自贡市土壤养分时空现状与特征分析

杨皓宇，张道全

(1.四川省自贡市乡村振兴发展服务中心，四川 自贡 643000；2.四川省宜宾市南溪区农业农村局，四川 宜宾 644100)

土壤是一个时空连续体[1]，形成过程受土壤类型、地形、母质以及土地利用方式等各种自然因素的影响，决定了土壤养分特征的复杂性[2-4]。而频繁的人类活动以及农业资源的开发利用增强了土壤的养分变化。近年来，众多农业工作者对不同土壤类型[5-6]，利用方式[7]，作物种类[8-10]和海拔、地形地貌及成土母质等环境因素[11-13]下的土壤养分特征做了大量的研究。但通过资料查阅发现，尚未有农业工作者对自贡市土壤养分现状特征进行系统深入分析。基于对2019年全市669个耕地质量变更调查点位数据，分析了自贡市土壤养分的现状特征为区域性土壤规划利用、农业产业布局和农业绿色可持续发展等提供依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

耕地质量等级变更调查监测点按照耕地面积、作物种植情况、地形地貌等特征，充分考虑样点的代表性进行布设。在全市共布设采用点669个，其中大安区72个、富顺县218个、贡井区68个、荣县200个、沿滩区81个、自流井区30个。水稻土225个、紫色土377个、黄壤54个、新积土13个。2019年大春作物收获后，在布设的点位上选择土壤自然状态良好、地面平坦、各种因素相对稳定、面积在667m2以上的典型地块作为采样地点，每个样点按对角线法确定5个采样点采集0～20cm耕层混合土样，按四分法取混合土样2kg作为该点样品。同时记录采样点的地理信息(县、乡村、组名称，经纬度，海拔高度)，调查土壤类型、农业生产情况、地形地埋等信息。采样点分布如图1所示。

图1 研究区位置及采样点分布图

1.2 样品测定

土样采集后带回实验室，经去除杂物、自然风干和研磨过筛。土壤养分测定按照《四川省耕地质量变更调查样品采集制备、流转与检测质量控制技术规定》规定的方法进行，土壤pH测定用pH计法，土壤有机质含量测定采用重铬酸钾容量法，土壤全氮含量测定半微量凯氏定氮法，土壤碱解氮含量的测定采用碱解扩散法，土壤有效磷含量的测定采用碳酸氢钠(pH≥6.5)或盐酸-氟化铵(pH<6.5)浸提——钼锑抗比色法，土壤速效钾含量的测定采样醋酸铵浸提——火焰光度法。

1.3 数据统计处理方法

数据采用EXCEL和SPSS软件进行统计分析。地统计分析首先采用GS+软件进行半方差分析，以获取养分指标的最优理论半方差模型和参数，再在ArcGIS软件的地统计模块中进行空间插值。

2 结果与分析

2.1 土壤养分总体评价

自贡市土壤养分含量特征统计结果如表1所示。土壤pH范围在3.60～9.00之间。有机质含量为(21.6±10.6)g/kg，其变化范围在4.70～60.3g/kg之间；全氮含量为(0.77±0.68)g/kg，其变化范围在0.03～3.42g/kg之间；碱解氮含量为(122±45.7)mg/kg，其变化范围在36～286mg/kg之间；有效磷含量为(28.8±52.0)mg/kg，其变化范围在0.7～350mg/kg之间；速效钾含量为(148±76.1)mg/kg，其变化范围在25.0～350mg/kg之间。

表1 自贡市土壤养分含量特征统计

从土壤养分的变异系数来看，土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、速效钾含量的变异系数分别为19.9%、49.4%、88.1%、37.3%、51.5%，均为中等变异强度，土壤有效磷含量的变异系数为180%，属于强变异性。

根据2018年农业农村部发布的四川省土壤养分分级标准(表2)，从各养分含量的平均值来看，土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量属于较高水平，土壤全氮含量属于较低水平，酸性和碱性土壤分别占总数的41.9%和40.8%，中性土壤只占总数的17.3%。

表2 四川省土壤养分分级标准

对自贡市土壤养分含量进行分级统计，结果见表3。土壤有机质平均含量为21.6g/kg，其含量水平为较高等级的占28.3%，中等及以上水平的占67.1%，仅有12.9%的处于低等级。土壤全氮平均含量为0.77g/kg，其含量水平为低等级的占比最大，达到44.1%，中等及以上水平的只占35.3%，仅有5.8%的处于高等级。土壤碱解氮平均含量为122mg/kg，中等及以上水平占绝大多数，其比例为72.2%，仅有4.8%的处于低等级。土壤有效磷平均含量为28.8mg/kg，其含量水平为较低的占比最大，为27.5%，含量为较高的只占8.7%。土壤速效钾平均含量为148mg/kg，其含量水平为高和较高等级的比例均较大，分别为42.0%和27.5%，中等及以上水平的占82.5%，仅有5.8%的处于低等级。

表3 土壤养分各级样点比例

2.2 不同土壤类型土壤养分特征

不同土壤类型土壤养分平均含量见表4。

表4 土壤养分各级样点比例

在4种主要土壤类型中，黄壤pH最低，为5.44，显著低于其他3种土壤类型，而水稻土、新积土和紫色土的pH基本相当。土壤有机质含量以水稻土最高，为28.0g/kg，显著高于其他3种土壤类型，

