河南省花生主產區土壤養分狀況評價及施肥改進建議

沈云亭,索炎炎，張 翔，司賢宗，余 瓊，余 輝，孫艷敏，吳繼華，陳 雷

(1.河南省農業對外經濟合作中心,河南 鄭州 450007； 2.河南省農業科學院 植物營養與資源環境研究所，河南 鄭州 450002； 3.正陽縣花生研究所，河南 正陽 463600； 4.濮陽市農業科學院，河南 濮陽 457000； 5.商丘市農林科學院，河南 商丘 476000)

花生(ArachishypogaeaL.)是我國重要的油料作物，種植面積超過466.67萬hm2，年產量超過1 700萬t，總產量居全國油料作物之首，約占全國油料作物總產量的35.5%，在保障我國食用油脂安全中具有舉足輕重的地位。2016年河南省花生種植面積達133.33萬hm2，已經成為河南省第三大作物，總產和單產均居全國首位[1]。花生生長所必需的大量元素(氮、磷、鉀)、中微量元素(硫、鎂、鈣、鋅、鐵等)主要來源于土壤。土壤養分狀況是花生優質高產的關鍵條件之一。目前，關于土壤中養分狀況的研究較多[2-5]，沈阿林等[6]認為，河南省花生產區土壤存在有機質缺乏，全氮水平偏低，磷素含量上升，速效鉀含量下降，硫素供應水平不足及土壤微量元素嚴重缺乏等現象。但由于花生生產上存在施肥量大、施肥種類不平衡、不能根據花生品種的營養需求和區域特點進行針對性施肥等問題，導致花生連作部分產區土壤惡化(如酸化、養分供應失衡等)，不利于產量和品質提高。另外，隨著河南省農業種植制度的調整，花生種植面積逐漸擴大，新種植區土壤養分豐缺狀況尚不清楚，配套的科學施肥管理技術還有待完善。鑒于此，為全面了解河南省花生產區土壤營養元素豐缺狀況，選取4個河南省花生主產區，采集有代表性的土壤樣品，并對其pH值、有機質、全氮、速效磷、速效鉀、有效硫、有效鐵、有效鋅等對花生生長較為重要的營養元素進行分析，以期為建立區域花生科學施肥措施，推進花生優質、綠色、安全生產及生態環境安全，實現可持續發展提供技術支撐。

1 材料和方法

1.1 研究區域概況

研究在河南省駐馬店市正陽縣(豫南產區)、南陽市方城縣(豫西南產區)、濮陽市清豐縣(豫北產區)和商丘市民權縣(豫東產區)4個典型花生種植區進行。土壤以砂姜黑土、黃褐土、砂質潮土、壤質潮土等類型為主。根據區域位置、土壤類型、氣候特點等因素，將河南省花生產區分為豫南、豫西南、豫北、豫東產區。不同產區花生生育期內氣象參數見表1。豫南產區屬于大陸性濕潤季風氣候，豫西南、豫北、豫東產區為溫帶半濕潤大陸性季風氣候。花生生育期內平均氣溫、總積溫變幅分別為24.89～25.59 ℃、3 160.77～3 249.41(℃·d)，其中，豫北產區明顯低于豫南、豫西南和豫東產區。花生生育期內降水量變幅為484.66～538.64 mm，其中，以豫南產區最高，豫北產區最低。豫南、豫西南和豫東產區為夏花生種植區，豫北產區為麥套花生種植區。

表1 河南省花生產區氣象參數Tab.1 Regional climatic parameters in the peanut production areas of Henan Province

1.2 土壤養分指標獲取與分級標準

于2018年花生種植前，采用S法采集0～20 cm的耕層土壤樣品10～15個，充分混勻后，四分法保留1 kg。豫南、豫北、豫東、豫西南產區采集的樣本數分別為48、21、23、30個，共獲得122個樣品。風干后過篩，采用常規分析方法[7]測定pH值及有機質、全氮、速效磷、速效鉀、有效硫、有效鐵、有效鋅含量。其中，pH值用pH計法(水、土質量比為2.5∶1)測定；有機質含量采用重鉻酸鉀容量法測定；全氮含量采用凱氏定氮法測定；速效磷含量采用鉬銻抗顯色法測定；速效鉀含量采用火焰光度計法測定；有效硫含量采用硫酸鋇比濁法測定；有效鐵、有效鋅含量采用DTPA溶液浸提-原子吸收光譜法測定。參考第2次土壤普查各指標的分級標準[8]，將土壤pH值劃分為酸性(pH值<5.5)、弱酸性(pH值5.5～6.5)、中性(pH值6.5～7.5)和堿性(pH值>7.5)4個等級，將土壤養分指標劃分為缺乏、中等和豐富3個等級(表2)。

