長江中下游甘薯區植薯土壤肥力狀況調查分析

張 輝，賀 娟，梁 健，李 歡，劉 慶，寧運旺，汪吉東，許仙菊，張永春

(1.江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所/農業農村部江蘇耕地保育科學觀測站，江蘇南京 210014；2.全國農業技術推廣服務中心，北京 100125；3.青島農業大學資源與環境學院，山東青島 266109)

我國是世界上甘薯生產最多的國家。根據聯合國糧食及農業組織(FAO)的統計結果，2019年我國甘薯種植面積為237.37萬hm，產量為5 199.2萬t。其中長江中下游薯區的種植面積及產量均占全國總種植面積及總產量的一半以上(未發表數據)。土壤是甘薯生長的重要基礎，土壤肥力是土壤的基本屬性，是土壤物理、化學和生物等特性的綜合反映；其中土壤酸堿度、土壤有機質含量、氮磷鉀有效態含量是其重要的表現方面。目前對植薯土壤肥力狀況的調查主要集中在縣、省、市范圍。因此，全面了解長江中下游薯區植薯土壤肥力的基本狀況，是促進該區域甘薯生產的重要保障。

本研究依托國家甘薯產業技術體系平臺，于2020年在長江中下游薯區8個省(直轄市)選取29個區/縣(市)的472 個樣塊進行土壤采樣，并測定5個土壤肥力指標，分別為土壤pH值、有機質含量、水解性氮含量、有效磷含量、速效鉀含量。參照全國第二次土壤普查分級標準對研究區域植薯土壤各指標分別進行評價，并采用改進的內梅羅指數法對肥力指數進行綜合評價，旨在對調查區域甘薯土壤肥力狀況進行一個流域范圍內較為全面的了解，以期為甘薯合理施肥提供數據支撐，同時為甘薯種植業及相關部門提供參考。

1 材料與方法

1.1 調查區域分布

以長江中下游薯區8個省(直轄市)為調查區域，調查時間為2020年春薯/秋薯種植前，每個省(直轄市)選擇2～6個區(縣、市)，每個區(縣、市)選取1～3個鄉鎮，每個鄉鎮選擇1～3個村，每個村調查3～10個樣塊，共計472個調查樣塊。具體樣點分布見表1。

表1 調查樣點分布

1.2 樣品采集與分析

每個調查樣塊對表層土壤(0～20 cm)進行多點(5～15個點)S形混合采集土壤樣品，樣品采集后充分混勻，用四分法留取1 kg左右裝入樣品袋，內外寫好標簽，帶回實驗室及時攤開、自然風干，粉碎研磨分別過1、0.149 mm篩，以備分析。

土壤養分指標測定參照魯如坤主編的《土壤農業化學分析方法》。pH值采用土水質量比1∶2.5電位法測定；有機質含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定；水解性氮含量用氫氧化鈉堿解擴散法測定；有效磷含量用碳酸氫鈉浸提鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量用中性醋酸銨浸提火焰光度法測定。

1.3 土壤肥力評價方法

1.3.1 土壤肥力指標單行指標評價方法 參照全國第二次土壤普查及有關標準對pH值、有機質含量、水解性氮含量、有效磷含量和速效鉀含量指標進行分級(表2、表3)。

表2 全國第二次土壤普查土壤pH值分級

表3 全國第二次土壤普查土壤養分分級標準

1.3.2 土壤肥力綜合評價方法 利用改進的內梅羅指數法對長江中下游薯區8個省(直轄市)土壤肥力進行綜合評價，計算公式如下：

式中：為土壤肥力質量指數；為樣品中單項土壤肥力質量指數的平均值；min為各種樣品單項土壤肥力質量指數的最小值；為參與評價指標的個數。

1.4 數據處理

用SPSS 19.0 軟件分析和處理數據。

2 結果與分析

2.1 土壤肥力單項指標統計學特征分析

由表4可知，長江中下游薯區土壤的pH值為3.92～8.49，平均值為6.26，變異系數21.05%。土壤有機質含量為1.73～39.46 g/kg，平均值為 18.84 g/kg，變異系數為42.19%。土壤水解性氮平均含量為84.63 mg/kg，變化范圍為12.14～175.36 mg/kg，變異系數為41.14%。土壤有效磷平均含量為20.14 mg/kg，變化范圍為0.87～75.54 mg/kg，變異系數為87.29%。土壤速效鉀平均含量為129.51 mg/kg，變化范圍為18.00～259.00 mg/kg，變異系數為37.08%。可見，長江中下游薯區土壤整體偏酸，土壤有機質和水解性氮含量較為適宜，土壤有效磷含量豐富，速效鉀含量最適宜。

表4 長江中下游薯區植薯土壤各指標描述性統計

對472個樣本5個單項指標的分級占比進行統計(表5)，結果表明，所有樣本中，pH值為酸性和微堿性的樣本占比最多；土壤有機質含量則基本處于適宜和最適宜的范圍，有機質含量低于6 g/kg的樣本僅占3.16%，有機質含量高于40 g/kg的樣本在此次調查中沒有出現；水解性氮缺乏的樣本占比有36.00%，適宜和最適宜的樣本總和接近50%；有效磷含量為適宜到豐富等級的樣本超過75%；速效鉀含量為適宜到豐富等級的樣本超過90%。

