長江中下游甘薯區(qū)植薯土壤肥力狀況調(diào)查分析

張 輝，賀 娟，梁 健，李 歡，劉 慶，寧運旺，汪吉東，許仙菊，張永春

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部江蘇耕地保育科學觀測站，江蘇南京 210014；2.全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，北京 100125；3.青島農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，山東青島 266109)

我國是世界上甘薯生產(chǎn)最多的國家。根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)的統(tǒng)計結(jié)果，2019年我國甘薯種植面積為237.37萬hm，產(chǎn)量為5 199.2萬t。其中長江中下游薯區(qū)的種植面積及產(chǎn)量均占全國總種植面積及總產(chǎn)量的一半以上(未發(fā)表數(shù)據(jù))。土壤是甘薯生長的重要基礎(chǔ)，土壤肥力是土壤的基本屬性，是土壤物理、化學和生物等特性的綜合反映；其中土壤酸堿度、土壤有機質(zhì)含量、氮磷鉀有效態(tài)含量是其重要的表現(xiàn)方面。目前對植薯土壤肥力狀況的調(diào)查主要集中在縣、省、市范圍。因此，全面了解長江中下游薯區(qū)植薯土壤肥力的基本狀況，是促進該區(qū)域甘薯生產(chǎn)的重要保障。

本研究依托國家甘薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系平臺，于2020年在長江中下游薯區(qū)8個省(直轄市)選取29個區(qū)/縣(市)的472 個樣塊進行土壤采樣，并測定5個土壤肥力指標，分別為土壤pH值、有機質(zhì)含量、水解性氮含量、有效磷含量、速效鉀含量。參照全國第二次土壤普查分級標準對研究區(qū)域植薯土壤各指標分別進行評價，并采用改進的內(nèi)梅羅指數(shù)法對肥力指數(shù)進行綜合評價，旨在對調(diào)查區(qū)域甘薯土壤肥力狀況進行一個流域范圍內(nèi)較為全面的了解，以期為甘薯合理施肥提供數(shù)據(jù)支撐，同時為甘薯種植業(yè)及相關(guān)部門提供參考。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查區(qū)域分布

以長江中下游薯區(qū)8個省(直轄市)為調(diào)查區(qū)域，調(diào)查時間為2020年春薯/秋薯種植前，每個省(直轄市)選擇2～6個區(qū)(縣、市)，每個區(qū)(縣、市)選取1～3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)選擇1～3個村，每個村調(diào)查3～10個樣塊，共計472個調(diào)查樣塊。具體樣點分布見表1。

表1 調(diào)查樣點分布

1.2 樣品采集與分析

每個調(diào)查樣塊對表層土壤(0～20 cm)進行多點(5～15個點)S形混合采集土壤樣品，樣品采集后充分混勻，用四分法留取1 kg左右裝入樣品袋，內(nèi)外寫好標簽，帶回實驗室及時攤開、自然風干，粉碎研磨分別過1、0.149 mm篩，以備分析。

土壤養(yǎng)分指標測定參照魯如坤主編的《土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法》。pH值采用土水質(zhì)量比1∶2.5電位法測定；有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定；水解性氮含量用氫氧化鈉堿解擴散法測定；有效磷含量用碳酸氫鈉浸提鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量用中性醋酸銨浸提火焰光度法測定。

1.3 土壤肥力評價方法

1.3.1 土壤肥力指標單行指標評價方法 參照全國第二次土壤普查及有關(guān)標準對pH值、有機質(zhì)含量、水解性氮含量、有效磷含量和速效鉀含量指標進行分級(表2、表3)。

表2 全國第二次土壤普查土壤pH值分級

表3 全國第二次土壤普查土壤養(yǎng)分分級標準

1.3.2 土壤肥力綜合評價方法 利用改進的內(nèi)梅羅指數(shù)法對長江中下游薯區(qū)8個省(直轄市)土壤肥力進行綜合評價，計算公式如下：

式中：為土壤肥力質(zhì)量指數(shù)；為樣品中單項土壤肥力質(zhì)量指數(shù)的平均值；min為各種樣品單項土壤肥力質(zhì)量指數(shù)的最小值；為參與評價指標的個數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用SPSS 19.0 軟件分析和處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤肥力單項指標統(tǒng)計學特征分析

