昆明市滇池片區(qū)耕地土壤養(yǎng)分含量空間分布及變化情況分析

譚海燕，童江云，包 濤，錢 玲，任建青，周文星

(昆明市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院資源環(huán)境研究所，云南 昆明 650118)

【研究意義】昆明市滇池片區(qū)是農(nóng)業(yè)部2009年以來確立的測土配方施肥項(xiàng)目合并區(qū)，地處云南省昆明市滇池周邊，包括五華區(qū)、盤龍區(qū)、官渡區(qū)、西山區(qū)、呈貢區(qū)、富民縣、安寧市，是昆明市都市農(nóng)業(yè)、城郊農(nóng)業(yè)、特色農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展中心，據(jù)統(tǒng)計(jì)局年報(bào)顯示，2015年7個(gè)縣(市、區(qū))共有耕地面積31 777.6 hm2，農(nóng)作物播種面積79 683.8 hm2，其中糧食作物播種面積包括水稻、麥類、玉米、豆類、薯類等為42 108.6 hm2，蔬菜、花卉播種面積為31 512.9 hm2，蔬菜花卉大棚占地面積有3794.7 hm2，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，該區(qū)域農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)水平均發(fā)生較大變化。研究耕地土壤養(yǎng)分含量和供肥水平，對(duì)提高昆明地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，保護(hù)耕地質(zhì)量，保護(hù)滇池生態(tài)和水環(huán)境有較大的現(xiàn)實(shí)意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】近年來，有關(guān)昆明地區(qū)耕地土壤養(yǎng)分的報(bào)道很多，如褚素貞[1]、蘇友波[2]、趙平[3]、敖金成[4]等對(duì)昆明近郊蔬菜、花卉、烤煙等種植區(qū)域耕地土壤養(yǎng)分的情況都作了較細(xì)致的研究，但未見有對(duì)昆明地區(qū)養(yǎng)分水平的總體評(píng)價(jià)。1979-1983年，昆明地區(qū)開展了第二次土壤普查工作，取得豐碩成果，為各縣區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)、農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)和科學(xué)施肥提供了科學(xué)依據(jù)，但三十多年來，該區(qū)域隨著農(nóng)村經(jīng)營管理體制、耕作制度、產(chǎn)量水平、肥料使用總量與品種結(jié)構(gòu)的巨大變化，土壤肥力狀況也發(fā)生了重大的變化。【本研究切入點(diǎn)】在建立滇池片區(qū)耕地地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上，對(duì)2010-2016年采集的3907個(gè)耕地土樣進(jìn)行養(yǎng)分檢測，并對(duì)昆明市滇池片區(qū)7個(gè)縣(市、區(qū))耕地土壤養(yǎng)分含量水平進(jìn)行總體分析，結(jié)合昆明市第二次土壤普查結(jié)果，對(duì)該地區(qū)土壤養(yǎng)分含量的變化情況以及豐缺狀況進(jìn)行分析比較?！緮M解決的關(guān)鍵問題】旨在了解當(dāng)前耕地土壤養(yǎng)分水平和長期以來施肥對(duì)土壤養(yǎng)分的影響，為當(dāng)前及今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供施肥參考。

1 材料與方法

1.1 采樣和分析方法

按照農(nóng)業(yè)部《測土配方施肥技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)，2010-2016年，在昆明滇池片區(qū)7個(gè)縣(市、區(qū))采集有代表性的農(nóng)田土壤樣品共3907個(gè)，其中核心樣點(diǎn)1034個(gè)，輔助樣點(diǎn)2873個(gè)，對(duì)土壤養(yǎng)分進(jìn)行化驗(yàn)檢測。同時(shí)，在調(diào)查該片區(qū)耕地土壤立地條件、土壤管理、氣候條件、施肥管理水平等情況基礎(chǔ)上，以遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)的“3S”技術(shù)為輔助手段進(jìn)行土壤養(yǎng)分空間變異分析[5]，獲得滇池片區(qū)7個(gè)縣(區(qū))耕地土壤的養(yǎng)分空間變異圖及全區(qū)域耕地土壤的養(yǎng)分含量情況。對(duì)比全國第二次土壤普查和云南省及昆明市第二次土壤普查時(shí)的土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和分布面積[6-10]，對(duì)當(dāng)前耕層土壤養(yǎng)分不同等級(jí)的面積、豐缺狀況及變化情況進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

