渭北黃土高原溝壑區(qū)土地整治中新增耕地土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀分析

魏樣 韓霽昌 杜宜春 王歡元 馬增輝

摘要：【目的】以渭北黃土高原溝壑區(qū)為例，研究土地整治中新增耕地的土壤養(yǎng)分特征，為判別新增耕地能否實現(xiàn)可持續(xù)利用提供參考?！痉椒ā恳晕挥谖急秉S土高原溝壑區(qū)的白水、蒲城和富平3縣新增耕地為研究對象，每20 ha新增耕地作為一個采樣單元，采集0～30 cm耕層土壤，共采集土樣30個，測定土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量及土樣質(zhì)地等指標，分析土壤養(yǎng)分狀況?！窘Y(jié)果】渭北黃土高原溝壑區(qū)新增耕地土壤質(zhì)地均為粉壤土，有機質(zhì)、全氮、有效磷及速效鉀平均含量分別為16.69 g/kg、0.67 g/kg、15.79 mg/kg和173.28 mg/kg；有機質(zhì)和速效鉀含量表現(xiàn)為白水縣>富平縣>蒲城縣；全氮含量表現(xiàn)為蒲城縣>白水縣=富平縣；有效磷含量表現(xiàn)為白水縣>蒲城縣>富平縣。相關(guān)性分析結(jié)果表明，土壤有機質(zhì)含量與全氮含量呈顯著正相關(guān)（P<0.05），與有效磷、速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)（P<0.01，下同）；有效磷含量與速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)。除全氮外，其他土壤養(yǎng)分含量與砂粒含量呈正相關(guān)，與黏粒和粉粒含量呈負相關(guān)。參照黃土高原養(yǎng)分分級指標對渭北黃土高原溝壑區(qū)新增耕地的土壤養(yǎng)分進行分級評價，土壤有機質(zhì)含量整體處于中等水平，全氮含量較低，有效磷和速效鉀含量較高?！窘Y(jié)論】渭北黃土高原溝壑區(qū)不同采樣縣新增耕地土壤養(yǎng)分存在地區(qū)差異性。土壤有機質(zhì)含量對土壤養(yǎng)分含量影響較大。

關(guān)鍵詞： 土地整治；新增耕地；土壤養(yǎng)分；渭北黃土高原溝壑區(qū)

中圖分類號： S158 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2016）06-0906-05

0 引言

【研究意義】隨著我國城市規(guī)模的不斷擴展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用地需求逐步擴大，耕地面積不斷減少。據(jù)統(tǒng)計，2006～2012年陜西省耕地面積由408.89萬ha減少為398.79萬ha（魏樣等，2014）。土地整治項目在盤活存量土地、節(jié)約集約用地、適時補充耕地和提升土地產(chǎn)能方面發(fā)揮著巨大作用（劉彥隨，2011）。土地整治項目完成后，新增耕地的土壤質(zhì)量條件是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵因素，土壤質(zhì)量是新增耕地能否實現(xiàn)高產(chǎn)高效和土地整治能否實現(xiàn)可持續(xù)性的主要判斷標準（張正峰，2012）。黃土高原地區(qū)土地遼闊，光熱充足，具有發(fā)展農(nóng)業(yè)的有利條件（馬超群等，2008）。渭北黃土高原溝壑區(qū)荒草地資源豐富，且大量廢棄未被利用，在該區(qū)實施土地整治項目，可有效實現(xiàn)陜西省的耕地資源占補平衡，而充分了解新增耕地土壤養(yǎng)分狀況對于更好地發(fā)揮土地整治效果有著重要的指導(dǎo)意義。【前人研究進展】有關(guān)土地整治的研究包括土地整治的潛力及其評價方法（吳沅箐和莊一琦，2014）、新增耕地質(zhì)量（李莉等，2015）及土壤養(yǎng)分狀況（馬超群等，2010，2012；張文英等，2011）等，其中，土地整治后新增耕地的養(yǎng)分狀況是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。馬超群等（2010）研究表明，陜西省高陵縣土地整理中新增耕地土壤有機質(zhì)為16.53 g/kg，全氮為4.72 g/kg，速效磷為84.94 mg/kg，速效鉀及其代換量分別為202.80 mg/kg和13.25 cmol/kg，土地養(yǎng)分含量變化較大，但原有利用類型對土壤養(yǎng)分差異形成無明顯影響。張文英等（2011）研究表明，青海省拉西瓦片區(qū)新增耕地土壤呈微堿性，除全鉀含量無差異外，其他土地養(yǎng)分變化較大，不同地貌類型間土壤養(yǎng)分差異明顯。馬超群等（2012）研究表明，西安市臨潼區(qū)新增耕地土壤養(yǎng)分含量較低，且原有土地利用類型對養(yǎng)分含量影響較大?！颈狙芯壳腥朦c】目前關(guān)于渭北黃土高原溝壑區(qū)土地整治后發(fā)生用途轉(zhuǎn)化的新增耕地養(yǎng)分狀況分析的研究鮮見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】針對2014年渭北黃土高原溝壑區(qū)荒草地整治項目中新增耕地土壤養(yǎng)分狀況進行分析研究，以期為判別新增耕地能否實現(xiàn)可持續(xù)利用提供參考，同時也為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 研究區(qū)概況

