浙江河網平原水稻土的肥力特點及其變化

徐穎菲　謝莉莉　章明奎

摘要：利用耕地地力調查數據，分析了浙江省河網平原水稻土的肥力狀況及其變化。結果表明：研究區水稻土酸堿度繼承了以中性和微酸性為主的河網平原典型水稻土的特征，但因受長期施用化學肥料的影響土壤酸化顯著，主要表現在pH<5.5的土壤比例增加。復種指數和施肥結構的改變對長期植稻水田土壤有機質和氮素的積累影響不明顯，但不科學的土地平整及長期種植蔬菜等經濟作物可導致土壤有機質和氮素的顯著下降。30年來，河網平原水稻土有效磷和速效鉀均有顯著的提高，平均分別比第二次土壤普查時提高了168.02%和12.52%；但仍有較大比例的土壤存在缺磷和缺鉀問題。受土壤質地的影響，寧紹平原和溫臺平原土壤有機質、全氮和速效鉀含量一般高于杭嘉湖平原；土壤酸化也以寧紹平原和溫臺平原較為明顯。研究認為，測土配方施肥工作仍將是維持這一地區土壤養分平衡的重要技術。

關鍵詞：浙江省；河網平原；水稻土；酸堿度；有機質；養分；變化

中圖分類號：S158 文獻標志碼：A 論文編號：cjas16120032

0引言

土壤肥力是土壤生產力的基礎，是農業土壤質量的核心，其對作物產量的貢獻率約在73.9%～89.0%之間，因此，良好的土壤肥力是高產穩產的前提。由于耕地資源數量的不足，中國各地都非常重視耕地質量的培育，已形成了多種技術用于土壤肥力的提升，其中施肥被認為是耕地地力提升的重要措施。長期肥料定位試驗表明，肥料種類和施肥量的差異可顯著影響土壤養分的積累和土壤酸堿狀況。中國區域性的耕地質量調查表明，土壤肥力有較大的時空變異性。一般認為引起土壤肥力的空間變化主要與各地的氣候條件、土壤類型、土地利用方式及農戶對土壤的投入和管理方式不同有關；而土壤肥力在時間上的變化被認為與肥料種類、施肥量及土地利用方式改變有關。由于客觀條件的限制，中國各地均有較大比例的耕地屬于肥力較低的土壤。河網平原是長江三角洲地區重要的水稻生產區。其中，浙江省河網平原約占全省面積的8.85%，從北至南包括杭嘉湖平原（涉及杭州、嘉興和湖州等地市）、寧紹平原（涉及紹興和寧波等地市）和溫臺平原（涉及溫州和臺州等地市）。由于地勢平坦、水源充沛、灌溉條件優越，河網平原土地開發歷史悠久，水稻種植已有數千年之久，是中國南方地區肥力水平最高的水稻土集中分布區。與其他耕地開發歷史較短的地區不同，經過長期的水耕熟化和培育，河網平原水稻土已形成了良性的物質循環，土壤有機質積累也已達到較高的水平。但近30年來，這一地區農業產業結構、種植制度和肥料結構均發生了極大的變化，肥料類型由過去的有機肥為主轉變為以化肥為主，糧食生產由過去的一年三季逐漸演變為一年二季甚至單季。此外，為了便于規模化、機械化經營和管理，這一地區的部分農田也經歷了土地平整。有研究表明，施肥結構的變化可改變土壤養分平衡，有機肥料投入的減少可降低土壤有機質水平。另外，近年來許多報道表明，長期施用化學肥料可引起耕地質量的退化，主要表現在土壤的酸化及氮磷鉀等養分元素的非均衡化。因此，河網平原復種指數的改變是否會影響這一地區水稻土有機質、氮素平衡，肥料結構的變化是否改變了土壤養分水平、影響土壤其他肥力質量要素等問題是人們關注的問題。為此，筆者利用浙江省近期開展的耕地地力調查數據，通過分類統計的方法，分析浙江省河網平原地區耕地土壤的肥力特點及區域差異，探討這一地區水稻土肥力存在的問題，并與第二次土壤普遍數據進行比較，分析了土壤有機質、pH值和土壤養分的近30年內的變化趨勢。

