杭州市不同农业地貌区耕地土壤肥力的差异及施肥对策

吴崇书　倪中应　刘永红　谢国雄　章林英　季淑枫

摘要：为了解杭州市耕地土壤肥力的空间差异，指导科学施肥，比较分析了杭州市滨海平原、水网平原、河谷平原和丘陵山地等4个农业地貌区间耕地土壤pH、有机质、全氮、有效磷、速效钾和cEc等主要肥力指标状况。结果表明，杭州市耕地土壤酸化以丘陵山地和河谷平原区最为明显；滨海平原区耕地土壤有机质、全氮及保肥能力明显低于其他地区；除水网平原区外，其他地区速效钾普遍偏低；因施肥水平的差异各农业地貌内土壤有效磷都有较大的变化。总体上，耕地土壤肥力水平以水网平原区为最高。文中提出了各农业地貌区的施肥对策：在滨海平原应重视基礎地力的提升，增加有机肥料的投入；水网平原区内应重视测土施肥工作，根据土壤养分实际状况针对性地施用肥料；丘陵山地和河谷平原区，需重视石灰的施用，对土壤酸度进行核正，适当增加钾肥的用量。

关键词：杭州市；耕地土壤；农业地貌；肥力变化

中图分类号：S158 文献标志码：A 论文编号：cias14120019

0 引言

了解土壤肥力的变化规律可为合理利用土壤资源和科学施肥提供依据。杭州市地处浙江省西北部，地势由西向东倾斜，从中低山、丘陵、河谷平原过度为水网平原和滨海平原。由于海拔高度和地理位置的不同，生物、气候、土壤、农作物呈现有规律的变化，形成不同的农业地貌类型。农业地貌类型的差异可使土壤水热条件发生变化，从而对土壤物质和能量的循环产生显著的影响。有研究表明，不同地形、地貌区土壤类型和土壤性状可有很大的影响，它们的有机质积累和养分有效性可有很大的差异；同时，地形可通过影响水土流失影响土壤养分状况和水分状况，也可改变土地的利用方式影响肥料的施用，因此，不同农业地貌类型区之间的土壤肥力状况、存在问题及培养对策均可有较大的差异。近30年来，随着经济的快速发展，中国耕地面积呈现下降的趋势，同时由于在耕地占用和耕地补充中存在占优补劣的现象，中国耕地质量深受人们的关注。有关农田土壤的肥力状况、土壤培肥的研究得到了人们的广泛重视。近10年来，杭州市相关县（市、区）对杭州市耕地土壤的养分进行过一些研究，获得了耕地养分变化的信息，但多数研究局限在小范围内。为了解杭州市耕地土壤养分状况的空间变化规律，为针对性地开展耕地培肥提供依据，笔者结合近年来开展的耕地地力调查，探讨了杭州市不同农业地貌区耕地土壤pH、有机质、全氮、有效磷、速效钾和保肥性能等肥力指标的变化特征。

1 材料与方法

1.1 杭州市农业地貌类型及其分布

杭州市地形复杂，山地、丘陵和河谷、水网、滨海平原等地貌类型俱全。其中，中低山（海拔>500m）占总面积的47.7%，高、低丘（海拔50～500m）占总面积的17.9%，河谷平原（海拔<50 m）占总面积的16.3%，水网平原占总面积的5.5%，滨海平原占总面积的4.5%，水体面积占总面积的8.1%。市内山地和丘陵主要分布在西部和中部，代表性山脉有北部的天目山、西部和西南部昱岭、白际山、千里岗及南部的龙门山等。河谷平原主要分布在富春江和苕溪沿岸丘陵河谷区。而水网平原与滨海平原则分布在东部，位于杭州城和余杭镇一线以东，包括钱塘江北的杭嘉湖平原、江南的萧绍平原的市辖范围。在钱塘江两岸古海堤的内侧部分是水网平原，地势低洼，水系纵横，湖泊较多；成土母质是河湖海相沉积物，质地匀细，有的比较粘重，土层深厚肥沃，地下水埋藏较浅，易渍涝。钱塘江两岸古海堤外侧是高亢的滨海平原，成土母质是新近浅海相沉积物，质地较粗。

