墨脱县农田土壤养分现状与分布特征

杨爽

（西藏农牧学院资源与环境学院，西藏林芝860000）

0 引言

土壤是人类从事农业生产必不可少的自然主体，土壤肥力是土壤作为农业生产资料的物质基础，土壤养分尤其是有机质、氮磷钾是土壤肥力的重要组成部分[1]。农田土壤养分含量直接影响农作物生长与粮食产量[2]，研究土壤养分现状和空间分布情况对土壤分区管理、指导农田合理施肥等具有重要意义。随着空间信息技术的不断发展，在农业中的应用也越来越普遍，尤其是地统计学方法被广泛地应用于不同尺度上土壤养分的空间变异研究[3-7]。如Cambardella等[3]研究了田间尺度上土壤养分的空间变异，Kuzel等[4]研究了1 hm2区域内pH和有机质的空间变异，吕真真等[5]研究了环渤海沿海区域土壤养分的空间变异及分布格局，赵明松等[6]研究了安徽省蒙城县农田土壤养分的空间变异特征，严玉梅等[7]研究了陕西省耕地土壤养分的空间分布特征，这些研究为了解区域土壤养分状况和保障现代农业可持续发展提供了科学依据。

西藏自治区成立以后，在1979—1984年进行过全区性的土壤普查工作，20世纪90年初对主要农区的30个县进行过土壤普查[8]，这些30年前的土壤普查数据已经不能反映目前西藏自治区的土壤养分状况，而掌握土壤养分状况是实现科学施肥的重要依据。本研究利用2017年墨脱县农田测土配方项目土壤调查数据，分析评价墨脱县耕地土壤养分现状，并利用地统计学方法，探讨墨脱县土壤有机质、氮磷钾养分空间变异规律，以期为改善区域土壤肥力、指导农业生产等提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

墨脱县位于喜马拉雅山东侧，西藏自治区东南部，林芝地区南部，雅鲁藏布江下游，地理位置介于93°46′—96°05′E，27°33′—29°56′N之间，南北长约262 km，东西宽约227 km，墨脱全县总面积约为309万hm2，实际控制区面积为636738.93 hm2[9]，其中耕地面积为1447.67 hm2[10]，本研究仅分析中国实际控制区内（图1）墨脱县农田土壤养分现状与分布特征。

图1 墨脱县研究区位置和采样点分布图

墨脱县属喜马拉雅东侧亚热带湿润气候区，1月平均气温5℃，7月平均气温33.8℃，年均温16℃，年降水量2400 mm左右，年无霜期可达340天，年均日照时数2000 h[11]。墨脱干湿季节分明，水热同步，有效积温高，热量充足，适宜多种农作物和经济植物生长发育，由于气候条件优越，自然资源丰富，墨脱被誉为“西藏的西双版纳”[12-14]。墨脱县属雅鲁藏布江下游山川河谷地貌，北部山地山势陡峭，河谷深切，南部山地逐渐平缓，境内北高南低，垂直高差大于7000 m，平均海拔1200 m，属典型的立体气候区，气候、土壤及森林植被呈明显的垂直分布[15]。有红壤、黄壤、黄棕壤、棕壤、漂灰土等各类土壤。农作物主要有水稻、玉米、青稞、小麦等，经济作物主要有辣椒、茶叶、香蕉等。

1.2 土壤样品采集与分析

1.2.1 土壤样品采集 土壤养分数据来源于墨脱县2017年测土配方施肥工作：秋季作物播种前根据土壤类型、地形地貌、土地利用情况等共采集墨脱县6个乡镇84个村组272个土壤样品，同一田块内随机多点采样，采样深度为0～ 20 cm，多点小样混合后按四分法保留1 kg，并使用GPS定位仪确定采样点的地理坐标和海拔高度。

1.2.2 样品处理与分析 土壤样品在实验室自然风干后，挑出砾石、草根等侵入体，用木棒压碎研磨过1 mm和0.15 mm土壤筛。土壤有机质采用重铬酸钾氧化滴定法测定，土壤碱解氮采用碱解扩散法测定，土壤有效磷采用碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法测定，土壤速效钾采用乙酸铵浸提—火焰光度法测定[16]。

