詔安縣不同土地利用方式下土壤養(yǎng)分特征分析

摘 要：為揭示不同土地利用方式對(duì)土壤養(yǎng)分的影響，選取詔安縣180份水田（水稻）與103份旱地（甜椒）土壤為研究對(duì)象，分析不同土地利用方式的土壤養(yǎng)分變化特征。結(jié)果表明：旱地土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量較水田土壤分別高8.48%和8.62%;旱地土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量比水田土壤分別高1.01%、80.91%和64.10%;旱地土壤堿解氮累積量略低于水田土壤，速效磷、速效鉀累積量則較水田土壤分別高75.44%和59.57%;旱地土壤堿解氮、速效磷、速效鉀（含量/累積量）與甜椒種植年限均呈現(xiàn)極顯著性正相關(guān)。

關(guān)鍵詞：不同土地利用方式;土壤養(yǎng)分;特征分析;詔安縣

中圖分類號(hào)：S 572 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：0253-2301（2021）10-0062-06

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2021.10.013

Feature Analysis of Soil Nutrients Under Different Patterns of Land Utilization in Zhao′an County

XU Wei-dong

（Zhao′an County Bureau of Agriculture and Rural Affairs， Zhangzhou， Fujian 363500， China）

Abstract： In order to reveal the effects of different patterns of land utilization on soil nutrients，? the soil samples of 180 paddy field （rice） and 103 dry land （sweet pepper） were selected in Zhao′an County to analyze the characteristics of soil nutrient changes in different patterns of land utilization. The results showed that the pH value and organic matter content of dryland soil were 8.48% and 8.62% higher than those of paddy field soil， respectively. The contents of alkali-hydrolyzable nitrogen， rapid available phosphorus and rapidly available potassium in dryland soil were 1.01%， 80.91% and 64.10% higher than those in paddy field soil， respectively. The accumulation of alkali-hydrolyzable nitrogen in dryland soil was slightly lower than that in paddy field soil， while the accumulation of rapid available phosphorus and rapidly available potassium were 75.44% and 59.57% higher than that in paddy field soil， respectively. The content/accumulation of alkali-hydrolyzable nitrogen， rapid available phosphorus and rapidly available potassium in dryland soil were positively correlated with the planting years of sweet pepper.

Key words： Different patterns of land utilization; Soil nutrient; Feature analysis; Zhao′an County

土地利用方式是人類利用土地進(jìn)行不同生產(chǎn)活動(dòng)的綜合反映，而土地利用方式的改變，是導(dǎo)致土壤肥力發(fā)生變化最直接的因素之一[1]。土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀等含量是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)，能夠直接反映土壤肥力狀況，并且決定著農(nóng)作物產(chǎn)量的高低[2]。同一區(qū)域不同土地利用方式會(huì)影響耕層土壤養(yǎng)分的異質(zhì)性，也會(huì)引起土地生產(chǎn)力的差異[3]。目前關(guān)于土地利用方式與土壤養(yǎng)分相互作用機(jī)制已有較多研究，如李濤等[4]選取云南河口3種不同土地利用方式作為研究對(duì)象，明確了香蕉園土壤養(yǎng)分水平相對(duì)較高、橡膠園中等、油梨園中等偏下的現(xiàn)狀;陳志杰等[5]在福建漳江口的研究表明紅樹林濕地經(jīng)人為墾殖后會(huì)引起土壤有機(jī)質(zhì)顯著流失。

近年來，為了追求更高的經(jīng)濟(jì)效益，許多農(nóng)戶選擇將水田改為旱地。而種植蔬菜需要連續(xù)多年大量地投入化學(xué)、有機(jī)肥料，使得土壤養(yǎng)分累積的可能性大大加強(qiáng)[6]。目前，設(shè)施旱地土壤養(yǎng)分累積是較為普遍的現(xiàn)象，且隨著設(shè)施蔬菜種植年限的增加，養(yǎng)分過剩問題也越來越嚴(yán)重[7]。詔安縣地處福建南端的閩粵交界處，是我國冬季甜椒的主產(chǎn)地之一。實(shí)際生產(chǎn)中，旱地（甜椒）絕大部分是由水田（水稻）改造而來，水田改旱地后大量投入化學(xué)肥料，使得旱地土壤養(yǎng)分逐年累積，給土壤環(huán)境帶來了較大壓力[8]。為探明水田改為旱地后土壤肥力變化情況，本研究選取詔安縣180份水田（水稻）與103份旱地（甜椒）土壤為試驗(yàn)材料，研究不同土地利用方式的土壤養(yǎng)分變化特征，為詔安縣合理利用土地，進(jìn)行科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于福建省漳州市詔安縣（23°35′～24°11′ N，116°55′～117°22′ E），該區(qū)域地處福建省南部沿海閩粵交界處，全縣土壤類型以水稻土、紅壤、黃壤、赤紅壤為主。該地區(qū)屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，全年平均氣溫年21.3℃;1月平均氣溫14.9℃，7月平均氣溫28.9℃;全年平均降雨量1 447.51 mm，主要集中在4月至9月，尤以6月至8月為甚，受季風(fēng)影響年季間降雨量差異明顯;全年無霜期360 d。

