江苏省如东县耕地主要土壤养分变化趋势分析

刘爱云 高建国

摘要：对江苏省如东县2007年、2017年测土配方施肥主要土壤养分数据比较分析，发现如东县不同土壤类型、不同农区的土壤有机质、有效磷、速效钾含量均呈上升趋势。耕地土壤主要养分的变化与测土配方施肥、秸秆还田、绿肥种植等技术的应用密切相关。

关键词：土壤养分;土壤有机质;有效磷;速效钾;耕地

中图分类号： S158.3  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2020）17-0287-05

耕地是不可再生的自然资源，是人类赖以生存和发展的物质基础，在高强度开发背景和耕地面积持续减少的态势下[1]，耕地质量的变化正在对生态环境和社会经济发展构成严重的威胁，将导致耕地存量隐性损失[2]，因此研究耕地质量变化具有重要的现实意义。土壤肥力是耕地质量的重要指标，土壤养分可直接表征土壤的肥力情况，其含量对作物产量影响较大，土壤养分的变化与土壤属性、耕作制度和施肥情况等密切相关[3]。本研究以江苏省如东县为例，研究如东县土肥站2007年和2017年耕地土壤在施肥和耕作利用条件下土壤养分变化趋势，以期为耕地质量提升、培肥地力和粮食安全生产提供借鉴和参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

江苏省如东县地处长江三角洲北翼，位于江苏省东部和南通市域东北部，120°42′～121°22′E，32°12′～32°36′N，南与南通市通州区为邻，西与如皋市接壤，西北与海安县毗邻，东面和北面濒临黄海;如东县总面积1 872 km2，其中耕地面积为 108 511 hm2，占总面积的57.94%，属北亚热带海洋性季风气候区，常年无霜期223 d，年平均气温 15.4 ℃，年平均降水总量1 074.6 mm[4]。如东县耕地土壤分为潮土、水稻土、滨海盐土三大土类，分别占耕地面积的69.47%、4.15%、26.37%[5]。

1.2 数据来源

本研究以2007年和2017年测土配方施肥土壤样品分析结果为依据，其中2007年土样300个，2017年土样173个。以2007年采样点为基础，采用相近或相同的原则均匀采集土壤样品（0～20 cm），分析耕层土壤样品的有机质、有效磷、速效钾含量。

1.3 分析方法

為了保证2个年度数据的可比性和可靠性，所有样品的土壤有机质含量均采用重铬酸钾法测定，有效磷含量采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾含量采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定[6]。

2 结果与分析

2.1 土壤有机质

2.1.1 土壤有机质含量变化 土壤有机质是表征耕地质量的重要因子，在调节土壤理化性质、改善土壤结构、培育土壤肥力等方面有着极其重要的作用[7]。从表1可知，2017年土壤有机质含量为 7.3～42.7 g/kg，平均为23.2 g/kg，标准差为7.86，变异系数为33.88%;2007年土壤有机质含量范围6.7～37.4 g/kg，平均为18.6 g/kg，标准差为5.97，变异系数为32.10%。2017年土壤有机质含量与2007年相比平均增加4.6 g/kg，增加了24.73%。根据全国第二次土壤普查标准[8]（下同），与2007年土壤有机质以3、4级为主相比，2017年土壤有机质以2、3、4级为主，平均含量水平由2007年的4级提高到了2017年的3级，其中3级以上占比大幅度提高，由2007年的41.33%提高到2017年的59.06%，表明土壤有机质含量明显提高。可见自2005年如东县实施测土配方施肥项目以来，大力推广应用秸秆全量还田、增施有机肥技术、种植绿肥还田等，取得了明显的效果。

2.1.2 不同土壤类型有机质含量变化 由表2和图1可知，2017年水稻土、潮土、滨海盐土有机质平均含量分别为29.1、24.6、16.3 g，2007年水稻土、潮土、滨海盐土有机质平均含量分别为22.2、19.8、13.1 g/kg;2007年和2017年的土壤有机质含量均表现为水稻土>潮土>滨海盐土;与2007年相比，2017年3种土壤类型的有机质含量均呈上升趋势，水稻土、潮土、滨海盐土有机质分别上升6.9、4.8、3.2 g/kg，有机质含量增幅由大到小为水稻土>潮土>滨海盐土。水稻土、潮土、滨海盐土质地由重到轻，质地重的土壤，土壤胶体含量高，保水保肥性能好，土壤养分易积累，土壤有机质含量相对较高[3]。

