甘肃省西甜瓜主产区土壤养分评价

赵泽普 薛亮 马忠明 史多鹏 鞠琪 薛莲 黄锐 赵朔阳

摘要：為了探究甘肃省不同区域西甜瓜种植地的土壤养分变化特征，以甘肃省西甜瓜主产县区为研究区域，采集14个县区143个田块耕层土壤样品，测定土壤有机质等养分含量，并进行比较分析。结果表明，甘肃省西甜瓜主产区养分含量随时间延长总体上呈明显的增长趋势，2016 — 2020年土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量分别达14.58、1.10、0.94、22.43 g/kg，土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量达58.02、22.61、173.65 mg/kg。整体上有机质含量处于中等偏下水平，全氮含量处于中上水平，全磷含量处于中等水平，全钾含量处于极高水平；碱解氮含量处于中低水平，速效磷和速效钾含量均处于较高水平。河西地区有机质含量低于陇中旱区；土壤全氮含量高于陇中旱区和陇东半干旱区，中部和东部接近；全磷和全钾含量各地区间差异不明显；碱解氮、速效磷含量河西地区高于陇中旱区和陇东半干旱区，达到中等和高水平，陇中旱区和陇东半干旱区仍处于低水平和中上水平；速效钾含量陇中旱区高于其他区域，但河西地区、陇东半干旱区均处于高水平。全省西甜瓜产区土壤养分仍较低，且分布不平衡，应增施有机肥，提升氮肥在中后期的施用比例，磷钾肥结合氮肥适量补充。

关键词：西瓜；甜瓜；土壤养分

中图分类号：S158.2              文献标志码：A              文章编号：2097-2172（2023）12-1133-07

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.12.009

Evaluation of the Soil Nutrients in the Main Producing Area of

Watermelons and Melons in Gansu Province

ZHAO Zepu 1， XUE Liang 2， 3， MA Zhongming 3， 4， SHI Duopeng 2， JU Qi 1， XUE Lian 5， HUANG Rui 4，

ZHAO Shuoyang 1

（1. Zhangye Water-saving Agricultural Experimental Station， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Zhangye Gansu 734000，

China; 2. Institute of Soil， Fertilizer and Water-saving Agriculture， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu

730070， China; 3. National Agricultural Experimental Station for Agricultural Environment， Lanzhou Gansu 730070，

China; 4. Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China; 5. Lanzhou Agro-technical

Research and Popularization Centre， Lanzhou Gansu 730000， China）

Abstract： Taking the main producing areas of watermelons and melons in Gansu Province， this paper aimed to analyse and evaluate the soil nutrient status of surface soil so as to provide scientific guidance for rational fertilization. The topsoil samples were collected from 143 plots in 14 counties， and the contents of soil organic matter and other nutrients were determined and compared.  The study confirmed that the nutrient contents of the soil showed an increasing trend in the main producing areas of watermelons and melons in Gansu Province over the past decade. From 2016 to 2020， the contents of organic matter， total nitrogen， total phosphorus and total potassium in soil reached 14.58 g/kg， 1.10 g/kg， 0.94 g/kg and 22.43 g/kg， respectively， while the contents of soil alkali-hydrolytic nitrogen， available phosphorus and available potassium reached 58.02 mg/kg， 22.61 mg/kg and 173.65 mg/kg， respectively. Overall， the content of organic matter was in the lower middle level， the content of total nitrogen was in the upper middle level， the content of total phosphorus was in the middle level， and the content of total potassium was in the high level. The content of alkali-hydrolyzed nitrogen was in the lower middle level， and the content of available phosphorus and available potassium were all in the high level. The organic content in western area was lower than that in the central arid area of Gansu， but the soil total nitrogen content in western area was the highest with no significant difference found in central arid area and eastern semi-arid area. Contents of total phosphorus and total potassium among different areas were not significantly different. The contents of alkali-hydrolyzed nitrogen and available phosphorus in western area were higher than that in central and eastern areas， which reached medium and high levels， respectively， in western area while the content in central and eastern parts were still at low and upper-middle levels.

