楊爽

（西藏農(nóng)牧學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，西藏林芝860000）

0 引言

土壤是人類從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必不可少的自然主體，土壤肥力是土壤作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的物質(zhì)基礎(chǔ)，土壤養(yǎng)分尤其是有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀是土壤肥力的重要組成部分[1]。農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量直接影響農(nóng)作物生長與糧食產(chǎn)量[2]，研究土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀和空間分布情況對(duì)土壤分區(qū)管理、指導(dǎo)農(nóng)田合理施肥等具有重要意義。隨著空間信息技術(shù)的不斷發(fā)展，在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用也越來越普遍，尤其是地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法被廣泛地應(yīng)用于不同尺度上土壤養(yǎng)分的空間變異研究[3-7]。如Cambardella等[3]研究了田間尺度上土壤養(yǎng)分的空間變異，Kuzel等[4]研究了1 hm2區(qū)域內(nèi)pH和有機(jī)質(zhì)的空間變異，呂真真等[5]研究了環(huán)渤海沿海區(qū)域土壤養(yǎng)分的空間變異及分布格局，趙明松等[6]研究了安徽省蒙城縣農(nóng)田土壤養(yǎng)分的空間變異特征，嚴(yán)玉梅等[7]研究了陜西省耕地土壤養(yǎng)分的空間分布特征，這些研究為了解區(qū)域土壤養(yǎng)分狀況和保障現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了科學(xué)依據(jù)。

西藏自治區(qū)成立以后，在1979—1984年進(jìn)行過全區(qū)性的土壤普查工作，20世紀(jì)90年初對(duì)主要農(nóng)區(qū)的30個(gè)縣進(jìn)行過土壤普查[8]，這些30年前的土壤普查數(shù)據(jù)已經(jīng)不能反映目前西藏自治區(qū)的土壤養(yǎng)分狀況，而掌握土壤養(yǎng)分狀況是實(shí)現(xiàn)科學(xué)施肥的重要依據(jù)。本研究利用2017年墨脫縣農(nóng)田測(cè)土配方項(xiàng)目土壤調(diào)查數(shù)據(jù)，分析評(píng)價(jià)墨脫縣耕地土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀，并利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，探討墨脫縣土壤有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀養(yǎng)分空間變異規(guī)律，以期為改善區(qū)域土壤肥力、指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

墨脫縣位于喜馬拉雅山東側(cè)，西藏自治區(qū)東南部，林芝地區(qū)南部，雅魯藏布江下游，地理位置介于93°46′—96°05′E，27°33′—29°56′N之間，南北長約262 km，東西寬約227 km，墨脫全縣總面積約為309萬hm2，實(shí)際控制區(qū)面積為636738.93 hm2[9]，其中耕地面積為1447.67 hm2[10]，本研究?jī)H分析中國實(shí)際控制區(qū)內(nèi)（圖1）墨脫縣農(nóng)田土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀與分布特征。

圖1 墨脫縣研究區(qū)位置和采樣點(diǎn)分布圖

墨脫縣屬喜馬拉雅東側(cè)亞熱帶濕潤氣候區(qū)，1月平均氣溫5℃，7月平均氣溫33.8℃，年均溫16℃，年降水量2400 mm左右，年無霜期可達(dá)340天，年均日照時(shí)數(shù)2000 h[11]。墨脫干濕季節(jié)分明，水熱同步，有效積溫高，熱量充足，適宜多種農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)植物生長發(fā)育，由于氣候條件優(yōu)越，自然資源豐富，墨脫被譽(yù)為“西藏的西雙版納”[12-14]。墨脫縣屬雅魯藏布江下游山川河谷地貌，北部山地山勢(shì)陡峭，河谷深切，南部山地逐漸平緩，境內(nèi)北高南低，垂直高差大于7000 m，平均海拔1200 m，屬典型的立體氣候區(qū)，氣候、土壤及森林植被呈明顯的垂直分布[15]。有紅壤、黃壤、黃棕壤、棕壤、漂灰土等各類土壤。農(nóng)作物主要有水稻、玉米、青稞、小麥等，經(jīng)濟(jì)作物主要有辣椒、茶葉、香蕉等。

1.2 土壤樣品采集與分析

1.2.1 土壤樣品采集 土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)來源于墨脫縣2017年測(cè)土配方施肥工作：秋季作物播種前根據(jù)土壤類型、地形地貌、土地利用情況等共采集墨脫縣6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)84個(gè)村組272個(gè)土壤樣品，同一田塊內(nèi)隨機(jī)多點(diǎn)采樣，采樣深度為0～ 20 cm，多點(diǎn)小樣混合后按四分法保留1 kg，并使用GPS定位儀確定采樣點(diǎn)的地理坐標(biāo)和海拔高度。

