余姚市耕地土壤養(yǎng)分狀況及其變化特征研究

周 飛，許熔熔，陳余平，韓紅煊，胡鐵軍

（1.余姚市耕地質(zhì)量管理站，浙江 余姚 315400；2.余姚市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)總站，浙江 余姚 315400）

養(yǎng)分是土壤的基本特征和根本屬性，是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)。作物生長(zhǎng)離不開(kāi)養(yǎng)分，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)離不開(kāi)耕地，而耕地離不開(kāi)土壤。近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化的全面推進(jìn)，土地資源愈發(fā)緊張，人地矛盾日益突出，最直接的表現(xiàn)就是人均耕地面積逐年減少，耕地土壤質(zhì)量逐漸降低。了解并掌握耕地土壤的養(yǎng)分狀況，既是改良耕地土壤、提升耕地質(zhì)量的前提，也是開(kāi)展耕地地力評(píng)價(jià)和測(cè)土配方施肥工作的基礎(chǔ)。楊帆等［1］研究了近30年中國(guó)農(nóng)田耕層有機(jī)質(zhì)含量的變化規(guī)律。李建軍等［2］研究了長(zhǎng)江中下游糧食主產(chǎn)區(qū)近25年來(lái)的稻田土壤養(yǎng)分演變規(guī)律。計(jì)小江等［3-4］分析評(píng)價(jià)了浙江、貴州省的土壤養(yǎng)分情況。李丹等［5-7］探討了縣域尺度下耕地的土壤養(yǎng)分變化趨勢(shì)。以上研究為耕地質(zhì)量的監(jiān)測(cè)與保護(hù)、作物科學(xué)施肥提供了數(shù)據(jù)支撐。

本研究以余姚市耕地土壤為研究對(duì)象，通過(guò)比較分析362個(gè)2020年耕地質(zhì)量動(dòng)態(tài)調(diào)查點(diǎn)、2008年測(cè)土配方土壤取樣點(diǎn)的養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)，分析了其養(yǎng)分含量變化趨勢(shì)及特征，以期為今后該地區(qū)土壤養(yǎng)分資源的綜合管理和作物平衡施肥提供科學(xué)的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

余姚市耕地面積3.926萬(wàn)hm2，地處長(zhǎng)江三角洲南岸，屬于寧紹平原雙季稻生產(chǎn)區(qū)，是浙江省重要的糧食生產(chǎn)基地。氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年均氣溫16.2 ℃，降水量1361 mm，無(wú)霜期252 d。地形分布上，南部為浙東盆地低山丘陵區(qū)，中部為水網(wǎng)平原，北部為濱海平原，地形起伏明顯，地勢(shì)南高北低，中間微陷，地貌輪廓清晰，呈現(xiàn)“五山二水三分田”特征。受自然和人為因素的影響，土壤類型復(fù)雜多樣，土壤共有9個(gè)土類、18個(gè)亞類、36個(gè)土屬、59個(gè)土種。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究以余姚市2020年250個(gè)耕地質(zhì)量動(dòng)態(tài)調(diào)查點(diǎn)、2008年測(cè)土配方1607個(gè)土壤樣品檢測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，匹配1857個(gè)采樣點(diǎn)位經(jīng)緯度，構(gòu)建了含有362個(gè)土壤樣點(diǎn)的土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)土壤取樣點(diǎn)分布如圖1所示。

圖1 土壤樣點(diǎn)的分布示意圖

1.3 分析方法

pH計(jì)測(cè)定土壤pH值，濃硫酸─重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)，濃硫酸消煮─凱氏定氮法測(cè)定土壤全氮，Bray法（NH4F-HCl浸提，鉬銻抗比色）測(cè)定土壤有效磷，乙酸銨浸提─火焰光度法測(cè)定土壤速效鉀，DTPA浸提─原子吸收分光光度法測(cè)定有效銅、有效鐵、有效錳、有效鋅［8］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019、SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。參考全國(guó)土壤分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［9］和余姚市第二次土壤普查成果［10］確定本研究的土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 余姚市耕地土壤養(yǎng)分含量的變化特征

