澄城县农业土壤养分时空变化特征

胡 明

(1.渭南师范学院 农商学院，陕西 渭南 714099；2.陕西省河流湿地生态与环境重点实验室，陕西 渭南 714099)

【现代应用技术研究】

澄城县农业土壤养分时空变化特征

胡 明1,2

(1.渭南师范学院 农商学院，陕西 渭南 714099；2.陕西省河流湿地生态与环境重点实验室，陕西 渭南 714099)

研究耕地土壤养分(有机质(OM)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK))时空分布特征对改善土壤理化性状、保护环境和促进农业发展具有重要意义。通过运用经典统计学方法对2014年澄城县农业土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾时空变异进行分析，并与1982年土壤普查数据进行对比，结果表明：土壤有机质、碱解氮处于缺乏水平；有效磷处于适量水平；速效钾处于丰富水平；pH为弱碱性土。与土壤普查数据相比，澄城县土壤养分除速效钾略有下降外，其他养分都有了较大幅度的提高。建议该地区增加有机肥的投入，以保证作物稳产、高产。

澄城县；农业土壤；养分

0 引言

土壤养分是指土壤为植物生长所提供的必需的营养元素[1]。从20世纪70年代开始，人们逐渐认识到对土壤养分状况进行研究，能够有效地指导农民耕作和施肥等种植活动，同时也对生态环境保护具有重要意义[2]。20世纪80年代，土地评价研究在世界各国普遍展开。我国曾于20世纪50年代和80年代进行了两次土壤普查，摸清了当时我国土壤养分含量的基本情况，之后再没有进行过大规模的土壤普查，近年来，不同地区进行的测土配方实验促进了人们了解当地土壤养分现状的发展。目前利用测土配方实验与两次土壤普查数据进行的农业土壤养分时空变化的研究已经很多。刘芬等[3]通过对渭北旱塬区第二次土壤普查数据与2010—2012年测土配方数据进行对比发现，有机质、碱解氮、有效磷都有一定幅度的增加，速效钾含量变化不大，这些变化与农业肥料的投入有密切的关系。赵清贺等[4]在研究黄河中下游河岸带土壤空间异质性时发现，铵态氮随海拔高度的增加有递增趋势，速效钾含量变化不大。吕真真等[5]在研究环渤海沿海区域土壤养分空间变异过程中发现研究区土壤养分总体上缺乏，特别是碱解氮、全氮、有机质含量相对较低。以上研究都是着眼于土壤养分及空间分布情况方面的研究，这对我国不同区域农田土壤养分在多年来耕作中的变化及发展提供了科学依据[6]。

在20世纪的土壤普查对研究区土壤养分基本情况有大致了解的基础上，再经过多年的种植，人们对土地的投入观念与投入方式发生了很大改变，摸清澄城县农业土壤养分现状以及变化趋势，可更好地指导农户正确施肥与耕种，有效利用和改良耕地土壤，保持土壤肥力，使农业土壤可持续发展，同时又可通过农作物增产缓解粮食供应紧张问题，提高农民收入，促进当地经济发展[7]。研究土壤养分对于保护澄城县耕地环境也具有积极作用。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

研究区地处陕西省渭北高原的东北部,北纬34°55′45″～35°27′05″,东经109°40′30″～110°05′50″,面积1 121 km2，县境属关中平原暖温带半湿润季风区，年均气温12℃，降水量680 mm，总耕地面积约600 km2，人口约有40万，是陕西省重要的粮食作物生产基地[8]。

1.2 土样采集和处理

本次研究采样时间为2014年,样品采集数量1 334个。采集深度0～20 cm，每块地取15～20个样点混合，通过四分法保留1 kg左右去杂后带回实验室，于阴凉通风处平摊放置风干。研磨后过60目筛，待测。

1.3 分析测定方法

土壤检测方法采用常规分析方法，土壤pH值用除去CO2的蒸馏水浸提，水土比为1∶2.5,玻璃电极法测定；有机质含量采用重铬酸钾外热法进行测定；碱解氮含量采用碱解扩散法测定；有效磷含量在经碳酸氢钠浸提后，用分光度法测定[9]；速效钾含量用乙酸铵浸提法测定。

1.4 数据分析处理

在进行数据分析时使用Microsoft Excel软件对所获取的数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 土壤养分现状分析

在土壤中，能够直接或经转化后被植物根系吸收的矿物质营养成分包括氮、磷、钾、钙、钠、镁、硫、铁、硼、钼、锌、锰、铜、氯等14种元素[10]。而土壤养分的有效性通常与土壤酸碱度之间存在一定相关性。植物的生长也要受到土壤溶液的酸碱度影响。土壤养分含量的丰缺将影响区域第一产业的发展，从而影响当地产业结构和经济发展状况[11]。