各指標的變異系數<10%屬弱變異；介于10%～100%，屬中等變異；>100%，屬強變異[9]。

表2 土壤養分分級標準Tab.2 Standards for grading of soil nutrients

1.3 數據統計與分析

采用平均值±3倍標準差法剔除異常值，采用 Microsoft Excel 2013 軟件進行數據整理和表格繪制。

2 結果與分析

2.1 河南省不同花生產區土壤pH值狀況及評價

由表3可以看出，從平均來看，河南省花生產區土壤pH值平均為6.53，變幅為4.73～9.04，變異系數為22.96%，pH值<5.5、pH值>7.5所占比例較大，分別為41.80%、36.07%。不同花生產區相比，豫南、豫西南產區土壤分別呈酸性、弱酸性，豫北和豫東產區呈堿性。4個產區變異系數變幅為2.87%～13.43%，其中，豫西南產區變異系數最大(13.43%)，屬中等變異，豫北產區變異系數最小(2.87%)，屬弱變異。

表3 河南省不同花生產區土壤pH值狀況及評價Tab.3 Status and evaluation of soil pH value in different peanut production areas of Henan Province

2.2 河南省不同花生產區土壤有機質含量狀況及評價

由表4可以看出，從平均來看，河南省花生產區有機質含量為15.61 g/kg，變幅為7.16～26.10 g/kg，變異系數為22.02%，有92.62%的土壤有機質處于缺乏水平，7.38%的土壤有機質處于中等水平。不同花生產區相比，土壤有機質含量平均值大小表現為豫南產區(17.15 g/kg)>豫東產區(15.62 g/kg)>豫西南產區(15.42 g/kg)>豫北產區(12.38 g/kg)；不同花生產區有機質變異系數的變幅為12.71%～27.60%，其中，豫東產區變異系數最大，豫南產區變異系數最小；從分級所占比例來看，豫南、豫北、豫東、豫西南產區土壤有機質含量缺乏所占比例分別為93.75%、100.00%、86.96%、90.00%。可見，河南省花生各產區土壤有機質較為缺乏。

表4 河南省不同花生產區土壤有機質含量狀況及評價Tab.4 Status and evaluation of soil organic matter content in different peanut production areas of Henan Province

2.3 河南省不同花生產區土壤大量元素含量狀況及評價

由表5可以看出，從平均來看，河南省花生產區土壤全氮含量為1.01 g/kg，變幅為0.35～1.71 g/kg，變異系數為28.18%，全氮含量缺乏、中等所占比例分別為45.08%、48.36%。不同產區相比，土壤全氮含量平均值大小順序為豫南產區(1.18 g/kg)>豫東產區(1.01 g/kg)>豫西南產區(0.97 g/kg)>豫北產區(0.66 g/kg)；變異系數以豫東產區最大(30.56%)，豫南產區最小(18.00%)；從分級所占比例來看，豫北產區土壤全氮含量缺乏所占比例最大(90.48%)，豫南產區土壤全氮含量缺乏所占比例最小(14.58%)，豫東、豫西南產區土壤全氮含量缺乏所占比例居中，分別為52.17%、56.67%。

表5 河南省不同花生產區土壤大量元素含量狀況及評價Tab.5 Status and evaluation of soil macroelement content in different peanut production areas of Henan Province

對土壤速效磷含量而言，從平均來看，河南省產區土壤速效磷含量為37.92 mg/kg，變幅為3.72～127.81 mg/kg，變異系數為62.61%，缺乏、中等、豐富所占比例分別為7.38%、36.07%、56.56%，說明河南省產區土壤速效磷含量主要處于中等偏上水平。不同花生產區土壤速效磷含量平均值大小順序為豫南產區(53.89 mg/kg)>豫西南產區(33.26 mg/kg)>豫東產區(28.23 mg/kg)>豫北產區(18.71 mg/kg)；變異系數大小順序為豫西南產區(67.00%)>豫北產區(65.74%)>豫東產區(56.23%)>豫南產區(40.55%)；從分級所占比例來看，豫南、豫北、豫東、豫西南產區土壤速效磷含量處于中等、豐富所占比例分別共為100.00%、71.42%、91.30%、96.67%，可見，河南省花生生產中應控制磷肥施用。