2.1.1 土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量的變化特征 由表1可知，余姚市2020年耕地土壤pH值平均為6.13±1.11，相對(duì)2008年的6.38±1.06，年平均降低0.02，這表明12年來(lái)余姚市耕地土壤的pH值有趨向微酸性的變化趨勢(shì)。土壤有機(jī)質(zhì)是表征耕地肥力高低的重要因子，在調(diào)節(jié)土壤理化性質(zhì)、改善土壤結(jié)構(gòu)、培育土壤肥力等方面具有極其重要的作用［9］。余姚市2020年耕地土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為（33.12±15.76） g/kg，相對(duì)于2008年的（42.71±15.31） g/kg，年平均降低0.80 g/kg。

表1 土壤養(yǎng)分指標(biāo)描述性統(tǒng)計(jì)量

2.1.2 土壤氮、磷、鉀含量的變化特征 土壤養(yǎng)分是土壤肥力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。一般情況下，采用土壤全氮、有效磷、速效鉀作為土壤中氮、磷、鉀元素供應(yīng)能力與水平的評(píng)估指標(biāo)。在特定的研究區(qū)域內(nèi)，氣候條件相近，局部環(huán)境是影響土壤養(yǎng)分主要因素［9］。2020年耕地土壤全氮平均含量為（2.16±0.99） g/kg，相對(duì)于2008年的（2.42±1.01）g/kg，年平均減少了0.02 g/kg；土壤有效磷平均含量為（38.15±60.08） mg/kg，相對(duì)于2008年的（22.53±18.78） mg/kg，年平均增加了1.30 mg/kg；土壤速效鉀平均含量為（114.03±81.63） mg/kg，相對(duì)于2008年的（104.03±37.34） mg/kg，年平均增加了0.84 mg/kg。由此可知，自2008年以來(lái)，余姚市耕地土壤取樣點(diǎn)的氮、磷、鉀含量均有不同程度的變化，即土壤全氮含量下降，而有效磷、速效鉀含量則增加，且各項(xiàng)指標(biāo)的變動(dòng)存在差異。從變異系數(shù)看，2020年取樣點(diǎn)的氮、磷、鉀含量變異系數(shù)表現(xiàn)為有效磷＞速效鉀＞全氮，而2008年取樣點(diǎn)的變異系數(shù)表現(xiàn)為有效磷＞全氮＞速效鉀，12年來(lái)，土壤有效磷的變異程度最大。從最大值與最小值之間的相差幅度來(lái)看，取樣點(diǎn)的氮、磷、鉀養(yǎng)分都存在區(qū)域偏低或偏高的現(xiàn)象，2008年以來(lái)，土壤有效磷、速效鉀的最大值與最小值之間相差倍數(shù)均較明顯。

2.1.3 土壤鐵、錳、銅、鋅含量的變化特征 土壤微量元素也是作物必不可少的營(yíng)養(yǎng)元素，主要有鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬、氯7種元素。對(duì)比樣點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)26個(gè)土壤有效鐵、錳、銅、鋅檢測(cè)數(shù)據(jù)，由表1知，2008年以來(lái)，余姚市耕地土壤有效鐵、有效鋅的含量增加，而有效錳、有效銅的含量較少。2020年有效鐵平均含量為（299.84±182.84） mg/kg，相對(duì)于2008年的（119.11±164.54） mg/kg，年平均增加了15.06 mg/kg；有效錳平均含量為（17.58±11.79）mg/kg，相 對(duì) 于2008年 的（30.29±19.00） mg/kg，年平均減少了1.06 mg/kg；有效銅平均含量為（8.03±8.80） mg/kg，相對(duì)于2008年的（8.75±9.77）mg/kg，年平均減少了0.06 mg/kg；有效鋅平均含 量 為（12.49±19.54） mg/kg，相 對(duì) 于2008年 的（4.92±3.40） mg/kg，年平均增加了0.63 mg/kg。由此可知，2020年有效銅、鋅屬?gòu)?qiáng)變異，有效鐵、錳為中等變異；2008年有效鐵屬?gòu)?qiáng)變異，有效錳、銅、鋅均為中等變異。