1.2 土樣檢測方法

按照《規(guī)范》要求，土壤輔助樣品檢測5項(xiàng)，分別為土壤酸堿度(pH值)、有機(jī)質(zhì)、水解氮、有效磷、速效鉀；土壤核心樣品除檢測上述5項(xiàng)外，加測全氮、緩效鉀、有效鋅、有效錳、有效硼、有效鉬、交換性鎂、銅、鐵等。

pH值：電位法；有機(jī)質(zhì)：重鉻酸鉀氧化容量法；全氮：凱氏蒸餾法；有效氮：堿解擴(kuò)散法；有效磷：碳酸氫鈉鹽酸浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀：乙酸銨浸提原子吸收光度計(jì)法；緩效鉀：硝酸提取原子吸收分光光度法；交換性鎂：乙酸銨交換原子吸收光度計(jì)法；有效鋅、錳、銅：DTPA浸提原子吸收光度計(jì)法；有效硼：沸水浸提甲亞胺比色法；有效鉬：草酸-草酸銨浸提極譜法[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕層土壤養(yǎng)分含量情況

土壤養(yǎng)分檢測結(jié)果按照昆明市耕地土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(根據(jù)全國第二次土壤普查昆明市全市匯總耕地養(yǎng)分調(diào)查資料整理制定，制定時(shí)間1986年)[6]劃分不同等級(jí)，豐缺狀況依據(jù)全國及云南省土壤豐缺指標(biāo)劃分[7-10]。土壤養(yǎng)分各等級(jí)的分布面積情況見表1，昆明市滇池片區(qū)除有效硼和有效鋅外，其它養(yǎng)分大部分面積是處于較豐富和豐富水平。

表1 昆明市滇池片區(qū)耕地土壤養(yǎng)分含量等級(jí)分布

續(xù)表1 Continued table 1

土壤養(yǎng)分Soil nutrient分級(jí)Classification面積(hm2)The measure area占耕地百分比( %)Percentage極豐富 ≥4030 555.7733.29面積總計(jì) 91 773.20100.00全氮(g/kg)Total nitrogen缺乏 1.0～1.51526.051.66中等1.5～2.032 622.6335.55豐富 >2.057 624.5262.79面積總計(jì) -91 773.20100.00堿解氮(mg/kg)Alkali-hydrolyzale nitrogen缺乏 60～9044.490.05中等 90～1202603.842.84較豐富 120～15020 114.5421.92豐富 >15069 010.3375.20面積總計(jì) -91 773.20100.00有效磷(mg/kg)Available phosphorus缺乏 5～10329.330.36中等10～206293.016.86較豐富20～4034 580.6737.68豐富 ≥4050 570.1955.10面積總計(jì) -91 773.20100.00速效鉀(mg/kg)Available potassium較低 50～1002824.533.08中等100～15022 420.5924.43較豐富 150～20022 809.9524.85豐富 ≥20043 718.1347.64面積總計(jì) -91 773.20100.00緩效鉀(mg/kg)Slow release potassium中等 100～1502443.822.66較豐富 150～20027 222.4829.66豐富>20062 106.9067.67面積總計(jì) -91 773.20100.00有效硼(mg/kg)Available boron缺乏 0.25～0.525 958.5928.29中0.50～1.0064 314.3170.08高 1.00～2.001500.301.63面積總計(jì)-91 773.20100.00有效錳(mg/kg)Available manganese低5～10114.070.12中10～15461.790.50高>1591 197.3499.37面積總計(jì)-91 773.20100.00有效鋅(mg/kg)Effective zinc極缺1.0～1.5889.800.97缺乏1.5～2.06713.997.32中2.0～4.057 986.2163.18高4.0～6.015 503.5216.89很高≥610 679.6811.64面積總計(jì)-91 773.20100.00有效鉬(mg/kg)Available molybdenum極低<0.1623.840.68低0.1～0.153494.183.81中0.15～0.2011 837.1712.90高0.20～0.3041 887.1545.64很高≥0.3033 930.8636.97面積總計(jì)-91 773.20100.00

