杭州市不同農(nóng)業(yè)地貌區(qū)耕地土壤肥力的差異及施肥對策

吳崇書　倪中應(yīng)　劉永紅　謝國雄　章林英　季淑楓

摘要：為了解杭州市耕地土壤肥力的空間差異，指導(dǎo)科學(xué)施肥，比較分析了杭州市濱海平原、水網(wǎng)平原、河谷平原和丘陵山地等4個農(nóng)業(yè)地貌區(qū)間耕地土壤pH、有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀和cEc等主要肥力指標狀況。結(jié)果表明，杭州市耕地土壤酸化以丘陵山地和河谷平原區(qū)最為明顯；濱海平原區(qū)耕地土壤有機質(zhì)、全氮及保肥能力明顯低于其他地區(qū)；除水網(wǎng)平原區(qū)外，其他地區(qū)速效鉀普遍偏低；因施肥水平的差異各農(nóng)業(yè)地貌內(nèi)土壤有效磷都有較大的變化?？傮w上，耕地土壤肥力水平以水網(wǎng)平原區(qū)為最高。文中提出了各農(nóng)業(yè)地貌區(qū)的施肥對策：在濱海平原應(yīng)重視基礎(chǔ)地力的提升，增加有機肥料的投入；水網(wǎng)平原區(qū)內(nèi)應(yīng)重視測土施肥工作，根據(jù)土壤養(yǎng)分實際狀況針對性地施用肥料；丘陵山地和河谷平原區(qū)，需重視石灰的施用，對土壤酸度進行核正，適當增加鉀肥的用量。

關(guān)鍵詞：杭州市；耕地土壤；農(nóng)業(yè)地貌；肥力變化

中圖分類號：S158 文獻標志碼：A 論文編號：cias14120019

0 引言

了解土壤肥力的變化規(guī)律可為合理利用土壤資源和科學(xué)施肥提供依據(jù)。杭州市地處浙江省西北部，地勢由西向東傾斜，從中低山、丘陵、河谷平原過度為水網(wǎng)平原和濱海平原。由于海拔高度和地理位置的不同，生物、氣候、土壤、農(nóng)作物呈現(xiàn)有規(guī)律的變化，形成不同的農(nóng)業(yè)地貌類型。農(nóng)業(yè)地貌類型的差異可使土壤水熱條件發(fā)生變化，從而對土壤物質(zhì)和能量的循環(huán)產(chǎn)生顯著的影響。有研究表明，不同地形、地貌區(qū)土壤類型和土壤性狀可有很大的影響，它們的有機質(zhì)積累和養(yǎng)分有效性可有很大的差異；同時，地形可通過影響水土流失影響土壤養(yǎng)分狀況和水分狀況，也可改變土地的利用方式影響肥料的施用，因此，不同農(nóng)業(yè)地貌類型區(qū)之間的土壤肥力狀況、存在問題及培養(yǎng)對策均可有較大的差異。近30年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國耕地面積呈現(xiàn)下降的趨勢，同時由于在耕地占用和耕地補充中存在占優(yōu)補劣的現(xiàn)象，中國耕地質(zhì)量深受人們的關(guān)注。有關(guān)農(nóng)田土壤的肥力狀況、土壤培肥的研究得到了人們的廣泛重視。近10年來，杭州市相關(guān)縣（市、區(qū)）對杭州市耕地土壤的養(yǎng)分進行過一些研究，獲得了耕地養(yǎng)分變化的信息，但多數(shù)研究局限在小范圍內(nèi)。為了解杭州市耕地土壤養(yǎng)分狀況的空間變化規(guī)律，為針對性地開展耕地培肥提供依據(jù)，筆者結(jié)合近年來開展的耕地地力調(diào)查，探討了杭州市不同農(nóng)業(yè)地貌區(qū)耕地土壤pH、有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀和保肥性能等肥力指標的變化特征。

