臨安市近30年農(nóng)田土壤地力演變狀況

徐祖祥　祝小祥　徐進(jìn)　徐友成

摘要：臨安市近30年隨著種植業(yè)結(jié)構(gòu)、耕作制度、施肥習(xí)慣和作物產(chǎn)量等變化，引起農(nóng)田土壤地力演變。據(jù)20世紀(jì)80年代初期第2次土壤普查和2008-2010年耕地地力調(diào)查數(shù)據(jù)前后比較，臨安市農(nóng)田土壤肥力已發(fā)生了很大變化，其變化結(jié)果表明，土壤pH呈下降趨勢(shì)，耕層厚度變淺，有機(jī)質(zhì)、全氮含量下降，堿解氮含量基本穩(wěn)定，速效磷含量呈上升趨勢(shì)，土壤鉀含量缺乏。為提高作物產(chǎn)量和改善土壤地力，農(nóng)田土壤應(yīng)積極推廣使用秸稈還田，推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)等技術(shù)措施，是提高作物產(chǎn)量和改善土壤地力長期有效的途徑。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田；土壤地力；養(yǎng)分含量；演變

中圖分類號(hào)：S158.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

論文編號(hào)：2013-0990

0 引言

近30年來，臨安市的種植業(yè)結(jié)構(gòu)、作物產(chǎn)量、耕作制度、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施、施肥習(xí)慣和施肥水平等發(fā)生了巨大變化，引起了耕地土壤肥力的變化。例如，農(nóng)田化肥施用量在逐年大幅增加，肥料結(jié)構(gòu)上從重氮肥輕磷、鉀肥，發(fā)展到重視磷、鉀肥以及復(fù)合肥的施用，對(duì)土壤養(yǎng)分平衡起到了重要作用。同時(shí)，有機(jī)肥料投入量卻慢慢減少，使農(nóng)田有機(jī)質(zhì)損失加劇。2000年以后在各級(jí)政府的重視和大力支持下，隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等一系列變化，全市開始實(shí)施秸稈還田以及重視有機(jī)肥的施用，并大力開展以種植綠肥、秸稈還田、推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)等為主的沃土工程建設(shè)，全市耕地土壤養(yǎng)分狀況發(fā)生了顯著變化。

根據(jù)2008-2010年耕地地力評(píng)價(jià)與1982年全縣第2次土壤普查時(shí)所采可比土壤樣本養(yǎng)分對(duì)比分析，可以看到第2次土壤普查后近30年來全市耕地土壤的養(yǎng)分狀況、耕地土壤環(huán)境質(zhì)量、肥料投入狀況、土壤性質(zhì)等都發(fā)生了顯著變化。土壤變化總體趨勢(shì)為：pH呈下降趨勢(shì)，土壤耕作層變薄，有機(jī)質(zhì)、全氮含量減少，表現(xiàn)土壤供氮能力下降，堿解氮含量平均基本穩(wěn)定，速效磷呈上升趨勢(shì)，不同產(chǎn)業(yè)含量非常不平衡，差異大，土壤有效鉀含量有增有減。為此，對(duì)全市農(nóng)田土壤地力演變進(jìn)行論述。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)域概況及樣品采集

本研究的土壤樣品采自浙江省臨安市。臨安位于東經(jīng)118°51′-119°52′、北緯29°56′-30°23′，地處浙西北部山區(qū)，東鄰杭州市余杭區(qū)，南連富陽市和桐廬縣、淳安縣，西接安徽省歙縣，北界安吉縣及安徽省績溪縣、寧國市。土壤采集時(shí)間為2008—2010年間。根據(jù)臨安市不同地域、不同土壤類型、不同種植方式，選點(diǎn)采集土壤樣品，每個(gè)采樣點(diǎn)分別選擇一塊有代表性的水田，五點(diǎn)混合法采集一個(gè)表層（0～20cm）水稻土混合樣，采樣點(diǎn)用GPS定位經(jīng)緯度，共采集農(nóng)田耕層土壤樣品867個(gè)將用于理化性質(zhì)的分析。