1材料與方法

1.1土壤樣品情況

共從浙江省近期開展的耕地地力調查數據中篩選出9266個河網平原水稻土采樣點的分析數據，涉及杭州、嘉興、湖州、紹興、寧波、溫州和臺州等地市。從北至南河網平原包括杭嘉湖平原、寧紹平原和溫臺平原；水稻土類型包括潴育水稻土、脫潛水稻土和潛育型水稻土。根據近30年來利用方式變化及土地平整的情況，可把研究的水稻土分為長期種植水稻農田（即利用方式一直為水田的農田）、旱改水農田（即由原潮土種植水稻新形成的水稻土）、土地平整農田（經過土地平整但一直種植水稻的農田）和其他農田（多數年份種植蔬菜等經濟作物的水田）。

1.2分析方法

土壤分析方法按農業部耕地地力標準規范進行。其中，有機質采用重鉻酸鉀氧化法，pH值采用pH計測定，全氮采用開氏法測定，有效磷采用Olsen法測定，速效鉀采用醋酸銨提取一火焰光度計法測定。分析方法參見文獻。統計分析在SPSS軟件上進行。

2結果與分析

2.1土壤酸堿度

統計結果表明，浙江省河網平原水稻土酸堿度有很大的變化，最低為pH 3.70，最高值為pH 8.50，二者相差達4.80個pH單位；中值為pH 6.12，均值為pH6.17。土壤pH值主要集中分布在pH 5.5～7.5之間，其中，土壤pH 5.5～6.5和pH 6.5～7.5的樣品比例分別為57.52%和23.70%，二者共占81.22%。pH 4.5～5.5和pH 7.5～8.5的樣品比例分別為15.43%和2.95%；而pH<4.5的樣品比例分別為0.40%。可見，河網平原水稻土主要由微酸性（pH 5.5～6.5）和中性（pH 6.5～7.5）組成，適合水稻生長。杭嘉湖平原、寧紹平原和溫臺平原之間的水稻土pH值有一定的差別（表1），總體上以杭嘉湖平原最高，寧紹平原和溫臺平原水稻土平均pH值分別比杭嘉湖平原低0.49和0.58個單位。杭嘉湖平原不同類別的水田土壤pH值以旱改水農田和土地平整農田為較高（表2），長期種植水稻農田和其他農田的土壤pH值相對較低。

另據浙江省第二次土壤普查對28144個河網平原水稻土pH值測定值統計，pH<4.5、4.5～5.5、5.5～6.5、6.5～7.5、7.5～8.5的樣品比例分別為0%、10.10%、58.20%、28.40%、3.30%。前后30年分析數據比較表明，河網平原水稻土酸堿度總體上變化較小，均以微酸性和中性土壤為主。但與第二次土壤普查比較，土壤仍呈現酸化的趨勢，主要表現在pH<4.5的土壤比例已從無增加至0.40%，pH 4.5～5.5的土壤比例從10.10%增加至15.43%，而pH 6.5～7.5、7.5～8.5的土壤比例分別由28.40%、3.30%減少至23.70%、2.95%。

2.2土壤有機質

河網平原水稻土有機質含量總體較高，但變化也較大，在4.60～89.40 g/kg之間，平均為33.11 g/kg，變異系數為35.88%；大部分土壤的有機質含量落在20 g&g以上，占83.70%。其中，有機質在20～30/kg之間的占21.64%，在30～40g/kg之間的占33.89%，在40～50 g/kg之間的占21.00%；有機質含量在10～20 g/kg之間的比例為14.88%，<10 g/kg和>50 g/kg的比例較低，分別只占1.42%和7.17%。另據7569個長期種植水稻農田（即不包括土地平整農田、旱改水農田和其他農田）的統計，土壤有機質含量在6.70～89.40 g/kg之間，平均為35.97 g/kg；有機質含量在20 g/kg以上的占93.58%。其中，有機質在20～30 g/kg之間的占21.54%，在30～40 g/kg之間占38.66%，在40～50g/kg之間占24.81%，在10～20g/kg之間的占6.17%；而有機質含量在<10 g/kg和>50 g/kg的土壤樣品比例較低，分別占0.25%和8.57%。寧紹平原和溫臺平原水稻土有機質平均含量明顯高于杭嘉湖平原，前二者分別比后者高41.34%和28.90%（表1）。杭嘉湖平原中土地平整農田、旱改水農田和其他農田土壤有機質含量平均只有長期種植水稻農田的62.30%、57.51%和61.44%（表2），表明土地平整和長期種植蔬菜等經濟作物后水稻土有機質呈現明顯的下降，而旱改水農田由于種植水稻時間短，土壤有機質仍處于較低水平。