1 材料與方法

1.1 杭州市農(nóng)業(yè)地貌類型及其分布

杭州市地形復(fù)雜，山地、丘陵和河谷、水網(wǎng)、濱海平原等地貌類型俱全。其中，中低山（海拔>500m）占總面積的47.7%，高、低丘（海拔50～500m）占總面積的17.9%，河谷平原（海拔<50 m）占總面積的16.3%，水網(wǎng)平原占總面積的5.5%，濱海平原占總面積的4.5%，水體面積占總面積的8.1%。市內(nèi)山地和丘陵主要分布在西部和中部，代表性山脈有北部的天目山、西部和西南部昱嶺、白際山、千里崗及南部的龍門山等。河谷平原主要分布在富春江和苕溪沿岸丘陵河谷區(qū)。而水網(wǎng)平原與濱海平原則分布在東部，位于杭州城和余杭鎮(zhèn)一線以東，包括錢塘江北的杭嘉湖平原、江南的蕭紹平原的市轄范圍。在錢塘江兩岸古海堤的內(nèi)側(cè)部分是水網(wǎng)平原，地勢低洼，水系縱橫，湖泊較多；成土母質(zhì)是河湖海相沉積物，質(zhì)地勻細，有的比較粘重，土層深厚肥沃，地下水埋藏較淺，易漬澇。錢塘江兩岸古海堤外側(cè)是高亢的濱海平原，成土母質(zhì)是新近淺海相沉積物，質(zhì)地較粗。

1.2 土壤樣本情況

共從杭州市8縣（市、區(qū)）開展的耕地地力調(diào)查數(shù)據(jù)中篩選出4256個采樣點的分析數(shù)據(jù)，其中丘陵山地、河谷平原、水網(wǎng)平原和濱海平原的樣品數(shù)分別為1201、1663、576和816個。

1.3 分析方法

土壤pH采用pH計測定，有機質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化法，全氮采用開氏法測定，有效磷采用Olsen法測定，速效鉀采用醋酸銨提取一火焰光度計法測定，CEC用醋酸銨交換法測定。分析方法參見文獻。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤酸堿度

據(jù)統(tǒng)計，杭州市耕地土壤酸堿度有很大的變化，最低值為pH 3.69，最高值為pH 9.10，相差達5.41個pH單位。表1為不同地貌類型區(qū)耕地土壤的pH及其分級情況。除濱海平原土壤基本上以微堿性和中性為主外，其他區(qū)域的土壤主要為酸性和微酸性。其中，土壤平均pH以丘陵山地區(qū)為最低，河谷平原區(qū)土壤平均pH為次低，而水網(wǎng)平原區(qū)土壤pH相對較高。從土壤pH的分級組成可見，濱海平原耕地土壤pH7.5～8.5（微堿性），土壤pH<6.5的樣品比例較低；水網(wǎng)平原耕地土壤pH 5.5～6.5（微酸性），有一定比例的土壤酸堿度分別在pH 4.5～5.5（酸性）和pH 6.5～7.5（中性）之間；河谷平原耕地土壤pH 4.5～6.5（酸性和微酸性），有一定比例的土壤酸堿度分別在pH 6.5～7.5（中性）和pH 7.5～8.5（微堿性）之間；丘陵山地區(qū)耕地土壤pH 4.5～5.5（酸性），有一定比例的土壤酸堿度pH分別在pH<4.5（強酸性）和pH 5.5～7.5（微酸性至微堿性）之間。

2.2 土壤有機質(zhì)和全氮

杭州市耕地土壤有機質(zhì)含量有較大的變化，在2.20～72.80 g/kg之間，平均為27.29 g/kg，變異系數(shù)為39.50%。不同農(nóng)業(yè)地貌區(qū)耕地土壤有機質(zhì)含量也存在一定的差異（表2），其平均含量：水網(wǎng)平原32.06g/kg>丘陵區(qū)30.15 g/kg>河谷平原29.27 g/kg>濱海平原15.67 g/kg。總體上，濱海平原耕地土壤的有機質(zhì)明顯低于其它區(qū)域，前者有機質(zhì)含量主要在10～20 g/kg之間；而水網(wǎng)平原、河谷平原與丘陵山地區(qū)的有機質(zhì)主要在20～40 g/kg之間。土壤有機質(zhì)含量在30 g/kg以上的比例以水網(wǎng)平原區(qū)最高，其次為河谷平原區(qū)與丘陵山地區(qū)，濱海平原區(qū)最低。