渭北黃土高原溝壑區(qū)位于黃土高原腹地，該區(qū)主要特征是塬高溝深，黃土層較厚，塬面破碎，水土流失嚴重，流失面積占土地面積的75%以上（韓冰等，1995）。試驗調(diào)查采樣點位于渭北黃土高原溝壑區(qū)的白水、蒲城和富平3縣，基本概況見表1。

1. 2 樣品采集

2014年6月開展土壤樣品的采集調(diào)查，每20 ha新增耕地作為一個采樣單元，采集0～30 cm耕層土壤，每個采樣單元按照一定的布點和采樣方法采集10～20個土樣組成一個1000 g左右的混合樣，混合土樣裝袋后帶回實驗室測定土壤養(yǎng)分含量。白水、蒲城和富平3縣新增耕地面積分別為215、203和219 ha，按項目區(qū)大小共設(shè)取樣點30個，每縣各10個。采樣地均為2014年新增耕地，整理前土地利用類型均為荒草地，常年無作物種植，新增耕地主要用于種植小麥、玉米和大豆，取樣時部分地塊已種植玉米。

1. 3 測定項目及方法

測定前，土壤樣品自然風(fēng)干，按常規(guī)方法處理。有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法（外加熱法）測定；全氮含量采用全自動間斷化學(xué)分析儀測定；有效磷含量采用NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量采用NH4OAc浸提，火焰光度法測定（中國科學(xué)院南京土壤研究所，1978；北京農(nóng)業(yè)大學(xué)，1979）。每個樣品重復(fù)測定3次，取平均值。

1. 4 統(tǒng)計分析

采用Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 新增耕地土壤養(yǎng)分狀況

從表2可以看出，渭北黃土高原溝壑區(qū)新增耕地土壤有機質(zhì)含量為3.70～29.80 g/kg，平均含量為16.69 g/kg；其中白水縣有機質(zhì)含量為8.90～29.80 g/kg，蒲城縣為10.30～13.40 g/kg，富平縣為3.07～24.40 g/kg，有機質(zhì)平均含量表現(xiàn)為白水縣>富平縣>蒲城縣；從標準差來看，白水縣各地塊有機質(zhì)含量差異最大，蒲城縣各整治地塊有機質(zhì)含量差異最小。新增耕地土壤全氮含量為0.43～0.96 g/kg，平均含量為0.67 g/kg；蒲城縣土壤全氮含量最高，平均值為0.83 g/kg，白水縣和富平縣均為0.59 g/kg。新增耕地土壤有效磷含量為1.90～47.25 mg/kg，平均含量為15.79 mg/kg，其中白水縣土壤有效磷含量為9.57～47.25 mg/kg，蒲城縣為5.10～15.90 mg/kg，富平縣為1.90～19.49 mg/kg，有效磷平均含量表現(xiàn)為白水縣>蒲城縣>富平縣；白水縣各整治地塊有效磷含量變異最大，標準差為11.81，蒲城縣各地塊土壤有效磷含量變異最小，標準差為4.45。新增耕地土壤速效鉀含量為53.69～344.41 mg/kg，平均含量為173.28 mg/kg；各縣速效鉀含量變幅均較大，白水縣為84.00～ 317.00 mg/kg，蒲城縣為110.00～166.00 mg/kg，富平縣為 53.69～344.41 mg/kg，3縣新增耕地土壤速效鉀平均含量表現(xiàn)為白水縣>富平縣>蒲城縣。各縣整治地塊新增耕地的土壤質(zhì)地相同，均為粉壤土。