The content of available potassium was higher in central area than other regions， but it was at a high level in western and eastern areas. The soil nutrient contents were lower in the main watermelon and melon producing areas of Gansu Province， and the distribution was also unbalanced. Organic fertilizer should be applied more， the ratio of nitrogen fertilizer should be increased at medium to late stage， whereas phosphate， potassium fertilizer and nitrogen fertilizer should be supplemented appropriately.

Key words： Watermelon; Melon; Soil nutrient

收稿日期：2023 - 10 - 14

基金項目：国家西甜瓜产业技术体系土壤与养分管理岗位（CARS-25）；甘肃省现代农业科技支撑体系区域创新中心重点科技项目（2020GAAS02）；甘肃省农业科学院中青年基金（2022GAAS59）。

作者简介：赵泽普（1985 — ），男，甘肃临泽人，农艺师，研究方向为作物栽培。Email： 381418967@qq.com。

通信作者：薛   亮（1982 — ），男，甘肃永登人，副研究员，硕士，研究方向为节水农业。Email： xuel_3521@163.com。

甘肃省是我国西瓜甜瓜的重要产区，2021年全省西甜瓜种植面积约4万hm2，占全国甜瓜种植面积的2.09%，产量为273万t，占全国总产量的3.58%。部分主产县区西甜瓜产值占比超过县区总产值的15%［1 ］，是农民主要的收入来源，成为当地农业的主要组成部分。与其他农作物相比，西瓜甜瓜种植收益较高，瓜农过量施肥、连作等现象普遍，由此产生了一系列土壤质量问题，其中营养不协调、次生盐渍化、土壤活性降低等问题较为普遍，也有部分区域存在重金属污染的风险［2 - 5 ］。重施肥、轻养地的行为导致耕地质量发生变化，关系到产业的可持续发展［6 ］。了解主产区土壤质量情况，可为生产中有效调整施肥方案提供依据。

土壤养分含量是土壤质量的主要指标，与作物产量、品质息息相关，生产中往往以速效氮、速效磷含量为依据确定施肥管理方案［7 - 8 ］。由于土壤类型的差异、种植结构的不断演变，土壤养分含量在时间和空间上都会出现变化［9 ］。研究表明，近30年来，甘肃大部分地区耕地因秸秆还田、绿肥种植等措施应用后有机质有所提升，增幅为0.30%～13.73%，但仍处于较低水平［10 - 11 ］。土壤平均全氮含量为0.92 g/kg，其中总监测样72.3%的区域全氮含量处于中低水平以下，有较大的提升空间［12 - 13 ］。全磷、全钾含量变化不显著，但速效磷和速效钾含量有明显提高，尤其是速效磷平均含量为11.19 mg/kg，较20世纪80年代提高了52.0％［12 ］。已有的研究表明，甘肃省不同区域的土壤养分空间和时间上都存在一定的差异，但这些研究并没有重点关注西甜瓜产区的土壤肥力变化。因此，我们采集甘肃省不同生态区域西甜瓜产区的土壤样品进行有机质、氮、磷、钾含量分析，探究不同区域的土壤养分变化特征，根据土壤养分分级标准进行评价，以期为不同产区西甜瓜生产的优质高产高效施肥管理提供科学依据。

1   材料与方法

1.1   土壤样品采集

2010 — 2020年，在甘肃省河西地区、陇中旱区和陇东半干旱区西瓜甜瓜的主产县区随机选取143个田块，根据地形以“S”形采样，每个田块选取5～7个点，在0～40 cm土层深度取样，同一田块各点混合后用“四分法”分样，保留1 kg带回室内经风干、研磨、过筛后备用。

1.2   测定方法

有机质采用重铬酸钾外加热法测定，土壤全氮用半微量凯氏定氮法测定，土壤全磷用碱熔 — 钼锑抗比色法测定，土壤全钾用碱熔 — 火焰光度法测定，速效磷采用 0.5 mol/L NaHCO3 浸提－钼锑抗比色法测定，速效钾采用 1 mol/L NH4OAC 浸提－火焰光度法测定，铵态氮、硝态氮采用1 mol/L KCL 溶液浸提－连续自动分析仪测定，土壤pH采用电位测定法测定［14 ］。

