天津市農(nóng)田土壤肥力質(zhì)量現(xiàn)狀及演變分析

盧樹昌　新楠　王小波

摘要：通過調(diào)查和土壤樣品采集測(cè)定法，對(duì)天津市23 685塊農(nóng)田土壤肥力質(zhì)量狀況及變化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，目前天津市農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量偏低，處于中等偏下水平的面積比例占73.2%；農(nóng)田土壤全氮含量處于中等偏上水平，處于中等以上水平的面積比例占82.0%；農(nóng)田土壤磷鉀含量較高，總體處于中等偏上水平，其中農(nóng)田土壤磷含量處于豐富水平的占50%以上；農(nóng)田土壤肥力質(zhì)量增加與農(nóng)田施肥水平增長(zhǎng)有著密切關(guān)系。該研究為天津市農(nóng)田科學(xué)施肥與農(nóng)田土壤肥力質(zhì)量提高提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田；土壤肥力質(zhì)量；現(xiàn)狀；演變；天津市

中圖分類號(hào)：S158.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）07-1546-03

20世紀(jì)80年代，天津市開展了第二次土壤普查工作，基本上摸清了土壤類型及土壤養(yǎng)分的基本狀況，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中科學(xué)施肥提供了翔實(shí)資料和基礎(chǔ)。但是自20世紀(jì)80年代以來，天津市未進(jìn)行大規(guī)模的土壤養(yǎng)分詳盡調(diào)查研究。30年來，種植結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化[1]，相應(yīng)地土壤養(yǎng)分也發(fā)生了顯著的變化，仍以原來土壤養(yǎng)分基礎(chǔ)作為施肥的依據(jù)，顯然與當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況不相適應(yīng)。Doran等[2]認(rèn)為土壤質(zhì)量在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)維持著作物生產(chǎn)力，促進(jìn)作物健康，即影響著作物的單產(chǎn)與品質(zhì)。農(nóng)作物生產(chǎn)離不開農(nóng)田土壤肥力質(zhì)量的支撐與保障。土壤質(zhì)量是土壤肥力質(zhì)量、環(huán)境健康質(zhì)量的綜合度量，是土壤生產(chǎn)力高低的表征，其中土壤肥力質(zhì)量是農(nóng)田土壤質(zhì)量的核心[3-5]。因此，探討農(nóng)田土壤肥力質(zhì)量的現(xiàn)狀及變化顯得愈發(fā)重要。

本研究基于天津市農(nóng)田土壤的調(diào)查與采樣，分析天津市農(nóng)田土壤肥力質(zhì)量現(xiàn)狀及演變，這將對(duì)提高農(nóng)田土壤質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)土壤資源的高效利用與管理、推進(jìn)天津現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

1 研究區(qū)概況

天津位于北緯38°34′-40°15′，東經(jīng)116°43′-118°04′，地處華北平原的東北部，海河流域下游，東臨渤海，北依燕山，環(huán)繞河北。總面積11 916.9 km2，總?cè)丝? 299.3萬，人均耕地面積0.033 hm2。2010年農(nóng)作物播種面積45.9萬hm2，糧食產(chǎn)量159.7萬t，蔬菜播種面積8.5萬hm2，蔬菜產(chǎn)量419.3萬t[6]。氣候?qū)俚湫偷呐瘻貛О敫珊?、半濕?rùn)季風(fēng)氣候，年平均溫度為12.9 ℃，年降水量和年蒸發(fā)量分別為547.9 mm和1 717.4 mm。主要土壤類型為潮土、褐土、水稻土、濱海鹽土和棕壤等[7]。

2 研究方法

采用隨機(jī)取點(diǎn)和對(duì)稱等距抽樣法，根據(jù)田間地塊的分布和分區(qū)，按照每6.7～20.0 hm2作為一個(gè)采樣單元的原則，2007-2009年調(diào)查了天津市5個(gè)區(qū)縣23 685塊農(nóng)田的土壤肥力質(zhì)量狀況。采樣深度為0～20 cm，土樣充分混勻，用四分法留樣，每個(gè)采樣點(diǎn)留樣量為0.5～1.0 kg。室內(nèi)風(fēng)干處理后，采用常規(guī)農(nóng)化分析法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀及微量養(yǎng)分等指標(biāo)。研究土壤養(yǎng)分變化所用的歷史資料來源于20世紀(jì)80年代的天津市第二次土壤普查資料。

3 結(jié)果與分析

3.1 農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)與全氮狀況及變化

由23 685塊農(nóng)田土壤測(cè)定結(jié)果可知，目前農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量處于3級(jí)以上水平的面積占耕地面積的比重為26.8%，處于中等水平（4級(jí)）的比重占了近70%，總體處于中等偏下水平。而20世紀(jì)80年代，處于3級(jí)以上水平的面積占耕地面積的比重僅為9.7%。由表1可知，2007年農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)水平有所提高。由表2可知，農(nóng)田土壤全氮含量處于2級(jí)以上水平的面積占耕地面積的比重為9.1%，處于中等水平（3、4級(jí)）的比重占了72.9%，總體處于中等偏上水平。而20世紀(jì)80年代，農(nóng)田土壤全氮含量處于2級(jí)以上水平的面積占耕地面積的比重僅為1.3%，處于中等水平（3、4級(jí)）的比重占了50.2%。即農(nóng)田土壤全氮水平也有所提高。但是，目前天津農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量較低的面積比重分別占3.4%、18.0%，比例也不小。

