耕地土壤养分现状研究——基于陕西省渭南市临渭区耕地

胡 明

(1.渭南师范学院 化学与材料学院，陕西 渭南 714099；2.陕西省河流湿地生态环境重点实验室，陕西 渭南 714099)

近年来，土壤养分状况随着田间种植制度、耕作方法、施肥水平的改变而发生变化，与20世纪80年代相比较，目前我国农业的可持续发展主要受土壤耕层变浅、容重增大、缓冲能力下降、污染加剧等因素的威胁。[1]雷咏雯等在不同取样尺度下测定发现，土壤中有机质、有效态氮、有效磷、速效钾在大比例尺下呈正态分布，中小比例尺下呈微偏态分布。[2]土地质量的高低不仅与农业操作有着密切的关系，更主要是由土地利用方式的多样性及所处地域的差异性所造成的。[3]

渭南市是陕西省最大商品粮生产基地，而临渭区内农业土壤质量的高低将直接影响整个渭南地区商品粮产量，调查农业土壤养分现状，并结合1982年全国第二次土壤普查数据，对比了解土壤养分的变化情况，进一步分析其变化原因，这将对当地农业的健康发展提供帮助，同时为提高施肥精度、调整田间不同施肥量、减少浪费、提高土地生产力、增加农民收入、保护农业资源和环境质量改善等方面具有重要的指导意义，此外也有助于农业的可持续发展和经济产业结构调整。

1 研究内容及方法

1.1 研究区概况

渭南市临渭区在陕西省关中平原的东部，109°23′E ～109°45′E，34°15′N～34°45′N，南北长60 km，东西宽14～32 km，总面积 1 254 km2,临渭区位于渭河流域，地形平坦，灌溉设施良好，盛产小麦、玉米、棉花，是我国重要的粮棉油生产基地。[4-5]

1.2 数据来源及样品采集

实验所需的样品采集于2014年，根据农业土壤分布情况，共设置采样点301个，土壤类型主要为耕地，作物为小麦、玉米、大豆，按照随机均匀分布点方式，在每个区域范围之内设15～20个样品采集点，采集土壤表层25 cm以上农业土壤，将所有样点土壤样混合去杂后，采用四分法留土壤样1 kg左右，并用GPS定位，将土样带回实验室令其自然风干，挑拣出石头，并用研钵研磨过筛后将其装好待测。

1.3 测定方法

pH值的测定用酸度计；有机质采用重铬酸钾容量法(外加热法测定)；碱解氮的测定采用扩散法；速效磷采用中性和石灰性法测定；速效钾则用NH4OAc浸提火焰光度法测定。[6]

1.4 统计分析

使用Microsoft Excel 2010软件处理数据。

2 结果与分析

根据全国第二次土壤普查的相关标准将土壤养分含量分级，详见表1至表5。

表1 土壤养分含量丰缺临界指标表

表2 土壤有机质含量丰缺临界指标表

表4 临渭区耕地采样点土样有机质含量的实际计算结果统计表

表5 临渭区土壤养分状况分析

2.1 土壤pH含量分析

从表3可以看出临渭区耕地pH在6.5～7.5之间的采样点占土壤总采样数的17%，pH值在7.5～8.5之间的占总采样数的83%，平均值7.63。由此可见，临渭区耕地土壤中性偏碱，无极酸、极碱情况，说明在多年的化学肥料施用过程中，没有给当地的土壤造成明显的变化。

由表5，pH变异系数为0.03，可以得出该地区pH相对稳定，空间差异小。土壤的pH既对土壤养分的有效性影响大，又与土壤养分关系密切[7]。临渭区土壤养分偏碱，这对作物的生长以及土壤物理性状的改善都有一定的帮助。

2.2 土壤有机质含量分析

有机质一方面是土壤中各种营养元素尤其是氮、磷的主要来源，另一方面又是植物和土壤微生物不可或缺的营养元素[8]。土壤有机质含量的高低是体现土壤肥力的重要指标，同时该指标也会影响土壤中 N、P含量，而且还能够让土壤具有保肥力和缓冲性，这对于提高土壤的物理性质具有重要意义[9]。临渭区农业土壤有机质的高低，可以较为直接地体现出土壤中有效态氮的含量。从表4看出：有机质大于处于丰富水平的采样点占总体的99.7%，而剩余的0.3%采样点处于缺乏水平。由此发现：临渭区耕地土壤有机质含量整体上很丰富，极少数地方含量缺乏。造成农业土壤有机质含量丰富的原因可能与有机肥料投入过多，秸秆还田量增加，作物茎秆、根茬C/N较高，在厌氧条件下分解缓慢，有机质得到积累等因素有关。再结合表5得出，该地有机质平均值为15.41 g/kg，最大值为29 g/kg，最小值为1.4 g/kg，标准差为3.98，变异系数为0.26，这些数据表明有机质在空间上的变化幅度大，分布不均匀，这可能与施肥情况不同有着密切的关系。

2.3 土壤碱解氮含量分析

与全氮相比较，碱解氮能较好地反映土壤近期之内氮素供应情况，也是衡量土壤肥力的一个指标。对于平衡施肥、控制农田面源污染具有重要意义[10]。由表3看出，土壤碱解氮在缺乏水平上占总采样点的81.1%，极缺乏水平占10.9%，中等及丰富水平占8.0%。表明临渭区土壤中碱解氮含量还很缺乏，结合前面有机质含量的情况来看，有机质含量大，说明全氮含量较高，但是当季可被植物吸收利用的碱解氮含量却比较低，说明土壤中氮主要是以缓效态为主。结合表5发现，该地碱解氮最大值为159 mg/kg，最小值为13.40 mg/kg，变异系数为0.29，说明该地空间差异性较大。造成农业土壤碱解氮含量低，空间变异性大的原因与农民的施肥种类及施肥量有着密切的关系，应继续增加临渭区农业土壤中氮肥的施入，但要注意在施肥过程中所造成的土壤酸化问题。