2.1.3 不同农区土壤有机质含量变化 如东县主要分为旱作区和水旱轮作区两大农区。旱作区为豆（菜）—玉米轮作，水旱轮作区主要是麦（油菜）—水稻轮作。由表3和图2可知，2017年旱作区和水旱轮作区土壤有机质含量分别为14.5、24.9 g/kg，2007年旱作区和水旱轮作区土壤有机质含量分别为11.8、19.8 g/kg，2017年比2007年土壤有机质分别提高2.7、5.1 g/kg，水旱轮作区比旱作区土壤有机质提高幅度高。水旱轮作区土壤有机质腐殖化过程较强，矿化过程较弱，养分积累较快。而旱作区土壤有机质含量本身就较低，矿化过程较强，腐殖化过程较弱，土壤有机质含量积累少[3]。另外还由于水旱轮作区推广秸秆机械化全量还田，稻麦轮作区田块年秸秆还田量平均达到2 323 kg/hm2，使有机质含量上升幅度较大。

2.2 土壤有效磷

2.2.1 土壤有效磷含量的变化 土壤有效磷能直接被作物吸收利用，是土壤磷素养分供应水平高低的重要指标，也是评价耕地质量以及环境污染的重要指标之一[9-10];土壤有效磷含量测定结果可为农业生产提供依据[11]。由表1可知，2017年土壤有效磷含量为3.6～88.0 mg/kg，平均为23.0 mg/kg，标准差为15.89，变异系数为69.09%;2007年土壤有效磷量为 3.1～89.1 mg/kg，平均为20.4 mg/kg，标准差为15.82，变异系数为77.55%。2017年与2007年土壤有效磷均以2、3级为主，其中2017年3级以上比例为83.04%，2007年比例为69.67%，3级以上占提高了13.37百分点。可知2017年与2007年相比土壤平均有效磷含量增加了 2.6 mg/kg。

2.2.2 不同土壤类型有效磷含量的变化 不同土壤类型土壤速效磷含量有一定的差异，保肥保水能力强的质地黏重土壤有效磷含量的含量高，保肥保水能力弱的质地越轻的含量越低。由表2和图3分析，2017年和2007年2年的土壤有效磷含量均为水稻土>潮土>滨海盐土;与2007年相比，2017年水稻土、潮土、滨海盐的土壤有效磷依次分别提高了1.8、3.2、2.5 mg/kg。

2.2.3 不同农区土壤有效磷含量的变化 不同农区的种植制度对土壤有效磷含量有影响。由表2和图4可知，2017年和2007年2年的土壤有效磷含量均表现为水旱轮作区>旱作区，2个不同农区土壤磷含量变化幅度不一致，其中旱作区提高 1.3 mg/kg;水旱轮作区提高2.9 mg/kg。

2.3 土壤速效钾

2.3.1 土壤速效钾的变化 土壤速效钾是一类易被作物吸收利用的钾元素，是衡量土壤钾素养分供应能力的指标，可表征近期内可供植物吸收利用的钾含量[12]。及时测定、了解土壤速效钾含量及其变化，对指导钾肥的施用十分有必要。由表1可知，2017年土壤速效钾含量为48.0～356.0 mg/kg，平均含量为121.0 mg/kg，标准差为50.72，变异系数为41.92%;2007年土壤速效钾含量为28.0～328.0 mg/kg，平均为109.0 mg/kg，标准差为48.21，变异系数为44.23%。2017年和2007年速效钾的平均含量均为3级，2017年3级以上比例为60.24%，2007年为50.67%，2017年平均土壤速效钾含量比2007年提高12 mg/kg。

2.3.2 不同土壤类型速效钾含量的变化 不同土壤类型、成土母质对土壤钾含量的影响有较大差异[12]。由表2和图5可知，2017年与2007年相比，3种土壤类型的土壤速钾含量均表现为滨海盐土>潮土>水稻土，3种土壤类型速效钾含量均明显上升，其上升幅度为滨海盐土>水稻土>潮土，依次分别上升了16、12、12 mg/kg。