1.2.2 樣品處理與分析 土壤樣品在實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干后，挑出礫石、草根等侵入體，用木棒壓碎研磨過1 mm和0.15 mm土壤篩。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化滴定法測(cè)定，土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，土壤有效磷采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法測(cè)定，土壤速效鉀采用乙酸銨浸提—火焰光度法測(cè)定[16]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 土壤養(yǎng)分含量的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)（表1）。養(yǎng)分指標(biāo)變異程度根據(jù)變異系數(shù)進(jìn)行劃分，變異系數(shù)＜10%為弱變異，10%＜變異系數(shù)＜90%為中等變異，變異系數(shù)＞90%為高度變異[17]。

表1 土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與豐缺指標(biāo)

1.3.2 數(shù)據(jù)分析 應(yīng)用Excel 2010軟件對(duì)土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)和分布頻率統(tǒng)計(jì)分析，利用ArcGIS 9.3地統(tǒng)計(jì)模塊的普通Kriging插值方法繪制土壤養(yǎng)分空間分布圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 墨脫縣農(nóng)田耕層土壤不同養(yǎng)分含量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

2.1.1 有機(jī)質(zhì) 由表2可知，墨脫耕地土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為89.18 g/kg，變幅為2.98～ 189.59 g/kg，變異系數(shù)為39.07%。全縣土壤有機(jī)質(zhì)含量主要集中在豐富等級(jí)，占90%（表3），其中背崩鄉(xiāng)的土壤有機(jī)質(zhì)平均含量最高，高達(dá)121.09 g/kg，達(dá)木鄉(xiāng)的土壤有機(jī)質(zhì)含量最低，平均含量為51.52 g/kg，由此可見墨脫縣耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量極為豐富。

2.1.2 堿解氮 由表2可知，當(dāng)前墨脫耕地土壤堿解氮平均含量為201.25 mg/kg，變幅為18.42～ 498.00 mg/kg，變異系數(shù)為45.13%，其中德興鄉(xiāng)土壤堿解氮平均含量最高，達(dá)到了277.45 mg/kg，其次為背崩鄉(xiāng)，平均含量為233.06 mg/kg，幫辛鄉(xiāng)土壤堿解氮含量最低，平均含量為141.78 mg/kg。由表3可知，當(dāng)前墨脫縣農(nóng)田土壤堿解氮含量主要處于豐、稍豐水平，占比83%，其中幫辛鄉(xiāng)堿解氮含量在豐富等級(jí)所占比例最低，為38.9%。

表2 2017年墨脫縣農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量描述性統(tǒng)計(jì)

續(xù)表2

2.1.3 速效磷 結(jié)合表2和表3可知，全縣土壤速效磷平均含量為11.23 mg/kg，變幅為0.31～ 135.74 mg/kg，其中背崩鄉(xiāng)土壤速效磷平均含量最高，達(dá)到29.45 mg/kg，德興鄉(xiāng)最低，平均含量只有3.51 mg/kg，全縣的土壤速效磷含量在中等及中等以下肥力水平所占比例高達(dá)84%。其中德興鄉(xiāng)土壤速效磷含量處于極缺水平的樣本占比高達(dá)89.3%，格檔鄉(xiāng)、幫辛鄉(xiāng)、墨脫鄉(xiāng)土壤速效磷含量處于缺乏水平（包括稍缺、缺、極缺3個(gè)等級(jí)）的樣本占比分別高達(dá)87.1%、77.8%、59%。表明墨脫縣耕地土壤速效磷含量極為缺乏。

2.1.4 速效鉀 表2和表3表明，全縣土壤速效鉀含量變幅為14.89～ 1954.97 mg/kg，平均含量為313.17 mg/kg，變異系數(shù)為117.92%，屬于高度變異指標(biāo)；全縣土壤速效鉀含量處于中等及以下水平比例為46%，處于豐富水平所占比例為45%。其中幫辛鄉(xiāng)和德興鄉(xiāng)的速效鉀含量處于豐富水平的樣本所占比例最大，分別為74.1%和71.4%；而51.6%的格檔鄉(xiāng)土壤樣品和72.3%的達(dá)木鄉(xiāng)土壤樣品速效鉀含量處于缺乏水平（包括稍缺、缺、極缺3個(gè)等級(jí)）。

表3 墨脫縣不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤養(yǎng)分含量分布頻率 %

2.2 墨脫縣土壤養(yǎng)分含量空間分布特征

應(yīng)用Kriging最優(yōu)內(nèi)插法，通過Arcview的空間分析模塊繪制了墨脫縣耕地土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量的空間分布圖（圖2）。

圖2 墨脫縣耕地土壤養(yǎng)分空間分布

研究區(qū)域內(nèi)有機(jī)質(zhì)含量由東至西呈升高趨勢(shì)，堿解氮含量由北至南呈升高趨勢(shì)，有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量比較高的區(qū)域主要集中在背崩鄉(xiāng)。在研究區(qū)內(nèi)土壤速效磷整體上沒有明顯的空間變化規(guī)律，低值集中分布在研究區(qū)域南部，且大部分區(qū)域速效磷含量小于17 mg/kg，說明農(nóng)民對(duì)磷肥的施用普遍不足，應(yīng)注意磷肥的補(bǔ)充。速效鉀的空間分布總體上西高東低，高值主要分布研究區(qū)域西南部，含量在310 mg/kg以上；低值分布在東南部，含量在130 mg/kg以下。