1.2土壤理化性質(zhì)分析方法

采集耕層土壤混合樣品放置于室內(nèi)涼干，將土壤粉碎后共分2份，先取1份通過60目篩后，直接測(cè)定土壤速效氮、有效磷、速效鉀、pH；另取1份研磨，使其通過100目篩后，測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、全氮。其分析方法魯如坤主編的《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》測(cè)定的土壤部分化學(xué)指標(biāo)：pH用1.0mol/LkCl浸提（1：2.5，w/v），pH計(jì)（HANNA-PH211A）測(cè)定；有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀氧化，外加熱法測(cè)定；全氮用半微量凱氏法測(cè)定，有效磷用鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀用乙酸銨提取法測(cè)定。

1.3土壤分析儀器

土壤分析儀器采用德國Gerhardt式定氮消解器KB-20S；德國Gerhardt半自動(dòng)定氮儀凱式型；北京普析科技有限公司TU-1900型雙光束紫外可見分光光度計(jì)、上海萊帕德科學(xué)儀器有限公司FP6410型火焰光度計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1土壤性質(zhì)和養(yǎng)分的變化

臨安現(xiàn)有農(nóng)田（水田）耕地面積約10000hm²，以種植水稻、玉米、番薯等糧食作物為主。土壤類型為洪積泥砂田、黃大泥田、泥砂田、黃泥田、黃泥砂田，泥質(zhì)田、培泥砂田。這類土壤類型質(zhì)地砂性重，屬壤質(zhì)土，土壤保水、保肥性能差，透水性好。20世紀(jì)80年代初期第2次土壤普查和2008—2010年間耕地地力評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)臨安市農(nóng)田土壤理化性狀和土壤肥力發(fā)生了很大變化。

2.1.1土壤pH 以種植糧食作物農(nóng)田土壤為例，與第2次土壤普查結(jié)果相比，全市農(nóng)田土壤酸化現(xiàn)象十分明顯，其變化結(jié)果見表1。第2次土壤普查時(shí)，土壤pH<4.5的耕地沒有，至2008年進(jìn)行耕地地力評(píng)價(jià)時(shí)，全市有3.6%的耕地pH低于4.5。1982年的數(shù)據(jù)表明，當(dāng)時(shí)臨安市耕地pH大多集中在5.5～6.5，占全市耕地的78.3%，而2008年調(diào)查結(jié)果顯示，糧食作物耕地土壤pH處于4.5-5.5為最多，占調(diào)查樣點(diǎn)的58.2%，總體出現(xiàn)明顯下降。土壤酸化是近年來在耕地土壤上發(fā)生較為普遍的現(xiàn)象，其主要原因是化肥的大量施用，特別是一些生理酸性肥料，導(dǎo)致土壤酸化加劇。此外，土地的集約化利用程度提高，加之管理不善也是導(dǎo)致土壤酸化的一個(gè)重要原因。土壤酸化將是限制農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要障礙因子之一。

2.1.2土壤耕作層厚度 與第2次土壤普查結(jié)果對(duì)比，耕作層平均變薄1 0-1.5cm。如1982年水稻田耕作層厚度大于14cm的為32.40%，11-13cm占58.63%，不足11cm占8.89%。2008年耕作層厚度大于14cm的下降為20.14%，耕作層厚度在11.0-13.0cm的49.57%。