杭州市耕地土壤全氮含量在0.17～6.48 g/kg之間，平均為1.78 g/kg，變異系數(shù)為38.20%。按地貌類型分組統(tǒng)計的結(jié)果表明（表3），杭州市耕地土壤全氮含量以水網(wǎng)平原最高（平均為2.18 g/kg），以濱海平原最低（平均為1.07 g/kg）；河谷平原和丘陵區(qū)的耕地土壤全氮含量較為接近，平均分別為1.93和1.87 g/kg。其中，濱海平原耕地土壤的全氮主要在0.5～1.5 g/kg之間；水網(wǎng)平原耕地土壤的全氮主要在1.5 g/kg以上；河谷平原與丘陵山地區(qū)的土壤全氮主要在1.0～2.5 g/kg之間。

2.3 土壤有效磷和速效鉀

杭州市耕地土壤有效磷變化較大，在0.15～458.70mg/kg之間，其平均值為23.60 meCkg，變異系數(shù)達153.65%。不同地貌類型區(qū)的耕地土壤有效磷組成也有一定的差異，平均值以丘陵山地區(qū)為最高，其次為河谷平原和濱海平原，水網(wǎng)平原區(qū)最低（表4）。但各地區(qū)有效磷的變化均較大，在各有效磷含量級別中都有一定比例的分布。其中，水網(wǎng)平原區(qū)有效磷有59.51%在10mg./kg以下。

杭州市耕地土壤速效鉀含量在4～688 mg/kg之間，平均為81.16 mg/kg，變異系數(shù)達66.30%。統(tǒng)計分析表明（表5），不同地貌區(qū)耕地土壤有效鉀有較大的差異，以水網(wǎng)平原最高（平均為116.97 mg/kg），濱海平原最低（平均為62.17mg/kg）；丘陵山地區(qū)和河谷平原在80 mg/kg左右，平均分別為80.58和78.50 mg/kg。濱海平原、河谷平原和丘陵山地區(qū)耕地土壤的缺鉀均較為明顯，分別有78.92%、64.28%和66.78%的耕地土壤速效鉀在80 mg/kg以下。而水網(wǎng)平原區(qū)耕地土壤主要在50～200 mg/kg之間，其中有38.72%的土壤速效在100～150 mg/kg之間。

2.4 土壤保肥性能

不同地貌區(qū)耕地土壤保肥能力（CEC）差異明顯（表6），以水網(wǎng)平原最高（平均為16.15 cmol/kg），濱海平原最低（平均為8.52 cmol/kg）；丘陵山地區(qū)和河谷平原在12 cmol/kg左右，平均分別為12.01、11.66 mg/kg。其中，濱海平原的CEC主要在5～10 cmol/kg之間，水網(wǎng)平原耕地土壤的CEC主要在10-20 cmol/kg之間，河谷平原與丘陵山地區(qū)耕地土壤的CEC主要在10～15 cmol/kg之間。

3 結(jié)論

調(diào)查結(jié)果表明：杭州市除濱海平原土壤以微堿性和中性為主外，其它區(qū)域的土壤以酸性和微酸性為主，土壤酸度以丘陵區(qū)為最高，其次為河谷平原區(qū)。土壤有機質(zhì)和全氮平均含量以水網(wǎng)平原最高，其次為丘陵區(qū)和河谷平原區(qū)，濱海平原最低。不同農(nóng)業(yè)地貌區(qū)內(nèi)耕地土壤有效磷含量差異都非常顯著，缺磷與富磷土壤并存。土壤速效鉀以水網(wǎng)平原最高，濱海平原最低。在濱海平原應(yīng)重視基礎(chǔ)地力的提升，增加有機肥料的投入，重視鉀肥的施用。水網(wǎng)平原區(qū)內(nèi)應(yīng)重視測土施肥工作，根據(jù)土壤養(yǎng)分實際狀況針對性地施用肥料；丘陵山地和河谷平原區(qū)，需重視石灰的施用，對土壤酸度進行核正，適當增加鉀肥的用量。