2.2 余姚市耕地土壤養(yǎng)分分級(jí)的比較

參考全國(guó)土壤分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［9］和余姚市第二次土壤普查成果［10］確定本文土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表2）。2008年以來(lái)，余姚市耕地土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀的平均含量及其在分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中所占比例均發(fā)生了顯著的變化（表2）。

表2 余姚市土壤養(yǎng)分含量變化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2020和2008年耕地樣點(diǎn)土壤有機(jī)質(zhì)主要集中于Ⅰ～Ⅳ級(jí)，4級(jí)之和分別占樣點(diǎn)總數(shù)的96.69%、98.34%。與2008年相比，2020年發(fā)生變化的主要集中在Ⅰ級(jí)樣點(diǎn)中，Ⅰ級(jí)樣點(diǎn)所占比例急劇減少，Ⅱ級(jí)樣點(diǎn)比例有所減少，而Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)樣點(diǎn)所占比例均有所增加。

2020年耕地土壤全氮相對(duì)于2008年的各級(jí)樣點(diǎn)所占比例發(fā)生了較大變化，Ⅰ、Ⅵ級(jí)樣點(diǎn)所占比例減少，其余4級(jí)占比均增加。土壤全氮等級(jí)變化主要集中于Ⅰ、Ⅱ級(jí)。與2008年相比，Ⅰ級(jí)樣點(diǎn)所占比例減少15.47個(gè)百分點(diǎn)，Ⅱ、Ⅲ級(jí)樣點(diǎn)所占比例增加分別增加了10.49、3.86個(gè)百分點(diǎn)，而Ⅳ、Ⅴ級(jí)土壤變化幅度不大，沒(méi)有Ⅵ級(jí)土壤全氮樣點(diǎn)。

2020年耕地土壤有效磷主要集中在Ⅰ、Ⅵ級(jí)，所占樣點(diǎn)比例為74.03%，2008年土壤速效磷主要集中在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)，所占樣點(diǎn)比例為72.37%，較之2008年，2020年耕地土壤有效磷的含量Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)樣點(diǎn)所占比例均有減少，Ⅵ級(jí)的樣點(diǎn)比例大幅度增加，由7.73%增加到33.70%，Ⅰ級(jí)樣點(diǎn)所占比例略有增加。

2020、2008年土壤速效鉀都主要集中在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)，其樣點(diǎn)所占比例分別為77.35%、86.19%。與2008年相比，2020年耕地土壤速效鉀的含量為Ⅰ級(jí)的樣點(diǎn)比例增加了4.75倍，Ⅴ、Ⅵ級(jí)樣點(diǎn)所占比例共增加7.18個(gè)百分點(diǎn)，Ⅲ級(jí)樣點(diǎn)所占比例大幅度減少，減少了19.33個(gè)百分點(diǎn)，Ⅱ級(jí)樣點(diǎn)所占比例略有減少。

綜上所述，2008年以來(lái)，余姚市耕地土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀等級(jí)都有不同程度的變化。全市土壤有機(jī)質(zhì)、全氮Ⅰ級(jí)樣點(diǎn)所占比例減少，有效磷、速效鉀Ⅰ級(jí)樣點(diǎn)所占比例增加，土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀Ⅱ級(jí)樣點(diǎn)所占比例減少，全氮Ⅱ級(jí)樣點(diǎn)所占比例增加，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)樣點(diǎn)所占比例增加，有效磷Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)樣點(diǎn)的占比減少，速效鉀則有增有減。全市土壤有機(jī)質(zhì)無(wú)Ⅵ級(jí)，全氮Ⅵ級(jí)樣點(diǎn)所占比例減少，而有效磷、速效鉀Ⅵ級(jí)樣點(diǎn)的占比增加。

