烏蒙山區(qū)畢節(jié)市耕地土壤養(yǎng)分豐缺評價及其變化趨勢

駱 珊，張德明，彭成龍，安亞運，龔桂源

(貴州省地質調(diào)查院，貴州 貴陽 550081)

1 引言

耕地土壤養(yǎng)分的豐缺很大程度影響耕地土壤質量和農(nóng)作物的生長、產(chǎn)量和品質(黃昌勇，2000；陸景陵，2001；邵代興等，2017)，隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程的加快，人類對耕地資源的利用程度在不斷增強，必定使得耕地土壤養(yǎng)分含量發(fā)生較大變化，因此，掌握耕地土壤養(yǎng)分豐缺及其變化規(guī)律，對于指導合理施肥、因土種植、培肥地力等具有重要意義(顏雄等，2008)。繼全國第二次土壤普查以來，關于畢節(jié)市土壤養(yǎng)分豐缺的研究較局限，不論從耕地土壤養(yǎng)分綜合質量，還是對耕地土壤養(yǎng)分單指標pH、有機質、氮、磷、鉀、鉬、硼、鋅、銅等含量豐缺標準及變化趨勢，目前還沒有系統(tǒng)的量化評價成果和深入研究。本研究利用2017—2019年畢節(jié)市1∶50000耕地質量地球化學調(diào)查數(shù)據(jù)，系統(tǒng)評價全市耕地土壤養(yǎng)分豐缺情況，對比全國第二次土壤普查結果掌握其變化趨勢，為烏蒙山區(qū)進行土壤科學配方施肥、提升土壤肥力以及發(fā)展山地特色農(nóng)業(yè)提供新的理論依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 材料

圖1 研究區(qū)耕地土壤采樣點位分布情況

2.2 方法

2.2.1 土壤養(yǎng)分含量測定

樣品中各項指標含量的測定均由貴州省地質礦產(chǎn)中心實驗室完成。具體測定方法見表1。準確度和精密度采用國家一級標準物質進行控制，各指標的分析準確度和精密度合格率均為100%、報出率均達合格要求，確保測試數(shù)據(jù)質量滿足本研究要求。

表1 土壤養(yǎng)分含量測定方法

2.2.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計采用中國地質調(diào)查局發(fā)展研究中心編制的地球化學找礦一體化處理子系統(tǒng)(GeoChem studio)與Statistica來完成；評價過程是在ArcGIS10.2平臺下，利用全市2015年度土地變更調(diào)查成果圖斑數(shù)據(jù)，運用“土地質量地球化學評價管理與維護(應用)子系統(tǒng)”進行。土壤養(yǎng)分指標等級劃分標準依據(jù)《土地質量地球化學調(diào)查評價規(guī)范》(DZ/ T 0295-2016)(表2)。

表2 耕地土壤養(yǎng)分指標分級標準

3 結果與分析

3.1 土壤養(yǎng)分含量特征

3.1.1 養(yǎng)分指標含量

表3為畢節(jié)市耕地土壤養(yǎng)分含量特征統(tǒng)計，Zn、P、速效磷、有效鋅、有效鉬變異系數(shù)均較大，屬高度變異，反映其局部有高含量區(qū)分布的特征(嚴玉梅等，2019)。對比2019年貴州省耕地土壤背景值，有機質、N、P、Zn、Cu、Mo、速效磷、有效硼含量較全省高，而硼、堿解氮、速效鉀、有效鉬和有效鋅含量較全省低；參考全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標準，P、B、Mo、Cu、Zn、有效鋅處于含量豐富級別，有機質、N、堿解氮處于含量較豐富級別，K、有效鉬、速效磷和速效鉀均處于含量中等級別，有效硼處于含量較缺乏級別。