對浙江省第二次土壤普查6351個河網平原水稻土有機質測定值的統計，平均含量為33.90 g/kg，高于20 g/kg以上的占93.50%。其中，有機質含量在20～30 g/kg之間的占21.24%，在30～40 g/kg之間占39.69%，在40～50 g/kg之間占18.98%，在10～20 g/kg之間的占6.25%；而有機質含量在<10 g/kg和>50 g/kg的土壤樣品比例較低，分別占0.20%和13.65%。全部水田土壤有機質30年前后比較表明，土壤有機質水平略有下降，平均下降了2.33%，有機質含量在>50 g/kg和30～40 g/kg之間的土壤比例分別由13.65%和39.69%下降至7.17%和33.89%；而有機質含量在10～20 g/kg之間和<10 g/kg的土壤比例分別由6.25%和0.20%增加至14.88%和1.42%。但如果與扣除土地平整農田、旱改水農田和其他農田等后的長期種植水稻農田比較，則目前水稻土有機質平均含量（35.97 g/kg）比第二次土壤普查的平均值（33.90 g/kg）高出6.11%，且二者的各等級有機質含量分布也較為接近，主要是土壤有機質>50 g/kg的土壤比例下降而40～50 g/kg之間的土壤比例增加。

2.3土壤全氮

河網平原水稻土全氮含量在0.24～4.70 g/kg之間，平均為1.95 g/kg，變異系數為37.95%。全氮含量主要分布于1.5 g/kg以上，占73.16%。全氮含量在>2.5、2.0～2.5、1.5～2.0 g/kg的樣本數分別占20.87%、24.58%、27.71%，在1.0～1.5 g/kg和<1.0 g/kg的樣本數分別占14.30%和12.54%。另據7569個長期種植水稻農田（即不包括土地平整農田、旱改水農田和其他農田）統計，全氮含量在0.33～4.70 g/kg之間，平均為2.11 g/kg，其中全氮含量在1.5 g/kg以上的占83.95%。全氮含量>2.5、2.0～2.5、1.5～2.0 g/kg的樣本數分別占23.05%、28.64%、30.93%，在1.0～1.5 g/kg和<1.0 g/kg的樣本數分別占11.48%和4.57%。與土壤有機質相似，寧紹平原和溫臺平原水稻土全氮平均含量明顯高于杭嘉湖平原，前二者分別比后者高48.26%和26.74%（表1）。杭嘉湖平原土地平整農田、旱改水農田和其他農田土壤平均全氮含量約為長期種植水稻農田的64.92%、59.16%和59.69%（表2）。全氮含量與有機質含量存在極顯著的正相關，相關系數為0.9079（n=9266）。

第二次土壤普查河網平原水稻土全氮平均為2.00 g/kg，在1.5 g/kg以上的占86.68%。全氮含量>2.5、2.0～2.5、1.5～2.0 g/kg的樣本數分別占24.07%、30.47%和32.14%；全氮含量在1.0～1.5 g/kg和<1.0 g/kg的樣本數分別占10.70%和2.62%。全部水田土壤與30年前比較全氮平均水平略有下降，相對下降了2.50%，主要是全氮>2.5、2.0～2.5、1.5～2.0 g/kg的土壤比例呈現下降，而相應地1.0～1.5 g/kg和<1.0 g/kg的土壤比例呈現增加。同樣，如果與扣除土地平整農田、旱改水農田和其他農田等農田后的長期種植水稻農田比較，則目前水稻土全氮平均含量（2.11 g/kg）比第二次土壤普查的平均（2.00 g/kg）相對高出5.50%。