1.2 土壤样本情况

共从杭州市8县（市、区）开展的耕地地力调查数据中筛选出4256个采样点的分析数据，其中丘陵山地、河谷平原、水网平原和滨海平原的样品数分别为1201、1663、576和816个。

1.3 分析方法

土壤pH采用pH计测定，有机质采用重铬酸钾氧化法，全氮采用开氏法测定，有效磷采用Olsen法测定，速效钾采用醋酸铵提取一火焰光度计法测定，CEC用醋酸铵交换法测定。分析方法参见文献。

2 结果与分析

2.1 土壤酸碱度

据统计，杭州市耕地土壤酸碱度有很大的变化，最低值为pH 3.69，最高值为pH 9.10，相差达5.41个pH单位。表1为不同地貌类型区耕地土壤的pH及其分级情况。除滨海平原土壤基本上以微碱性和中性为主外，其他区域的土壤主要为酸性和微酸性。其中，土壤平均pH以丘陵山地区为最低，河谷平原区土壤平均pH为次低，而水网平原区土壤pH相对较高。从土壤pH的分级组成可见，滨海平原耕地土壤pH7.5～8.5（微碱性），土壤pH<6.5的样品比例较低；水网平原耕地土壤pH 5.5～6.5（微酸性），有一定比例的土壤酸碱度分别在pH 4.5～5.5（酸性）和pH 6.5～7.5（中性）之间；河谷平原耕地土壤pH 4.5～6.5（酸性和微酸性），有一定比例的土壤酸碱度分别在pH 6.5～7.5（中性）和pH 7.5～8.5（微碱性）之间；丘陵山地区耕地土壤pH 4.5～5.5（酸性），有一定比例的土壤酸碱度pH分别在pH<4.5（强酸性）和pH 5.5～7.5（微酸性至微碱性）之间。

2.2 土壤有机质和全氮

杭州市耕地土壤有机质含量有较大的变化，在2.20～72.80 g/kg之间，平均为27.29 g/kg，变异系数为39.50%。不同农业地貌区耕地土壤有机质含量也存在一定的差异（表2），其平均含量：水网平原32.06g/kg>丘陵区30.15 g/kg>河谷平原29.27 g/kg>滨海平原15.67 g/kg。总体上，滨海平原耕地土壤的有机质明显低于其它区域，前者有机质含量主要在10～20 g/kg之间；而水网平原、河谷平原与丘陵山地区的有机质主要在20～40 g/kg之间。土壤有机质含量在30 g/kg以上的比例以水网平原区最高，其次为河谷平原区与丘陵山地区，滨海平原区最低。

杭州市耕地土壤全氮含量在0.17～6.48 g/kg之间，平均为1.78 g/kg，变异系数为38.20%。按地貌类型分组统计的结果表明（表3），杭州市耕地土壤全氮含量以水网平原最高（平均为2.18 g/kg），以滨海平原最低（平均为1.07 g/kg）；河谷平原和丘陵区的耕地土壤全氮含量较为接近，平均分别为1.93和1.87 g/kg。其中，滨海平原耕地土壤的全氮主要在0.5～1.5 g/kg之间；水网平原耕地土壤的全氮主要在1.5 g/kg以上；河谷平原与丘陵山地区的土壤全氮主要在1.0～2.5 g/kg之间。

2.3 土壤有效磷和速效钾

杭州市耕地土壤有效磷变化较大，在0.15～458.70mg/kg之间，其平均值为23.60 meCkg，变异系数达153.65%。不同地貌類型区的耕地土壤有效磷组成也有一定的差异，平均值以丘陵山地区为最高，其次为河谷平原和滨海平原，水网平原区最低（表4）。但各地区有效磷的变化均较大，在各有效磷含量级别中都有一定比例的分布。其中，水网平原区有效磷有59.51%在10mg./kg以下。