2.3 余姚市的化肥使用情況

由圖2可知，2008年以來(lái)，余姚市化肥使用結(jié)構(gòu)變化明顯，2008年：氮肥（折合純量，下同）6789 t、磷肥544 t、鉀肥362 t、復(fù)合肥2817 t；2020年：氮肥4452 t、磷肥751 t、鉀肥158 t、復(fù)合肥6383 t。氮肥、鉀肥的施用量有所降低，而磷肥和復(fù)合肥的施用量則有所增加。

圖2 2008～2020年余姚市的化肥使用情況

3 結(jié)論與討論

2008年以來(lái)，余姚市耕地土壤pH值趨向微酸性，屬中等變異性。這與浙江?。?］、寧波市鄞州區(qū)［12］的土壤pH值變化趨勢(shì)一致，而引起土壤酸化的原因主要有以下2個(gè)方面：一是大氣污染導(dǎo)致酸沉降增加誘發(fā)土壤酸化；二是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的不當(dāng)措施引起了土壤酸化。土壤有機(jī)質(zhì)含量下降，表現(xiàn)為中等變異，這與浙江?。?］情況類似，但余姚市耕地有機(jī)質(zhì)平均含量仍高于浙江省農(nóng)田耕層有機(jī)質(zhì)的平均含量［11］。有機(jī)質(zhì)含量下降的原因是城鎮(zhèn)化發(fā)展和農(nóng)戶對(duì)耕地質(zhì)量養(yǎng)護(hù)的忽視。此外，需要注意的是有機(jī)質(zhì)含量等級(jí)Ⅰ所占比例減少，其他等級(jí)所占比例呈現(xiàn)增加態(tài)勢(shì)，這就要求在城鎮(zhèn)化發(fā)展的基礎(chǔ)上，更加注重耕地質(zhì)量的保護(hù)，在提倡配方施肥的基礎(chǔ)上，拓寬有機(jī)肥源，做到有機(jī)無(wú)機(jī)肥配合施用，使土壤有機(jī)質(zhì)含量穩(wěn)步增加，耕地得到持續(xù)利用。

2008年以來(lái)，余姚市耕地土壤全氮、有效磷、速效鉀變化特征明顯，土壤全氮、有效磷含量變化與浙江?。?］變化趨勢(shì)一致，且全氮、有效磷含量均高于浙江省平均含量［11］，浙江省速效鉀含量有降低趨勢(shì)［3］，而余姚市速效鉀含量則增加。這與余姚市地貌特征相關(guān)，速效鉀具有易隨水流由高處向低處遷移，且濱海平原由于受海積母質(zhì)的影響，其成土?xí)r間較短，土壤風(fēng)化較弱，因此其速效鉀水平通常較高。此外，土壤全氮、有效磷、速效鉀等級(jí)變化趨勢(shì)各異，余姚市全氮Ⅰ、Ⅵ級(jí)樣點(diǎn)所占比例減少，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)樣點(diǎn)所占比例增加，有效磷Ⅰ、Ⅵ級(jí)樣點(diǎn)所占比例增加，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)樣點(diǎn)所占比例減少，速效鉀Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級(jí)樣點(diǎn)所占比例增加，Ⅱ、Ⅲ級(jí)樣點(diǎn)所占比例均減少，這主要是當(dāng)?shù)厥┓式Y(jié)構(gòu)不合理造成的。

2008年以來(lái)，余姚市化肥使用結(jié)構(gòu)變化明顯，氮肥、鉀肥的施用量有所降低，而磷肥和復(fù)合肥的施用量則有所增加。同時(shí)，有效鐵、鋅等微量元素的變異明顯，主要原因是農(nóng)戶忽視了微量元素肥料或有機(jī)肥料的施用所造成的。因此，針對(duì)當(dāng)?shù)赝寥赖酿B(yǎng)分狀況及其變化特征，應(yīng)提高農(nóng)戶用地養(yǎng)地和科學(xué)施肥的意識(shí)，不僅要注重有機(jī)肥的施用，而且也要關(guān)注微量元素肥料的投入，還應(yīng)結(jié)合浙江省“減氮、控磷、穩(wěn)鉀”的施肥策略，精細(xì)推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)耕地資源的保護(hù)與可持續(xù)利用。