西藏山南地區(qū)耕地肥力等級評價

李小慶

摘 要：該研究采用模糊綜合評判法，對山南市乃東縣、貢嘎縣、扎朗縣、隆子縣、桑日縣、瓊結(jié)6個主要的農(nóng)業(yè)區(qū)縣856個土壤樣品進行了土壤養(yǎng)分等級評價。結(jié)果表明：山南市農(nóng)耕地土壤的整體養(yǎng)分等級為中等水平，其中中等偏上的占23.01%、中等水平占47.08%、中等偏下的占21.96%。山南市農(nóng)耕地土壤pH整體偏中性，有機質(zhì)、全氮含量適宜；堿解氮、全磷、有效磷、全鉀和速效鉀含量較低；有效硼含量豐富。影響土壤肥力的主要因素是有機質(zhì)、全磷、速效鉀、全氮、堿解氮、有效磷，各主要養(yǎng)分元素對土壤肥力的貢獻率為有機質(zhì)>全磷>速效鉀>全氮>堿解氮>有效磷。

關鍵詞：土壤肥力；土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)；模糊綜合評判

中圖分類號 S158.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）12-0054-04

Astract：The nutrient content of 856 soils sampled from Naidong，Kongga，Chanang，Longzi，Sangri and Qiongjie counties of Shannan were measured.and the corresponding soil nutrient status was evaluated by fussy synthetic estimation.The results showed that the soil fertility in Shanan was at secondary level，among which 23.01% was better，14.08% was middling and 21.96% was worse.Most of the soil pHs were neutral.The content of available bon was at rich level and the contents of organic matter and total nitrogen were at intermediate level.Unfortunately，the contents of available nitrogen，total phosphorus，available phosphorus and available potassium were low.The main factors that decide the soil fertility were organic matter，total phosphorus，available phosphorus，total nitrogen，available nitrogen and available potassium.And the contribution rates of main factors were organic matter>total phosphorus>available potassium>total nitrogen>available nitrogen>available phosphorus.

Key words：Soil fertility；Soil nutrient synthesis index；Fuzzy synthetic evaluation

土壤是人們賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎，是一切物質(zhì)生產(chǎn)最基本的源泉，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最重要的資源。土地資源對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對人們物質(zhì)生活水平的提高以及對國家經(jīng)濟的發(fā)展都起著十分重要的作用。了解土地資源的質(zhì)量狀況，可以為保持和培肥土壤、合理利用土壤提供依據(jù)。在土壤質(zhì)量的確定方面，土壤養(yǎng)分是其中的重要指標之一[1]。影響土壤肥力質(zhì)量的土壤屬性很多，土壤的每個理化性狀、生物屬性都可能是最終的評價指標，但對于特定區(qū)域，由于考慮到土壤屬性的時空變異性、數(shù)據(jù)獲取的成本及因子間的相關性等因素，顯然不可能獲取所有因子的數(shù)據(jù)。參評因子的選定與分級指標的劃分是土壤養(yǎng)分評價的基礎和核心工作，根據(jù)農(nóng)業(yè)研究者，在使用頻率最高的且具有穩(wěn)定性的評價耕作土壤肥力的因子中選取pH、有機質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀、有效硼共9項作為本次土壤肥力評價指標[9]。為此，本研究對各評價指標進行了分析和測定，應用相關分析和模糊數(shù)學的原理，采用模糊綜合評價模型，對各評價指標進行綜合評價，確定土壤肥力等級，為山南市主要農(nóng)耕地的土壤養(yǎng)分診斷和平衡施肥提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 研究區(qū)位于崗底斯山脈和喜瑪拉雅山脈之間的河谷地帶，雅魯藏布江中游，北緯26°51′10″～29°49′27″，東經(jīng)90°04′04″～94°21′40″。區(qū)域平均海拔3700m左右，總國土面積7.97萬km2，邊境線長934km，戰(zhàn)略位置十分重要。研究區(qū)具有豐富的氣候資源，有經(jīng)向和緯向的地帶性變化，根據(jù)地帶性差異，自南而北全地區(qū)分為山地熱帶、山地亞熱帶和高原溫帶3個氣候帶。全年干濕季分明，多夜雨，年降水量大約在200～500mm，降水多集中在6—9月份，占全年降水量70%～85%。太陽輻射強，年平均太陽輻射量為7322MJ/m2，年平均日照時數(shù)為2600～3300h，年日照百分率66%，氣溫年差較小，日差較大，全地區(qū)年平均氣溫5.6℃左右，極端最高氣溫31℃，極端最低氣溫-27℃。冬季降水少，氣候干燥，多大風，年平均大風日數(shù)為70d左右（瞬時風速達到17m/s以上成為大風），風期主要分布在12月至翌年3月，全年無霜期120d左右。研究區(qū)盛產(chǎn)青稞、小麥、豌豆、蠶豆、玉米、蕎麥、胡豆、油菜等作物，是西藏糧油主要產(chǎn)地之一。