表1 2014年澄城县土壤养分描述性统计特征

表2 1982年全国第二次土壤养分普查数据

结合表1与表2，当地农业土壤pH值以弱碱性为主，与1982年比较，弱碱性土壤的覆盖面积有所增加，由于弱碱性土壤对土壤的物理性状具有良好的促进作用[12]，所以当地农业土壤正在逐步向好的方向发展，但仍需注意由于使用化学肥料而造成的土壤酸化，建议多施用有机肥料。澄城县农业土壤有机质含量的平均值为13.04 g/kg,较1982年的1.03 g/kg有了近13倍的提高，同时2014年有机质最大值27.10 g/kg，最小值5.90 g/kg和1982年的最大值3.18 g/kg、最小值0.33 g/kg相比较都有了很大提升，说明在近30多年的耕作中，人们已经关注有机肥料的施入，这对当地农业土壤理化性状的改良起到非常重要的作用。碱解氮作为速效态氮对当季作物生长起到非常重要的作用，澄城县农业土壤碱解氮平均值为47.89 mg/kg,变动区间为20～100 mg/kg，相比较1982年的情况有所提高，但是提高幅度不是很大，这可能与长期种植作物消耗较多有关；土壤有效磷含量的平均值为10.39 mg/kg,变动区间为0.5～32.8 mg/kg，与1982年对比发现，其平均值提高了近1倍，而最大值基本没有太大变化；土壤速效钾含量的平均值为193.22 mg/kg,变动区间为70～390 mg/kg，与1982年相比较变化很小，说明当地速效钾一直维持在一个较高水平上，多年来的种植并没有对其产生大的影响。从整体来看， 1982年碱解氮、有效磷、速效钾含量平均值为37.20 mg/kg、5.90 mg/kg、196.80 mg/kg，除速效钾含量略有下降外，碱解氮提高了22.3%，有效磷提高了43.2%，澄城县土壤养分呈上升态势，这与多年来农业科技水平、耕种技术、肥料施用等的不断进步都有着密不可分的关系。

通过农业土壤养分的变异系数可以发现农业在空间上的分布情况。变异系数分级情况是：一般变异系数大于0.36的为高度变异，0.16～0.35之间的为中等变异，小于0.15的为小变异[13]。澄城县土壤pH值的变异系数是0.01，为小变异，这说明研究区土壤pH空间差异不大，说明当地多年来化学肥料施用对当地土壤物理性状并没有产生较大影响；土壤有机质、碱解氮、速效钾的变异系数分别是0.23、0.31、0.31，均为中等变异，说明这三类土壤养分虽然在空间分布上有一定的差异，但是整体差异变化不是特别大，这可能和耕种方式、耕地所在的位置或农业施肥的肥料种类有关；土壤有效磷的变异系数是0.63，属于高度变异，说明其空间变化较大，这可能和农民施肥习惯有关系。

从整体上来说，澄城县土壤肥力在总的发展趋势上呈良好趋势，这对于该地农作物产量提高具有重要意义，对当地未来农业的良好发展起到了非常重要的作用。

2.2 土壤养分评价

根据农田土壤养分分级指标[14]，将土壤有养分的丰缺程度划分为五级标准，见表3。

表3 土壤有机质及氮磷钾丰缺指标

结合表1可知，澄城县2014年土壤养分中有机质、碱解氮的含量平均值为13.04 g/kg、47.89 mg/kg，均属缺乏水平；有效磷含量的平均值为10.39 mg/kg，属于适量水平；速效钾含量的平均值为193.22 mg/kg，属丰富水平。当地近年来土壤养分虽然都有了一定程度的提高，但是提高幅度还无法满足植物的生长需求，特别是对土壤理化性质都起到促进作用的有机质以及植物生长需求量最大的碱解氮，所以在未来的农业耕作中要进一步加强有机肥料的施加，增加土壤养分含量。有效磷的含量处于适量水平，相比较1982年有效磷水平来看，有了较大幅度提高，说明在多年来的农业种植过程中，农民重视了磷元素的施入，土壤缺磷的情况有所缓解，在今后的耕作中要继续注意补充磷素，虽然现阶段土壤磷在适量水平线以上，但是与此水平最低标准含量基本一致，所以还需继续关注土壤磷素的施入，以免造成植物缺磷引起的减产。速效钾从1982年到2014年的变化来看是变化幅度最小的，但是常年来土壤中的速效钾成分一直处于丰富水平，并且已经接近极丰富水平，当地速效钾能够满足当地农业生产的需求。