對土壤速效鉀含量而言，從平均來看，河南省產區土壤速效鉀含量為120.48 mg/kg，變幅為46.00～410.03 mg/kg，變異系數為44.62%，缺乏、中等、豐富所占比例分別為36.07%、60.66%、3.28%。不同產區相比，土壤速效鉀含量平均值以豫東產區最高(140.43 mg/kg),豫北產區最低(77.38 mg/kg)；變異系數以豫西南產區最高(51.47%)，豫南產區最小(25.59%)。從分級所占比例來看，豫南、豫北、豫東、豫西南產區土壤速效鉀含量缺乏所占比例分別為20.83%、80.95%、34.78%、30.00%。可見，豫北產區應注意鉀肥施用。

2.4 河南省不同花生產區土壤中/微量元素含量狀況及評價

硫、鐵和鋅元素是花生生長較為重要的中/微量元素，河南省不同花生產區土壤有效硫、有效鐵、有效鋅含量狀況及評價如表6。河南省產區土壤有效硫含量平均值為35.60 mg/kg，變幅為3.21～161.00 mg/kg，變異系數為103.58%，屬強變異。土壤有效硫含量處于缺乏、中等、豐富所占比例分別為50.00%、9.84%、40.16%。不同產區相比，土壤有效硫含量平均值大小順序為豫南產區(74.33 mg/kg)>豫東產區(19.35 mg/kg)>豫西南產區(8.23 mg/kg)>豫北產區(3.96 mg/kg)，變異系數大小順序為豫東產區(67.07%)>豫西南產區(41.00%)>豫南產區(38.71%)>豫北產區(34.16%)。從分級所占比例來看，豫南、豫北、豫東、豫西南產區土壤有效硫缺乏所占比例分別為0、100.00%、47.83%、96.67%，可見豫北和豫西南產區應注重硫肥施用。

河南省產區土壤有效鐵含量平均值為90.58 mg/kg，變幅為4.62～344.00 mg/kg，變異系數為92.11%，土壤有效鐵含量處于缺乏、中等、豐富所占比例分別為1.64%、24.59%、73.77%。不同產區相比，土壤有效鐵含量平均值大小順序為豫南產區(178.00 mg/kg)>豫西南產區(70.96 mg/kg)>豫東產區(9.98 mg/kg)>豫北產區(7.06 mg/kg)，變異系數大小順序為豫西南產區(45.29%)>豫南產區(30.43%)>豫北產區(20.35%)>豫東產區(19.92%)；從分級所占比例來看，豫北產區土壤有效鐵含量缺乏所占比例為9.52%，豫南、豫東和豫西南產區未發現土壤有效鐵缺乏狀況，可見，河南省花生產區有效鐵資源比較豐富。

表6 河南省不同花生產區土壤中/微量元素含量狀況及評價Tab.6 Status and evaluation of soil medium and micro element content in different peanut production areas of Henan Province

河南省產區土壤有效鋅含量平均值為1.16 mg/kg，變幅為0.45～4.83 mg/kg，變異系數為59.07%，土壤有效鋅含量處于缺乏、中等、豐富所占比例分別為0.82%、51.64%、47.54%。不同產區相比，土壤有效鋅含量平均值大小順序為豫東產區(1.74 mg/kg)>豫西南產區(1.33 mg/kg)>豫北產區(1.02 mg/kg)>豫南產區(0.78 mg/kg)，變異系數大小順序為豫西南產區(52.65%)>豫東產區(51.81%)>豫北產區(48.65%)>豫南產區(22.36%)。從分級所占比例來看，4個花生產區中，僅豫北產區存在土壤有效鋅含量缺乏，所占比例為4.76%，豫南產區土壤有效鋅含量中等所占比例高于其他3個區域。總體而言，豫南產區需適當補充鋅肥。

3 結論與討論

本研究中，河南省花生產區有效硫含量的變異系數為103.58%，屬于強變異。產區其他7個土壤養分指標的變異系數介于22.02%～92.11%，屬于中等變異，且大小順序為有效鐵含量(92.11%)>速效磷含量(62.61%)>有效鋅含量(59.07%)>速效鉀含量(44.62%)>全氮含量(28.18%)>pH值(22.96%)>有機質含量(22.02%)。其中，有效鐵含量的變異強度比較大，變異系數達到了92.11%。河南省花生產區土壤中/微量元素含量和pH值變異系數的平均值均高于單個花生產區，這主要是由于區域間土壤母質與氣候條件等差異造成的。

