不同農田土壤理化性質的分析與評價

馮慧敏，孔德庸，李海渤*，苗立新，陳曉遠

（1.韶關學院 英東生物與農業學院，廣東 韶關 512005；2.遼寧省鹽堿地利用研究所，遼寧 盤錦 124000）

土壤肥力是土壤作為自然資源和農業生產資料的物質基礎［1］，有機質、氮、磷、鉀等是土壤養分的重要指標，其在土壤中的含量是土壤肥力的重要方面［2］.由于土壤pH 與養分間存在一定的相關性［3-5］，研究不同農田土壤養分的含量特征及其關系，可為土壤改良和施肥提供理論依據，對指導農業生產具有重要的意義.據報道，受土壤本身特性和酸雨等自然因素以及不合理施肥和城市化等人為因素的影響，廣東省30 年內土壤 pH 變化整體表現為酸化，土壤pH 平均值由5.70 降至5.44［6］；另外，受施肥等因素影響，土壤不同養分間含量分布不均，如，廣東省菜地土壤有機質含量在9.87～53.57 g·kg-1之間，大部分屬中等偏上水平，堿解氮、速效鉀則處于缺乏以下水平，有效磷則大部分屬中上水平，據分析，廣東省蔬菜生產中P2O5肥投入偏高，造成N、P、K 比例失衡［7-8］.由于養分間的相關性關系，如：土壤有機質與全氮、堿解氮等養分呈極顯著正相關［9］，可通過養分間關系調整施肥的種類及施肥量.本文對采自全國68 個農業基地土壤樣品的pH、養分進行分析和評價，以掌握不同農田土壤肥力特征，并提出施肥和土壤改良建議，以期為當地的農業生產和教學科研提供參考.

1 材料與方法

1.1 實驗材料

供試土壤為隨機采自全國68 個農產品基地（每個地區有1～3 個樣點，74 個樣品）：廣東省的廣州、深圳、佛山、湛江、茂名、韶關（樣品數34 個），廣東省外的長春、沈陽、盤錦、朝陽、大連、錦州、揚州、杭州、嘉興、衡水、石家莊、唐山、白銀、贛州、定南、南昌、福州、天津、北京、崇左、常德、武漢、潛江、樂山、涼山州（樣品數40 個）.

土壤樣品采自0～20 cm 耕層土壤，五點法取樣，運回實驗室后，自然風干，以四分法取樣，研磨后分別過2、1、0.25、0.1 mm 尼龍篩.

1.2 樣品分析與測試

測試項目：必測項目（全國74 個樣品）包括土壤pH、全氮、全磷、全鉀、有機質；選測項目（廣東省內34 個樣品）包括堿解氮、有效磷、速效鉀.

分析方法：土壤pH 采用電位法測定，有機質采用重鉻酸鉀-外加熱法測定，全氮采用全自動凱氏定氮儀法測定，全磷采用 HClO4-H2SO4熔融-分光光度比色法測定，全鉀采用酸溶（HF-HClO4）火焰原子吸收分光光度法測定，堿解氮的測定采用堿解擴散法測定，速效磷采用 0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-鉬銻抗分光光度法測定，速效鉀的測定采用1 mol·L-1CH3COONH4浸提-火焰原子吸收分光光度計法［10］.

1.3 數據評價和處理

土壤pH 和養分采用全國第二次土壤污染普查分級標準（見表1）.本文結果為3 次重復的平均值，采用Excel 和SPSS 進行數據處理和統計分析.

表1 土壤養分及pH 分級標準

2 結果與討論

2.1 土壤理化指標的分析與評價

2.1.1 pH 的分析評價

土壤pH 范圍在3.84～9.67 之間，算術平均值為6.47（見表2），平均水平為4 級，偏酸. pH 1～6 級的占比分別為：13.50%、9.46%、18.9%、31.08%、22.97%、4.05%（見表3）.大部分點位屬于4～5 級（占比54.05%），27.02%土壤pH 均低于5.5（5～6 級），土壤酸化問題比較突出. 22.96%土壤pH 均大于7.5（1～2級），區域性土壤偏堿的問題也不容忽視.

表2 土壤理化指標統計分析結果

1～2 級土壤主要處于褐土地帶，土壤有石灰反應、pH 較高；4～6 級土壤主要分布在南方地區，土壤pH低與土壤類型有關，且與該區耕作制度（一年兩熟或三熟）、氮肥用量較高、作物帶走的鹽基離子較多有關［11］，此外也跟該地區酸雨較多、淋溶強烈有關.土壤酸化的實質是鹽基性陽離子淋失減少而氫、鋁離子增加的過程，從而降低土壤肥力［12］；據報道，土壤pH 值與有機質、有效磷呈極顯著負相關［13］；另據報道，土壤全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀與土壤pH 值呈顯著或極顯著正相關［14］.酸性土壤可以施生石灰、石膏、腐殖酸鈣或有機肥、綠肥、草木灰等改良；也可以種植花生、馬鈴薯、西瓜、油菜、芋頭、芹菜及漿果類等耐酸類作物.堿性土壤可通過施用酸性肥料或有機肥、鋸木屑、松針土或硫酸鋁、硫磺粉、硫酸亞鐵粉末、磷石膏等改良.

2.1.2 土壤有機質的分析評價

土壤有機質含量在5.6～57.7 g·kg-1之間，算術平均值為27.2 g·kg-1，屬于3 級，其1～6 級占比依次為：14.9%、29.7%、27.0%、20.3%、6.8%、1.4%（見表3），2～4 級占較多（77%），有44.6%的點位屬于1～2 級，但仍有8.2%的點位為5～6 級，多屬于山區果園地.

