临安市近30年农田土壤地力演变状况

徐祖祥　祝小祥　徐进　徐友成

摘要：临安市近30年随着种植业结构、耕作制度、施肥习惯和作物产量等变化，引起农田土壤地力演变。据20世纪80年代初期第2次土壤普查和2008-2010年耕地地力调查数据前后比较，临安市农田土壤肥力已发生了很大变化，其变化结果表明，土壤pH呈下降趋势，耕层厚度变浅，有机质、全氮含量下降，碱解氮含量基本稳定，速效磷含量呈上升趋势，土壤钾含量缺乏。为提高作物产量和改善土壤地力，农田土壤应积极推广使用秸秆还田，推广测土配方施肥技术等技术措施，是提高作物产量和改善土壤地力长期有效的途径。

关键词：农田；土壤地力；养分含量；演变

中图分类号：S158.1

文献标志码：A

论文编号：2013-0990

0 引言

近30年来，临安市的种植业结构、作物产量、耕作制度、农业技术措施、施肥习惯和施肥水平等发生了巨大变化，引起了耕地土壤肥力的变化。例如，农田化肥施用量在逐年大幅增加，肥料结构上从重氮肥轻磷、钾肥，发展到重视磷、钾肥以及复合肥的施用，对土壤养分平衡起到了重要作用。同时，有机肥料投入量却慢慢减少，使农田有机质损失加剧。2000年以后在各级政府的重视和大力支持下，随着经济快速发展和农业结构调整等一系列变化，全市开始实施秸秆还田以及重视有机肥的施用，并大力开展以种植绿肥、秸秆还田、推广测土配方施肥技术等为主的沃土工程建设，全市耕地土壤养分状况发生了显著变化。

根据2008-2010年耕地地力评价与1982年全县第2次土壤普查时所采可比土壤样本养分对比分析，可以看到第2次土壤普查后近30年来全市耕地土壤的养分状况、耕地土壤环境质量、肥料投入状况、土壤性质等都发生了显著变化。土壤变化总体趋势为：pH呈下降趋势，土壤耕作层变薄，有机质、全氮含量减少，表现土壤供氮能力下降，碱解氮含量平均基本稳定，速效磷呈上升趋势，不同产业含量非常不平衡，差异大，土壤有效钾含量有增有减。为此，对全市农田土壤地力演变进行论述。

1 材料与方法

1.1研究区域概况及样品采集

本研究的土壤样品采自浙江省临安市。临安位于东经118°51′-119°52′、北纬29°56′-30°23′，地处浙西北部山区，东邻杭州市余杭区，南连富阳市和桐庐县、淳安县，西接安徽省歙县，北界安吉县及安徽省绩溪县、宁国市。土壤采集时间为2008—2010年间。根据临安市不同地域、不同土壤类型、不同种植方式，选点采集土壤样品，每个采样点分别选择一块有代表性的水田，五点混合法采集一个表层（0～20cm）水稻土混合样，采样点用GPS定位经纬度，共采集农田耕层土壤样品867个将用于理化性质的分析。

1.2土壤理化性质分析方法

采集耕层土壤混合样品放置于室内凉干，将土壤粉碎后共分2份，先取1份通过60目筛后，直接测定土壤速效氮、有效磷、速效钾、pH；另取1份研磨，使其通过100目筛后，测定土壤有机质、全氮。其分析方法鲁如坤主编的《土壤农业化学分析方法》测定的土壤部分化学指标：pH用1.0mol/LkCl浸提（1：2.5，w/v），pH计（HANNA-PH211A）测定；有机质用重铬酸钾氧化，外加热法测定；全氮用半微量凯氏法测定，有效磷用钼锑抗比色法测定，速效钾用乙酸铵提取法测定。

1.3土壤分析仪器

土壤分析仪器采用德国Gerhardt式定氮消解器KB-20S；德国Gerhardt半自动定氮仪凯式型；北京普析科技有限公司TU-1900型双光束紫外可见分光光度计、上海莱帕德科学仪器有限公司FP6410型火焰光度计。

2 结果与分析

2.1土壤性质和养分的变化

临安现有农田（水田）耕地面积约10000hm²，以种植水稻、玉米、番薯等粮食作物为主。土壤类型为洪积泥砂田、黄大泥田、泥砂田、黄泥田、黄泥砂田，泥质田、培泥砂田。这类土壤类型质地砂性重，属壤质土，土壤保水、保肥性能差，透水性好。20世纪80年代初期第2次土壤普查和2008—2010年间耕地地力评价数据对比，发现临安市农田土壤理化性状和土壤肥力发生了很大变化。