由表4可知，長江中下游薯區(qū)土壤的pH值為3.92～8.49，平均值為6.26，變異系數(shù)21.05%。土壤有機質(zhì)含量為1.73～39.46 g/kg，平均值為 18.84 g/kg，變異系數(shù)為42.19%。土壤水解性氮平均含量為84.63 mg/kg，變化范圍為12.14～175.36 mg/kg，變異系數(shù)為41.14%。土壤有效磷平均含量為20.14 mg/kg，變化范圍為0.87～75.54 mg/kg，變異系數(shù)為87.29%。土壤速效鉀平均含量為129.51 mg/kg，變化范圍為18.00～259.00 mg/kg，變異系數(shù)為37.08%。可見，長江中下游薯區(qū)土壤整體偏酸，土壤有機質(zhì)和水解性氮含量較為適宜，土壤有效磷含量豐富，速效鉀含量最適宜。

表4 長江中下游薯區(qū)植薯土壤各指標描述性統(tǒng)計

對472個樣本5個單項指標的分級占比進行統(tǒng)計(表5)，結(jié)果表明，所有樣本中，pH值為酸性和微堿性的樣本占比最多；土壤有機質(zhì)含量則基本處于適宜和最適宜的范圍，有機質(zhì)含量低于6 g/kg的樣本僅占3.16%，有機質(zhì)含量高于40 g/kg的樣本在此次調(diào)查中沒有出現(xiàn)；水解性氮缺乏的樣本占比有36.00%，適宜和最適宜的樣本總和接近50%；有效磷含量為適宜到豐富等級的樣本超過75%；速效鉀含量為適宜到豐富等級的樣本超過90%。

表5 長江中下游薯區(qū)植薯土壤各指標分級占比 %

2.2 不同行政區(qū)土壤肥力單項指標特征分析

表6、表7結(jié)果表明，長江中下游薯區(qū)不同省(直轄市)土壤肥力單項指標：土壤pH值表現(xiàn)為江西、安徽為酸性，湖北、湖南、江蘇表現(xiàn)為微酸性，貴州、重慶和四川表現(xiàn)為中性。土壤有機質(zhì)含量整體適量，其中江西、重慶、湖北、四川、江蘇的植薯土壤有機質(zhì)含量在10～20 g/kg之間，較為適宜，貴州、安徽、湖南的植薯土壤有機質(zhì)含量介于20～30 g/kg，處于最適量等級。土壤水解性氮含量整體處于適宜水平，其中江西、貴州、安徽、湖南土壤水解性氮含量為90～120 mg/kg，處于最適宜水平，其他4省(直轄市)水解性氮含量為60～90 mg/kg，處于適宜等級。土壤有效磷含量整體處于豐富水平，其中江西省土壤有效磷含量較高，為32.03 mg/kg；其次為安徽、重慶，土壤有效磷含量分別為26.75、26.09 mg/kg，其他4省(直轄市)土壤有效磷含量都為10～20 mg/kg，處于適宜等級。植薯土壤速效鉀含量整體處于最適宜等級，其中重慶土壤速效鉀含量為50～100 mg/kg，其他7省都為100～150 mg/kg。

表6 長江中下游薯區(qū)植薯土壤肥力指標比較

表7 長江中下游薯區(qū)植薯土壤肥力指標描述性統(tǒng)計

2.3 土壤肥力綜合評價分析

對土壤肥力單項指標進行標準化，以消除各參數(shù)之間的量綱差別，標準化處理公式如下：=，式中：為土壤單質(zhì)量指數(shù)；為屬性土壤質(zhì)量的實測值；為屬性的臨界標準；為某種土壤質(zhì)量屬性。再用改進后的內(nèi)羅梅綜合指數(shù)公式求出土壤肥力質(zhì)量指數(shù)(表8)，計算得所有調(diào)查樣本的綜合評價指數(shù)在1.19～4.35之間。根據(jù)值將土壤肥力分為4級：>2.7為1級，肥力為很肥沃；1.8<≤2.7為2級，土壤肥力為肥沃；0.9<≤1.8為3級，土壤肥力為中等；≤0.9為4級，土壤肥力為貧瘠。對472個樣本的土壤肥力指數(shù)進行分級統(tǒng)計，結(jié)果顯示，1級至4級占比分別為3.37%、61.26%、33.89%、1.47%。綜合評價長江中下游甘薯區(qū)土壤肥力指數(shù)平均值為1.95，肥力等級為2級。