2.3.3 不同农区土壤速效钾的变化 由表3和图6可知，不同农区速效钾均呈上升趋势。2007年和2017年旱作区土壤速效钾分别为112、141 mg/kg，上升了29 mg/kg;水旱轮作区分别为108、117 mg/kg，上升了9 mg/kg。上升幅度為旱作区>水旱轮作区。

3 讨论与结论

2005年江苏省如东县作为全国首批测土配方施肥补贴项目县，在全面调查如东县土壤养分和施肥情况基础上，结合相关试验数据，提出了“控氮稳磷补钾”的施肥策略。2007—2017年，通过大力推广秸秆还田、氮磷钾配施、大量元素与中微量元素相结合、有机肥替代化肥等测土配方施肥技术，如东县耕地土壤耕层有机质、有效磷、速效钾含量总体上呈上升态势，在土壤固有属性不变的情况下，施肥和利用方式对土壤养分含量变化起了关键性作用。长期施肥导致土壤养分发生变化[13]，连续施用有机肥可明显提高土壤养分含量[14-16]。根据统计，2007—2017年，如东县化肥用量逐年下降，由2007年的6.36万t下降到2017年的4.01万t，粮食总产量逐年上升，由2007年的75.72万t上升到2017年的93.23万t[17]。化肥用量减少、粮食总产量提高与有机肥施用量的提高密切相关。根据2007—2017年秸秆还田调查数据，如东县小麦和水稻以机械收割为主，小麦秸秆全量还田面积从2007年55.6%提高到87.5%，麦秸秆平均还田量由 1 015 kg/hm2 增加到1 310 kg/hm2，水稻秸秆留茬高度在15.5 cm以上，平均还田量由862 kg/hm2增加到1 013 kg/hm2;旱作区大豆、蚕豆作物以收获青豆为主，其余茎叶部分作为绿肥全部还田，绿肥种植面积由6 510 hm2增加到7 330 hm2。肥情调查和监测点调查结果显示，秸秆还田面积和还草量逐年提高，2015—2017年平均秸秆还田覆盖率达78%，其中大部分作物留茬在机械耕作过程中被切碎还田，增加了进入土壤的生物量，有利于耕地养分的累积。根据7年40多组试验和调查资料统计，还草量与土壤有机质含量，呈直线正相关关系y=20.4x+108.2，相关系数r=0.999 3* *。张夫道研究得出，长期配施有机肥和化肥可提高土壤养分含量[18]。林葆等也表明，长期施用有机肥，可以提高土壤全量和有效养分含量，氮、磷、钾的配合施用能提高土壤的有机质、有效磷、速效钾含量水平[19]。根据15个肥情点150户肥情调查，如东县农作物氮磷钾肥投入情况如下：2007年氮、磷、钾肥施用量分别为283.18、79.29、82.12 kg/hm2，比例为 1 ∶ 0.28 ∶ 0.29;2017年氮、磷、钾肥施用量分别为250.48、80.03、86.45 kg/hm2，比例为1 ∶ 0.32 ∶ 0.35，除秸秆还田外，有机肥施用量占总肥比例由2007年7.52%提高到2017年的11.33%。从肥料结构看，氮肥用量下降，磷钾肥和有机肥比例明显提高。不同种植制度和栽培方式对土壤养分含量的影响不同[20-21]，中西部地区以稻麦（油）轮作为主，东部旱作区以种植豆、菜、玉米等旱作为主，中西部地区秸秆还田量较东部地区高，钾肥投入比东部地区低，有机质含量增加量高，东部地区以滨海盐土为主，土壤本身含钾高，施肥投入的钾肥比西部地区高，速效钾增加量高。

通过测土配方施肥技术的推广应用，农户施肥水平普遍提高，导致如东县土壤耕层有机质、有效磷、速效钾含量总体上升，但仍存在养分分布不均和不平衡的情况。土壤养分含量的大小及变化，不仅关系到农业的可持续发展，也影响着农业生态环境状况。特别是在磷肥施肥中，过量的磷累积可能会导致磷素随径流、侵蚀或淋溶等途径进入水体，进而导致富营养化[22]。因此，在施肥过程中，应该做到因地制宜，根据土壤养分丰缺情况和作物需肥规律精准施肥。同时，应结合土壤有机质、改良土壤结构等耕地土壤质量提升技术，继续推广秸秆还田、种植绿肥、增施有机肥和化肥减量的增效技术，提高肥料利用率，建立土壤与植物、土壤与环境的养分收支平稳关系，既让土壤保持较高肥力，同时又不对环境构成威胁，保持农业可持续发展。

参考文献：

[1]毛 伟，李文西，陳 欣，等. 扬州市耕地质量演变趋势[J]. 江西农业学报，2014，26（11）：75-78.