1.3   土壤养分评价依据

此次土壤养分分级标准参照全国第二次土壤普查及相关标准（表1）。

2   结果与分析

2.1   不同生态区域土壤有机质的变化

土壤有机质含量是衡量土壤肥力的重要指标。由表2可知，2010 — 2015年，全省西甜瓜主产区土壤有机质的平均含量为11.57 g/kg，陇中旱区高于河西地区和陇东半干旱区，达12.26 g/kg；随着生产投入的持续增加，2016 — 2020年全省西甜瓜主产区土壤有机质的平均含量上升到14.58 g/kg，陇中旱区、河西地区、陇东半干旱区较2010 — 2015年分别增加3.66、2.55、2.82 g/kg，增幅分别为29.85%、22.33%、25.57%，其中陇中旱区最高，河西地区最低；对照土壤养分分级标准，全省西甜瓜主产区土壤有机质含量均为中等水平。

2.2   不同生态区域土壤氮磷钾含量的变化

2.2.1    土壤全氮、全磷、全钾养分的变化    第二次土壤普查显示甘肃省土壤养分状况整体为“缺氮、少磷、钾有余”［15 ］，本研究结果与之类似。由表2可知，2016 — 2020年，全省西甜瓜主产区土壤全氮的平均含量为1.10 g/kg，较2010 — 2015年增加了0.12 g/kg，增幅为12.24%，对照土壤养分分级标准，达到中上水平；土壤全磷的平均含量为0.94 g/kg，较2010 — 2015年增加了0.08 g/kg，增幅为9.30%，达到中等水平；土壤全钾的平均含量为22.43 g/kg，较2010 — 2015年增加了1.59 g/kg，增幅为7.63%。相对而言，全氮的提升幅度最大。目前，全省产区全氮平均含量处于中上水平，全磷处于中等水平，全钾含量处于极高水平。

土壤全氮平均含量2010 — 2015年和2016 — 2020年均以河西地区最高，分别为1.10、1.27 g/kg；陇东半干旱区次之，分别为1.00、1.05 g/kg；陇中旱区最低，分别为0.83、0.98 g/kg，2016 — 2020年较2010 — 2015年分别提高了0.17、0.05、0.15 g/kg。2010 — 2015年河西地区较陇中旱区和陇东半干旱区分别增加24.54%、9.09%，2016 — 2020年分别增加32.53%、10.00%。

土壤全磷平均含量2010 — 2015、2016 — 2020年区域间变化不明显。2016 — 2020年河西地区、陇中旱区、陇东半干旱区全磷含量较2010 — 2015年分别提高了0.08、0.10、0.07 g/kg，增幅为9.20%、11.76%、8.14%。

土壤全钾平均含量2010 — 2015年以陇中旱区地区最高，为21.45 g/kg；其次是陇东半干旱区，为21.04 g/kg；河西地区最低，为20.02 g/kg。2016 — 2020年以河西地区最高，为23.80 g/kg；其次是陇中旱区地区，为22.07 g/kg；陇东半干旱区最低，为21.42 g/kg；较2010 — 2015年分别提高了3.78、0.62、0.38 g/kg，增幅为18.88%、2.89%、1.81%。

从全省西甜瓜主产区来看，2016 — 2020年较2010 — 2015年土壤全氮磷钾养分总体呈现增长趋势，尤其全氮的增幅最大；不同区域养分差异不同，全氮含量西部地区高于中东部地区，中部和东部地区接近，全磷和全钾含量各地区间差异不明显。

2.2.2    土壤碱解氮、速效磷、速效钾养分的变化    土壤中养分的供给能力一般用元素全量结合速效含量共同表征，碱解氮、速效磷、速效钾含量的高低也是判断土壤当季肥力的重要指标。由表2可知，全省西甜瓜主产区土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量也随着耕作年限逐渐提高。2016 — 2020年的土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量分别达到58.02、22.61、173.65 mg/kg，分别较2010 — 2015年提高了9.10%、28.91%、21.68%，整体上速效磷和速效钾含量的提升幅度大于碱解氮。