2.1.3土壤有機(jī)質(zhì)含量 臨安市第2次土壤普查數(shù)據(jù)顯示，全縣水稻土有機(jī)質(zhì)含量平均為36.93g/kg，其中含量在30g/kg以上的水稻土面積占79.2%，含量大于40g/kg的占比達(dá)36.6%，其結(jié)果見表2。與之相比，經(jīng)過近30年的耕作后，全市糧食作物耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量總體呈下降趨勢(shì)，表現(xiàn)為有機(jī)質(zhì)含量大于30g/kg的耕地面積明顯下降，占調(diào)查面積的64.8%，比1982年減少14.4%，特別是有機(jī)質(zhì)含量大于40g/kg的耕地面積，則由1982年的36.6%降低到如今的20.4%。究其原因，一方面是由于化肥的肥效快、增產(chǎn)效果明顯以及施用方便，因此片面重視化肥的施用而輕視有機(jī)肥投入和秸稈還田；另一方面是隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，農(nóng)作物秸稈如稻草等大量被轉(zhuǎn)移利用于雷竹覆蓋，糧田秸稈還本田量急劇減少，同時(shí)農(nóng)民散養(yǎng)殖減少，導(dǎo)致農(nóng)家肥施用減少。有機(jī)質(zhì)含量的持續(xù)下降，將會(huì)導(dǎo)致土壤物理、化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì)惡化，陽離子交換量降低、土壤微生物活性減弱等，最終導(dǎo)致土壤貧瘠化。因此，應(yīng)該盡快采取措施，穩(wěn)定和提高農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)糧食穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。

2.1.4土壤全氮含量 土壤全氮含量指標(biāo)反映的是耕地供氮能力大小。第2次土壤普查時(shí)，全市水稻土全氮含量平均值為2.27g/kg，而2008年地力評(píng)價(jià)時(shí)土壤全氮含量平均值為2.14g/kg，平均下降了6.6%，見表3。經(jīng)過近30年耕作，臨安糧食作物耕地土壤供氮能力呈下降趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在土壤全氮含量值大于2.5g/kg的耕地面積下降了51.9%，而小于2.5g/kg的耕地面積則上升了21.4%。究其原因，土壤全氮含量變化與有機(jī)質(zhì)含量變化具有很強(qiáng)的一致性。一方面是由于有機(jī)質(zhì)是土壤氮素的重要來源，另一方面有機(jī)質(zhì)具有膠體特性，能吸附較多的陽離子，使土壤具有更好的保肥性能。因此，有機(jī)質(zhì)含量高，氮素容易轉(zhuǎn)化為有機(jī)態(tài)保蓄在土壤中，土壤全氮含量就相應(yīng)提高，反之，則土壤全氮含量就低。

2.1.5土壤有效磷含量 與第2次土壤普查時(shí)的測(cè)定數(shù)據(jù)相比，目前的土壤有效磷含量有較大程度的提高，但仍有20%左右的耕地有效磷含量低于5mg/kg，見表4。第2次土壤普查中，全縣水稻土有效磷含量平均10.16mg/kg，近50%的農(nóng)田土壤有效磷含量低于5mg/kg；而耕地地力評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，全市耕地土壤有效磷含量平均為13.7mg/kg，比第2次土壤普查時(shí)含量平均提高了34.8%。其中，有效磷含量在5-10mg/kg以及10-20mg/kg范圍內(nèi)的耕地土壤面積有明顯增加。說明近年來，農(nóng)田磷肥以及復(fù)合肥等含磷肥料的施用量大幅度上升，有效提高了土壤耕層有效磷的含量。

2.1.6土壤速效鉀含量 2008年調(diào)查的數(shù)據(jù)表明，全市耕地土壤速效鉀含量平均59.3mg/kg，與第2次土壤普查平均71.14mg/kg相比有明顯的下降，平均下降幅度為16.6%，主要表現(xiàn)為速效鉀含量處于50～80mg/kg范圍的耕地占比減少，而含量低于50mg/kg的耕地占比增加，其結(jié)果見表5。盡管近年來，鉀肥已經(jīng)受到了重視，在糧食作物生產(chǎn)過程中增加了復(fù)合肥的施用，但是有機(jī)肥使用與秸桿還田仍然偏少，農(nóng)田耕地土壤表層速效鉀含量并沒有提高，反而總體出現(xiàn)下降態(tài)勢(shì)。