1.2 土壤樣品采集 土壤樣品采自山南市乃東、貢嘎、扎朗、隆子、桑日和瓊結(jié)6個主要農(nóng)業(yè)區(qū)縣，也是測土配方區(qū)縣。土樣采集在9月15日至10月15日進行。采樣工具用不銹鋼土鉆。采樣深度為0～20㎝耕層，田塊采樣路線用“S”法，均勻、等量、隨機采集15～20個土樣，充分混合后，四分法留取1kg土樣。剔去石礫和植物殘渣等浸入體，在室內(nèi)自然風干后磨碎，分別過2.00mm和0.25mm的尼龍篩，裝入塑料袋中，存放在陰涼干燥的地方備用。

1.3 土樣樣品化驗分析 土壤樣品各理化性質(zhì)均按《測土配方施肥土壤分析技術規(guī)范》操作步驟完成，各分析方法見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究區(qū)土壤各養(yǎng)分因子含量水平分析 土壤各養(yǎng)分因子測定值見表2，由表2可知，研究區(qū)土壤pH值處在5.5～8.8，土壤中性居多。土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀含量均值分別為23.2g/kg、2.09g/kg、110mg/kg、0.551g/kg、10.5mg/kg、11.9g/kg、78mg/kg，均處在缺乏和潛在缺乏狀態(tài)，有效硼含量均值為1.89mg/kg，含量比較豐富。從變異系數(shù)看：pH、全氮、堿解氮、全磷變異系數(shù)相對較低，有機質(zhì)、有效磷、全鉀、速效鉀、有效硼變異系數(shù)都在50%以上，說明這部分養(yǎng)分指標在研究區(qū)的分布很不均衡。