表3 土壤養(yǎng)分指標含量統(tǒng)計表

續(xù)表

3.1.2 土壤養(yǎng)分與酸堿環(huán)境關系

表4 不同pH值耕地土壤中養(yǎng)分含量均值統(tǒng)計表

3.1.3 土壤養(yǎng)分與土壤類型關系

土壤養(yǎng)分指標在各土壤類型中含量差異明顯，有機質、N、Zn、堿解氮、速效磷在棕壤中含量較高；K在石灰土中含量較高；B、Mo、速效鉀、有效硼在沼澤土中含量較高；P、Cu、有效鉬、有效鋅則在山地草甸土中含量較高。石灰土、粗骨土中多數(shù)養(yǎng)分指標含量顯示較低特征(表5)。

表5 各土壤類型耕地土壤中養(yǎng)分含量均值統(tǒng)計表

續(xù)表

3.1.4 土壤養(yǎng)分與土地利用類型關系

N、K、B在水田耕地土壤中含量較高；有機質、P、Cu、堿解氮、有效硼在水澆地耕地土壤中含量較高；Zn、Mo、有效鉬在采礦用地耕地土壤中含量較高；速效鉀、有效鋅在茶園；速效磷在旱地、茶園中含量較高(表6)。

表6 各土地利用類型耕地土壤中養(yǎng)分含量均值統(tǒng)計表

3.1.5 不同縣(區(qū))土壤養(yǎng)分含量

有機質、N、P、Mo在織金縣含量較高，K、B、有效鉬在黔西縣含量較高，Zn、Cu、有效鋅在赫章縣含量較高，堿解氮、速效鉀、速效磷在七星關區(qū)含量較高，有效鉬在金沙縣含量較高(表7)。

表7 各縣(區(qū))耕地土壤中養(yǎng)分含量均值統(tǒng)計表

3.2 土壤養(yǎng)分豐缺評價

3.2.1 酸堿環(huán)境分析

pH評價結果為強酸性-酸性耕地土壤面積1 073.02萬畝，占比高達71.51%。對比第二次全國土壤普查畢節(jié)市強酸性-酸性耕地土壤占比為47.06%的結果，顯示全市耕地土壤酸化較為突出。

3.2.2 土壤養(yǎng)分單指標評價

表7為耕地土壤養(yǎng)分單指標評價結果。大量元素指標有機質豐缺程度以豐富、較豐富、中等為主，占比共計高達95.78%；N以豐富、較豐富為主，占比共計83.76%；P以豐富為主，占比47.45%；K各等級較均衡，中等及以下占比74.90%；有效態(tài)指標堿解氮豐缺程度以較豐富、中等為主，占比共計65.65%；速效磷以中等為主，占比33.32%，豐富、較豐富占比33.46%；速效鉀以較缺乏為主，中等次之，較缺乏、缺乏占比55.4%。

微量指標B豐缺程度以豐富為主，占比46.08%，較缺乏、缺乏占比31.41%；Mo以豐富為主，占比89.87%；Zn以豐富為主，占比73.84%；Cu以上限值為主，占比62.10%。有效態(tài)指標有效硼以較缺乏、缺乏為主，占比共計87.12%；有效鉬以較缺乏-缺乏為主，占比55.56%；有效鋅以較豐富、豐富為主，占比共計86.53%。

表8 土壤養(yǎng)分主要指標評價結果

3.2.3 土壤養(yǎng)分綜合評價

在N、P、K單指標評價等級劃分基礎上，按照權重系數(shù)分別為0.4、0.3和0.3計算耕地土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)，并進行養(yǎng)分綜合質量等級劃分：豐富47.97萬畝，占比3.20%；較豐富964.92萬畝，占比64.37%；中等414.75萬畝，占比27.67%；較缺乏68.71萬畝，占比4.58%；缺乏2.77萬畝，占比0.18%。其中豐富耕地主要集中于織金縣西南部、納雍縣西南部、大方縣南部、七星關南部等；較缺乏-缺乏耕地分布于威寧縣西部、金沙縣中部和西北部、七星關區(qū)中部和北部、納雍縣西北部、大方縣東南部及黔西縣東北部等(圖2)。如前所述，單指標K較缺乏-缺乏占比較多是制約耕地土壤養(yǎng)分綜合質量的重要因素，可能與農(nóng)業(yè)施肥不足或調(diào)配不均影響有關。

