蘇州市耕地土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立及應(yīng)用

陳吉?孫永泉?沈林林?劉旭++陸幸鸚?陸陽(yáng)

摘 要： 以2010年蘇州市耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行了土壤理化性質(zhì)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析和相關(guān)性分析，結(jié)果表明，蘇州全市土壤理化性質(zhì)表現(xiàn)出不同程度的變異程度，并建立了由土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀、耕層厚度和CEC等八個(gè)指標(biāo)組成的土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，經(jīng)評(píng)價(jià)，全市多數(shù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)土壤肥力質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)雖然低于全市平均水平，但均在0.8以上，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)需加強(qiáng)平衡施肥。

關(guān)鍵詞：土壤肥力質(zhì)量；評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；評(píng)價(jià)

所謂土壤肥力是土壤供應(yīng)植物生長(zhǎng)必需養(yǎng)分的能力，是保障糧食生產(chǎn)的根本。土壤肥力是土壤肥力質(zhì)量的簡(jiǎn)稱和土壤質(zhì)量概念的雛形，是土壤特性的綜合反映，是揭示土壤條件動(dòng)態(tài)的最敏感的指標(biāo)，能體現(xiàn)人類活動(dòng)對(duì)土壤環(huán)境的影響。因此，土壤肥力質(zhì)量被認(rèn)為是土壤質(zhì)量的重要組成部分，土壤肥力質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)在指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提供農(nóng)業(yè)管理決策中具有重要意義。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)還沒(méi)有一個(gè)特定的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法。研究者認(rèn)為不同地區(qū)，不同利用方式的土地，應(yīng)根據(jù)土壤的功能來(lái)確定土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。土壤養(yǎng)分狀況與作物生產(chǎn)以及產(chǎn)量有著極其密切的關(guān)系，所以土壤養(yǎng)分含量是評(píng)價(jià)土壤肥力質(zhì)量的重要指標(biāo)，常用N、P、K等養(yǎng)分含量的多少為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量土壤肥力的高低 。近年來(lái)，一些學(xué)者結(jié)合土壤物理、化學(xué)、生物環(huán)境條件，也提出了不少評(píng)價(jià)土壤肥力質(zhì)量的指標(biāo)體系。

本文中以2010年蘇州市省級(jí)耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)土壤數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)分析多種土壤性質(zhì)（包括養(yǎng)分、有機(jī)質(zhì)、耕層厚度、土壤容重、CEC和pH）間的相關(guān)性，建立蘇州市耕地土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土壤肥力質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，為合理利用耕地土壤資源提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

一、材料與方法

1.研究區(qū)概況

蘇州處于長(zhǎng)江下游太湖流域，全市總面積8488.42平方公里，其中平原占55%，水面占42%，丘陵占3%，平均海拔4米。境內(nèi)河流縱橫，湖泊眾多，年均氣溫為16.9℃，年均無(wú)霜期為230天，年均日照時(shí)間177.31小時(shí)，年均降水量1200毫米。蘇州市耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作始于2004年，全市共建立了108個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中1個(gè)國(guó)家級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、20個(gè)為省級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布在4個(gè)市（縣）、4個(gè)區(qū)，覆蓋了黃泥土、沙夾垅、小粉土、沙夾土、高（低）位白土、烏柵土等15個(gè)主要土壤種類，涉及 “麥稻”、“林果”、“油稻”、蔬菜、茶葉等5主要種植制度，代表耕地面積245萬(wàn)畝。其中糧田監(jiān)測(cè)點(diǎn)70個(gè)占70%，體現(xiàn)了對(duì)糧食生產(chǎn)的高度重視。監(jiān)測(cè)類別分耕地肥力檢測(cè)和農(nóng)田環(huán)境檢測(cè)2大類。省級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置常規(guī)施肥、優(yōu)化施肥、當(dāng)年無(wú)肥和常年無(wú)肥等四種施肥處理。