2. 2 新增耕地土壤養(yǎng)分間的相關(guān)分析

由表3可以看出，新增耕地土壤有機質(zhì)含量與全氮含量呈顯著正相關(guān)（P<0.05），與有效磷、速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)（P<0.01，下同）。有效磷含量與速效鉀含量也具有極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.710。全氮含量與有效磷、速效鉀含量呈負相關(guān)，但相關(guān)性未達顯著水平（P>0.05，下同）。

2. 3 新增耕地土壤養(yǎng)分含量與土壤粒徑組成的相關(guān)分析

從表4可以看出，各養(yǎng)分含量與土壤黏粒含量之間呈負相關(guān)；除全氮外，其余養(yǎng)分含量與土壤粉粒含量間也表現(xiàn)為負相關(guān)；土壤有機質(zhì)、有效磷和速效鉀與土壤砂粒含量呈正相關(guān)，全氮含量則與砂粒含量呈負相關(guān)。各土壤養(yǎng)分含量與不同粒級顆粒含量之間的相關(guān)性均不顯著。

2. 4 新增耕地土壤養(yǎng)分分級評價

參照黃土高原養(yǎng)分分級指標（彭琳等，1995）（表5），對渭北黃土高原溝壑區(qū)新增耕地的土壤養(yǎng)分進行分級評價（表6）。從表6可以看出，渭北黃土高原溝壑區(qū)荒草地整治項目新增耕地土壤有機質(zhì)含量整體處于中等水平，全氮含量較低，有效磷和速效鉀含量較高。從各縣具體來看，白水縣速效鉀含量極高，有機質(zhì)和有效磷含量高，全氮含量較低；蒲城縣有機質(zhì)和全氮含量中等，有效磷和速效鉀含量均較高；富平縣速效鉀含量高，有機質(zhì)和有效磷含量中等，全氮含量較低。

3 討論

本研究結(jié)果表明，渭北黃土高原溝壑區(qū)新增耕地均為粉壤土，土壤有機質(zhì)含量16.69 g/kg，全氮含量0.67 g/kg，有效磷含量15.79 mg/kg，速效鉀含量173.28 mg/kg；根據(jù)黃土高原土壤養(yǎng)分分級指標進行評價，該區(qū)新增耕地土壤有機質(zhì)處于中等水平，全氮含量較低，有效磷和速效鉀含量均處于較高水平。劉芬等（2015）研究表明，渭北旱塬當(dāng)前土壤有機質(zhì)、堿解氮和有效磷含量平均分別為12.9 g/kg、59.4 mg/kg和15.4 mg/kg，與該研究結(jié)果相比，渭北黃土高原溝壑區(qū)新增耕地的有機質(zhì)和有效磷含量與渭北旱塬當(dāng)前土壤有機質(zhì)和有效磷含量差別不明顯，但氮素含量極低。土壤中的有機質(zhì)主要來源于動、植物和微生物殘體及施入土壤中的有機肥料，渭北黃土高原溝壑區(qū)荒草地多年荒蕪，動植物及微生物殘體的不斷累積是土壤有機質(zhì)的主要形成因素，因此土壤有機質(zhì)處于中等水平。土壤中氮素的來源主要包括4個方面，分別為施肥、微生物固氮、灌溉水及氮沉降等，灌溉水和氮沉降對土壤氮素的貢獻一般較小，施肥是耕作土壤氮素的主要來源，生物固氮是自然土壤氮素的主要來源。渭北黃土高原溝壑區(qū)荒草地多年荒蕪未施肥耕種，無豆科植物生長，故土壤氮素含量很低。新增耕地土壤有效磷含量與有機質(zhì)含量有較大關(guān)系，有機質(zhì)能為土壤微生物提供充足的養(yǎng)分，促進磷細菌的繁殖，有利于土壤中難溶性磷分解轉(zhuǎn)化為有效態(tài)磷；此外有機質(zhì)在分解過程中產(chǎn)生二氧化碳和有機酸等酸性物質(zhì)有利于土壤磷的釋放，有機酸還可和土壤中的活性鐵鋁絡(luò)合，減少土壤對磷的固定，因此有效磷含量處于較高水平。渭北黃土高原溝壑區(qū)受成土母質(zhì)的影響，土壤供鉀潛力極高，加之多年未耕種，速效鉀在土壤中的損失極小，大部分累積于土層中，是導(dǎo)致該地區(qū)荒草地土壤速效鉀含量較高的主要原因。

