不同利用方式对遵义市典型黄壤土壤养分及质量的影响

邵代兴， 罗元琼， 苟世新， 周开芳

(遵义市农村发展服务中心， 贵州 遵义 563000)

0 引言

【研究意义】农业是人类生存发展、社会稳定和国家安全的重要保障，而土壤是农业的基础[1]。土壤养分是土壤肥力的重要指标和农作物正常生长不可缺少的重要物质，土壤养分和质量与粮食安全、生态环境和人类健康密切相关[2-3]。土壤养分和质量最初由成土母质决定，但由于人为活动的干扰，导致许多自然要素和土壤生态过程的变化，从而影响土壤物理、化学和生物等内在特征变化，导致土壤养分和质量不同[4-5]。遵义市地处贵州省东北部，位于北纬27°08′～29°12′，东经105°36′～108°23′，国土面积307.62 hm2，耕地面积83.81万hm2，林地面积162.90万hm2。其中，水田25.74万hm2、旱地68.07万hm2。土壤类型包括黄壤、黄棕壤、紫色土、石灰土、粗骨土、潮土和水稻土。黄壤是遵义市分布最广，面积最大的土壤类型，面积108.02万hm2，占比为37.89%。黄壤分为典型黄壤、漂洗壤和黄壤性土3个亚类，典型黄壤亚类分布最广，面积最大。典型黄壤的利用方式主要有林业用地和耕地，耕地主要种植玉米、水稻、烤烟、辣椒、蔬菜、水果等，耕种制度一般为玉米、玉米+蔬菜、玉米+红薯、玉米+红薯+蔬菜、水稻+油菜(蔬菜)、烤烟或辣椒、烤烟(辣椒)+蔬菜等。【前人研究进展】龙健等[6]研究黔中岩溶丘陵区几种不同土地利用和管理方式对土壤性状的影响表明，管理粗放、缺乏有机物料投入的岩溶旱坡耕地，其土壤肥力出现退化现。赵瑞芬等[7]研究表明，土地利用方式对土壤养分状况有较大影响，马铃薯地和退耕还林地肥力最差。土壤资源必须利用才能体现其价值，科学合理的利用方式能保证土壤养分均衡提高，质量提升，反之则导致土壤养分减少和失衡，土壤性质变差[8-9]。【研究切入点】不同利用方式对土壤养分和重金属含量的影响不同，研究农业利用和管理方式下土壤养分和质量的变化规律，是保护土壤资源，防止土壤质量退化，合理利用和管理土壤资源的客观需要[10]。【拟解决的关键问题】采集遵义市典型黄壤地区不同利用方式和管理水平的土壤进行检测，分析典型黄壤不同利用方式下土壤养分和重金属含量的变异特征，为合理利用和保护土壤资源提供依据。

1 材料与方法

1.1 土壤样品采集

采集典型黄壤亚类四系粘土黄壤土属不同利用方式的土壤类型，兼顾代表型和典型型，有针对性的布设采样点，按照文献[11]中土壤样品采集要求，于2019年12月和2020年1月分别采集林地、退耕还林地(5年)、园地(种植5年)、旱地(种植玉米为主)、水田(种植水稻)、菜地共6种不同土地土壤，均采自于遵义市周边城镇。

1.2 检测项目

按照文献[12]的方法检测土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、缓效钾、速效钾、阳离子交换量、有效铜、有效锌、有效铁、有效锰、有效硼、有效钼、有效硫、有效硅、镉、铬、铅、砷、汞。

1.3 数据处理

数据采用传统的Fiser统计方法[13]进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同利用方式土壤的pH、有机质和阳离子交换量

由表1可见，不同利用方式土壤的pH、有机质和阳离子交换量。

表1 不同利用方式pH、有机质和阳离子交换量的变化特征

2.1.1 pH 土壤pH最高的是水田，为6.31；最低的是林地，为5.01。退耕还林及其他利用方式的pH均高于林地，表明在自然成土因素影响下黄壤pH偏低，但在人为因素干扰下黄壤pH逐渐增大。

2.1.2 有机质 土壤有机质含量菜地最高，为34.8 g/kg；水田次之，为33.53 g/kg；退耕还林地最低，仅26.73 g/kg。退耕还林地一般分布在远离村寨、耕种不方便的地方，施肥少，导致土壤有机质含量低，菜地耕种方便同时利用率和产出高，施用有机肥多的有机质含量高。

2.1.3 阳离子交换量 土壤阳离子交换量顺序为水田>菜地>园地>退耕还林>旱地>林地，由于成土母质的影响，典型黄壤阳离子交换量不高，在施肥因素影响下阳离子交换量含量逐渐增加。