2.4土壤有效磷

河網平原水稻土有效磷含量有很大的變化，在0.10～808.00 mg/kg之間，其平均值為17.14 mg/kg，變異系數達207.46%。有效磷含量主要在15 mg/kg以下，占71.07%，其中，有效磷含量<5 mg/kg、5～10 mg/kg和10～15 mg/kg的比例分別為30.99%、25.23%和14.85%；有效磷含量15～20、20～30、30～50 mg/kg的比例分別為8.16%、8.69%、6.28%；另有5.79%的土壤有效磷在50 mg/kg以上。這一結果表明，雖然河網平原部分水稻土有效磷水平已達到很高水平（>50 mg/kg），但大部分水稻土有效磷含量仍處于偏低（10～30 mg/kg）或明顯不足（低于10mg/kg）。對土壤有效磷含量在50 mg/kg以下的土壤有效磷統計，其有效磷僅為11.16 mg/kg。溫臺平原水稻土平均有效磷高于杭嘉湖平原和寧紹平原（表1），前者比后二者分別高出39.53%和33.42%；但杭嘉湖平原不同類別水田土壤的有效磷差異較小（表2）。

浙江省第二次土壤普查7332個河網平原水稻土有效磷平均含量為6.40 mg/kg。前后比較表明，30年來河網平原水稻土平均有效磷明顯的增加，當前全部水田的土壤有效磷水平平均比第二次土壤普查增加了167.81%。若扣除有效磷>50 m/kg的土壤，當前土壤的有效磷水平平均比第二次土壤普查增加74.38%。

2.5土壤速效鉀

河網平原水稻土速效鉀含量在2～1625 mg/kg之間，平均為105.77 mg/kg，變異系數達52.21%。土壤有效鉀處于低級別（<50 mg/kg）的占5.84%；處于中下（50～100 mg/kg）的占49.13%；處于中等（100～150 mg/kg）的占32.89%；處于高（>150mg/kg）的只占12.14%。由此可見，河網平原水稻土速效鉀總體上趨于中等水平和中下水平。土壤平均速效鉀水平：溫臺平原>寧紹平原>杭嘉湖平原，其他農田平均速效鉀高于長期種植水稻農田、土地平整農田和旱改水農田（表2）。浙江省第二次土壤普查9488個河網平原水稻土速效鉀平均含量為94.00 mg/kg。可見，30年來河網平原水稻土平均速效鉀呈現增加趨勢，當前土壤的速效鉀平均比第二次土壤普查時增加了12.52%。

3結論

分析表明，浙江省河網平原水稻土酸堿度具有以中性和微酸性為主的特征，但因受長期施用化學肥料的影響土壤酸化顯著，主要表現在pH<5.5的土壤比例增加，pH 6.5～8.5的土壤比例下降。有近16%的耕地土壤pH 5.5以下，需要進行調酸改良。河網平原水稻土全氮與有機質含量有協同變化的關系，二者相關系數為0.9079；該地區水稻土有機質和氮素在長期水稻種植環境下基本達到動態平衡，復種指數和施肥結構的改變對長期植稻水田土壤有機質和氮素的積累影響不明顯，但不科學的土地平整及長期種植蔬菜等經濟作物可導致土壤有機質和氮素的顯著下降。土地平整農田、旱改水農田及長期種植蔬菜等農田應作為今后這一地區水田有機質提升的重點對象。30年來，化學肥料的長期施用和配方施肥技術的推行促進了河網平原水稻土有效磷和速效鉀均有顯著的提高，但這一地區存在著明顯的有效磷和速效鉀不平衡現象，缺磷和缺鉀問題依然突出。需要進一步完善測土配方施肥工作，通過施肥來調節或滿足作物對氮、磷和鉀的需要。