土壤中不同養(yǎng)分含量受多種因素影響，各養(yǎng)分之間存在復(fù)雜的聯(lián)系。了解土壤各養(yǎng)分之間的相關(guān)性可作為土壤肥力觀測和評價的指標，同時對指導(dǎo)合理施肥也具有重要作用（易亮等，2009）。馬超群等（2010）在高陵縣土地整理項目中的研究結(jié)果表明，土壤中各養(yǎng)分間相關(guān)程度較低，有機質(zhì)與速效磷和代換量，速效鉀與速效磷和代換量之間呈顯著正（或負）相關(guān)，其余養(yǎng)分含量之間無明顯相關(guān)性。本研究結(jié)果表明，渭北黃土高原溝壑區(qū)新增耕地土壤養(yǎng)分含量之間相關(guān)顯著，其中土壤有機質(zhì)含量與全氮含量呈顯著正相關(guān)，與有效磷和速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)；有效磷含量與速效鉀含量也呈極顯著正相關(guān)。與馬超群等（2010）的研究結(jié)果有所不同，一方面是因為土地整治過程中會對原有土壤造成一定的擾動，土壤養(yǎng)分會有所變化；另一方面可能與研究對象在進行土地整理前的土地類型不同有關(guān)，本研究中新增耕地在整理前均為荒草地，而馬超群等（2010）的研究對象在整理前土地類型多樣化，這兩方面均可能導(dǎo)致研究結(jié)果的不一致。土地整治對土壤理化性狀產(chǎn)生了一定程度的影響，養(yǎng)分之間的相關(guān)性分析結(jié)果表明土壤有機質(zhì)對土壤養(yǎng)分的供給發(fā)揮著巨大的作用，因此在培肥土壤上，應(yīng)將有機質(zhì)含量的提高作為中心環(huán)節(jié)，有機無機肥配合施用，不斷提高土壤肥力，實現(xiàn)新增耕地的可持續(xù)利用。

王新中等（2011）在土壤粒級空間分布及其與土壤養(yǎng)分的關(guān)系研究中指出，土壤粒級與土壤養(yǎng)分含量密切相關(guān)，土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量均隨黏粒含量增加而增加，各養(yǎng)分與砂粒之間呈極顯著負相關(guān)。張芳芳等（2012）對黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯區(qū)荒草地的研究表明，土壤粉粒與土壤各養(yǎng)分含量之間有很好的相關(guān)性，黏粒次之，砂粒呈現(xiàn)出負相關(guān)。王新中等（2011）和張芳芳等（2012）的研究結(jié)果均與本研究結(jié)果有所不同，可能是因為新增耕地在整治過程中土壤的原有結(jié)構(gòu)受到破壞，不同粒級顆粒含量發(fā)生了一定的變化，表土層未被很好地剝離回填，從而導(dǎo)致了土壤養(yǎng)分的損失變化。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，渭北黃土高原溝壑區(qū)新增耕地土壤養(yǎng)分存在地區(qū)差異性。土壤有機質(zhì)含量整體處于中等水平，全氮含量較低，有效磷和速效鉀含量較高。土壤有機質(zhì)含量對土壤養(yǎng)分含量影響較大。

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（責(zé)任編輯 王 暉）