2.數(shù)據(jù)來(lái)源

本文數(shù)據(jù)均來(lái)源于2010年蘇州市省級(jí)耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)常規(guī)施肥區(qū)數(shù)據(jù)。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量-外加熱法；全氮采用半微量開(kāi)氏法；堿解氮采用1 mol.L-1 NaOH擴(kuò)散法測(cè)定；有效磷采用0.5mol.L-1 NaHCO3浸提鉬銻抗比色法；土壤速效鉀采用NH4OAc浸提-火焰光度法；緩效鉀采用1 mol.L-1 HNO3浸提-火焰光度法；土壤pH值采用1：5土水比浸提-酸度計(jì)測(cè)定；CEC采用EDTA-銨鹽浸提法；土壤容重采用環(huán)刀法；耕層厚度采用剖面法。

3.數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Micsoft Excel 2003和SPSS13.0軟件處理。

二、結(jié)果與討論

1.土壤理化性質(zhì)描述性統(tǒng)計(jì)及其相關(guān)性分析

通過(guò)對(duì)2010年蘇州市20個(gè)省級(jí)耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)常規(guī)施肥區(qū)的耕作層土壤理化性質(zhì)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示（見(jiàn)表1），蘇州全市有機(jī)質(zhì)含量平均值為26.4g/kg，全氮含量平均值為1.6 mg/kg，堿解氮含量平均值為175.2 mg/kg，有效磷含量平均值為26.6 mg/kg，速效鉀含量平均值為105.7 mg/kg，緩效鉀含量平均值為429.0 mg/kg，耕層厚度為14cm，容重為1.25 g / cm3，CEC為18.3 cmol / kg，pH為6.84 。蘇州全市土壤理化性質(zhì)表現(xiàn)出不同程度的變異程度，各市區(qū)土壤理化性質(zhì)的變異系數(shù)變化介于1.0%～93.0%之間，平均為17.4% 。其中土壤有效磷的變化最明顯（變異系數(shù)為87.0%），其對(duì)外界環(huán)境條件變化的響應(yīng)最直接，其次為速效鉀（變異系數(shù)為37.8%）、緩效鉀（變異系數(shù)為23.4%）、全氮（變異系數(shù)為19.6%）、有機(jī)質(zhì)（變異系數(shù)為18.7%）、堿解氮（變異系數(shù)為13.8%）、CEC（變異系數(shù)為13.0%）等變異程度相對(duì)較大，pH（變異系數(shù)為10%）變異程度相對(duì)較小，代表土壤物理性狀的耕層厚度（變異系數(shù)為7%）和容重（變異系數(shù)為4%）等變異程度最小。

前人研究表明土壤理化性質(zhì)之間存在一定的相關(guān)性，通過(guò)土壤理化性質(zhì)間的相關(guān)分析，可以為土壤肥力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系篩選提供可靠依據(jù)。現(xiàn)將20個(gè)蘇州市省級(jí)耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)土壤性質(zhì)（有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀、耕層厚度、容重、CEC和pH）之間的相關(guān)性分析如下，詳見(jiàn)表2。

從表2可以看出，土壤有機(jī)質(zhì)含量與全氮、CEC呈極顯著正相關(guān)，與速效鉀、緩效鉀呈顯著正相關(guān)，與土壤pH呈顯著負(fù)相關(guān)；土壤全氮含量與CEC呈極顯著正相關(guān)；有效磷含量與緩效鉀呈顯著正相關(guān)，與容重呈顯著負(fù)相關(guān)；速效鉀含量與緩效鉀呈極顯著正相關(guān)，與容重呈極顯著負(fù)相關(guān)；緩效鉀含量與耕層厚度、容重呈顯著負(fù)相關(guān)。