结合表3和表4，土壤有机质全部在适量和缺乏水平上，主要出现在缺乏水平，其代表面积302.08 km2，占耕地总面积的78.11%，由此可见，澄城县农业土壤有机质以缺乏为主，应提高农业土壤中有机质的含量；碱解氮在缺乏与极缺乏水平上的面积分别达到了278.01 km2、36.82 km2，占采样区域耕地总面积的81.41%，由此可见,澄城县农业土壤碱解氮含量水平较低，农作物生长需要增施氮肥；有效磷主要在适量和缺乏水平，其所代表的总面积为268.51 km2，占耕地总面积的69.42%，由此可以得出:澄城县土壤有效磷含量介于适量和缺乏之间，需要继续注意培肥土壤磷素；速效钾主要在极丰富、丰富和适量三个水平段上，其所代表的总面积为386.44 km2，占采样区耕地总面积的99.93%，由此得出澄城县的速效钾含量丰富。

表4 土壤有机质及氮磷钾丰缺分布频次

3 结论

(1) 通过2014年和1982年研究区土壤养分含量对比后发现：土壤pH值都向弱碱性方向变化，这对改良土壤物理性状起到了促进作用；有机质、碱解氮和有效磷含量都有了较大幅度的提高，特别是有机质提高幅度达到了近13倍，而碱解氮提高22.3%，有效磷提高了43.2%。速效钾含量虽然略有降低，但仍然处在丰富和较丰富水平上，说明当地一直关注速效钾的变化，使之维持在一个比较稳定的范围内。

(2) 澄城县土壤各项指标在不同采样点存在差异。土壤pH值在研究区域变异较小，且均为弱碱性土，这对当地土壤的物理性状改善有一定促进作用；土壤有机质、速效钾和碱解氮在研究区域中变异情况适中，这可能与耕种方式或肥料种类不同有关；土壤有效磷在研究区域中变异情况较大，这可能与施肥种类有关。

(3) 澄城县土壤养分总体上能够保证农业生产，但是按照农田土壤养分丰缺的划分标准来说，土壤速效钾含量丰富，有效磷主要处于适量和缺乏水平，有机质与碱解氮主要集中在缺乏水平，所以当地还应该重视碱解氮与有效磷的施用，继续加大有机肥的施入，关注速效钾的变化。

4 建议

(1) 虽然澄城县土壤养分整体含量与1982年相比较有所提高，但是整体还处在中等及中等偏下水平，还需要继续提高土壤中养分含量。建议多施加有机肥，如使用由动物粪便充分腐熟后生产的有机肥，建议施用0.9 kg/m2左右，根据作物生长情况再适量施用化肥。使用有机肥能够在提高土壤肥力的基础上，进一步增加土壤空隙及提升保水能力，为提高单位面积产量奠定基础，同时施用有机肥还能够避免由于长期施用化肥而造成的土壤板结情况，改善土壤物理性状。

(2) 农业土地上进行轮作或间作，增加豆科植物或绿肥类作物的种植，在不减少农民收入的基础上提高土地质量。

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【责任编辑 马小侠】

Analysis of Temporal and Spatial of Agricultural Soil Nutrient in Chengcheng County

HU Ming1，2

(1.School of Agriculture and Business,Weinan Normal Universitg,Weinan 714099,China; 2.Key Laboratory for Ecology and Environment of River Wetlands in Shaanxi Province，Weinan 714099，China)

The research of soil nutrients (organic matter [OM]; available nitrogen [AN]; available phosphorus [AP]; available potassium [AK]) is essential for improving the physical and chemical properties of soil，for protecting the environment and for sustaining agricultural development.This study used traditional statistics to evaluate the spatial and temporal variability of OM，AN，AP，AK content of Chengcheng county in 2014，and compared with the second national soil survey and the cultivated land productivity investigation and quality evaluation project in 1982.The results showed that OM and AN are on the lack level，AP at the appropriate level; and AK abundant level; Soil PH is weakly alkaline.Compared with the second national soil survey and the cultivated land productivity investigation and quality evaluation project in 1982，all the indexes increased significantly except for the slightly decrease of AK.The advice is that OM should be increased to maintain high and stable cereal crop yields.

Chengcheng county; agricultural soil; nutrients

S151.9

A

1009-5128(2017)08-0068-05

2016-07-08

陕西省河流湿地生态与环境重点实验室开放基金项目：黄河湿地农业面源污染现状研究(SXSD1402);渭南师范学院特色学科建设项目：秦东化工、材料技术调查(2014TSXK004);渭南师范学院科研计划项目：秦东渭河湿地水质调查与评价(15YKF003)

胡明(1978—)，男，河北沧州人，渭南师范学院农商学院副教授，农学硕士，主要从事地理科学研究。