2.2 土壤養(yǎng)分的綜合評價

2.2.1 土壤養(yǎng)分等級評價模型的建立 進行土壤肥力評價首先要對各評價因子的優(yōu)劣進行分析研究，目前農(nóng)業(yè)工作者建立了許多評價土壤肥力的方法和模型，列如田間描述評價法、指數(shù)法評價模型、環(huán)境指數(shù)評價模型、模糊綜合評價模型地統(tǒng)計學評價、系統(tǒng)評價方法、動力學評價、決策樹方法等[3，9，14-15]。而從土壤養(yǎng)分狀況出發(fā)進行土壤肥力評價，應用最多的還是模糊綜合評價模型。首先確定隸屬度函數(shù)計算隸屬度值Ni，隸屬度函數(shù)實際上是所要評價的肥力指標與作物生長效應曲線之間的數(shù)學表達式，它可以將肥力評價指標標準化，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o量綱值的隸屬度。由于土壤因子變化具有連續(xù)性，故各評價指標采用連續(xù)性質(zhì)的隸屬度函數(shù)。常用的隸屬度函數(shù)類型有兩類，即拋物線型隸屬函數(shù)和S型隸屬函數(shù)[3]。確定各肥力指標適用的函數(shù)類型及函數(shù)上限（X2）、下限（X1）等參數(shù)，將各指標實測數(shù)據(jù)代入函數(shù)公式得到隸屬度值。如作物的效應隨著養(yǎng)分值在一定范圍內(nèi)增加而增加，達到最高點后又隨養(yǎng)分值得增加而下降，呈現(xiàn)拋物線型的，如土壤pH，其函數(shù)公式見公式）[4，10]（2）；如作物的效應隨著養(yǎng)分值的增加而增加，達到最高值后，隨著養(yǎng)分因子的增加，作物效應值則穩(wěn)定在一定水平上，呈現(xiàn)為S型隸屬函數(shù)，如有機質(zhì)、氮、磷、鉀等含量，相應的隸屬函數(shù)公式見公式[4，10]（3）。參考相關文獻和專家建議[7-8]，根據(jù)研究區(qū)土壤pH統(tǒng)計分析結(jié)果，研究區(qū)土壤pH下限為5.5，上限為8.5，最優(yōu)值為6.5～7.5。

各單項評價指標豐缺標準因不同的作物和土壤而有差異，因此，依據(jù)本文研究區(qū)土壤的理化特性，已有的研究結(jié)果表明，不同土壤肥力指標的豐缺狀況因作物類型而異。筆者結(jié)合生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，并匯總專家建議，確定了各肥力指標適合的隸屬度函數(shù)類型和相應取值[7，8]（表3）。將各指標實測值代入相應表達式，便可得到各指標的隸屬度值。

建好隸屬度函數(shù)后，用Excel軟件計算隸屬度值，隸屬度值大小在0.1～1.0，最大值1.0表示土壤肥力指標完全適宜作物生長，最低值0.1表示土壤肥力指標嚴重缺乏。最小值0.1表示作物生長所需求的土壤屬性作用分值的最低閾值，結(jié)合生產(chǎn)實際將最小值定為0.1而非0[3，7]。

2.2.2 單項指標權重系數(shù)的確定 權重是指各指標對土壤肥力的影響程度或貢獻率，表示各指標在土壤肥力中作用和地位的不同，對肥力質(zhì)量的影響程度也就不一樣，如何確定各項肥力指標的權重是土壤肥力綜合評價的一個關鍵問題和難點問題[4]。以往的評價大多由專家打分方法確定權重系數(shù)，主觀性比較強。除專家經(jīng)驗打分法外，當今一些數(shù)學和統(tǒng)計學的方法逐漸用于確定權重系數(shù)，諸如主成分分析法，層次分析法，等值法，等差法，回歸分析法，相關系數(shù)分析法[3，13]等。筆者采用相關系數(shù)法，相關系數(shù)法采用各指標間相關系數(shù)來確定權重系數(shù)，應用統(tǒng)計軟件SPSS 22求出各養(yǎng)分指標的相關系數(shù)，以某項養(yǎng)分指標與其它養(yǎng)分指標之間相關系數(shù)的平均值占所有養(yǎng)分指標相關系數(shù)平均值總和的比值，作為單項養(yǎng)分指標在表征土壤養(yǎng)分中的貢獻[7]。各土壤養(yǎng)分因子的相關系數(shù)見表4。從表4可看出，pH與有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效鉀和有效硼均達到極顯著的正相關關系。有機質(zhì)與全氮、堿解氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀、有效硼之間均達到極顯著正相關關系。全氮與堿解氮、全磷與有效磷達到極顯著正相關關系。堿解氮與全磷、有效磷、全鉀、速效鉀、有效硼均達到極顯著正相關關系。全磷與有效磷、全鉀、速效鉀、有效硼也達到極顯著正相關關系。有效磷與速效鉀、有效硼也達到極顯著正相關關系。各養(yǎng)分因子相關性系數(shù)平均值和權重系數(shù)見表5，從表5中可看出，有機質(zhì)權重系數(shù)最大，達到0.1656，全鉀權重系數(shù)最小，為0.0697。