第2次土壤普查結果顯示，河南省耕層土壤pH值及有機質、全氮、速效磷、速效鉀含量平均值分別為7.09 g/kg及12.30 g/kg、0.79 g/kg、3.15 mg/kg、122.60 mg/kg[8]。沈阿林等[6]2001年調查發現，河南省花生產區的耕層土壤有機質含量缺乏，鐵資源豐富，全氮含量大多低于1 g/kg，速效磷含量多在20～30 mg/kg，速效鉀含量多在50～150 mg/kg，有效鋅含量平均為0.66 mg/kg，有效硫含量多在10～25 mg/kg。本研究發現，河南省花生產區土壤養分狀況表現為，土壤pH值平均值為6.53，較第2次土壤普查降低了0.56個單位，高于我國農田pH值下降的平均值(約0.5個單位)，這可能由于經濟作物對土壤酸化程度比糧食作物更為嚴重[10]。河南省花生產區土壤有機質、全氮、速效磷、速效鉀含量平均值分別為15.61 g/kg、1.01 g/kg、37.92 mg/kg、120.48 mg/kg。其中，土壤有機質、全氮、速效磷含量高于第2次土壤普查和沈阿林等[6]研究結果，這是由于過去20 a來我國農業高投入集約化生產及秸稈還田等因素造成的。施用鉀肥可提高花生產量和鉀吸收量[11]，河南省花生產區土壤速效鉀含量平均值與以往研究結果接近，河南省花生生產上應增施鉀肥。河南省花生產區土壤有效硫含量平均值為35.60 mg/kg，缺乏、豐富所占比例分別為50.00%、40.16%。花生是需硫量較大的作物，每生產100 kg花生莢果需要硫0.82 kg[12]，土壤缺硫不利于氮、硫的吸收和作物產量的提高[13-14]，建議缺硫的花生田增施硫肥的同時，還應適當增施氮肥。河南省花生產區土壤有效鐵含量豐富，平均值為90.58 mg/kg，但由于花生屬機理Ⅰ的植物，其根系缺少麥根酸類植物鐵載體，對鐵的吸收有限[15]，仍常出現花生缺鐵現象。應在花生開花下針期，通過葉面噴施或采用播種時浸種的方式補充鐵肥[6]。河南省花生產區土壤有效鋅含量平均值為1.16 mg/kg，其中，豫南產區土壤有效鋅含量最低(0.78 mg/kg)，應適當補充鋅肥。

本研究中4個花生產區的土壤養分狀況存在差異，豫南、豫西南產區土壤分別呈酸性、弱酸性，豫北、豫東產區土壤呈堿性；土壤有機質含量與全氮含量具有較高的相關性[2,16]，本研究也發現，土壤有機質和全氮含量具有一致性，4個花生產區表現為有機質含量缺乏的土壤，其全氮含量也偏低，豫南、豫東、豫西南產區土壤有機質、全氮含量均高于豫北產區；各產區土壤速效磷、有效鐵含量主要處于中等及豐富水平，具體表現為豫南、豫西南產區土壤速效磷、有效鐵含量高于豫東、豫北產區；而各產區土壤速效鉀含量主要處于中等及缺乏水平，具體以豫東產區最高，豫北產區最低；土壤有效硫含量與有機質、全氮含量規律一致，豫南產區較高，其他3個產區均偏低，尤其是豫北產區，土壤有效硫含量最低；不同于其他元素，土壤有效鋅含量大小順序為豫東產區>豫西南產區>豫北產區>豫南產區。不同花生產區土壤養分狀況差異主要是由區域氣候條件、土壤類型及人為施肥管理水平差異所致[17]。

總體而言，河南省花生產區土壤養分狀況通過施肥得到了一定改善，但在花生施肥上依然存在以下問題：一是施肥不平衡，表現在重視氮、磷肥的施用，忽視鉀、硫肥和微肥的補充；二是沒有根據區域土壤、氣候特點和品種布局進行針對性施肥。針對這些問題，結合本研究結果，今后河南省花生產區應堅持有機肥與無機肥配合施用、大中微量元素平衡施用的原則，注重增施有機肥和鉀肥，嚴格控制磷肥施用，豫南產區注意補施鋅肥，豫東、豫北、豫西南產區注意補施硫肥；同時還應加強花生基因型間需肥規律的差異研究，進行針對性施肥。