而紫色土有机质含量在4种土壤类型中是最低的，只有17.8g/kg，这与紫色土发育时间短有关系。土壤全氮含量以黄壤最高，为1.11g/kg，其次为水稻土。土壤碱解氮含量以水稻土最高，为145mg/kg，其次为黄壤，而新积土和紫色土的碱解氮含量基本相当，显著低于水稻土和黄壤。土壤有效磷含量以黄壤最高，为75.7g/kg，显著高于其他3种土壤类型，而水稻土有效磷含量在4种主要土壤类型中是最低的，只有19.6g/kg。土壤速效钾含量以水稻土最高，为177mg/kg，显著高于其他6种土壤类型，而黄壤速效钾含量在4种主要土壤类型中是最低的，只有81mg/kg，显著低于其他3种土壤类型。

2.3 不同熟制土壤养分特征

自贡市作物种植类型多样化，就主要粮油作物来说，就包括水稻、小麦、玉米、油菜、青稞等。但是由于受水热条件、基础设施等限制，主要的熟制分为一年一熟、一年两熟和一年三熟3种。其中以一年两熟为主，具体包括水稻-油菜、水稻-小麦、玉米-油菜、水稻-蔬菜等。一年三熟主要包括麦-玉-苕、菜-稻-菜等。而一年一熟主要是干旱缺水区的冬水田和旱地，具体包括玉米、冬水-稻等。不同熟制土壤养分平均含量见表5。

表5 不同熟制土壤养分平均含量

不同熟制之间，以一年一熟种植制度下土壤养分含量最高，其有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量均显著高于其他两种熟制，分别为25.4g/kg、0.87g/kg、135mg/kg、28.2mg/kg和154mg/kg。这是由于一年一熟只种一季作物，利于土壤休养生息，易于积累养分，同时一年一熟种植制度下的水田，长期的淹水嫌气条件使土壤有机质分解缓慢，易于积累，并且在水稻收获后不排水，养分不易流失。

一年三熟种植制度下土壤有机质、碱解氮和有效磷含量显著低于其他两种熟制，分别为13.7g/kg、92mg/kg和17.3mg/kg，而土壤全氮含量与一年两熟制基本相当，显著低于一年一熟制，土壤速效钾含量在三种熟制下差异不显著。这是由于一年三熟种植制度下主要是土壤类型为紫色土的旱地，因为紫色土养分易于流失的特点，加之旱地土壤通气性较好，土壤有机质分解较快。

2.4 土壤养分空间分布特征

利用地统计学方法，分析土壤养分在地理空间上的变异，可以从整体上把握养分的空间分布规律。自贡市土壤养分空间分布见图2。

图2 土壤养分空间分布图

土壤pH在空间分布上，总体上呈现中间高两边低的趋势，中部的自流井区、沿滩区和大安区土壤pH总体呈中性偏碱，荣县西北部和富顺东南部土壤pH较低。土壤有机质含量总体上呈中部低两边高的特征，荣县西北部和富顺东南部土壤有机质含量相对较高，沿滩区、大安区和荣县南部地区土壤有机质含量较低。土壤全氮含量总体上有东南向西北逐步升高的趋势，荣县大部分地区、贡井区、自流井区和沿滩区大部分地区土壤全氮含量相对较高，而富顺和大安区土壤全氮含量相对较低。土壤碱解氮含量总体上呈现中间低两边高的特征，荣县西北部和富顺大部分地区相对较高。土壤有效磷含量总体上呈西北高东南低的特征，荣县西北部与南部和贡井区南部相对较高。土壤速效钾含量的区域差异不大，相对而言，荣县西北角相对较低。

3 结论

自贡市土壤有机质平均含量为21.6g/kg，属于较高水平，其含量水平为中等及以上水平的占67.1%，仅有12.9%的处于低等级。土壤全氮平均含量为0.77g/kg，属于较低水平，中等及以上水平的只占33.5%。土壤碱解氮平均含量为122mg/kg，属于较高水平，中等及以上水平占绝大多数，其比例为72.2%。土壤有效磷平均含量为28.8mg/kg，属于较高水平。土壤速效钾平均含量为148mg/kg，属于较高水平，中等及以上水平的占82.5%。酸性和碱性土壤分别占总数的41.9%和40.8%，中性土壤只占总数的17.3%。从土壤类型来看，以水稻土的总体养分水平相对较高。紫色土的有机质和全氮相对较低，黄壤的速效钾最低，水稻土的有效率最低，而4种土壤类型的碱解氮差异不大。不同熟制之间，以一年一熟种植制度下土壤养分含量最高，其有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量均显著高于其他2种熟制。一年三熟种植制度下土壤有机质、碱解氮和有效磷含量显著低于其他2种熟制。从土壤养分的空间分布来看，土壤pH和碱解氮的空间分布规律总体上均呈现中间高两边低的趋势，土壤有机质含量总体上呈中部低两边高的特征，土壤全氮含量总体上有东南向西北逐步升高的趋势，土壤有效磷含量总体上呈西北高东南低的特征，土壤速效钾含量的区域差异不大。