[2]苏建平，黄 标，丁 峰，等. 江苏省如皋市30年来土壤肥力质量演变分析[J]. 土壤通报，2009，40（1）：66-71.

[3]顾久伟. 如东县土壤养分动态演变及调控对策研究[D]. 南京：南京农业大学，2004：10-21.

[4]如东县年鉴编纂委员会.如东年鉴[M]. 北京：方志出版社，2018：13-14.

[5]江苏省土壤普查办公室.江苏土壤[M]. 北京：中国农业出版社，1995：264-308.

[6]全国农业技术推广服务中心.土壤分析技术规范[M]. 北京：中国农业出版社，2006：36-68.

[7]蒋明军，袁道先，谢世友，等. 典型岩溶流域土壤有机质空间变 异—— 以云南小红流域为例[J]. 生态学报，2007，27（5）：2040-2047.

[8]中国科学院南京土壤研究所. 土壤理化分析[M]. 上海：上海科学技术出版社，1978.

[9]裴瑞娜，杨生茂，徐明岗，等. 长期施肥条件下黑垆土有效磷对磷盈亏的响应[J]. 中国农业科学，2010，43（19）：4008-4015.

[10]鲁如坤，刘鸿翔，闻大中，等. 我国典型地区农业生态系统养分循环和平衡研究 Ⅳ. 农田养分平衡的评价方法和原则[J]. 土壤通报，1996，27（5）：197-199.

[11]宋春雨，韩俊杰，高崇升. 土壤有效磷及其化学测试方法研究进展[J]. 农业系统科学与综合研究，2010，26（3）：283-287.

[12]孙永健，周蓉蓉，王长松，等. 稻麦两熟农田土壤速效钾时空变异及原因分析——以江苏省仪征市为例[J]. 中国生态农业学报，2008，16（3）：543-549.

[13]谭海燕，童江云，包 涛，等. 昆明市滇池片区耕地土壤养分含量空间分布及变化情况分析[J]. 西南农业学报，2019，32（7）：1614-1620.

[14]刘杏兰，高 宗，刘存寿，等. 有机-无机肥配施的增产效应及对土壤肥力影响的定位研究[J]. 土壤学报，1996，33（2）：138-147.

[15]周广业，阎龙翔. 长期施用不同肥料对土壤磷素形态转化的影响[J]. 土壤学报，1993，30（4）：443-446.

[16]周晓芬，张彦才，步丰骥. 河北省主要农业土壤有机肥料对土壤钾素的贡献[J]. 河北农业科学，1997，1（2）：21-24.

[17]江苏省统计局. 江苏统计年鉴（2007—2017 年）电子版[EB/OL]. [2019-09-01]. http：//tj.jiangsu.gov.cn/2007/tjnj.htm.

[18]张夫道. 长期施肥条件下土壤养分的动态和平衡——Ⅱ.对土壤氮的有效性和腐殖质氮组成的影响[J]. 植物营养与肥料学报，1996，2（1）：39-48.

[19]林 葆，林继雄，李家康. 长期施肥的作物产量和土壤肥力变化[J]. 植物营养与肥料学报，1994（1）：6-18.

[20]赵 平，王自林，李字明，等. 昆明近郊水稻土、菜园土、大棚土养分调查[J]. 湖北农业科学，2004（6）：37-40.

[21]赵明松，李德成，张甘霖，等. 1980—2010年安徽省耕地表层土壤养分变化特征[J]. 土壤，2018，50（1）：173-180.

[22]李春林，陈敏旺，王 寅，等. 吉林省农田耕层土壤速效磷、钾养分的时空变化特征[J]. 中国土壤与肥料，2019（4）：16-22.