3 討論

3.1農(nóng)田過量施用化肥影響土壤pH下降

基于全市於潛、太陽、潛川、天目山、錦城、錦北、板橋、青山湖、錦南、玲瓏、高虹、太湖源等12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)73農(nóng)戶調(diào)查對(duì)比，20世紀(jì)70年代初麥（肥）-稻-稻三熟制種植，農(nóng)戶平均施碳酸氫銨705kg/hm²折純N120kg/hm²，主要以施豬糞、廄肥為主；至2008—2010年間，麥（油）-稻二熟制種植方式，農(nóng)戶平均施各類化肥1410kg/hm²，折純N396kg/hm²。20世紀(jì)80年代，大多數(shù)農(nóng)田土壤pH集中在5.5-6.5，占全市農(nóng)田78.3%；2008—2010年土壤分析結(jié)果顯示，pH4.5-5.5為最多，占調(diào)查樣點(diǎn)的58.2%，由此結(jié)果表明：自20世紀(jì)80年代后，隨著種植方式改變，糧食產(chǎn)量的提高，大量施用化肥，如氯化銨、氯化鉀和過磷酸鈣這類酸性肥料的長期大量施用加劇土壤酸化。

3.2酸雨引起土壤酸化

在酸雨的作用下，土壤中的營養(yǎng)元素鉀、鈉、鈣、鎂會(huì)釋放出來，并隨著雨水被淋溶掉。所以長期的酸雨會(huì)使土壤中大量的營養(yǎng)元素被淋失，造成土壤中營養(yǎng)元素的嚴(yán)重不足，從而使土壤pH下降。據(jù)臨安市2011年環(huán)境狀況公報(bào)，2011年全市工業(yè)企業(yè)廢氣排放量181.3560億m³，二氧化硫排放4752.0t，煙塵排放3093.002t。臨安屬于重酸雨區(qū)，酸雨污染嚴(yán)重。80年代以來的SO₂降塵以及其導(dǎo)致的酸雨頻率的增加，均加劇了土壤酸化的過程。臨安市土壤以黃紅土壤為主，土壤酸性，20世紀(jì)70-80年代農(nóng)戶有施石灰改良土壤酸性的習(xí)慣，但近10年來已基本不施，加劇了土壤酸化。

3.3土壤有機(jī)質(zhì)下降的原因

土壤有機(jī)質(zhì)下降與農(nóng)田有機(jī)質(zhì)投入量減少有關(guān)。歷史上農(nóng)田施肥曾以農(nóng)家肥、草塘泥和種植綠肥為主，這些都有利于土壤有機(jī)質(zhì)含量的提高，培肥地力。但是20世紀(jì)80年代后，由于種糧相對(duì)效益較差，導(dǎo)致農(nóng)田有機(jī)肥施用逐年下降，其中玲瓏片、於潛片幾乎不施有機(jī)肥，豬欄肥和稻草等有機(jī)肥多用在竹筍、瓜果等經(jīng)濟(jì)作物地上，水田有機(jī)質(zhì)含量大幅度下降，糧田地力普遍銳減。據(jù)2008年44個(gè)農(nóng)戶調(diào)查，單季晚稻施欄肥的農(nóng)戶只有6戶，僅占13.6%，施用欄肥的農(nóng)戶平均投入量12750kg/hm²，比20世紀(jì)70年代18750kg/hm²減少6000kg/hm²，減少47.1%。有機(jī)肥施用明顯減少，而化肥施用量急劇增加。近年來各級(jí)政府重視土壤有機(jī)質(zhì)提升工程建設(shè)，重視綠肥基地建設(shè)，秸稈還田面積數(shù)量正在不斷提高。