3.2 農(nóng)田土壤磷鉀狀況及變化

目前農(nóng)田土壤有效磷含量處于豐富水平以上（1、2級(jí)）的面積占耕地面積的比重為49.8%，近一半農(nóng)田處于豐富水平，處于中等水平（3級(jí)）的比重占23.5%，總體處于中等偏上水平。而20世紀(jì)80年代，處于1、2級(jí)水平的面積占耕地面積的比重僅為6.9%，處于中等水平的比重占12.6%，總體處于低等水平?？梢?，農(nóng)田土壤有效磷水平有了大幅度提高（圖1）。農(nóng)田土壤速效鉀含量處于1、2級(jí)水平的面積占耕地面積的比重為56.4%，處于中等水平（3級(jí)）的比重占了26.2%，總體處于中等偏上水平。20世紀(jì)80年代處于1、2級(jí)水平的面積占耕地面積的比重為59.4%，處于中等水平的比重占了26.4%。農(nóng)田土壤速效鉀水平略有下降，變化不大。但是目前速效鉀含量低于50 mg/kg的農(nóng)田比例較20世紀(jì)80年代增加了5倍。局部農(nóng)田含鉀量偏低（圖2）。

3.3 農(nóng)田土壤某些微量養(yǎng)分狀況及變化

從1982年和2007年農(nóng)田土壤有效鋅和有效硼含量變化（圖3）可知，經(jīng)過25年全市農(nóng)田土壤有效鋅和有效硼平均含量均得到提高，分別增加了184.5%、184.6%。各區(qū)縣表現(xiàn)了一定差異。其中農(nóng)田土壤有效鋅含量總體處于較高水平，但寧河縣農(nóng)田處于較低水平。農(nóng)田土壤有效硼含量總體處于中等水平，但薊縣和武清區(qū)農(nóng)田處于低等缺乏水平。

3.4 土壤肥力質(zhì)量變化原因

從本次調(diào)查結(jié)果可知，農(nóng)田施肥狀況是土壤肥力質(zhì)量變化的主要原因。從投入總量上看，化肥提供的用量是有機(jī)肥提供量的3倍，化肥投入氮磷鉀量均遠(yuǎn)高于20世紀(jì)80年代化肥施用量。另外，化肥氮磷高量投入的比重較高，化肥鉀高量投入的比重與不施鉀的比重均較高。例如，從薊縣施肥調(diào)查研究可知，夏玉米有機(jī)肥施用量為18 000 kg/hm2，而番茄有機(jī)肥施用量達(dá)到41 250 kg/hm2，是夏玉米施用量的2.3倍；大田夏玉米氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）肥施用量分別為220.25、73.30、61.90 kg/hm2，菜田番茄氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）肥投入量分別為790.00、415.49、943.07 kg/hm2，再加上有機(jī)肥投入的磷鉀養(yǎng)分，造成菜田氮磷鉀投入量較高，從而引起菜田土壤有效氮磷鉀養(yǎng)分的積累。由以上分析可知，對(duì)于農(nóng)田來說，有機(jī)養(yǎng)分投入不足，造成農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)偏低。氮的過量投入，是土壤全氮提高的主要因素。肥料磷的過量投入，造成土壤有效磷的累積。而蔬菜需鉀量高，施鉀量不能滿足蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育的需要，造成目前土壤鉀素水平對(duì)于菜田生產(chǎn)體系來說略顯偏低的菜地肥力質(zhì)量特點(diǎn)。

4 結(jié)論與討論

天津市農(nóng)田土壤肥力質(zhì)量較20世紀(jì)80年代有了一定程度的提高。農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和某些微量養(yǎng)分含量均有所增長(zhǎng)。農(nóng)田土壤肥力質(zhì)量提升對(duì)農(nóng)田土壤利用與保護(hù)具有很大推動(dòng)作用。天津農(nóng)田土壤有效磷局部積累嚴(yán)重，高者達(dá)到200 mg/kg以上。農(nóng)田土壤磷積累是天津市農(nóng)田土壤表現(xiàn)出的主要問題，由此造成的面源污染問題在天津市農(nóng)田特有立地條件下日益加重，尤其在設(shè)施菜田等集約化高的種植體系。據(jù)報(bào)道，當(dāng)土壤有效磷含量達(dá)到一定程度時(shí)，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)加大[8]。另外，土壤磷素含量過高，引起作物某些微量元素有效性降低（如鋅），養(yǎng)分失調(diào)影響作物生長(zhǎng)發(fā)育。因此，研究農(nóng)田土壤磷面源污染治理問題非常重要[9，10]。如實(shí)施農(nóng)田養(yǎng)分綜合管理，開展磷風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等研究有待深入。

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