表5 長江中下游薯區植薯土壤各指標分級占比 %

2.2 不同行政區土壤肥力單項指標特征分析

表6、表7結果表明，長江中下游薯區不同省(直轄市)土壤肥力單項指標：土壤pH值表現為江西、安徽為酸性，湖北、湖南、江蘇表現為微酸性，貴州、重慶和四川表現為中性。土壤有機質含量整體適量，其中江西、重慶、湖北、四川、江蘇的植薯土壤有機質含量在10～20 g/kg之間，較為適宜，貴州、安徽、湖南的植薯土壤有機質含量介于20～30 g/kg，處于最適量等級。土壤水解性氮含量整體處于適宜水平，其中江西、貴州、安徽、湖南土壤水解性氮含量為90～120 mg/kg，處于最適宜水平，其他4省(直轄市)水解性氮含量為60～90 mg/kg，處于適宜等級。土壤有效磷含量整體處于豐富水平，其中江西省土壤有效磷含量較高，為32.03 mg/kg；其次為安徽、重慶，土壤有效磷含量分別為26.75、26.09 mg/kg，其他4省(直轄市)土壤有效磷含量都為10～20 mg/kg，處于適宜等級。植薯土壤速效鉀含量整體處于最適宜等級，其中重慶土壤速效鉀含量為50～100 mg/kg，其他7省都為100～150 mg/kg。

表6 長江中下游薯區植薯土壤肥力指標比較

表7 長江中下游薯區植薯土壤肥力指標描述性統計

2.3 土壤肥力綜合評價分析

對土壤肥力單項指標進行標準化，以消除各參數之間的量綱差別，標準化處理公式如下：=，式中：為土壤單質量指數；為屬性土壤質量的實測值；為屬性的臨界標準；為某種土壤質量屬性。再用改進后的內羅梅綜合指數公式求出土壤肥力質量指數(表8)，計算得所有調查樣本的綜合評價指數在1.19～4.35之間。根據值將土壤肥力分為4級：>2.7為1級，肥力為很肥沃；1.8<≤2.7為2級，土壤肥力為肥沃；0.9<≤1.8為3級，土壤肥力為中等；≤0.9為4級，土壤肥力為貧瘠。對472個樣本的土壤肥力指數進行分級統計，結果顯示，1級至4級占比分別為3.37%、61.26%、33.89%、1.47%。綜合評價長江中下游甘薯區土壤肥力指數平均值為1.95，肥力等級為2級。

表8 長江中下游薯區土壤肥力指數描述性統計

對長江中下游甘薯區不同省(直轄市)土壤肥力指數進行比較分析(表9)，結果表明，8省(直轄市)肥力指數平均值為1.75～2.33，其中貴州>安徽>湖南>重慶>江蘇>江西>四川>湖北，除湖北省的肥力指數為3級外，其余7省(直轄市)土壤肥力指數均為2級。

表9 長江中下游薯區植薯土壤肥力指數比較

3 討論

長江中下游甘薯區土壤pH值整體偏弱酸性，與該地區降雨量較大有關；微堿性的樣本數量較多，與重慶采集的樣本有較多堿性紫色土有關。由于近年來大力推廣有機肥、綠肥種植等措施，農田土壤有機質含量總體提高，調查樣本中植薯土壤有機質含量基本處于適宜等級。此外，目前甘薯種植在邊際土壤(有機質含量低于6 g/kg)面積很少，與種植戶意識到施用有機肥能夠提高甘薯品質并以此獲得較高的經濟效益有關。調查樣本中有效磷含量平均值屬于豐富等級，但是變異系數高達87.29%，因此對磷肥的施用需要因地制宜。調查樣本中速效鉀含量普遍較高，這與多年推廣和重視秸稈還田、土壤鉀含量顯著提升有關，也可能與甘薯種植戶對鉀肥施用重視有關。

長江中下游薯區土壤肥力指數平均值為1.95，肥力等級為2級，一方面是因為近年來隨著甘薯產業的發展和甘薯經濟效益的提升，甘薯從傳統的糧食作物向高產值的經濟作物轉型，甘薯種植戶不再一味選擇崗坡地、基礎條件差的邊際土壤種植甘薯，而是選擇基礎地力較好的土壤進行種植；另一方面，與種植戶為了追求產量和品質，普遍增加對肥料的投入量有關。根據已有調查，在長江中下游甘薯區，2020年氮、磷、鉀肥總投入量為21.50 kg/667 m，與2009年總投入量13.88 kg/667 m相比，投入量增加了7.62 kg/667 m，肥料投入量大幅度增加。

本研究參照全國第二次土壤普查分級標準，將土壤肥力分為不同等級，直觀地分析了土壤養分概況。農田土壤肥力狀況受自然因素和人為因素的雙重影響，為了盡量避免綜合評價過程中的主觀因素，采用改進后的內梅羅指數法評價土壤肥力狀況。但是本研究僅采用單一統計方法對植薯土壤肥力進行了評價，尚存在不足之處，今后應綜合考慮生物指標、物理指標等來全面評價土壤肥力，還應該將當地氣候、栽培水平等因素加以考量，以便更好地為甘薯合理施肥和養分管理提供科學的參考依據。

4 結論

(1)長江中下游甘薯區植薯土壤屬于微酸性，有效磷含量為2級，速效鉀含量為3級，有機質和水解性氮含量為4級。

(2)長江中下游甘薯區8省(直轄市)肥力指數平均值為1.75～2.33，肥力水平從大到小順序為貴州>安徽>湖南>重慶>江蘇>江西>四川>湖北。

(3)綜合評價長江中下游甘薯區植薯土壤肥力等級為2級。

致謝：感謝國家甘薯產業技術體系研發中心、南昌試驗站、武漢試驗站、貴陽試驗站、南京試驗站、合肥試驗站、長沙試驗站、萬州試驗站、南充試驗站和綿陽試驗站給予本研究的大力支持和幫助！