4 討論

4.1 不同農(nóng)業(yè)地貌區(qū)耕地土壤肥力差異的原因

土壤肥力狀況是自然條件與人為活動共同作用的結(jié)果。地形條件的差異可導(dǎo)致成土母質(zhì)、土地利用方式及管理水平的差異，從而影響土壤的理化性狀。以上結(jié)果表明，杭州市丘陵山地和河谷平原的土壤pH明顯低于濱海平原與水網(wǎng)平原，這顯然與不同農(nóng)業(yè)地貌區(qū)土壤的成土環(huán)境差異有關(guān)。丘陵山地是杭州市紅黃壤的主要分布區(qū)域，而紅黃壤是長期脫硅富鐵鋁化過程的產(chǎn)物，后者由于脫硅、脫鹽基導(dǎo)致了土壤的明顯酸化；河谷平原的成土物質(zhì)為河流沖積物，主要來源于其周圍的紅黃壤的侵蝕，因此丘陵山地和河谷平原區(qū)的土壤在農(nóng)用前已呈現(xiàn)明顯的酸性，開墾為耕地后其部分酸性特征仍然保留在土壤中。而濱海平原區(qū)的土壤成土母質(zhì)為淺海沉積物，其含有一定的碳酸鈣，在土壤形成初期，這些土壤一般呈現(xiàn)堿性，因此它們的pH較高。而水網(wǎng)平原的成土母質(zhì)主要為河湖相沉積物，其上形成的土壤原本多呈中性，因此它們的酸化相對較輕。由此可見，杭州市耕地土壤的酸堿度主要繼承了未利用前土壤的特征。但從各農(nóng)業(yè)地貌區(qū)耕地土壤的pH變化較大可以看出，無論是丘陵山地區(qū)、河谷平原區(qū)還是濱海平原區(qū)或水網(wǎng)平原區(qū)，都存在著酸化較為明顯（pH<5.5）的土壤，說明了長期的耕作施肥等農(nóng)業(yè)活動已對部分土壤的酸化產(chǎn)生了明顯的影響。而丘陵山地部分pH較高的耕地土壤屬于石灰?guī)r發(fā)育的石灰?guī)r土。

杭州市水網(wǎng)平原、河谷平原及丘陵山地的耕地土壤的有機質(zhì)含量較為接近，且明顯高于濱海平原耕地土壤，這顯然與培肥的差異有關(guān)。杭州市的濱海平原形成和農(nóng)業(yè)利用時間較短，因此其受人為的耕作熟化強度較弱，因此其有機質(zhì)積累相對較少。而水網(wǎng)平原、河谷平原及丘陵山地的耕地土壤多是經(jīng)人為長期耕作的土壤，長期人為培肥的結(jié)果，它們的有機質(zhì)水平已達到了較高的水平。另外，從各農(nóng)業(yè)地貌區(qū)內(nèi)耕地土壤有機質(zhì)的差異可以看出，人為利用方式對耕地土壤有機質(zhì)的積累也有明顯的影響，由于各農(nóng)業(yè)地貌區(qū)內(nèi)土地利用方式的差異，土壤有機質(zhì)的平衡不盡相同，一般來說，長期種植水稻或水旱輪作的農(nóng)田土壤有機質(zhì)較高，而長期種植蔬菜、旱糧或果樹的耕地，由于有機物質(zhì)的分解速率較快，它們的有機質(zhì)含量一般較低。另從濱海平原與其它農(nóng)業(yè)地貌區(qū)耕地土壤有機質(zhì)的差距及濱海平原耕地土壤之間有機質(zhì)含量有較大的變化可以得出，杭州市濱海平原土壤有很大的有機質(zhì)提升潛力。土壤中的氮素主要存在于有機質(zhì)組分中，因此，土壤氮素的分布與有機質(zhì)非常接近。