1.2 土樣采集

2018年對(duì)詔安縣白洋鄉(xiāng)、官陂鎮(zhèn)、建設(shè)鄉(xiāng)、金星鄉(xiāng)、梅洲鄉(xiāng)、橋東鎮(zhèn)、深橋鎮(zhèn)、四都鎮(zhèn)、太平鎮(zhèn)、西潭鎮(zhèn)、霞葛鎮(zhèn)等11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的水田（水稻）、旱地（甜椒）開展調(diào)研，在不同區(qū)域確定采樣點(diǎn)（表1）。在作物收獲后采集土樣，選取有代表性的田塊，用“S”形布點(diǎn)采樣法采樣。采樣時(shí)每田塊在土壤耕作層（0～20 cm）取6點(diǎn)土樣混合，混合均勻后用四分法選取1 kg左右的土樣供分析化驗(yàn)。土樣置于室內(nèi)通風(fēng)避光處自然風(fēng)干，揀去動(dòng)植物殘?bào)w和大石塊，磨碎后過20目和100目網(wǎng)篩，測(cè)定相應(yīng)土壤養(yǎng)分。

1.3 土樣測(cè)定指標(biāo)及方法

土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀被稱為“基礎(chǔ)五項(xiàng)”，可較好地反映土壤基礎(chǔ)肥力情況，本研究中以此5個(gè)指標(biāo)為研究重點(diǎn)。土壤pH值采用電位計(jì)法測(cè)定，土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定，土壤堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，土壤有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提鉬銻抗比色法測(cè)定、土壤速效鉀含量采用乙酸銨浸提火焰光度計(jì)法測(cè)定[9]。土壤養(yǎng)分累積量=土層厚度×土壤容重×土壤養(yǎng)分含量/10。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用SPSS 23.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和方差分析，不同數(shù)據(jù)間的多重比較采用Duncan′s 新復(fù)極差法檢驗(yàn);利用Microsoft Excel 2010、SigmaPlot 12.5 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土地利用方式對(duì)土壤pH值與有機(jī)質(zhì)含量的影響

不同土地利用方式下土壤pH值頻率分布見圖1。水田土壤pH值介于3.90～8.43，平均值為5.58，變異系數(shù)為14.75%;旱地土壤pH值介于5.04～7.25，平均值為6.06，變異系數(shù)為8.58。旱地土壤pH值顯著高于水田（P<0.001）。

不同土地利用方式下土壤有機(jī)質(zhì)頻率分布見圖2。水田土壤有機(jī)質(zhì)含量介于6.40～31.24 g·kg-1，平均值為17.84 g·kg-1，變異系數(shù)40.22%;旱地土壤有機(jī)質(zhì)含量介于13.18～30.55 g·kg-1，平均值為19.38 g·kg-1，變異系數(shù)21.55%。旱地土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于水田（P<0.05）。

2.2 不同土地利用方式對(duì)土壤養(yǎng)分含量及其累積量的影響

不同土地利用方式下土壤堿解氮頻率分布見圖3。水田土壤堿解氮含量介于26.00～296.00 mg·kg-1，平均值為115.74 mg·kg-1，變異系數(shù)44.94%;旱地土壤堿解氮含量介于63.00～165.20 mg·kg-1，平均值為116.91 mg·kg-1，變異系數(shù)20.46%。旱地土壤堿解氮含量與水田土壤堿解氮含量并無顯著性差異。

不同土地利用方式下土壤速效磷頻率分布見圖4。水田土壤速效磷含量介于0.40～281.92 mg·kg-1，平均值為52.55 mg·kg-1，變異系數(shù)88.32%;旱地土壤速效磷含量介于23.37～161.98 mg·kg-1，平均值為95.07 mg·kg-1，變異系數(shù)30.02%。旱地土壤速效磷含量顯著高于水田（P<0.05）。

