孝义市不同种植方式耕作土壤养分状况研究

高晓霞+杜慧平+赵瑞芬

摘    要：在孝义市测土配方施肥土壤肥力调查的基础上，针对不同种植方式的土壤，系统地分析了其有机质、全氮等8种养分分布特征。结果表明：农田耕作土壤养分中变异系数最大的是速效钾，最小的是碱解氮;不同种植方式的土壤其有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和微量元素有效铁、锰、铜和锌含量差异显著;玉米地和蔬菜地土壤养分含量较高于其他种植方式，农作物核桃间作显著降低了土壤中钾的含量。

关键词：孝义市;种植方式;土壤养分

中国分类号：S158.9              文献标识码：A           DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.12.009

Study on Soil Nutrients Condition in Different Cultivated Lands of Xiaoyi City

GAO Xiao-xia1，DU Hui-ping2， ZHAO Rui-fen3

（1.Agricultural Technology Promotion Center in Xiaoyi City， Shanxi Province， Xiaoyi， Shanxi 032300，China; 2.Research Center of Modern Agriculture， Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan， Shanxi 030031，China; 3. Institute of Agricultural Enviroment of Resources， Shanxi Acodemy of Sciences， Taiyuan， Shanxi 030031， China）

Abstract： On the basis of lots of dates， soil nutrient condition in different cultivated farmlands was analyzed systematically in Xiaoyi city. The results showed that the available potassium had the biggest coefficients of variation. However the available nitrogen had the lowest values. Soil total nitrogen， organic matter， available N， available P， available K and available Cu， Zn， Mn， Fe had been significantly affected by different cropping systems. Maize land and vegetable land had high content nutrients than other land， the content of potassium in soil was significantly decreased in crop-walnut intercropping land.

Key words： Xiaoyi city;cultivated land;soil nutrients

土壤是植物生长的基础，土壤养分是影响作物生长的重要因子之一，受地形、地貌、气候及生态系统等自然因子及决策者与土地的管理等人为因素的影响。大量研究表明种植方式是影响土壤养分变化的因素之一[1-3]。国内外许多学者对不同种植方式对土壤养分状况及肥力的影响进行了大量的研究[4-14]，这些研究表明，理化性状及土壤养分含量的变化与土地利用方式具有密切关系。耕地是受人为活动影响最强，对人类生存最重要的土地资源类型之一，研究不同种植方式下耕地土壤养分状况及土壤肥力，可以为合理利用土地资源、有效指导区域农业生产和持续发展提供数据支撑和科学指导。近年来，随着产业结构的调整，孝义市耕地利用方式发生了很大的变化，核桃种植面积不断扩大，农林间作面积也随之增加。本研究以测土施肥项目为依托，有针对性地采集孝义市不同种植的土壤样品，分析土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾及微量元素等养分特征及对肥力的影响，以明确不同种植方式土壤的养分状况，为制定科学合理的施肥决策奠定基础，为孝义市耕地资源的合理利用提供依据。

1 材料和方法

1.1 研究区域概况

孝义市位于山西省中部，晋中盆地西南隅，吕梁山中段东麓。属暖温带季风气候，年均气温10.7 ℃，≥10 ℃年有效积温为3 852.2 ℃，年均降雨量为448.6 mm，主要集中在7—9月，耕地土壤类型以褐土、潮土为主，成土母质主要为黄土[15]。主要种植种类有玉米、小麦、豆类、蔬菜、谷子、薯类及果树，果树通常与谷子、小麦及大豆间作。2013年，玉米播种面积为1.06万hm2;蔬菜0.18万hm2;谷子0.15万hm2;大豆与核桃间作0.392万hm2;小麦总面积0.19万hm2，其中小麦与核桃间作0.147万hm2;谷子与核桃间作0.153万hm2。

1.2 土壤样品采集方法

2013年在实施测土配方施肥项目的过程中，考虑立地条件、土壤条件、农田基本设施和种植面积等因素，采集不同种植方式的土壤样品。采样方法[15]：根据不同种植方式地块面积，采用GPS 定位，对地块进行网格法取样，地势平坦、肥力较均匀、地块面积较大的地方，网格300 m×300 m 取样;坡度较大、地力不均、地形起伏的地方，网格200 m×200 m 取样;随机采取13～18个样点作为一个混合样。采样层次为0～20 cm，共采集玉米地样品221个、谷子地13个、谷子核桃间作地36个、麦子地23个、麦子核桃间作地32个、大豆核桃间作地32个、蔬菜地68个。

1.3 分析项目及测定方法

有机质采用重铬酸钾外加热-容量法，全氮采用凯氏蒸馏法，碱解氮采用碱解扩散法，速效磷采用碳酸氢钠提取钼锑抗比色-紫外分光光度法，速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度计测定，有效态铁、锰、铜、锌采用DTPA浸提-原子吸收分光光度法[15]。