3 結(jié)論

當(dāng)前墨脫縣耕地土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀平均含量分別為89.18 g/kg、201.25 mg/kg、11.23 mg/kg、313.17 mg/kg。90%的土壤樣本有機(jī)質(zhì)含量處于豐富等級(jí)；83%的土壤樣本堿解氮含量處于豐富等級(jí)和稍豐等級(jí)；速效磷含量處于中等及中等以下水平的樣本比例高達(dá)84%；速效鉀養(yǎng)分含量在中等及中等以下水平所占比例為46%，處于豐富水平所占比例為45%。從空間分布來看，研究區(qū)域內(nèi)SOM含量由東至西呈升高趨勢(shì)，堿解氮含量由北至南呈升高趨勢(shì)，速效磷的空間分布無明顯的變化規(guī)律，速效鉀的空間分布總體上西高東低?？傮w來講，墨脫縣耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量豐富，氮素養(yǎng)分較豐富，磷素養(yǎng)分缺乏現(xiàn)象普遍，鉀素養(yǎng)分部分區(qū)域缺乏。為提升墨脫縣耕地土壤肥力水平，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)應(yīng)該因地制宜進(jìn)行土壤培肥，除背崩鄉(xiāng)外，其余各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均應(yīng)該重視磷肥的投入，尤其是德興鄉(xiāng)、格檔鄉(xiāng)、幫辛鄉(xiāng)3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，而達(dá)木鄉(xiāng)和格檔鄉(xiāng)要重視加大鉀肥的施用。

4 討論

盡管旅游資源十分豐富，但由于交通不便，信息閉塞，墨脫縣經(jīng)濟(jì)仍以農(nóng)業(yè)為主。全縣耕地中，水田和坡度低于25°的常耕旱地分別占21.82%和21.65%，其余為坡度大于25°的陡坡旱地（刀耕火種丟荒后復(fù)墾的旱地），且不能長期連續(xù)耕作，即收獲一季作物后休耕3～ 5年再復(fù)耕[10]。耕地條件差，加上廣種薄收的原始耕作方式，墨脫縣耕地生產(chǎn)力水平普遍較低。當(dāng)?shù)剞r(nóng)村居民為了維持生計(jì)，毀林開荒、刀耕火種現(xiàn)象依然存在，這對(duì)區(qū)域生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)造成了巨大的壓力，因此摸清和提高現(xiàn)有耕地的肥力水平具有重要的生產(chǎn)和生態(tài)意義。

土壤受五大成土因素和人類活動(dòng)的影響，是不均一的時(shí)空連續(xù)體，因此土壤具有明顯的空間異質(zhì)性[18]。土壤養(yǎng)分空間分布特征直接影響區(qū)域土壤肥力水平和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平[19-20]。土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量變異系數(shù)分別為39.17%、45.13%，介于10%～ 90%之間，呈中變異性，表明在區(qū)域內(nèi)有一定差異，但變化不顯著；速效磷和速效鉀含量的變異系數(shù)大于90%，呈高度變異性，表明在區(qū)域上分異顯著。土壤速效養(yǎng)分較SOM的變異程度大，這與養(yǎng)分元素在土壤中的化學(xué)行為和成土母質(zhì)有關(guān)，同時(shí)受人類活動(dòng)影響較大，如肥料施用種類及數(shù)量、耕作等田間管理措施等。

當(dāng)前墨脫縣耕地土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀平均含量分別為 89.18 g/kg、11.23 mg/kg、313.17 mg/kg。2016年全國耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)報(bào)告顯示國內(nèi)耕層土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀平均含量為24.3 g/kg、27.9 mg/kg、129 mg/kg[7]，由此可見墨脫縣當(dāng)前耕層土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀平均含量要高于全國水平，速效磷含量遠(yuǎn)低于全國水平。20世紀(jì)80年代土壤普查結(jié)果顯示西藏自治區(qū)土壤“缺氮、少磷、富鉀”[21]，30多年過去了，墨脫縣耕地土壤缺磷的狀況依然普遍存在。由于母質(zhì)原因，西藏土壤普遍存在磷素不足的現(xiàn)象，20世紀(jì)90年代西藏農(nóng)資部門從內(nèi)地省份大量調(diào)運(yùn)磷肥[21]，但由于交通不變和墨脫在西藏不屬于主要農(nóng)區(qū)，使得墨脫獲得的化肥資源有限。在全國努力開展“雙減”研究的背景下，西藏化肥的施用量在全國屬于低水平[22-24]仍是客觀事實(shí)，因此要提高墨脫縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，未來很長一段時(shí)期內(nèi)，加大化肥尤其是磷肥的投入量仍是行之有效的途徑之一。

致謝：林芝市農(nóng)牧局在樣品采集和背景數(shù)據(jù)提供中給予了幫助，劉翠花教授和田發(fā)益教授在文章修改中提供了意見，謹(jǐn)此致謝！