杭州市耕地土壤速效钾含量在4～688 mg/kg之间，平均为81.16 mg/kg，变异系数达66.30%。统计分析表明（表5），不同地貌区耕地土壤有效钾有较大的差异，以水网平原最高（平均为116.97 mg/kg），滨海平原最低（平均为62.17mg/kg）；丘陵山地区和河谷平原在80 mg/kg左右，平均分别为80.58和78.50 mg/kg。滨海平原、河谷平原和丘陵山地区耕地土壤的缺钾均较为明显，分别有78.92%、64.28%和66.78%的耕地土壤速效钾在80 mg/kg以下。而水网平原区耕地土壤主要在50～200 mg/kg之间，其中有38.72%的土壤速效在100～150 mg/kg之间。

2.4 土壤保肥性能

不同地貌区耕地土壤保肥能力（CEC）差异明显（表6），以水网平原最高（平均为16.15 cmol/kg），滨海平原最低（平均为8.52 cmol/kg）；丘陵山地区和河谷平原在12 cmol/kg左右，平均分别为12.01、11.66 mg/kg。其中，滨海平原的CEC主要在5～10 cmol/kg之间，水网平原耕地土壤的CEC主要在10-20 cmol/kg之间，河谷平原与丘陵山地区耕地土壤的CEC主要在10～15 cmol/kg之间。

3 结论

调查结果表明：杭州市除滨海平原土壤以微碱性和中性为主外，其它区域的土壤以酸性和微酸性为主，土壤酸度以丘陵区为最高，其次为河谷平原区。土壤有机质和全氮平均含量以水网平原最高，其次为丘陵区和河谷平原区，滨海平原最低。不同农业地貌区内耕地土壤有效磷含量差异都非常显著，缺磷与富磷土壤并存。土壤速效钾以水网平原最高，滨海平原最低。在滨海平原应重视基础地力的提升，增加有机肥料的投入，重视钾肥的施用。水网平原区内应重视测土施肥工作，根据土壤养分实际状况针对性地施用肥料；丘陵山地和河谷平原区，需重视石灰的施用，对土壤酸度进行核正，适当增加钾肥的用量。

4 讨论

4.1 不同农业地貌区耕地土壤肥力差异的原因

土壤肥力状况是自然条件与人为活动共同作用的结果。地形条件的差异可导致成土母质、土地利用方式及管理水平的差异，从而影响土壤的理化性状。以上结果表明，杭州市丘陵山地和河谷平原的土壤pH明显低于滨海平原与水网平原，这显然与不同农业地貌区土壤的成土环境差异有关。丘陵山地是杭州市红黄壤的主要分布区域，而红黄壤是长期脱硅富铁铝化过程的产物，后者由于脱硅、脱盐基导致了土壤的明显酸化；河谷平原的成土物质为河流冲积物，主要来源于其周围的红黄壤的侵蚀，因此丘陵山地和河谷平原区的土壤在农用前已呈现明显的酸性，开垦为耕地后其部分酸性特征仍然保留在土壤中。而滨海平原区的土壤成土母质为浅海沉积物，其含有一定的碳酸钙，在土壤形成初期，这些土壤一般呈现碱性，因此它们的pH较高。而水网平原的成土母质主要为河湖相沉积物，其上形成的土壤原本多呈中性，因此它们的酸化相对较轻。由此可见，杭州市耕地土壤的酸碱度主要继承了未利用前土壤的特征。但从各农业地貌区耕地土壤的pH变化较大可以看出，无论是丘陵山地区、河谷平原区还是滨海平原区或水网平原区，都存在着酸化较为明显（pH<5.5）的土壤，说明了长期的耕作施肥等农业活动已对部分土壤的酸化产生了明显的影响。而丘陵山地部分pH较高的耕地土壤属于石灰岩发育的石灰岩土。