不同土地利用方式下土壤速效鉀頻率分布見圖5。水田土壤速效鉀含量介于9.00～1 620.00 mg·kg-1，平均值為152.64 mg·kg-1，變異系數(shù)147.81%;旱地土壤速效鉀含量介于48.63～485.98 mg·kg-1，平均值為250.48 mg·kg-1，變異系數(shù)34.05%。土壤速效鉀含量隨著水田改為旱地后呈現(xiàn)出極顯著上升的趨勢(shì)（P<0.05）。

土壤堿解氮含量及累積量并不會(huì)隨著土地利用方式的改變而改變，水田和旱地土壤堿解氮平均累積量分別為189.67、180.99 kg·hm-2（圖6A）。土壤速效磷及速效鉀累積量隨著水田改為旱地后呈現(xiàn)出極顯著上升的趨勢(shì)，水田和旱地土壤速效磷平均累積量分別為84.84、148.85 kg·hm-2，變異系數(shù)分別為80.50%、29.89%（圖6B）;而土壤速效鉀平均累積量分別為243.81、389.05 kg·hm-2，變異系數(shù)分別為148.87%、32.14%（圖6C）。

2.3 旱地（甜椒）種植年限與土壤養(yǎng)分含量及其累積量的關(guān)系

針對(duì)旱地土壤養(yǎng)分累積情況，進(jìn)一步分析設(shè)施旱地（甜椒）種植年限與土壤養(yǎng)分含量/累積量的關(guān)系。結(jié)果（圖7～8）表明，土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量與種植年限均呈現(xiàn)出極顯著正相關(guān)（P<0.001），種植年限增加1年，土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別上升8.09、15.12、46.18 mg·hm-2;此外，土壤堿解氮、速效磷和速效鉀累積量也與種植年限均呈現(xiàn)出極顯著正相關(guān)（P<0.001），種植年限增加1年，土壤堿解氮、速效磷和速效鉀累積量分別上升7.58、19.60、62.79 kg·hm-2。

3 討論

定量化土壤養(yǎng)分含量與累積量是科學(xué)評(píng)價(jià)土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力強(qiáng)弱的直接手段，為維持區(qū)域作物高產(chǎn)高效，制定科學(xué)合理的施肥措施具有重要意義。而土地利用方式的改變是導(dǎo)致土壤養(yǎng)分含量與累積量變化的重要因素。本研究通過分析詔安縣180份水田（水稻）與103份旱地（甜椒）土壤養(yǎng)分變化特征，認(rèn)為水田改為旱地后土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量、速效磷含量/累積量、速效鉀含量/累積量均顯著上升，而堿解氮含量及其累積量變化不大。這與劉書哲[10]的研究結(jié)果一致。

從區(qū)域分布看，在11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的水田土壤養(yǎng)分含量中，橋東鎮(zhèn)土壤有機(jī)質(zhì)（19.92 g·kg-1）、堿解氮（131.69 mg·kg-1）含量最高，金星鄉(xiāng)土壤速效磷（76.10 mg·kg-1）、速效鉀（497.36 mg·kg-1）含量最高;建設(shè)鄉(xiāng)土壤有機(jī)質(zhì)（14.75 g·kg-1）、速效鉀（69.00 mg·kg-1）含量最低，西潭鎮(zhèn)土壤堿解氮（99.81 mg·kg-1）含量、白洋鄉(xiāng)土壤速效磷（29.16 mg·kg-1）含量也最低。在7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的旱地土壤養(yǎng)分含量中，金星鄉(xiāng)土壤有機(jī)質(zhì)（22.12 g·kg-1）、堿解氮（137.95 mg·kg-1）、速效磷（121.02 mg·kg-1）含量最高，梅洲鄉(xiāng)速效鉀（291.51 mg·kg-1）含量最高;西潭鎮(zhèn)土壤有機(jī)質(zhì)（16.94 g·kg-1）、速效鉀（214.50 mg·kg-1）含量最低，白洋鄉(xiāng)堿解氮（91.13

mg·kg-1）含量、深橋鎮(zhèn)速效磷（72.62 mg·kg-1）含量最低。因此針對(duì)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的養(yǎng)分含量進(jìn)行養(yǎng)分管理至關(guān)重要。