2.2 不同利用方式土壤的氮磷钾含量

由表2可见，土壤全氮和碱解氮含量变化趋势基本一致，均以菜地含量最高，退耕还林地最低，依次为菜地>旱地>水田>园地>退耕还林地>林地，林地和退耕还林地含量相差不大，但与其他利用方式相比相差较大，尤其是与菜地相比，主要是林地和退耕还林地磷肥施用少，磷含量低，而旱地、水田和菜地因长期施用磷肥而积累，土壤含磷量高。缓效钾和速效钾含量趋势均为林地和退耕还林地含量较低，缓效钾水田最高、速效钾旱地含量最高。

表2 不同利用方式土壤氮磷钾含量

2.3 不同利用方式土壤的中微量元素含量

由表3可见，不同利用方式下土壤的中微量元素含量不同。有效铜旱地含量最低，水田最高，可能与人为活动向土壤中归还铜以及铜的生物有效性有关。有效锌、有效铁、有效锰以林地的含量最低，表明人为活动可以增加土壤中这些元素的含量，不同利用方式增加的量不同，有效锌和有效锰均以菜地的含量最高，有效铁以旱地的含量最高；有效硼和有效硅旱地的含量最高，这可能与作物选择吸收有关。

表3 不同利用方式土壤的中微量元素含量

2.4 不同利用方式土壤的重金属元素含量

由表4可见，林地的重金属元素含量均小于其他土壤利用类型，表明在人为耕种影响下土壤重金属含量增加，不同元素增加的比例不同。铬含量最高的是园地，比林地增加174.73%；镉含量最高的是菜地，比林地增加209.09%；铅含量最高的是水田，比林地增加87.30%；砷含量最高的是菜地，比林地增加148.20%；汞含量最高的是园地，比林地增加140.00%。根据土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB 15618—2018)[14]，铬和镉除菜地、铬除园地外，其余均未超过土壤环境质量二级标准含量标准和农用地土壤污染风险筛选值。

表4 不同利用方式土壤的重金属元素含量

3 讨论

土壤pH、有机质和阳离子交换量是土壤重要的化学性质，其含量不同反应了土壤肥力的高低、保肥和供肥能力，同时在环境保护、农业可持续发展等方面均有重要意义。pH和阳离子交换量林地最低，在自然成土因素影响下pH和阳离子交换量偏低，在人为因素干扰下有逐渐增加的趋势。有机质含量菜地最高，水田次之，菜地一般施用有机肥多，长时间的积累有机质含量高，退耕还林地最低，退耕还林地一般偏远耕种不便，施肥少同时有机质未得到补充，有机质含量不高。

土壤中氮磷钾元素是土壤肥力的重要指标，同时也是作物生长的必须元素，氮磷钾元素含量受耕种制度、施肥和利用方式等诸多因素的影响。土壤不同利用方式下全氮和碱解氮含量变化趋势基本一致，以菜地含量最高，退耕还林地含量最低，差异较明显，与施入土壤中氮肥密切相关。速效磷含量依次为菜地>旱地>水田>园地>退耕还林地>林地，林地和退耕还林地磷肥施用少，磷含量低，而旱地、水田和菜地，因长期施用磷肥而积累，土壤含磷量高。缓效钾和速效钾含量趋势均是林地和退耕还林地含量较低，缓效钾水田最高、速效钾旱地含量最高。

土壤的中微量元素含量主要由成土母质、大气中各种沉降、施肥影响和土壤利用方式等因素决定。土壤不同利用方式下中微量元素含量不同，有效铜是旱地含量最低，水田含量最高，有效锌、有效铁、有效锰林地含量最低。表明，人为活动有增加土壤中微量元素的趋势，不同利用方式增加的量不同，有效锌和有效锰均以菜地含量最高，有效铁以旱地含量最高，有效硼和有效硅旱地含量最高。

土壤重金属主要来源成土母质、人为施肥和农药，在成土母质相同和无污染源的情况下，土壤重金属元素含量与人为因素密切相关。林地重金属元素含量均小于其他利用类型，表明人为耕种不同程度增加土壤的重金属含量，铬和镉除菜地、铬除园地外，其余均未超过土壤环境质量二级标准的含量标准和农用地土壤污染风险筛选值。

4 结论

不同利用方式土壤养分含量不同，林地pH、阳离子交换量、有效磷、有效锌、有效铁、有效锰、有效硼及重金属元素的含量最低。

退耕还林地有机质、全氮、碱解氮、缓效钾、速效钾、有效钼的含量最低，退耕还林地由于一定时期受人为因素的影响，部分指标低于林地，表明在前期的利用中未及时对相应元素进行补充。

园地除全氮低于林地外，其余20个指标的含量高于林地，旱地除有效铜、有效钼低于林地外，其余19个指标的含量均高于林地，水田和菜地21个指标的含量均高于林地。

退耕还林、园地、旱地、水田、菜地的重金属元素均高于林地。