1.4 数据分析方法

采用SPSS 15.0统计软件对数据进行统计性描述，采用单变量方差分析（One-Way ANOVA）分析不同利用方式对土壤养分特征的影响，如土壤养分数据方差齐，多重比较采用最小显著性差异（LSD）法;如数据方差不齐，则采用Dunnett C 法进行多重比较检验。

2 结果与分析

2.1 不同种植方式土壤养分特征

孝义市不同耕作方式土壤养分含量范围及变异系数见表1和表2，从中可以看出：孝义市土壤养分含量范围有机质为2.3～46.0 g·kg-1，全氮为0.09～0.56 g·kg-1，碱解氮为15.4～178 mg·kg-1，有效磷为1.3～51.3 mg·kg-1，速效钾为45.0～415 mg·kg-1;有效磷变异系数最大，碱解氮的变异系数最小。

不同种植方式对土壤养分含量变化的影响可以用土壤养分的变异系数较好地反映，7类种植方式耕作土壤的有效磷变异系数较大。玉米地土壤养分指标中有效磷和有效锌的变异系数较大，分别为92.7%和91.5%;小麦地土壤养分指标中有效磷和有效锌的变异系数分别达45.8%和52.6%;小麦与核桃间作地、谷子地的土壤有效磷变异系数较大，分别为52.1%和53.1%;谷子与核桃间作地的土壤有效磷与有效铜变异系数较大为82.9%和72.4%;蔬菜地土壤全氮、有效磷、有效锌的变异系数的较大，分别为103.0%，85.95% 和74.2%。

从极差来看，玉米地和蔬菜地有机质、碱解氮的极差最大，蔬菜地的全氮极差最大，玉米地的有效磷和速效钾极差最大。这可能与农民对蔬菜和玉米施肥管理差异大有关，这也再次说明，施肥管理、农事活动和耕作方式明显影响土壤养分状况[1-3]。

2.2 不同种植方式耕作土壤养分平均含量变化情况

由方差分析结果和均值分析可以看出（表3），不同种植方式土壤全氮、有机质、有效磷、速效钾差异显著，显著程度为有机质>碱解氮>速效钾>全氮>有效磷。不同种植方式土壤全氮含量依次为玉米地>蔬菜地>大豆核桃间作地>小麦核桃间作地>谷子地>小麦地>谷子核桃间作地，玉米地与蔬菜差异不显著，高于其他种植方式，谷子核桃间作土壤全氮最低;有机质在7种耕作土壤之间的变化也十分显著，玉米地土壤的有机质含量显著高于其它6种耕作。碱解氮的变化是蔬菜地、玉米地、小麦地、小麦核桃间作地显著高于谷子地、谷子核桃间作地和大豆核桃间作地。速效磷的变化是谷子核桃间作地>玉米地>大豆核桃间作地>蔬菜地>小麦核桃间作地>谷子地>小麦地，谷子核桃间作地、玉米地、大豆核桃间作地、蔬菜地间速效磷均值差异不显著，与其它3种相比差异显著，小麦与谷子地差异不显著。对于速效钾来说，速效钾含量从高到低依次为玉米地>蔬菜地>谷子地>小麦地>大豆核桃间作地、谷子核桃间作地>小麦核桃间作地，玉米地、蔬菜地、谷子地和小麦地土壤速效钾含量高于与核桃间作地，不同种植方式间差异不显著，这主要是因为农户不施钾肥，而核桃树需钾较多，进而降低土壤中钾含量。

分析结果表明，孝义市耕作土壤调查区域内，农户基本不施微量元素，微量元素变化差异来源于人为利用方式的不同。不同种植方式土壤有效铁、有效锰、有效锌、有效铜含量间差异存在显著性（表3）;其影响程度为有效锰>有效铜>有效铁>有效锌。7种耕作土壤中，玉米地和小麦地微量元素含量较高。

总之，不同种植方式土壤全氮、有机质、有效磷、速效钾含量差异显著，玉米地、蔬菜地土壤养分明显含量高于其它地。其原因是农户追求经济效益，在玉米和蔬菜种植中投入过多的化肥。

