昆明市耕地土壤的有效硫及其與次生鹽化的相關(guān)性

譚海燕， 周文星， 錢 玲， 梁志妹， 童江云

(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)

硫是植物生長過程中不可缺少的元素，植物需硫量與磷相似。近年來，隨著作物產(chǎn)量的提高，其需硫量也增大，由于各地種植模式及含硫化肥的投入量不同，導(dǎo)致不同地區(qū)耕地土壤有效硫含量差異較大，并影響土壤其他養(yǎng)分的供應(yīng)。樊軍等[1-2]報道，長期施用含硫化肥可造成土壤剖面中SO42-的淋溶累積。鄒長明等[3]研究表明，長期施用含硫化肥可導(dǎo)致土壤pH下降和SO42-累積，且土壤有效銅、硼、錳及全鈣均呈增加趨勢。陳國安等[4-7]對國內(nèi)不同地區(qū)土壤硫肥效應(yīng)、有效硫含量、豐缺狀況和時空分布等方面進(jìn)行了研究報道。昆明市是云南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展中心，地處滇中高原湖泊滇池周邊，土壤復(fù)種指數(shù)大，施肥強(qiáng)度高，長期不合理施肥帶來的土壤養(yǎng)分失衡、耕地土壤退化和面源污染嚴(yán)重。王小東等[8-9]對云南滇東煙區(qū)耕地土壤有效硫的含量狀況進(jìn)行了分析。目前為止，鮮見關(guān)于昆明市土壤有效硫含量及其與次生鹽化的相關(guān)性方面的研究報道。為此，探明昆明市耕地土壤有效硫的含量狀況及其與次生鹽化的相關(guān)性，以期為昆明市及類似地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)施肥與耕地土壤質(zhì)量保護(hù)提出技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1材料

土壤樣品：供試土樣252個，采自昆明市的尋甸縣、嵩明縣、宜良縣、安寧市、晉寧區(qū)、西山區(qū)、官渡區(qū)、五華區(qū)和呈貢區(qū)的9個縣(市、區(qū))。

1.2方法

1.2.1土樣采集依據(jù)昆明市9個縣(市、區(qū))土壤類型、耕作制度和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平等影響耕地土壤肥力因素，按667 hm2不少于1個土樣的原則采集0～30 cm土層土壤樣品252個，用于土壤不同指標(biāo)的測定。

1.2.2指標(biāo)測定測定項(xiàng)目有土壤pH、有機(jī)質(zhì)、有效硫、速效鉀和水溶性鹽含量。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化容量法測定，土壤pH采用電位法測定，土壤速效鉀采用乙酸銨浸提-原子吸收分光光度法測定，有效硫采用磷酸鹽-乙酸提取-硫酸鋇比濁法測定，土壤水溶性鹽含量采用水土比(5∶1)浸提質(zhì)量法測定[10]。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1昆明市耕地土壤養(yǎng)分的含量

從表1看出，昆明市不同區(qū)域耕地土壤pH、有機(jī)質(zhì)、有效硫、速效鉀和水溶性鹽含量的變化。pH：不同區(qū)域的變幅為3.53～8.33，平均為6.46，變異系數(shù)僅18.1%。有機(jī)質(zhì)含量：不同區(qū)域的變幅為8.91～88.20 g/kg，平均為33.21 g/kg，變異系數(shù)為37.2%。有效硫和速效鉀含量：不同區(qū)域的變幅分別為0.5～1 427.2 mg/kg和41～3 378 mg/kg，平均分別為114.0 mg/kg和268 mg/kg，變異系數(shù)分別為211.2%和107.1%；水溶性鹽含量：不同區(qū)域的變幅為0.1～17.4 g/kg，平均1.60 g/kg。其中，有效硫含量按第2次土壤普查耕地土壤有效硫養(yǎng)分分級指標(biāo)[11]已處于過剩狀態(tài)，最大值與最小值之間相差很大，其標(biāo)準(zhǔn)差大于平均值，變異系數(shù)大；土壤水溶性鹽含量按《中國鹽漬土》土壤鹽化分級指標(biāo)[12]已達(dá)輕度鹽化等級。說明，受耕作和施肥等的影響程度不同，昆明市耕地土壤有效硫和土壤水溶性鹽含量差異很大。

從表2可知，昆明市不同區(qū)域土壤有效硫和水溶性鹽的含量變化及其變異狀況。有效硫：晉寧區(qū)最高，為327.1 mg/kg，變異系數(shù)為118.8%；官渡區(qū)其次，為265.2 mg/kg，變異系數(shù)為176.1%；呈貢區(qū)最低，為32.0 mg/kg，變異系數(shù)為93.8%。水溶性鹽：晉寧區(qū)最高，為3.35 g/kg，變異系數(shù)為105.7%；官渡區(qū)其次，為2.94 g/kg，變異系數(shù)為163.9%；安寧市最低，為0.82 g/kg，變異系數(shù)為53.6%。晉寧區(qū)、官渡區(qū)和嵩明縣是昆明市蔬菜與花卉的主產(chǎn)區(qū)和傳統(tǒng)種植區(qū)，設(shè)施栽培面積較大，化肥施用量較高，因此，其水溶性鹽含量較高，平均值大于1.70 g/kg。

表1 昆明市9個縣(市、區(qū))耕地土壤養(yǎng)分的含量

注：變異系數(shù)的單位為%，標(biāo)準(zhǔn)差無單位。

Note: The unit of coefficient of variation is %, and the standard deviation has no unit.