3.4土壤速效養(yǎng)分不平衡的原因

土壤有效磷的增加則與大量使用化肥，特別是經(jīng)濟(jì)作物種植過程中復(fù)合肥料大量使用，加上磷肥的利用率低，導(dǎo)致磷在土壤中積累；磷的移動(dòng)性差使積累的磷聚積在表層等原因有關(guān)。但糧田土壤磷的含量仍虧缺，由于農(nóng)村勞動(dòng)力大量轉(zhuǎn)移及部分農(nóng)戶重經(jīng)濟(jì)作物輕糧食作物的影響，糧田施肥隨意性大，重氮輕磷鉀現(xiàn)象普遍存在，導(dǎo)致糧田土壤富氮少磷鉀。據(jù)調(diào)查，單季晚稻施用鉀的農(nóng)戶11戶，占調(diào)查戶的25%。農(nóng)戶平均施鉀109.5kg/hm²，折純鉀66kg/hm²，與高產(chǎn)水稻需施純鉀90～120kg/hm²比，鉀肥投入嚴(yán)重不足。單季晚稻施用磷肥的農(nóng)戶有8戶，占調(diào)查的18.2%，農(nóng)戶平均施磷肥196.5kg/hm²，折合純磷33kg/hm²，與高產(chǎn)水稻需施純磷67.5kg/hm²差距甚大。

基于867個(gè)土壤樣品分析，作者認(rèn)為，目前農(nóng)戶測(cè)土配施肥通常還以經(jīng)驗(yàn)值施肥為主，雖然經(jīng)驗(yàn)值施肥是一種較為省時(shí)的方式，但仍需要改進(jìn)，應(yīng)調(diào)整為測(cè)土配方結(jié)果為準(zhǔn)，從而提高作物對(duì)氮、磷、鉀的吸收和土壤養(yǎng)分的平衡。

4 結(jié)論

（1）根據(jù)2008-2010年期間采集867個(gè)農(nóng)田土壤樣品分析數(shù)據(jù)與20世紀(jì)80年代初期第2次土壤普查數(shù)據(jù)前后比較結(jié)果得出：農(nóng)田土壤pH呈下降趨勢(shì)，下降的幅度達(dá)到1～1.5；有機(jī)質(zhì)、全氮含量下降，下降幅度分別為6.93g/kg和0.13g/kg；由此得出結(jié)論，臨安市農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量屬中等，但有下降趨勢(shì)，土壤全氮含量仍偏低，而磷的含量出現(xiàn)積累，土壤中鉀含量缺乏，土壤偏酸，耕作層厚度變淺。結(jié)果與陳丁紅等的研究相吻合。

（2）在本研究中發(fā)現(xiàn)，處在山壟地形的洪積泥砂田、黃泥砂田，土壤pH最低為4.2。這類土壤屬冷水田，水稻分蘗慢，易僵苗。農(nóng)戶為了提高水稻產(chǎn)量，大量施用化學(xué)肥料，導(dǎo)致土壤pH下降，引起農(nóng)田土壤酸度加大。

（3）通過研究結(jié)果表明，臨安市農(nóng)田土壤應(yīng)采取有效對(duì)策措施，提高農(nóng)田土壤質(zhì)量，緩解土壤酸化和養(yǎng)分質(zhì)量下降的措施主要有：①采取各種措施減少SO₂的排放，限制使用高含硫燃料、鼓勵(lì)使用低含硫燃料外，開發(fā)清潔、高效燃燒工業(yè)型煤生產(chǎn)的成套技術(shù)，大力推廣燃料固硫和工業(yè)排煙脫硫技術(shù)，降低酸雨發(fā)生的頻率和酸度；②施用土壤酸度改良劑，如草木灰、石灰和石灰石粉，中和土壤酸度；③采用有效的農(nóng)藝措施改良酸化土壤，選擇耐酸作物品種進(jìn)行種植改良；④有效控制化肥使用強(qiáng)度，合理施肥氮、磷、鉀化學(xué)肥料，達(dá)到農(nóng)田土壤養(yǎng)分平衡。