2.3 不同耕作方式土壤肥力水平状况

土壤有机质的含量和性质影响土壤的缓冲性、土壤温度、通气状况及耐肥性[8]，是评价土壤肥力的重要指标之一，其数量和质量受土壤水分、温度、土壤质地、pH值和农事活动等因素的影响[9]。 氮、磷、钾是促进植物生长的必需营养元素，是评价土壤肥力的重要指标，土壤速效养分的转化受气候、地形、地貌、水分状况、土壤酸碱度、耕作措施等诸多因素的影响，施肥措施和种植作物直接影响速效养分的含量。根据全国土壤养分指标分级标准对所调查样品的全氮、有效磷、速效钾、有机质状况进行统计分级，结果如表4。从有机质分级来看：谷子及谷子核桃间作地有机质的含量都在低水平及低以下水平;小麦和小麦核桃间作在中等水平以下;玉米地、大豆核桃间作地、蔬菜地分别有16.8%，12.5%，4.4%的土壤样品有机质含量处于高水平以上。从全氮分级来看：谷子及谷子核桃间作地全氮的含量都在低水平及低水平以下;小麦和小麦核桃间作在中等水平以下;玉米地、大豆核桃间作地、蔬菜地分别有17.1%，9.1%，10.3%的土壤样品全氮含量处于高水平以上。从碱解氮分级来看：只有蔬菜地和玉米地有10.3%和8.15%的土壤样本碱解氮含量属于高水平，其它耕作方式土壤碱解氮含量都处于低水平以下。从有效磷分级来看：谷子地和小麦有效磷含量都处于中等水平以下，玉米地、谷子核桃间作地和蔬菜地分别有15.4%，19.4%，13.1%的土壤样品有效磷含量处于高水平以上，磷素在玉米地和蔬菜地的累积，不仅造成磷肥浪费，也会带来周围环境污染的风险，因此，需注意磷肥的合理施用。从速效钾分级来看：7种耕作方式下土壤速效钾含量主要集中在低水平和中等水平;玉米地处于高与极高水平占42.5%，大于其他耕作方式。

综上所述，按照全国耕地土壤养分分级标准进行评价，7种种植方式土壤有机质平均含量水平均处于中等及以下，这主要是畜禽养殖量少、农户投入有机肥减少以及不注重增施有机肥引起的。调查区不同种植方式土壤全氮、有机质、碱解氮和有效磷含量水平处于中等以上的地块数量少于50%，玉米地和蔬菜地土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量水平处于中等以上的地块数量相对多。在施肥方法上，需增施有机肥，注重氮、磷、钾的配合施用。

3  结  论

土壤养分是自然因子和人为因子共同作用的结果，种植方式直接影响土壤养分的输入和输出。本次调查结果表明，孝义市不同种植方式土壤养分中变异系数最大的是速效钾，最小的是碱解氮;不同种植方式土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量差异显著;由于灌溉、施肥、耕作方式等人为因素，玉米地、蔬菜地速效养分及全氮和有机质含量水平较其它高，处于中等水平以上的地块数量也最多;不同种植方式土壤中有效铁、锰、铜和锌含量差异显著;农作物核桃间作显著降低土壤中钾的含量。建议孝义市区域的玉米地和蔬菜地在合理的增加投入的同时，注重氮磷钾合理配合施用，农作物核桃间作地要增加钾肥的投入，以维持土壤的可持续发展。

参考文献：

[1] 侯鹏程， 徐向东， 潘根兴. 不同利用方式下吴江市耕地土壤环境质量变化[J]. 生态环境， 2007， 16（1）：152-157.

[2] FU B J， CHEN L D， MA K M. The relationships between land use and soil conditions in the hilly area of Loess plateau in northern Shaanxi， China[J]. Catena， 2000， 39： 69-78.

[3] 赵庚星， 李秀娟， 李涛， 等. 耕地不同利用方式下的土壤养分状况分析[J]. 农业工程学报， 2005， 21（10）：55-58.

[4] 赵瑞芬，张一弓，张强，等.不同土地利用方式对土壤养分状况的影响—以太原市为例[J]. 中国农学通报， 2011， 27（14）：2662-2668.

[5] 赵瑞芬，程滨，张强，等.旱作农田不同耕作土壤养分状况研究[J]. 安徽农业科学， 2011， 39（18）：10893-10895.

[6] 苏永中，赵哈林.科尔沁沙地不同土地利用和管理方式对土壤质量性状的影响[J].应用生态学报，2003，14（10）：1681-1686.

[7] 郭旭东，傅伯杰，陈利顶，等.低山丘陵区土地利用方式对土壤质量的影响-以河北省遵化市为例[J].地理学报，2001，56（4）：447-455.

[8] 刘梦山，安韶山，常庆瑞. 宁南山区不同土地利用方式土壤有机碳特征研究[J ] .水土保持研究，2005 ，12 （3）：47-49.

[9] 陈桂秋，黄道友，苏以荣，等.红壤丘陵区土地不同利用方式对土壤有机质的影响[J].农业环境科学学报，2005，24（2）：256-260.

[10] 张世龙，陈晓远.韶关市西连镇不同土地利用方式对土壤肥力的影响[J].韶关学院学报（自然科学），2006，27（12）：108-111.

[11] 姚静，张永娥，王瑞良，等.不同利用方式对鲁南地区土壤养分状况的影响[J].安徽农业科学，2010，38（14）：7431-7434.

[12] 姚春霞，陈振楼，许世远.上海市郊旱作农田土壤养分资源状况[J].水土保持学报，2007，21（1）：131-134.

[13] 王宗明，张柏，宋开山，等.不同利用方式对松嫩平原典型县耕地土壤养分状况的影响[J].生态环境，2008，17（2）：704-707.

[14] 高晓霞，杨淼.山西省孝义市农田土壤养分的分布规律研究[J].中国农学通报，2015，31（11）：248-252.

[15] 鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京：中国农业科技出版社，1999：146-196.