究。由于中國農田土壤的利用強度較高，土壤有機質含量與國外相比仍然偏低[6]，建議國家持續加大秸稈還田、綠肥種植、增施有機肥等重大技術推廣力度，有效促進我國農田土壤有機質含量的提升。

耕地土壤中有效磷主要來源于磷肥的投入，作物秸稈、根系、根系分泌物等殘留，或者是外源施入的有機物料。邗江區土壤有效磷含量均值由全國第二次土壤普查時的6.24 mg·kg-1提高到13.87 mg·kg-1，總體呈現上升趨勢，其原因主要與在這時期內磷肥施用量較大，尤其是復合肥的大量施用，以及秸稈還田等有著密切聯系。這與楊軍等[10-11]研究結果基本一致。2014年較2005年土壤有效磷含量基本保持平穩，這主要是由于2005年開展測土配方施肥工作以來，土壤有效磷含量得到有效控制，避免了土壤中磷素的累積，在磷肥施用增產效果較低時，在確保產量的同時提高磷肥利用率，防止過高的有效磷含量引起農業面源污染、水體富營養化等問題。

本研究結果顯示，2014年土壤速效鉀含量均值達97.07 mg·kg-1，較全國第二次土壤普查提高了34.8%。速效鉀作為植物能夠直接吸收的鉀素形態，通常被視作衡量土壤供肥能力的重要指標之一。土壤速效鉀主要來源于土壤礦物的釋放、鉀肥投入、植物秸稈中鉀的返還，植物吸收和鉀素徑流是土壤速效鉀減少的主要途徑[12]。1984—1994年速效鉀含量下降可能與這期間的鉀肥施用量較低、有機物料投入較少有關。隨著邗江區鉀肥投入量增加，秸稈還田面積、數量也逐年增多，1994—2014年土壤速效鉀含量也穩步提升，Ⅰ級占比由2005年的0.4%提高到2014年的1.2%。有研究者[13-14]認為，土壤速效鉀是土壤中能夠被當季作物獲取的主要養分資源，是土壤肥力的重要指標之一，也是作物高產和品質的重要影響因素，土壤速效鉀含量甚至會影響到生態環境的安全。