1.3 数据处理

1.3.1 土壤养分含量的分级标准 根据全国第二次土壤普查养分分级标准进行分级（表1）。养分指标变异程度根据变异系数进行划分，变异系数＜10%为弱变异，10%＜变异系数＜90%为中等变异，变异系数＞90%为高度变异[17]。

表1 土壤养分分级标准与丰缺指标

1.3.2 数据分析 应用Excel 2010软件对土壤养分含量进行描述性统计和分布频率统计分析，利用ArcGIS 9.3地统计模块的普通Kriging插值方法绘制土壤养分空间分布图。

2 结果与分析

2.1 墨脱县农田耕层土壤不同养分含量现状评价

2.1.1 有机质 由表2可知，墨脱耕地土壤有机质平均含量为89.18 g/kg，变幅为2.98～ 189.59 g/kg，变异系数为39.07%。全县土壤有机质含量主要集中在丰富等级，占90%（表3），其中背崩乡的土壤有机质平均含量最高，高达121.09 g/kg，达木乡的土壤有机质含量最低，平均含量为51.52 g/kg，由此可见墨脱县耕地土壤有机质含量极为丰富。

2.1.2 碱解氮 由表2可知，当前墨脱耕地土壤碱解氮平均含量为201.25 mg/kg，变幅为18.42～ 498.00 mg/kg，变异系数为45.13%，其中德兴乡土壤碱解氮平均含量最高，达到了277.45 mg/kg，其次为背崩乡，平均含量为233.06 mg/kg，帮辛乡土壤碱解氮含量最低，平均含量为141.78 mg/kg。由表3可知，当前墨脱县农田土壤碱解氮含量主要处于丰、稍丰水平，占比83%，其中帮辛乡碱解氮含量在丰富等级所占比例最低，为38.9%。

表2 2017年墨脱县农田土壤养分含量描述性统计

续表2

2.1.3 速效磷 结合表2和表3可知，全县土壤速效磷平均含量为11.23 mg/kg，变幅为0.31～ 135.74 mg/kg，其中背崩乡土壤速效磷平均含量最高，达到29.45 mg/kg，德兴乡最低，平均含量只有3.51 mg/kg，全县的土壤速效磷含量在中等及中等以下肥力水平所占比例高达84%。其中德兴乡土壤速效磷含量处于极缺水平的样本占比高达89.3%，格档乡、帮辛乡、墨脱乡土壤速效磷含量处于缺乏水平（包括稍缺、缺、极缺3个等级）的样本占比分别高达87.1%、77.8%、59%。表明墨脱县耕地土壤速效磷含量极为缺乏。

2.1.4 速效钾 表2和表3表明，全县土壤速效钾含量变幅为14.89～ 1954.97 mg/kg，平均含量为313.17 mg/kg，变异系数为117.92%，属于高度变异指标；全县土壤速效钾含量处于中等及以下水平比例为46%，处于丰富水平所占比例为45%。其中帮辛乡和德兴乡的速效钾含量处于丰富水平的样本所占比例最大，分别为74.1%和71.4%；而51.6%的格档乡土壤样品和72.3%的达木乡土壤样品速效钾含量处于缺乏水平（包括稍缺、缺、极缺3个等级）。

表3 墨脱县不同乡镇土壤养分含量分布频率 %

2.2 墨脱县土壤养分含量空间分布特征

应用Kriging最优内插法，通过Arcview的空间分析模块绘制了墨脱县耕地土壤有机质和速效养分含量的空间分布图（图2）。

图2 墨脱县耕地土壤养分空间分布

研究区域内有机质含量由东至西呈升高趋势，碱解氮含量由北至南呈升高趋势，有机质和碱解氮含量比较高的区域主要集中在背崩乡。在研究区内土壤速效磷整体上没有明显的空间变化规律，低值集中分布在研究区域南部，且大部分区域速效磷含量小于17 mg/kg，说明农民对磷肥的施用普遍不足，应注意磷肥的补充。速效钾的空间分布总体上西高东低，高值主要分布研究区域西南部，含量在310 mg/kg以上；低值分布在东南部，含量在130 mg/kg以下。