杭州市水网平原、河谷平原及丘陵山地的耕地土壤的有机质含量较为接近，且明显高于滨海平原耕地土壤，这显然与培肥的差异有关。杭州市的滨海平原形成和农业利用时间较短，因此其受人为的耕作熟化强度较弱，因此其有机质积累相对较少。而水网平原、河谷平原及丘陵山地的耕地土壤多是经人为长期耕作的土壤，长期人为培肥的结果，它们的有机质水平已达到了较高的水平。另外，从各农业地貌区内耕地土壤有机质的差异可以看出，人为利用方式对耕地土壤有机质的积累也有明显的影响，由于各农业地貌区内土地利用方式的差异，土壤有机质的平衡不尽相同，一般来说，长期种植水稻或水旱轮作的农田土壤有机质较高，而长期种植蔬菜、旱粮或果树的耕地，由于有机物质的分解速率较快，它们的有机质含量一般较低。另从滨海平原与其它农业地貌区耕地土壤有机质的差距及滨海平原耕地土壤之间有机质含量有较大的变化可以得出，杭州市滨海平原土壤有很大的有机质提升潜力。土壤中的氮素主要存在于有机质组分中，因此，土壤氮素的分布与有机质非常接近。

不同农业地貌区土壤CEC也存在较大的差异，主要与各农业地貌区土壤成土母质有关。水网平原区的成土母质主要为湖积物，其沉积颗粒较细，含有较高的粘粒含量，且粘粒中的矿物主要为水云母和蒙脱石，因此这些土壤的CEC较高，其保肥能力较强。丘陵山地和河谷平原是脱硅富铝化作用的产物，其粘粒矿物主要为1：1型矿物和氧化铁铝㈣，因此它们的土壤CEC一般要低于水网平原。而杭州市的滨海平原主要位于钱塘江口，其形成于砂涂上，土壤质地较轻，缺乏粘粒，因此这一区域的土壤CEC明显低于其它地区。

从以上的结果还可知，各农业地貌区间土壤有效磷和速效钾虽有差异，但各农业地貌区内耕地土壤的有效磷和速效钾均有极大的变化，这表明施肥等农业管理措施是影响杭州市耕地土壤有效磷和速效钾空间分异的主要因素。磷肥与钾肥用量较高的耕地土壤，其有效磷和速效钾的水平一般较高。水网平原是传统的粮食区，该区较高的土壤有效钾可能与近几年实施配方施肥、加强在水稻中施用钾肥有关。而滨海平原土壤形成于海积母质，一般认为是钾较为丰富的区域，而由于长期忽视了钾肥的施用，这些土壤有效钾已有明显的下降，应引起重视。另外，由于土壤中的速效钾主要为存在于胶体中的可交换态钾，因此，土壤速效钾的水平基本上与CEC呈正相关（表5和表6），这与CEC较高的土壤，其对钾等养分的保蓄能力较强有关。

4.2 耕地土壤培肥与施肥对策

从以上调查结果可知，杭州市各农业地貌区耕地土壤肥力较大的差异，各农业地貌区之间耕地土壤肥力存在的主要问题也有一定的差异。滨海平原区耕地土壤存在的主要问题是有机质和全氮偏低、土壤保肥能力弱，土壤缺钾明显，同时部分土壤存在磷素的不足。水网平原区耕地土壤存在的主要问题是氮、磷、钾等养分的不平衡，存在不同程度的缺钾、缺氮和缺磷问题，同时，也存在部分土壤磷素积累过量的问题。丘陵山地和河谷平原区耕地土壤存在的主要问题是土壤酸化明显，缺钾较为突出；土壤有效磷差异明显，磷素不足与磷素过量同时共存。

基于以上情况，在滨海平原应重视基础地力的提升，增加有机肥料的投入；条件许可的乡村，应推行水旱轮作；应重视钾肥的施用，该区域土壤保肥能力较弱，在施肥上应采用少量多次，减少施用肥料的流失风险。在水网平原区内土壤有效磷、速效钾变化较大，应重视测土施肥工作，根据土壤养分实际状况针对性地施用肥料；丘陵山地和河谷平原区，需重视石灰的施用，对土壤酸度进行核正；同时，应重视钾肥的施用，适当增加钾肥的用量；在磷肥施用上，应根据土壤有效磷的水平进行施用，避免某些土壤有效磷的过度积累。