表2 昆明市滇池片區(qū)5區(qū)不同耕地土壤類型養(yǎng)分情況

2.2 耕地土壤不同類型和利用方式養(yǎng)分狀況分析

根據(jù)滇池片區(qū)養(yǎng)分空間分布圖，對(duì)片區(qū)五華、盤龍、西山、官渡、呈貢5區(qū)不同耕地類型的土壤養(yǎng)分分析結(jié)果表明，土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀含量菜地均明顯高于其它耕地類型，速效鉀含量灌溉水田低于其它耕地類型(表2)。

對(duì)片區(qū)不同種植制度下采集的3907個(gè)土樣養(yǎng)分分析結(jié)果見表3，常年和季節(jié)性種植蔬菜的，其有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、緩效鉀、有效硼均高于種植其它作物的土壤。種植果樹的土壤，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、緩效鉀、有效鋅含量最低，土壤酸度最強(qiáng)。水稻水旱輪作下，土壤有效鋅含量最高，速效鉀和有效錳最低。玉米和其它作物輪作下的旱地，有效錳含量最高，水溶態(tài)硼含量最低。

2.3 昆明市滇池片區(qū)土壤主要養(yǎng)分含量變化情況

由于在第二次土壤普查過程中，缺乏微量元素的養(yǎng)分分級(jí)面積，無法對(duì)滇池片區(qū)所有耕地土壤養(yǎng)分變化情況進(jìn)行對(duì)比。另外，30多年來，因城市化發(fā)展和行政區(qū)劃的調(diào)整，各縣(市、區(qū))耕地面積有變化，無法對(duì)耕地養(yǎng)分含量進(jìn)行較為詳實(shí)的比較，但從各養(yǎng)分分級(jí)面積占總耕地的百分比的增減情況仍然可以看出土壤養(yǎng)分含量的變化趨勢，在此對(duì)官渡區(qū)、西山區(qū)、呈貢區(qū)、安寧市、富民縣自第二次土壤普查以來的耕地土壤大量元素的分級(jí)面積情況進(jìn)行比較分析(表4)，可看出，這些區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀的含量都在上升，有明顯的養(yǎng)分富積現(xiàn)象。

3 討 論

土壤養(yǎng)分含量狀況是反映農(nóng)田土壤肥力的重要標(biāo)志，由于土壤養(yǎng)分具有高度的時(shí)空變異性，研究土壤養(yǎng)分的時(shí)空變異及其影響因素，對(duì)于土壤養(yǎng)分資源的科學(xué)管理和合理利用，保持和提高土壤肥力，促進(jìn)區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面都有十分重要的理論和實(shí)踐意義。施肥和栽培方式是造成土壤養(yǎng)分含量變化的主要因素，大量研究表明，長期施用化肥和有機(jī)肥，可造成土壤氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量的增加，如張夫道[12]研究得出長期施有機(jī)肥和化肥或二者配合均提高了土壤的全氮、堿解氮和作物吸收氮量；林葆等[13]報(bào)道，長期施用有機(jī)肥，可以提高土壤全量和有效養(yǎng)分，氮、磷、鉀的配合施肥，能提高土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷水平，只有不合理單施氮肥，才會(huì)造成有機(jī)質(zhì)下降、土壤養(yǎng)分不協(xié)調(diào)現(xiàn)象；樊紅柱等[14]對(duì)紫色水稻土長期定位監(jiān)測表明，單施化肥和化肥配施有機(jī)肥，能顯著提高土壤表層和亞表層土壤有機(jī)碳和全氮的含量，其中有機(jī)肥配施效果優(yōu)于單施化肥；劉杏蘭[15]、周廣業(yè)等[16]報(bào)道，有機(jī)肥與化肥配施能顯著提高土壤堿解氮含量，長期施用磷肥和有機(jī)肥，能不同程度提高土壤全磷和有效磷含量；陳防[17]和崔文華等[18]提出，長期單施無機(jī)肥，尤其是氮、磷肥，土壤速效鉀和緩效鉀含量下降，但如果施用鉀肥，下降趨勢減緩；雷永振[19]報(bào)道，玉米不施鉀肥造成耕層土壤鉀素下降較快，而施鉀則可以保持土壤鉀素平衡或使鉀有所增加；周曉芬[20]研究表明連續(xù)施有機(jī)肥可明顯提高土壤速效鉀和緩效鉀的含量。另外，不同種植制度和栽培方式對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響不同，設(shè)施栽培較露地生產(chǎn)可造成土壤養(yǎng)分含量較大的時(shí)空變異，楮素貞等報(bào)道[1]，在昆明地區(qū)設(shè)施栽培與露地相比，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、有效鉀呈明顯富集，且增加程度隨著設(shè)施栽培年限的延長而增大，而全鉀和速效鉀的含量先增加后降低，處于缺乏狀態(tài)。蘇友波等[2]2001年對(duì)昆明主要花卉蔬菜基地呈貢進(jìn)行土壤養(yǎng)分分析得出，無論露地還是大棚耕層土壤有機(jī)質(zhì)都較 20世紀(jì) 80 年代中期有較大幅度提高；表層土壤和深層土壤，全 N、全P、全K 含量均呈上升趨勢。表層土壤中，土壤速效 K 和速效 P 呈現(xiàn)明顯的富集。趙平等[3]2002年對(duì)昆明近郊水稻土、菜園土、大棚土養(yǎng)分調(diào)查，顯示3種土壤全鉀含量偏低，但有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效磷、鉀均不缺乏。本研究中，昆明市滇池片區(qū)部分土壤養(yǎng)分如速效鉀、有效磷、有效錳的平均值出現(xiàn)較高的標(biāo)準(zhǔn)差，而有效鋅、有效硼標(biāo)準(zhǔn)差高于平均值，說明受施肥等因素影響，土壤養(yǎng)分含量變異較大。由于滇池片區(qū)各縣(市、區(qū))地處昆明近郊或滇池流域范圍，土壤養(yǎng)分含量的大小及變化，不僅關(guān)系到農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也影響著農(nóng)業(yè)生態(tài)和湖泊生態(tài)環(huán)境狀況，因此，如何通過施肥管理，建立土壤與植物、土壤與環(huán)境的養(yǎng)分收支平穩(wěn)關(guān)系，既讓土壤保持較高肥力，同時(shí)又不對(duì)環(huán)境構(gòu)成威脅，是當(dāng)前滇池片區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