土壤養分分布與地形有一定關系，以平地最高，山地和丘陵最低［15］.土壤有機質與全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀均呈極顯著正相關［9］.改良低有機質農田對提高土壤肥力具有重要意義，可圍土壩、修建梯田，保持水土，防止養分流失，或定期增施有機肥.

表3 土壤理化指標分級評價結果

2.2 不同土地類型養分分布特征分析

根據《土地利用現狀分類》GB/T21010-2017，將供試農田按耕地和園地進行評價（見表4）.

表4 不同類型農田土壤理化指標統計分析結果

耕地土壤pH 平均值為6.6（范圍：4.8～9.7），園地土壤pH 平均值為5.7（范圍：3.8～8.6），耕地土壤pH 顯著大于園地.園地均位于山區比較黏重的紅黃壤地帶，pH 比較低.《2016 年全國耕地質量監測報告》（以下簡稱《報告》）顯示全國耕地土壤pH 值變幅3.3～9.1，本次耕地土壤pH 最大值超過了9.1，說明供試耕地存在強堿化趨勢；耕地、園地土壤有機質平均值分別為27.2、26.9 g·kg-1，二者差異不顯著，《報告》中土壤有機質平均值為24.3 g·kg-1，本研究高于該值2.9 g·kg-1；耕地、園地土壤全氮平均值分別為1.4、1.7 g·kg-1，二者差異不顯著，《報告》中土壤全氮平均值為1.5 g·kg-1，本研究結果低于該值0.1 g·kg-1；耕地、園地土壤全磷平均值分別為0.5、0.4 g·kg-1，二者差異不顯著，《報告》中土壤全磷平均值為0.8 g·kg-1，本研究結果低于該值0.3 g·kg-1；耕地、園地土壤全鉀平均值分別為13.4、15.2 g·kg-1，二者差異不顯著，《報告》中土壤全鉀平均值15.8 g·kg-1，本研究低于該值2.4 g·kg-1；耕地、園地土壤堿解氮平均值分別為198.1、199.3 mg·kg-1，二者差異不顯著；耕地、園地土壤速效磷平均值分別為41.0、22.9 mg·kg-1，耕地土壤速效磷含量顯著高于園地，《報告》土壤有效磷平均含量27.9 mg·kg-1，本研究低于該值1.8 mg·kg-1；耕地、園地土壤速效鉀平均值分別為120.5、125.1 mg·kg-1，二者差異不顯著，《報告》中土壤速效鉀平均含量129 mg·kg-1，本研究低于該值8.5 mg·kg-1.

耕地土壤養分中，除有機質高于《報告》外，其他指標均低于《報告》；土壤pH 和速效磷，耕地顯著大于園地，其他指標耕地與園地差異皆不顯著.園地pH 偏低，跟供試土壤為紅黃壤（呈酸性）有關系，也與大量施用化肥、酸雨淋溶等有關系；耕地的速效磷顯著高于園地的速效磷，可能同pH 與磷的相關性有關系：研究表明，pH 同速效磷呈顯著正相關［19，21-22］，土壤pH 過低，土壤中有效磷被固定為磷酸鐵或磷酸鋁的可能性增大，磷的有效性便降低［14］. pH 在一定程度影響了土壤速效磷的含量.因此，土壤酸化現象應進行改良.

2.3 土壤理化指標的相關性分析

廣東省內34 個土壤的理化指標相關性分析結果見表5.由表5 可知，pH 同全磷呈顯著正相關；有機質同全氮、全磷、堿解氮呈顯著正相關；全氮同堿解氮呈顯著正相關；速效磷同速效鉀呈顯著正相關關系；全鉀同其他指標均無顯著相關關系.

表5 土壤理化指標相關性分析結果

據報道，土壤pH 與全磷之間存在顯著負相關關系［15］，土壤有機質同全氮、全磷、堿解氮極顯著正相關［9，15，17，19，23］，有效磷與速效鉀顯著正相關［19］，土壤堿解氮與全氮呈顯著正相關［17］，這些研究同本文結果一致.而全鉀跟其他養分間均無顯著相關關系，前人的研究也印證了這一點［15］，說明全鉀受成土母質的影響更大，土壤供鉀能力應通過速效鉀來衡量.

3 結語

供試農田土壤pH 平均值6.5，屬于4 級，偏酸；有機質平均含量27.2 g·kg-1，為3 級，屬中等偏上水平；全氮平均含量1.5 g·kg-1，為3 級，屬中等偏上水平；堿解氮平均含量198.5 mg·kg-1，屬于1 級，含量較豐富；全磷平均含量0.5 g·kg-1，為4 級，屬中等偏下水平；速效磷平均含量34.6 mg·kg-1，屬于2 級，含量較豐富.土壤全鉀平均含量13.7 g·kg-1，為3 級，屬中等偏上水平；速效鉀平均含量為122.1 mg·kg-1，為3 級，屬中等偏上水平.

耕地土壤的pH、速效磷顯著高于園地，其他理化指標，耕地與園地差異不顯著；與《報告》相比，本次耕地土壤的pH 最大值超過《報告》中pH 的變幅、有機質平均含量高了2.9 g·kg-1，而全氮、全磷、全鉀、有效磷、速效鉀平均含量分別低了0.1 g·kg-1、0.3 g·kg-1、2.4 g·kg-1、1.8 mg·kg-1、8.5 mg·kg-1.

pH 同全磷呈顯著正相關關系，有機質同全氮、全磷、堿解氮呈顯著正相關關系.全氮同堿解氮呈顯著正相關關系；速效磷同速效鉀呈顯著性正相關關系.