从区域变化来看，河西地区的土壤碱解氮含量由2010 — 2015年的57.41 mg/kg增加到2016 — 2020年的64.09 mg/kg，增幅为11.64%，其中陇中旱区、陇东半干旱区分别提高2.78%、12.67%；2016 — 2020年河西地区的碱解氮含量高于陇中旱区、陇东半干旱区的52.86、57.11 mg/kg，也高于全省的平均水平，但刚达到中等水平，陇中旱区和陇东半干旱区仍处于低水平。

速效磷含量变化的区域间差异也非常明显，河西地区的土壤速效磷含量由2010 — 2015年的19.05 mg/kg增加到2016 — 2020年的25.84 mg/kg，增幅为35.64%，其含量较全省平均水平高4.86 mg/kg；陇中旱区的土壤速效磷含量由16.32 mg/kg增加到21.56 mg/kg，增幅为32.11%；陇东半干旱区的土壤速效磷含量由17.24 mg/kg增加到20.44 mg/kg，增幅为18.56%；河西地区的土壤速效磷含量增量和增加幅度均高于陇中旱区和陇东半干旱区，2016 — 2020年各区域含量均达到高水平。

速效钾含量不同于碱解氮和速效磷含量的变化趋势，陇中旱区的提升明显，由2010 — 2015年的137.34 mg/kg增加到2016 — 2020年的198.85 mg/kg，增幅达44.79%。高于河西地区、陇东半干旱区和全省平均水平。对照分级标准，陇中旱区速效钾含量虽处于高水平，但已非常接近极高水平；河西地区由中上水平上升至高水平，陇东半干旱区仍处于高水平。

2.3   土壤养分含量分布

2.3.1    有机质    据各取样点测定结果，全省西甜瓜产区土壤有机质含量在10.00～20.00 g/kg的樣点分布比例为75.68%；其次含量在20.00～30.00 g/kg的比例为10.81%；处于低水平（6.00～10.00 g/kg）的比例为13.51%；全省西甜瓜主产区土壤有机质含量处于中等偏低水平，不同区域的分布情况也大致相近，河西地区、中东部地区有机质含量在10.00～20.00 g/kg的占比分别为76.92%、58.33%、84.62%。

2.3.2    全氮    全省土壤全氮含量居中等水平（0.75～1.00 g/kg）的样点分布比例为44.74%，高水平（1.50～2.00 g/kg）和中上水平（1.00～1.50 g/kg）比例为 21.05%，含量在0.50～0.75 g/kg的比例为7.89%，整体处于中等偏上水平。河西地区大部分区域在高水平（53.85%），中东部大部分处于中等水平。

2.3.3    全磷    河西地区全磷含量居中等水平（0.75～1.00 g/kg）的占比较多，为43.75%；其次是中上水平（1.00～1.50 g/kg）和低水平（0.50～0.75 g/kg），其比例均为25.00%。陇中旱区全磷含量在不同分级水平的分布为中上水平最高，达41.67%，之后是中等水平（33.33%）和低水平（25.00%）。东部地区全磷含量在0.75～1.00 g/kg的比例达到53.85%，高于中上水平和低水平的比例。全磷含量在全省主产区中等水平的比例为47.37%，中上水平的比例为34.21%，整体处于中等偏上的水平。

2.3.4    碱解氮    全省土壤碱解氮含量分布频率与全氮在整体上较为相似，处于中等水平（60.00～90.00 mg/kg）和低水平（30.00～60.00 mg/kg）的比例分别为38.39%和50.00 %；但区域间也有差异，河西地区土壤碱解氮含量处于中等水平的占比最高，达57.13%。

2.3.5    速效磷、钾    全省土壤速效磷含量主要集中在20.00～40.00 mg/kg的高水平，所占比例為 56.00%，区域间的分布比例接近；其次是中上水平（10.00～20.00 mg/kg）的分布，河西地区和中东部地区的比例为28.57%～42.86%。全省土壤速效钾含量整体处于高水平（150.00～200.00 mg/kg）的占比为57.14%，中上水平（100.00～150.00 mg/kg）占比23.81 %，极高水平（大于200.00 mg/kg）的占比19.04 %。相对而言，甘肃省土壤速效磷和速效钾含量处于较高水平。