表3 滇池片區(qū)不同種植制度下土壤養(yǎng)分含量

表4 昆明市滇池片區(qū)耕層土壤養(yǎng)分含量對(duì)比分析

4 結(jié) 論

昆明市滇池片區(qū)土壤養(yǎng)分含量水平，除有效硼占70.08 %面積的土壤處于中等狀態(tài)，28.29 %處于缺乏狀態(tài)，有效鋅占63.18 %的面積處于中等狀態(tài)外，其它養(yǎng)分包括有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀、有效錳、有效鉬大部分面積是處于較豐富和豐富水平。從養(yǎng)分平均值來看，全區(qū)全氮、堿解氮平均值達(dá)到較豐富水平，而有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀的平均值均達(dá)到豐富水平。微量元素除有效硼處于缺乏狀態(tài)外，其余有效錳、有效鋅、有效鉬含量平均值都處于高或較高水平。不同耕地土壤類型和利用方式，養(yǎng)分含量有差異，菜地和季節(jié)性蔬菜用地，其有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、緩效鉀、有效硼均高于種植其它作物的土壤。種植果樹的旱地，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀、緩效鉀、有效鋅含量最低，土壤酸度最強(qiáng)。水稻水旱輪作下，土壤有效鋅含量最高，速效鉀和有效錳最低。與第二次土壤普查相比，昆明市滇池片區(qū)官渡區(qū)、西山區(qū)、呈貢區(qū)、安寧市、富民縣土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀的含量均普遍上升。

綜上所述，由于長期施肥導(dǎo)致滇池片區(qū)耕地土壤養(yǎng)分含量普遍提高，部分地區(qū)已存在過?，F(xiàn)象，但由于施肥水平及生產(chǎn)管理方式等差異，出現(xiàn)養(yǎng)分分布不均和不平衡的情況，因此，在施肥過程中，應(yīng)該做到因地制宜，精準(zhǔn)施肥。同時(shí)，應(yīng)結(jié)合提升土壤有機(jī)質(zhì)、改良土壤結(jié)構(gòu)等耕地土壤質(zhì)量提升技術(shù)，推廣化肥減量增效技術(shù)，達(dá)到提高肥料利用率，提高土壤供肥能力和供肥水平的目的。