3 结论

当前墨脱县耕地土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾平均含量分别为89.18 g/kg、201.25 mg/kg、11.23 mg/kg、313.17 mg/kg。90%的土壤样本有机质含量处于丰富等级；83%的土壤样本碱解氮含量处于丰富等级和稍丰等级；速效磷含量处于中等及中等以下水平的样本比例高达84%；速效钾养分含量在中等及中等以下水平所占比例为46%，处于丰富水平所占比例为45%。从空间分布来看，研究区域内SOM含量由东至西呈升高趋势，碱解氮含量由北至南呈升高趋势，速效磷的空间分布无明显的变化规律，速效钾的空间分布总体上西高东低。总体来讲，墨脱县耕地土壤有机质含量丰富，氮素养分较丰富，磷素养分缺乏现象普遍，钾素养分部分区域缺乏。为提升墨脱县耕地土壤肥力水平，各乡镇应该因地制宜进行土壤培肥，除背崩乡外，其余各乡镇均应该重视磷肥的投入，尤其是德兴乡、格档乡、帮辛乡3个乡镇，而达木乡和格档乡要重视加大钾肥的施用。

4 讨论

尽管旅游资源十分丰富，但由于交通不便，信息闭塞，墨脱县经济仍以农业为主。全县耕地中，水田和坡度低于25°的常耕旱地分别占21.82%和21.65%，其余为坡度大于25°的陡坡旱地（刀耕火种丢荒后复垦的旱地），且不能长期连续耕作，即收获一季作物后休耕3～ 5年再复耕[10]。耕地条件差，加上广种薄收的原始耕作方式，墨脱县耕地生产力水平普遍较低。当地农村居民为了维持生计，毁林开荒、刀耕火种现象依然存在，这对区域生态建设和环境保护造成了巨大的压力，因此摸清和提高现有耕地的肥力水平具有重要的生产和生态意义。

土壤受五大成土因素和人类活动的影响，是不均一的时空连续体，因此土壤具有明显的空间异质性[18]。土壤养分空间分布特征直接影响区域土壤肥力水平和农业生产水平[19-20]。土壤有机质和碱解氮含量变异系数分别为39.17%、45.13%，介于10%～ 90%之间，呈中变异性，表明在区域内有一定差异，但变化不显著；速效磷和速效钾含量的变异系数大于90%，呈高度变异性，表明在区域上分异显著。土壤速效养分较SOM的变异程度大，这与养分元素在土壤中的化学行为和成土母质有关，同时受人类活动影响较大，如肥料施用种类及数量、耕作等田间管理措施等。

当前墨脱县耕地土壤有机质、速效磷、速效钾平均含量分别为 89.18 g/kg、11.23 mg/kg、313.17 mg/kg。2016年全国耕地质量监测报告显示国内耕层土壤有机质、速效磷、速效钾平均含量为24.3 g/kg、27.9 mg/kg、129 mg/kg[7]，由此可见墨脱县当前耕层土壤有机质、速效钾平均含量要高于全国水平，速效磷含量远低于全国水平。20世纪80年代土壤普查结果显示西藏自治区土壤“缺氮、少磷、富钾”[21]，30多年过去了，墨脱县耕地土壤缺磷的状况依然普遍存在。由于母质原因，西藏土壤普遍存在磷素不足的现象，20世纪90年代西藏农资部门从内地省份大量调运磷肥[21]，但由于交通不变和墨脱在西藏不属于主要农区，使得墨脱获得的化肥资源有限。在全国努力开展“双减”研究的背景下，西藏化肥的施用量在全国属于低水平[22-24]仍是客观事实，因此要提高墨脱县农业生产水平，未来很长一段时期内，加大化肥尤其是磷肥的投入量仍是行之有效的途径之一。

致谢：林芝市农牧局在样品采集和背景数据提供中给予了帮助，刘翠花教授和田发益教授在文章修改中提供了意见，谨此致谢！