2.1.1土壤pH 以种植粮食作物农田土壤为例，与第2次土壤普查结果相比，全市农田土壤酸化现象十分明显，其变化结果见表1。第2次土壤普查时，土壤pH<4.5的耕地没有，至2008年进行耕地地力评价时，全市有3.6%的耕地pH低于4.5。1982年的数据表明，当时临安市耕地pH大多集中在5.5～6.5，占全市耕地的78.3%，而2008年调查结果显示，粮食作物耕地土壤pH处于4.5-5.5为最多，占调查样点的58.2%，总体出现明显下降。土壤酸化是近年来在耕地土壤上发生较为普遍的现象，其主要原因是化肥的大量施用，特别是一些生理酸性肥料，导致土壤酸化加剧。此外，土地的集约化利用程度提高，加之管理不善也是导致土壤酸化的一个重要原因。土壤酸化将是限制农业发展的重要障碍因子之一。

2.1.2土壤耕作层厚度 与第2次土壤普查结果对比，耕作层平均变薄1 0-1.5cm。如1982年水稻田耕作层厚度大于14cm的为32.40%，11-13cm占58.63%，不足11cm占8.89%。2008年耕作层厚度大于14cm的下降为20.14%，耕作层厚度在11.0-13.0cm的49.57%。

2.1.3土壤有机质含量 临安市第2次土壤普查数据显示，全县水稻土有机质含量平均为36.93g/kg，其中含量在30g/kg以上的水稻土面积占79.2%，含量大于40g/kg的占比达36.6%，其结果见表2。与之相比，经过近30年的耕作后，全市粮食作物耕地土壤有机质含量总体呈下降趋势，表现为有机质含量大于30g/kg的耕地面积明显下降，占调查面积的64.8%，比1982年减少14.4%，特别是有机质含量大于40g/kg的耕地面积，则由1982年的36.6%降低到如今的20.4%。究其原因，一方面是由于化肥的肥效快、增产效果明显以及施用方便，因此片面重视化肥的施用而轻视有机肥投入和秸秆还田；另一方面是随着农业产业结构调整，农作物秸秆如稻草等大量被转移利用于雷竹覆盖，粮田秸秆还本田量急剧减少，同时农民散养殖减少，导致农家肥施用减少。有机质含量的持续下降，将会导致土壤物理、化学及生物学性质恶化，阳离子交换量降低、土壤微生物活性减弱等，最终导致土壤贫瘠化。因此，应该尽快采取措施，稳定和提高农田土壤有机质含量，促进粮食稳产增产。

2.1.4土壤全氮含量 土壤全氮含量指标反映的是耕地供氮能力大小。第2次土壤普查时，全市水稻土全氮含量平均值为2.27g/kg，而2008年地力评价时土壤全氮含量平均值为2.14g/kg，平均下降了6.6%，见表3。经过近30年耕作，临安粮食作物耕地土壤供氮能力呈下降趋势，主要表现在土壤全氮含量值大于2.5g/kg的耕地面积下降了51.9%，而小于2.5g/kg的耕地面积则上升了21.4%。究其原因，土壤全氮含量变化与有机质含量变化具有很强的一致性。一方面是由于有机质是土壤氮素的重要来源，另一方面有机质具有胶体特性，能吸附较多的阳离子，使土壤具有更好的保肥性能。因此，有机质含量高，氮素容易转化为有机态保蓄在土壤中，土壤全氮含量就相应提高，反之，则土壤全氮含量就低。

2.1.5土壤有效磷含量 与第2次土壤普查时的测定数据相比，目前的土壤有效磷含量有较大程度的提高，但仍有20%左右的耕地有效磷含量低于5mg/kg，见表4。第2次土壤普查中，全县水稻土有效磷含量平均10.16mg/kg，近50%的农田土壤有效磷含量低于5mg/kg；而耕地地力评价结果显示，全市耕地土壤有效磷含量平均为13.7mg/kg，比第2次土壤普查时含量平均提高了34.8%。其中，有效磷含量在5-10mg/kg以及10-20mg/kg范围内的耕地土壤面积有明显增加。说明近年来，农田磷肥以及复合肥等含磷肥料的施用量大幅度上升，有效提高了土壤耕层有效磷的含量。

2.1.6土壤速效钾含量 2008年调查的数据表明，全市耕地土壤速效钾含量平均59.3mg/kg，与第2次土壤普查平均71.14mg/kg相比有明显的下降，平均下降幅度为16.6%，主要表现为速效钾含量处于50～80mg/kg范围的耕地占比减少，而含量低于50mg/kg的耕地占比增加，其结果见表5。尽管近年来，钾肥已经受到了重视，在粮食作物生产过程中增加了复合肥的施用，但是有机肥使用与秸杆还田仍然偏少，农田耕地土壤表层速效钾含量并没有提高，反而总体出现下降态势。

3 讨论

3.1农田过量施用化肥影响土壤pH下降

基于全市於潜、太阳、潜川、天目山、锦城、锦北、板桥、青山湖、锦南、玲珑、高虹、太湖源等12个乡镇73农户调查对比，20世纪70年代初麦（肥）-稻-稻三熟制种植，农户平均施碳酸氢铵705kg/hm²折纯N120kg/hm²，主要以施猪粪、厩肥为主；至2008—2010年间，麦（油）-稻二熟制种植方式，农户平均施各类化肥1410kg/hm²，折纯N396kg/hm²。20世纪80年代，大多数农田土壤pH集中在5.5-6.5，占全市农田78.3%；2008—2010年土壤分析结果显示，pH4.5-5.5为最多，占调查样点的58.2%，由此结果表明：自20世纪80年代后，随着种植方式改变，粮食产量的提高，大量施用化肥，如氯化铵、氯化钾和过磷酸钙这类酸性肥料的长期大量施用加剧土壤酸化。