圖2 耕地土壤養(yǎng)分綜合質量等級圖

3.3 土壤養(yǎng)分變化趨勢

由表7可知，當前畢節(jié)市耕地土壤養(yǎng)分豐缺評價和20世紀80年代第二次土壤普查結果相比較，可發(fā)現(xiàn)養(yǎng)分大量元素指標有機質、N豐富-較豐富占比分別由49.7%、56.8%增加至72.04%、83.75%，其含量水平顯著提高。

大量元素有效態(tài)速效磷較缺乏-缺乏占比由81.10%降低至33.22%，而較豐富-中等占比由18.60%增加至60.00%；速效鉀較缺乏-缺乏占比由43.20%增加至55.40%。

微量有效態(tài)指標有效鋅豐富-較豐富占比由44.00%增加至86.53%，其含量水平顯著提高，而有效鉬、有效硼較缺乏-缺乏占比分別由30.80%、78.70%增加至55.56%、87.12%。

4 結論與討論

(1)當前畢節(jié)市耕地土壤養(yǎng)分含量總體較為充足。對比貴州全省，有機質、N、P、Zn、Cu、Mo、速效磷、有效硼含量較高，而硼、堿解氮、速效鉀、有效鉬和有效鋅含量較低。參考全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標準，P、B、Mo、Cu、Zn、有效鋅含量豐富，有機質、N、堿解氮含量較豐富，K、有效鉬、速效磷和速效鉀含量中等，有效硼含量較缺乏。土壤養(yǎng)分含量的多少會明顯影響農(nóng)作物的產(chǎn)量與品質，因此對高于貴州省或全國平均值的養(yǎng)分，要科學采取措施確保其含量不降低，對于含量較低的養(yǎng)分應通過科學施肥提高其含量。

(2)土壤養(yǎng)分指標含量與分布因不同土壤酸堿性環(huán)境、土壤類型和耕地利用方式而顯示顯著的空間變異分布特征。且地域上，土壤養(yǎng)分指標在各縣(區(qū))含量亦有差異，因此可通過科學調(diào)配土壤酸堿度、充分發(fā)揮不同土類優(yōu)勢、水旱輪作、合理布局農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方式提高土壤養(yǎng)分的利用率。

(3)通過本次系統(tǒng)評價，全市耕地土壤強酸性-酸性占比較高，土壤酸化較為突出；養(yǎng)分指標有機質、N、P、堿解氮、速效磷、B、Mo、Zn、Cu、有效鋅豐缺程度以中等及以上為主，顯示豐富特征，而K、速效鉀、有效硼、有效鉬則以中等及以下為主，顯示較貧化特征。養(yǎng)分綜合質量以較豐富為主，K較缺乏-缺乏是影響該結果的重要因素。

(4)土壤酸化嚴重會影響到農(nóng)作物對土壤養(yǎng)分指標的吸收利用，進而導致產(chǎn)量和品質的降低(許宗林等，2008)。另外，土壤養(yǎng)分豐缺與人類從事農(nóng)業(yè)種植、施肥活動關系密切(高雪等，2013)。對比第二次土壤普查結果，顯示有機質、N、速效磷、有效鋅含量水平顯著提高，速效鉀、有效鉬、有效硼則顯著降低。N、有機質、速效磷含量水平較高，與長期使用氮肥、磷肥、推廣綠肥有機肥等種植有關；速效鉀、有效鉬、有效硼較為缺乏與鉀、鉬、硼肥施入量少、土壤酸化損失及農(nóng)作物大量帶走有關；有效鋅可能與鋅肥的施用使得其含量明顯提高有關。建議在養(yǎng)分缺乏嚴重區(qū)進行酸堿度適宜改良和增施鉀、鉬、硼肥用量促進土壤養(yǎng)分平衡，進而為烏蒙山區(qū)發(fā)展山地特色農(nóng)業(yè)提供依據(jù)。