土壤有機(jī)質(zhì)與全氮含量雖然呈極顯著正相關(guān)，但有機(jī)質(zhì)和全氮是土壤檢測(cè)和評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，且測(cè)定方法簡(jiǎn)單，結(jié)果準(zhǔn)確、可信度高，因此將土壤有機(jī)質(zhì)和全氮選為土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)因子。堿解氮、有效磷和速效鉀代表的是土壤速效養(yǎng)分部分，極易被作物吸收利用，是土壤肥力的重要體現(xiàn)，因此將土壤堿解氮、有效磷和速效鉀選為土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)因子。緩效鉀雖然與土壤速效鉀呈極顯著正相關(guān)，但它是土壤持續(xù)供鉀能力的一個(gè)重要體現(xiàn)，因此，將緩效鉀選為土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)因子。耕層厚度是一個(gè)表征土壤肥力的物理性質(zhì)，從相關(guān)性分析來(lái)看，除了與緩效鉀含量表現(xiàn)一定相關(guān)性外，與其他土壤性質(zhì)均表現(xiàn)不相關(guān)，因此將土壤耕層厚度也選為土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)因子。土壤容重與有效磷、速效鉀、緩效鉀含量呈顯著負(fù)相關(guān)，另外，從在一定土壤容重范圍內(nèi)（全市范圍內(nèi)土壤容重的變異程度較小），土壤容重與土壤肥力質(zhì)量的相關(guān)性并不顯著，因此，土壤容重不進(jìn)入土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。CEC雖然與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮含量呈顯著正相關(guān)，但它是土壤吸附或釋放陽(yáng)離子容量的重要體現(xiàn)，因此將土壤CEC選為土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)因子。土壤pH雖然與其他性質(zhì)相關(guān)性較差（除了有機(jī)質(zhì)外），但在一定pH范圍內(nèi)（全市范圍內(nèi)土壤pH的變異程度較?。?，pH與土壤肥力質(zhì)量的相關(guān)性并不顯著，因此pH也不進(jìn)入土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。因此，綜上所述，確定土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系為：土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀、耕層厚度和CEC。

2.土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)

根據(jù)上述選定的土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合作物生長(zhǎng)對(duì)土壤養(yǎng)分利用的最小養(yǎng)分律原則，將內(nèi)梅羅綜合指數(shù)評(píng)價(jià)公式進(jìn)行修正，將最小單項(xiàng)指數(shù)來(lái)代替最大單項(xiàng)指數(shù)，主要用來(lái)突出最小養(yǎng)分對(duì)土壤肥力質(zhì)量的“ 瓶頸”作用。另外，修正后的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)評(píng)價(jià)公式里的單項(xiàng)指數(shù)，采用全市土壤肥力指標(biāo)的中值作為基準(zhǔn)值進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算（主要考慮到中值在各數(shù)列中所處位置的一致性，提高評(píng)價(jià)結(jié)果的可比性）。各省級(jí)耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)土壤肥力質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)計(jì)算結(jié)果顯示于圖1中。

由圖1可知，全市20個(gè)省級(jí)耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)土壤肥力質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的取值范圍為0.66 ～ 1.34，有7個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)超過(guò)全市平均土壤肥力質(zhì)量，還有13個(gè)低于全市平均土壤肥力質(zhì)量，多數(shù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)土壤肥力質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)在0.8以上，其中以監(jiān)測(cè)點(diǎn)JST020的土壤肥力質(zhì)量最低，這可能跟當(dāng)?shù)貙儆谇鹆昶碌氐茸匀灰蛩赜嘘P(guān)。由于這里采用的評(píng)價(jià)公式，主要考慮了最小養(yǎng)分律原則，單個(gè)肥力指標(biāo)偏低往往造成評(píng)價(jià)結(jié)果偏低，另外由于沒(méi)有考慮各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，往往在重視最小養(yǎng)分的同時(shí)，忽略了其他評(píng)價(jià)因子對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的貢獻(xiàn)情況。但是這里得到的結(jié)果，在一定程度上，可以體現(xiàn)各耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土壤養(yǎng)分平衡情況，因此，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)建議需要加強(qiáng)平衡施肥。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)2010年度蘇州市省級(jí)耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)土壤理化性質(zhì)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析和相關(guān)性分析，結(jié)果表明蘇州全市土壤理化性質(zhì)表現(xiàn)出不同程度的變異程度，并建立了由土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀、耕層厚度和CEC等八個(gè)指標(biāo)組成的土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，經(jīng)評(píng)價(jià)，多數(shù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)土壤肥力質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)雖然低于全市平均水平，但均在0.8以上，在一定程度上可以體現(xiàn)土壤養(yǎng)分平衡狀況，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)需加強(qiáng)平衡施肥。

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