3.2酸雨引起土壤酸化

在酸雨的作用下，土壤中的营养元素钾、钠、钙、镁会释放出来，并随着雨水被淋溶掉。所以长期的酸雨会使土壤中大量的营养元素被淋失，造成土壤中营养元素的严重不足，从而使土壤pH下降。据临安市2011年环境状况公报，2011年全市工业企业废气排放量181.3560亿m³，二氧化硫排放4752.0t，烟尘排放3093.002t。临安属于重酸雨区，酸雨污染严重。80年代以来的SO₂降尘以及其导致的酸雨频率的增加，均加剧了土壤酸化的过程。临安市土壤以黄红土壤为主，土壤酸性，20世纪70-80年代农户有施石灰改良土壤酸性的习惯，但近10年来已基本不施，加剧了土壤酸化。

3.3土壤有机质下降的原因

土壤有机质下降与农田有机质投入量减少有关。历史上农田施肥曾以农家肥、草塘泥和种植绿肥为主，这些都有利于土壤有机质含量的提高，培肥地力。但是20世纪80年代后，由于种粮相对效益较差，导致农田有机肥施用逐年下降，其中玲珑片、於潜片几乎不施有机肥，猪栏肥和稻草等有机肥多用在竹笋、瓜果等经济作物地上，水田有机质含量大幅度下降，粮田地力普遍锐减。据2008年44个农户调查，单季晚稻施栏肥的农户只有6户，仅占13.6%，施用栏肥的农户平均投入量12750kg/hm²，比20世纪70年代18750kg/hm²减少6000kg/hm²，减少47.1%。有机肥施用明显减少，而化肥施用量急剧增加。近年来各级政府重视土壤有机质提升工程建设，重视绿肥基地建设，秸秆还田面积数量正在不断提高。

3.4土壤速效养分不平衡的原因

土壤有效磷的增加则与大量使用化肥，特别是经济作物种植过程中复合肥料大量使用，加上磷肥的利用率低，导致磷在土壤中积累；磷的移动性差使积累的磷聚积在表层等原因有关。但粮田土壤磷的含量仍亏缺，由于农村劳动力大量转移及部分农户重经济作物轻粮食作物的影响，粮田施肥随意性大，重氮轻磷钾现象普遍存在，导致粮田土壤富氮少磷钾。据调查，单季晚稻施用钾的农户11户，占调查户的25%。农户平均施钾109.5kg/hm²，折纯钾66kg/hm²，与高产水稻需施纯钾90～120kg/hm²比，钾肥投入严重不足。单季晚稻施用磷肥的农户有8户，占调查的18.2%，农户平均施磷肥196.5kg/hm²，折合纯磷33kg/hm²，与高产水稻需施纯磷67.5kg/hm²差距甚大。

基于867个土壤样品分析，作者认为，目前农户测土配施肥通常还以经验值施肥为主，虽然经验值施肥是一种较为省时的方式，但仍需要改进，应调整为测土配方结果为准，从而提高作物对氮、磷、钾的吸收和土壤养分的平衡。

4 结论

（1）根据2008-2010年期间采集867个农田土壤样品分析数据与20世纪80年代初期第2次土壤普查数据前后比较结果得出：农田土壤pH呈下降趋势，下降的幅度达到1～1.5；有机质、全氮含量下降，下降幅度分别为6.93g/kg和0.13g/kg；由此得出结论，临安市农田土壤有机质含量属中等，但有下降趋势，土壤全氮含量仍偏低，而磷的含量出现积累，土壤中钾含量缺乏，土壤偏酸，耕作层厚度变浅。结果与陈丁红等的研究相吻合。

（2）在本研究中发现，处在山垄地形的洪积泥砂田、黄泥砂田，土壤pH最低为4.2。这类土壤属冷水田，水稻分蘖慢，易僵苗。农户为了提高水稻产量，大量施用化学肥料，导致土壤pH下降，引起农田土壤酸度加大。

（3）通过研究结果表明，临安市农田土壤应采取有效对策措施，提高农田土壤质量，缓解土壤酸化和养分质量下降的措施主要有：①采取各种措施减少SO₂的排放，限制使用高含硫燃料、鼓励使用低含硫燃料外，开发清洁、高效燃烧工业型煤生产的成套技术，大力推广燃料固硫和工业排烟脱硫技术，降低酸雨发生的频率和酸度；②施用土壤酸度改良剂，如草木灰、石灰和石灰石粉，中和土壤酸度；③采用有效的农艺措施改良酸化土壤，选择耐酸作物品种进行种植改良；④有效控制化肥使用强度，合理施肥氮、磷、钾化学肥料，达到农田土壤养分平衡。