2.2.3 土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)計算 綜合肥力指標值IFI（Integrated Fertility Index）是一個全面反映土壤養(yǎng)分狀況的指標值，其值大小表示土壤養(yǎng)分綜合肥力等級，用加乘法則求得，根據(jù)上述求得的各養(yǎng)分評價指標的隸屬度值和相應的權重，進一步求得各土壤樣品的IFI值。山南市土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)變幅在0.146～0.993，平均值0.527，標準差0.162，變異系數(shù)32.82%。山南市土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)的頻數(shù)分布情況見圖1。

2.2.4 土壤肥力水平等級的劃分 計算出的土壤肥力綜合指標值，按一定的方法即可劃分土壤肥力等級。常用的劃分方法有等間距法、依據(jù)曲線拐點的非等間距法、系統(tǒng)聚類分析法等，本研究采用等間距法[5]。本研究采用等間距法將山南市土壤肥力劃分為5個等級：Ⅰ級（IFI值0.8～1），Ⅱ級（IFI值0.6～0.8），Ⅲ級（IFI值0.4～0.6），Ⅳ級（IFI值0.2～0.4），Ⅴ級（IFI值0～0.2）。其中Ⅴ級土壤肥力的樣品最少占該區(qū)總樣品的1.29%，次之是屬于Ⅰ級的樣品占總樣品的6.66%。屬于Ⅲ級的土壤樣品最多，占總樣品的47.08%（表6）。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論 山南市農(nóng)耕地養(yǎng)分等級在中等水平，其中一等地57個樣本，所占比例為6.66%，二等地197個樣本，占23.01%；三等地403個樣本，其所占比例為47.08%；四等地188個樣本，占21.96%；五等地11個樣本，所占比例1.29%。由分析結(jié)果可見，山南市主要農(nóng)耕地土壤肥力等級以三等地為主，處于中等水平。土壤養(yǎng)分指標中的有機質(zhì)、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀含量水平比較低，76.6%的土樣有機質(zhì)含量小于30g/kg，處于缺乏狀態(tài)；69.04%土樣堿解氮含量小于120mg/kg。59%土樣有效磷含量小于10mg/kg；92.52%的土樣全磷含量小于0.8g/kg；79.32%的土樣速效鉀含量小于100mg/kg；68.12%的土樣全鉀含量小于15g/kg；76.75%的土樣有效硼含量水平豐富。土壤肥力綜合模型充分考慮了評價因素指標值，評價因素權重和評價因素之間交互作用對土壤肥力質(zhì)量的共同作用，與加權指數(shù)模型相比能夠綜合反映土壤肥力質(zhì)量的狀況。本次研究區(qū)土壤肥力綜合模型評價結(jié)果表明，全鉀和有效磷是影響土壤肥力綜合指標的限制因子。

3.2 討論 研究區(qū)處于青藏高原，地理、氣候條件特殊，若再考慮土壤的某些物理性狀指標（如土壤質(zhì)地等）、灌溉能力、海拔、成土母質(zhì)等立地條件，結(jié)果會更加客觀、全面。應當注意的是，土壤肥力綜合評價的結(jié)果僅代表一種潛在的生產(chǎn)能力，在實際應用中，還要結(jié)合作物品種特性、栽培制度、氣候特點、作物需肥規(guī)律以及土壤養(yǎng)分的有效性等統(tǒng)籌考慮。研究區(qū)的整體土壤肥力水平中等，氣候特殊，總體上應注意增加有機肥料的施入量，前期增施基肥應與后期追肥相結(jié)合；在配方施肥策略上，應根據(jù)大田作物營養(yǎng)診斷實施平衡施肥技術，注意“有機與無機”、“增氮與控氮”相結(jié)合、適當增施磷肥和鉀肥。

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