詔安縣設(shè)施旱地（甜椒）種植起步較晚，水田改為旱地后農(nóng)戶大量投入有機(jī)肥以維持甜椒產(chǎn)量與品質(zhì)，可能是導(dǎo)致土壤pH值與有機(jī)質(zhì)含量相比于水田土壤有顯著性上升的原因，這也與沐嬋等[11]研究結(jié)果一致。旱地土壤中氮肥投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水田土壤，但兩者土壤堿解氮含量及其累積量并無顯著性差異，可能與氮肥的損失有關(guān)。旱地過量的氮肥投入不僅會(huì)導(dǎo)致肥料利用率降低，而且會(huì)通過氨揮發(fā)、徑流、淋洗等途徑造成環(huán)境污染[12]。此外，蔬菜種植中氮肥需求遠(yuǎn)大于水稻，也可能導(dǎo)致土壤堿解氮含量及其累積量與水田無顯著差異[13-14]。相比于水田土壤，在轉(zhuǎn)為甜椒種植后旱地土壤速效磷、速效鉀含量及其累積量均呈現(xiàn)顯著上升的情況，這與實(shí)際生產(chǎn)中當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶偏施平衡肥料有關(guān)。甜椒植株氮肥需求遠(yuǎn)大于磷鉀肥，這造成大量的磷鉀累積在土壤中，過量的磷素累積會(huì)導(dǎo)致環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，而鉀過多容易與鈣鎂產(chǎn)生拮抗作用，導(dǎo)致耕地質(zhì)量下降[15]，因此需要通過合理的施肥管理措施來保證詔安縣旱地土壤的耕地質(zhì)量。

進(jìn)一步分析養(yǎng)分與設(shè)施甜椒種植年限的關(guān)系可知，土壤養(yǎng)分含量及其累積量與種植年限顯著相關(guān)，這與曹艦艇等[16]的研究結(jié)果一致，即隨種植年限的延長，土壤養(yǎng)分含量及其累積量呈增加趨勢(shì)?？赡苁且?yàn)楹档厥┓蚀螖?shù)和灌溉頻率均高于水田，甜椒種植中“一水一肥、一茬一肥”的施肥方式也導(dǎo)致其旱地土壤養(yǎng)分遠(yuǎn)高于水田土壤，且隨著種植年限的延長在土壤中逐年累積。

土壤養(yǎng)分的累積也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了潛在威脅。一方面，土壤養(yǎng)分累積具有明顯的表聚性[9]，但是養(yǎng)分累積越多，淋洗風(fēng)險(xiǎn)越大;農(nóng)田土壤中氮磷淋洗是肥料損失的重要途徑之一，也是地下水污染的主要來源[17]。另一方面，過量的養(yǎng)分累積還會(huì)導(dǎo)致大量的養(yǎng)分隨地表徑流進(jìn)入水體，對(duì)水體環(huán)境造成威脅。因此，設(shè)施栽培系統(tǒng)中的養(yǎng)分管理至關(guān)重要。首先，從設(shè)施蔬菜養(yǎng)分吸收特點(diǎn)看，前期吸收慢、吸收量少，養(yǎng)分主要在開花后吸收，依據(jù)甜椒各生長發(fā)育階段的養(yǎng)分需求特性來調(diào)整養(yǎng)分的供給，施用化肥的比例要盡量匹配甜椒養(yǎng)分需求。其次，甜椒吸收氮、磷和鉀等養(yǎng)分的比例不一，因此配合施用合理比例的氮、磷、鉀肥也有助于以提高肥料的利用率，減少養(yǎng)分損失。最后，在合理施用化肥的同時(shí)，增施有機(jī)肥有利于甜椒的根系生長發(fā)育，增強(qiáng)根系吸水、吸肥能力，提高養(yǎng)分的利用率[18]。

4 結(jié)論

本研究可為詔安縣合理利用土地，進(jìn)行科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。（1）水田改為旱地后土壤pH值和有機(jī)質(zhì)含量均顯著上升。（2）水田改為旱地后土壤速效磷含量/累積量、速效鉀含量/累積量均顯著高于水田，但土壤堿解氮含量/累積量無顯著變化。（3）旱地土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量/累積量與種植年限呈現(xiàn)出極顯著正相關(guān)。

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（責(zé)任編輯：柯文輝）

收稿日期：2021-07-11

作者簡介：許煒東，男，1985年生，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)土壤與肥料技術(shù)推廣。