4討論

4.1水稻種植環境下土壤有機質的平衡問題

農田土壤有機質處于動態平衡中，其含量決定于每年形成量和分解量的相對大小。一般來說，影響土壤有機質積累的因素包括氣候因子、土壤物理因子、土壤化學因子及農業管理因子（土地利用方式、耕作制度、有機肥和化肥施用量）等。河網平原地勢平坦，地下水位高，土壤質地偏粘，加之水耕淹水種植，土壤中的有機物質分解速率較小，有利于土壤有機質的積累，因此，這一地區土壤有機質（平均在30 g/kg以上）明顯高于中國其他地區的耕地土壤。而寧紹平原、溫臺平原水稻土有機質平均高于杭嘉湖平原可能也與寧紹平原、溫臺平原水稻土粘粒含量高于杭嘉湖平原有關。研究表明，近年來中國一些地方耕地土壤有機質的下降與化肥替代有機肥有關。但本調查則表明，雖然浙江省河網平原近30年有機肥料施用量降低，但對于長期保持水耕條件的長期種植水稻農田，其土壤有機質不但沒有下降，反而略有提升（平均從33.90 g/kg提高至35.97 g/kg）。其原因可能是：（1）雖然近30年內農田有機肥料施用量降低，但化肥的施用增加了水稻的生物產量，相應地通過作物根系和部分秸稈還田進入土壤的有機物質并沒有明顯的下降，從而保持了相對較為穩定的有機質平衡。（2）雖然近年來作物的復種指數明顯下降，由原來的一年三季演變為一年二季或單季，這從表面上看直接以作物根系方式進入農田的有機物質減少了，但復種指數的下降也使耕作引起的土壤有機物質分解影響相應地降低，在水田這一特殊的土壤環境下（通氣相對較差）休閑時期土壤受人為擾動較弱，其分解的土壤有機質數量有限，因此由復種指數變化引起的土壤有機質下降也不明顯。這一區域目前部分稻田土壤有機質明顯低于多年種植水稻的農田并不是由于與化肥替代有機肥有關，而可能與農田進行土地平整時采用不科學的方法使耕作層與心土層混合降低了土壤有機質含量、一些新改水田由于種植時間較短，有機質還沒有提升至平衡水平仍處于較低水平及一些水田改變了利用方式種植蔬菜等旱作增加了土壤有機質分解等有關。

4.2長期施用化肥對土壤酸化的影響

眾所周知，水稻土的生境對土壤酸化有特殊的緩沖作用。一般來說，在正常條件下，隨著水稻種植時間的增加，水稻土向中性方向發展。這是由于水稻土具有氧化還原交替的特性，在淹水種植、土壤水分被飽和時，由于土壤中鐵錳氧化物被還原時需消耗質子，使土壤溶液中H⁺離子濃度下降，使土壤溶液接近中性。浙江省河網平原絕大部分水稻土也以中性和微酸性為主，符合這一規律。但浙江省河網平原水稻土的pH值與30多年前的第二次土壤普查比較，已呈現酸化的趨勢，主要表現在pH<5.5的土壤比例明顯增加而pH6.5～8.5的土壤比例明顯降低。這一結果也證明了雖然水稻種植環境可在一定程度上減弱土壤的酸化，但30年來化肥的施用還是導致了這一區域土壤的明顯酸化。已有研究表明，施用氮肥引起的土壤酸化作用較酸沉降的影響大25倍，長期的不合理施肥，特別是施用酸性和生理酸性肥料可造成土壤酸化。Guo等的研究表明，在過去的20多年中中國約有90%的耕地土壤發生了酸化現象，土壤pH值平均下降達0.5個單位，其中大棚蔬菜和果園為主的經濟作物土壤酸化比大田糧食作物更為明顯。

4.3磷和鉀的合理施用問題

磷和鉀是植物生長必需的大量元素，因作物對其吸收量大，多數農業土壤中本身的有效磷和速效鉀常常不能滿足作物生長的需要，因此施肥是農作物生長需要的磷和鉀的重要來源。近30多年來，由于測土配方施肥技術的推行，河網平原水稻土的磷鉀肥用量明顯增加，這在一定程度上改善了這一區域水稻土的磷鉀營養狀況，因此，水稻土平均有效磷和速效鉀均比30年前的土壤普查期間有明顯的改善，平均分別比第二次土壤普查時提高了168.02%和12.52%；但分析數據也表明，河網平原水稻土有效磷和速效鉀水平極不平衡，有效磷和速效鉀含量最高值與最低值相差懸殊，變異系數分別達207.46%和52.21%。土壤有效磷屬于偏低至較高（10～50 mg/kg）的土壤比例僅為37.98%，約有56.22%的土壤有效磷顯現明顯不足（低于10 mg/kg），同時也存在約5.79%的土壤顯示磷素的過度積累（>50 mg/kg），后者可能會引起明顯的農業面源污染。同樣，土壤有效鉀處于中等（100～150 mg/kg）的僅占32.89%，還有54.97%的土壤速效鉀處于中下及很低的水平，另有12.14%的土壤速效鉀處于高的水平（>150 mg/kg）。由此可見，浙江省河網平原水稻土的磷鉀肥施用存在較多的不合理現象，加強在這一區域推行配方施肥仍然是維持這一區域土壤地力的重要措施。