2.4 土壤有效磷含量分析

有效磷是土壤中易被农作物吸收的成分，是反映土壤磷素养分供应高低的指标，而土壤中磷素的贮量和供应能力又是通过土壤磷素养分含量高低来体现的。从表3可以发现：土壤有效磷在10～20 mg/kg的采样点占总数的41.7%，在20～40 mg/kg的占总数的45.7%，小于10 mg/kg的不足9%，大于40 mg/kg的占3.7%。结合表5，土壤有效磷最大值为172 mg/kg，最小值为4.3 mg/kg，变异系数为0.63，说明临渭区耕地土壤有效磷含量大部分处于中等及丰富水平，小部分在不足或缺乏水平；土壤中有效磷变化幅度大，这可能与耕作施肥有关，另外也可能与磷肥在土壤中迁移率低，不易因雨水淋洗而损失有关，从而导致投入大于吸收，磷在土壤中积累增加。过量施磷肥会导致磷的浪费，而且磷肥生产过程中会产生大量废气、废渣、废水，对土壤酸化、水体富营养化等环境问题具有极大的影响[11]，所以该地磷肥施用量较大，应适当控制磷肥使用。

2.5 土壤速效钾含量分析

土壤中的钾主要以速效钾、缓效钾和矿物态钾3种形式存在，速效钾能够较快地被作物吸收，在作物营养诊断和测土配方施肥方面意义重大。表3中土壤速效钾含量在100～150 mg/kg的采样点占20%，在150～250 mg/kg的占79.7%，还有0.3%的采样点处于偏高水平。由此发现，临渭区土壤中速效钾含量非常丰富，不需要专门以施肥的方式增加土壤中钾含量，这也与前人对黄土高原土壤中钾含量较高的研究结果相一致。结合表5，土壤速效钾最大值为267 mg/kg，最小值为109 mg/kg，变化幅度大，变异系数为0.13，标准差为22.01，地区分布不均，这可能与当地农民耕种方式以及耕种种类差异有关。

2.6 与全国第二次土壤普查数据比较

与全国第二次土壤普查数据对比，可看出渭南市临渭区土壤养分2014年和1982年的变化。从表6可以发现，临渭区耕地土壤中pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾均呈现出不同的变化，其中变化量最为显著的是碱解氮。土壤pH平均值与1982年相比增加了0.13个单位，增幅为1.73%，表明弱碱化和酸化问题同时存在于该区域，造成土壤酸碱两极分化的原因可能与施肥、耕种及灌溉等有关。有机质比1982年提高6.86个单位，增幅较明显，增幅为80.23%，这不仅体现了该区域有机质含量增加较明显，还说明该地区对有机质含量较低的土壤进行常年的农业改良，已经初见成效。碱解氮平均值从1982年的49.9 mg/kg增加到75.52 mg/kg，最小值变化幅度不大。有效磷平均值从1982年的6.7 mg/kg提高到21.15 mg/kg，最小值变化较小，最大值由37.5 mg/kg增加到172 mg/kg，平均值增幅为215.7%，增幅很大，表明在土壤中磷元素有显著累积。速效钾含量的平均值与1982年比较下降了23.44个单位，减幅达12.45%，但是其最小值从68 mg/kg提高到109 mg/kg，而最大值与1982年相比下降了143个单位，整体处在较高含量水平，说明经过多年耕种，当地速效钾含量分布更加均匀。土壤有机质变化显著，可能是与农民对有机肥的使用更加重视、国家对秸秆还田技术的大力推广有密切关系。氮肥、磷肥的大量使用是造成土壤中速效态氮磷元素增加的首要原因。土壤中速效钾下降主要是由于钾肥投入量减少，近年来人们受全国第二次土壤普查影响，普遍认为北方钾肥丰富，而忽视了钾肥使用，所以与1982年相比钾肥含量降低。

表6 2014年、1982年土壤养分统计参考值[12]

3 结论

土壤养分有助于提高作物的产量和品质。通过对临渭区耕地301个采样点数据进行分析，得出以下结论：

(1)临渭区土壤pH以碱性为主，且空间差异性小，相对稳定；土壤有机质大多数采样点处于丰富水平，地区差异较大；土壤碱解氮含量总体处于缺乏状态，变化幅度较大，且空间分布不均匀；土壤中有效磷含量比较丰富，但变异系数很大，空间差异大；土壤有效钾主要在丰富等级。

(2)与1982年相比较，pH变化相对不大，但仍需注意土壤长期施肥而造成的酸化；有机质增加幅度大；碱解氮增加较快，增幅超过50%，有效磷增加幅度极大，增幅达到215.7%，土壤中有效态磷的大幅度提高与当地农业施肥以氮、磷肥为主有关；速效钾含量有所减少，减幅达12.45%，但最低值有所提高，最大值降低，整体仍处于丰富水平。

(3)在临渭区农业土壤多年来的种植中，pH较为稳定，而有机质提高幅度较大，说明当地农民非常重视农业土壤质量提高，在多年的种植管护中，土壤整体性状有较大提高，建议在未来的耕种中应继续加大有机类肥料的使用，进一步改善土壤的理化性状；碱解氮、有效磷在多年的种植中含量有了一定的提高，这与当地施用化学肥料有关，虽然土壤中不缺，但长期使用化肥会影响到土壤的物理性状，建议可以适当间种或轮作豆科或十字花科植物，以通过生物方式提高土壤肥力；土壤速效钾多年来一直处于丰富水平，建议以后应注意钾肥的适当施用。