表2 昆明市各縣(市、區(qū))土壤有效硫和水溶性鹽的含量

2.2土壤養(yǎng)分各指標(biāo)、pH及水溶性鹽總量間的相關(guān)性

從圖1看出，土壤水溶性鹽總量與有效硫和速效鉀含量間呈極顯著正相關(guān)，土壤有效硫與速效鉀間呈極顯著正相關(guān)，土壤有效硫與有機(jī)質(zhì)和pH無相關(guān)性。

2.2.1有效硫與水溶性鹽總量土壤水溶性鹽總量(y)與有效硫含量(x)的線性相關(guān)方程為y=0.008 3x+0.670 8，R2=0.795 9>0.032 8(N=250，a=0.01)，二者相關(guān)性達(dá)極顯著水平。說明，土壤有效硫含量高，土壤水溶性鹽含量也高，土壤有效硫含量是引起土壤次生鹽化的重要因素之一。

2.2.2速效鉀與水溶性鹽總量土壤水溶性鹽總量(y)與速效鉀含量(x)線性相關(guān)方程為y=0.004 1x+0.510 2，R2=0.282 5>0.032 8(N=250，a=0.01)，二者呈極顯著正相關(guān)。說明，土壤速效鉀含量升高，其水溶性鹽含量也相應(yīng)升高，土壤速效鉀含量高也是引起土壤次生鹽化的重要原因之一。

2.2.3有效硫與速效鉀土壤有效硫含量(y)與速效鉀含量(x)的線性相關(guān)方程為y=0.488 1x-16.63，R2=0.338 3>0.032 8(N=250，a=0.01)，二者呈極顯著正相關(guān)。說明，土壤速效鉀和有效硫含量間相互影響，前者高，后者也呈增加趨勢。

圖1土壤有效硫、速效鉀和水溶性鹽總量三者間的相關(guān)性

Fig.1 Correlation among available sulfur,available potassium and total water-soluble salt content in soil

3結(jié)論與討論

受耕作制度、施肥水平等不同因素影響，昆明市耕地土壤有效硫的含量差異很大。在蔬菜和花卉設(shè)施栽培區(qū)域，由于大量施用含硫化肥導(dǎo)致有效硫含量偏高，有效硫含量與水溶性鹽含量呈極顯著正相關(guān)，有效硫含量是昆明市土壤次生鹽化的重要影響因子。

土壤有效硫是反映土壤供硫能力的重要指標(biāo)。林葆等[13]研究指出，相對產(chǎn)量為90%時，旱地和水田的土壤有效硫臨界值分別為21.1 mg/kg和23.8 mg/kg，當(dāng)有效硫含量在40 ～94 mg/kg時，施含硫化肥仍有增產(chǎn)作用。林瓊等[5]研究表明，福建省耕地土壤有效硫臨界指標(biāo)水稻土為23 mg/kg，旱地土壤為25 mg/kg。陜西省以18.5 mg/kg作為評價農(nóng)田土壤硫虧缺臨界值[14]。高義民等[14]指出，耕地土壤有效硫變化小，以小區(qū)域變異為特征，土壤有效硫在陜西省范圍內(nèi)由施肥、耕作等隨機(jī)因素引起的空間變異性占比較大。研究結(jié)果表明，昆明市9個縣(市、區(qū))有效硫平均含量為114 mg/kg，已達(dá)過剩水平，但變異系數(shù)極大；如蔬菜和花卉主產(chǎn)區(qū)的晉寧區(qū)、官渡區(qū)和嵩明縣及其傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，由于長期施用大量含硫化肥，加上設(shè)施土壤不受雨水淋洗，導(dǎo)致土壤出現(xiàn)明顯的SO42-累積，土壤有效硫含量較高。

研究采用Ca(H2Po4)2-HOAc提劑提取分析有效硫，除能提取水溶性SO42-外，還能提取酸溶性硫酸鹽和吸附性SO42-[15]，而采用乙酸銨浸提出的速效鉀包含水溶性K+和交換性K+，其中，水溶性SO42-和K+與土壤次生鹽化都有較密切的關(guān)系。余海英等[16-17]研究表明，設(shè)施菜田土壤水溶性鹽離子包括NO3-、Cl-、SO42-、K+、Na+、Ca2+和Mg2+，以NO3-和SO42-為主，其次是Ca2+。張乃明等[18-19]報道，昆明市花卉基地設(shè)施土壤的鹽分離子組成陰離子以NO3-，陽離子以Ca2+為主。史靜等[20]認(rèn)為，Na+不是導(dǎo)致云南設(shè)施花卉土壤鹽化的原因。研究結(jié)果表明，昆明市耕地土壤水溶性鹽與土壤有效硫和速效鉀均呈極顯著正相關(guān)，說明土壤有效硫和速效鉀是影響耕地土壤次生鹽化的重要因素之一，與近年來昆明市蔬菜和花卉產(chǎn)區(qū)大量施用硫酸鉀、硫酸鉀復(fù)合肥和過磷酸鈣等含硫化肥有關(guān)。

土壤有效養(yǎng)分含量豐富反映了土壤的供肥能力強(qiáng)，但過多不僅影響作物產(chǎn)量，而且對土壤和生態(tài)環(huán)境造成威脅，昆明市因過量施肥造成土壤養(yǎng)分過剩及設(shè)施土壤的次生鹽漬化現(xiàn)象，嚴(yán)重影響滇池水環(huán)境的安全。昆明市對設(shè)施耕地土壤鹽化問題已做了較多研究[21-23]，如何合理施用化肥，加強(qiáng)耕地土壤質(zhì)量的保護(hù)，防止土壤退化給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境帶來不利影響，是當(dāng)前昆明市發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的主要問題。生產(chǎn)上對設(shè)施栽培面積較大的蔬菜與花卉主產(chǎn)區(qū)，應(yīng)適當(dāng)控制化肥施用量，特別是含硫與含鉀化肥的施用量。