3   讨论与结论

土壤有机质是决定土壤质量的基础，较高的有机质可以提高土壤的缓冲性和保肥性，显著增加耕层碱解氮、速效磷和速效钾含量，并促进土壤脲酶活性和碱性磷酸酶活性，从而为西瓜、甜瓜产量和果实品质的提升提供保障［16 - 17 ］。施用有机肥是提高土壤有机质含量的重要途径，但这是一个长期的过程，也与有机肥种类、施用强度以及施肥管理方法等各方面因素有直接关系［18 - 19 ］。本研究涉及的时间跨度长达十年，不同的地域有机质含量均呈现波动上升的变化趋势，陇中旱区的有机质提升幅度较大，这可能与当地土壤类型以及生产中重视农家肥投入有较大关系［20 ］，化肥与有机肥混施，在经历较长的阶段后，会在一个较高水平达到平衡点，并维持一段时间［21 ］。

氮磷钾是西甜瓜主要的营养元素，生产中通过施用大量元素肥料保证产量和品质，由此也对土壤养分产生影响［22 ］。本研究的结果显示河西地区土壤氮素有较大幅度的上升，土壤全氮和碱解氮含量高于中东部黄土高原地区，这种表现有可能与母质有关。研究证实，黑土上施氮会有氮库降低的现象，而在黄土氮库表现为稍微上升［23 ］，河西地区多为灌漠土，氮素较为贫瘠，增施氮肥对于氮素库容的增加更为明显，从而表现出较大的增加幅度。土壤中的磷大部分以闭蓄态磷的形式存在，在施入磷肥并有灌水或降雨条件下，省内大部分区域土壤仍难以具备长时间的酸性环境，并在根际分布足够的磷酸酶等分泌物促使磷活化，但有效磷更易聚集在表层，在采样时被检出［23 ］。本研究中表现出全磷变化幅度小于速效磷，小于氮素变化的现象，可能与磷素的这一特性有关。

从全省范围来看，相对于氮磷，钾素的变化较小，可能是东部地区钾素本来就比较富集，而且钾肥施用较少的原因［13，  24 ］。但在河西地区和中部地区出现钾素含量大幅提升的现象，这可能与当地的栽培管理方式有关。西瓜、甜瓜属于喜水作物，在河西地区需大量灌水，且栽培密度远高于陇中旱区和陇东半干旱区的砂田栽培和旱作栽培，因而在生育中后期追施氮钾肥以补充养分的行为更为普遍；在中部砂田栽培区，肥料的施用较为困难，瓜农在施用底肥时就采用有机肥和化肥足量混施的方式以防止后期脱肥。有研究表明施钾量在达到或超过作物吸收量后，也会提高土壤中的钾素含量，如果生产中与有机肥结合施用，这种效果会更明显［25 ］。关于在富钾区针对西瓜、甜瓜等品质方面对钾元素有更多需求的作物如何平衡利用土壤和外源钾素需要做更深的探索。

甘肃省西甜瓜主产区养分含量总体上呈现明显的增长趋势，2016 — 2020年，土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量分别达到14.58、1.10 、0.94、22.43 g/kg，较2010 — 2015年增长了7.63%～26.02%；土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量达到58.02、22.61、173.65 mg/kg，增长了9.10%～21.68%。整体上有机质含量处于中等偏下水平，全氮处于中上水平，全磷含量处于中等水平，全钾含量处于极高水平；碱解氮处于中低水平，速效磷和速效钾含量处于较高水平。全省西甜瓜主产区不同区域间养分存在较大差异，河西地区有机质含量低于中部旱区，土壤全氮含量高于中东部，中部和东部接近，全磷和全钾含量各地区间差异不明显；碱解氮、速效磷含量河西地区高于中部和东部，河西地区分别达到中等和高水平，陇中旱区和陇东半干旱区仍处于低水平和中上水平；速效钾含量陇中旱区高于其他区域，但和河西地区、陇东半干旱区都处于高水平。

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