表8 長江中下游薯區(qū)土壤肥力指數(shù)描述性統(tǒng)計

對長江中下游甘薯區(qū)不同省(直轄市)土壤肥力指數(shù)進行比較分析(表9)，結(jié)果表明，8省(直轄市)肥力指數(shù)平均值為1.75～2.33，其中貴州>安徽>湖南>重慶>江蘇>江西>四川>湖北，除湖北省的肥力指數(shù)為3級外，其余7省(直轄市)土壤肥力指數(shù)均為2級。

表9 長江中下游薯區(qū)植薯土壤肥力指數(shù)比較

3 討論

長江中下游甘薯區(qū)土壤pH值整體偏弱酸性，與該地區(qū)降雨量較大有關(guān)；微堿性的樣本數(shù)量較多，與重慶采集的樣本有較多堿性紫色土有關(guān)。由于近年來大力推廣有機肥、綠肥種植等措施，農(nóng)田土壤有機質(zhì)含量總體提高，調(diào)查樣本中植薯土壤有機質(zhì)含量基本處于適宜等級。此外，目前甘薯種植在邊際土壤(有機質(zhì)含量低于6 g/kg)面積很少，與種植戶意識到施用有機肥能夠提高甘薯品質(zhì)并以此獲得較高的經(jīng)濟效益有關(guān)。調(diào)查樣本中有效磷含量平均值屬于豐富等級，但是變異系數(shù)高達87.29%，因此對磷肥的施用需要因地制宜。調(diào)查樣本中速效鉀含量普遍較高，這與多年推廣和重視秸稈還田、土壤鉀含量顯著提升有關(guān)，也可能與甘薯種植戶對鉀肥施用重視有關(guān)。

長江中下游薯區(qū)土壤肥力指數(shù)平均值為1.95，肥力等級為2級，一方面是因為近年來隨著甘薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和甘薯經(jīng)濟效益的提升，甘薯從傳統(tǒng)的糧食作物向高產(chǎn)值的經(jīng)濟作物轉(zhuǎn)型，甘薯種植戶不再一味選擇崗坡地、基礎(chǔ)條件差的邊際土壤種植甘薯，而是選擇基礎(chǔ)地力較好的土壤進行種植；另一方面，與種植戶為了追求產(chǎn)量和品質(zhì)，普遍增加對肥料的投入量有關(guān)。根據(jù)已有調(diào)查，在長江中下游甘薯區(qū)，2020年氮、磷、鉀肥總投入量為21.50 kg/667 m，與2009年總投入量13.88 kg/667 m相比，投入量增加了7.62 kg/667 m，肥料投入量大幅度增加。

本研究參照全國第二次土壤普查分級標準，將土壤肥力分為不同等級，直觀地分析了土壤養(yǎng)分概況。農(nóng)田土壤肥力狀況受自然因素和人為因素的雙重影響，為了盡量避免綜合評價過程中的主觀因素，采用改進后的內(nèi)梅羅指數(shù)法評價土壤肥力狀況。但是本研究僅采用單一統(tǒng)計方法對植薯土壤肥力進行了評價，尚存在不足之處，今后應(yīng)綜合考慮生物指標、物理指標等來全面評價土壤肥力，還應(yīng)該將當?shù)貧夂?、栽培水平等因素加以考量，以便更好地為甘薯合理施肥和養(yǎng)分管理提供科學的參考依據(jù)。

4 結(jié)論

(1)長江中下游甘薯區(qū)植薯土壤屬于微酸性，有效磷含量為2級，速效鉀含量為3級，有機質(zhì)和水解性氮含量為4級。

(2)長江中下游甘薯區(qū)8省(直轄市)肥力指數(shù)平均值為1.75～2.33，肥力水平從大到小順序為貴州>安徽>湖南>重慶>江蘇>江西>四川>湖北。

(3)綜合評價長江中下游甘薯區(qū)植薯土壤肥力等級為2級。

致謝：感謝國家甘薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系研發(fā)中心、南昌試驗站、武漢試驗站、貴陽試驗站、南京試驗站、合肥試驗站、長沙試驗站、萬州試驗站、南充試驗站和綿陽試驗站給予本研究的大力支持和幫助！