不同農(nóng)業(yè)地貌區(qū)土壤CEC也存在較大的差異，主要與各農(nóng)業(yè)地貌區(qū)土壤成土母質(zhì)有關(guān)。水網(wǎng)平原區(qū)的成土母質(zhì)主要為湖積物，其沉積顆粒較細，含有較高的粘粒含量，且粘粒中的礦物主要為水云母和蒙脫石，因此這些土壤的CEC較高，其保肥能力較強。丘陵山地和河谷平原是脫硅富鋁化作用的產(chǎn)物，其粘粒礦物主要為1：1型礦物和氧化鐵鋁㈣，因此它們的土壤CEC一般要低于水網(wǎng)平原。而杭州市的濱海平原主要位于錢塘江口，其形成于砂涂上，土壤質(zhì)地較輕，缺乏粘粒，因此這一區(qū)域的土壤CEC明顯低于其它地區(qū)。

從以上的結(jié)果還可知，各農(nóng)業(yè)地貌區(qū)間土壤有效磷和速效鉀雖有差異，但各農(nóng)業(yè)地貌區(qū)內(nèi)耕地土壤的有效磷和速效鉀均有極大的變化，這表明施肥等農(nóng)業(yè)管理措施是影響杭州市耕地土壤有效磷和速效鉀空間分異的主要因素。磷肥與鉀肥用量較高的耕地土壤，其有效磷和速效鉀的水平一般較高。水網(wǎng)平原是傳統(tǒng)的糧食區(qū)，該區(qū)較高的土壤有效鉀可能與近幾年實施配方施肥、加強在水稻中施用鉀肥有關(guān)。而濱海平原土壤形成于海積母質(zhì)，一般認為是鉀較為豐富的區(qū)域，而由于長期忽視了鉀肥的施用，這些土壤有效鉀已有明顯的下降，應(yīng)引起重視。另外，由于土壤中的速效鉀主要為存在于膠體中的可交換態(tài)鉀，因此，土壤速效鉀的水平基本上與CEC呈正相關(guān)（表5和表6），這與CEC較高的土壤，其對鉀等養(yǎng)分的保蓄能力較強有關(guān)。

4.2 耕地土壤培肥與施肥對策

從以上調(diào)查結(jié)果可知，杭州市各農(nóng)業(yè)地貌區(qū)耕地土壤肥力較大的差異，各農(nóng)業(yè)地貌區(qū)之間耕地土壤肥力存在的主要問題也有一定的差異。濱海平原區(qū)耕地土壤存在的主要問題是有機質(zhì)和全氮偏低、土壤保肥能力弱，土壤缺鉀明顯，同時部分土壤存在磷素的不足。水網(wǎng)平原區(qū)耕地土壤存在的主要問題是氮、磷、鉀等養(yǎng)分的不平衡，存在不同程度的缺鉀、缺氮和缺磷問題，同時，也存在部分土壤磷素積累過量的問題。丘陵山地和河谷平原區(qū)耕地土壤存在的主要問題是土壤酸化明顯，缺鉀較為突出；土壤有效磷差異明顯，磷素不足與磷素過量同時共存。

基于以上情況，在濱海平原應(yīng)重視基礎(chǔ)地力的提升，增加有機肥料的投入；條件許可的鄉(xiāng)村，應(yīng)推行水旱輪作；應(yīng)重視鉀肥的施用，該區(qū)域土壤保肥能力較弱，在施肥上應(yīng)采用少量多次，減少施用肥料的流失風(fēng)險。在水網(wǎng)平原區(qū)內(nèi)土壤有效磷、速效鉀變化較大，應(yīng)重視測土施肥工作，根據(jù)土壤養(yǎng)分實際狀況針對性地施用肥料；丘陵山地和河谷平原區(qū)，需重視石灰的施用，對土壤酸度進行核正；同時，應(yīng)重視鉀肥的施用，適當增加鉀肥的用量；在磷肥施用上，應(yīng)根據(jù)土壤有效磷的水平進行施用，避免某些土壤有效磷的過度積累。