華南主產區木薯地土壤肥力現狀分析

魏云霞 王熊飛 劉麗娟 李鳳蘭 鄭永清 林洪鑫 黃潔

(1中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所海南儋州571737;2海南省土壤肥料總站海南海口571100;3廣西南寧市武鳴區雙橋鎮農業和農機化技術推廣站廣西南寧530100;4中國熱帶農業科學院廣州實驗站廣東廣州510140;5江西省農業科學院土壤肥料與資源環境研究所江西南昌330200)

木薯具有重要的食用、飼料、能源、工業原料價值，是重要的熱帶經濟作物［1-2］，又是中國“走出去”戰略的重要作物之一［3］，在“一帶一路”的東南亞、非洲等國家發揮重要的技術支撐作用［4］。目前全球已有超八億人以木薯為主糧［5］，中國木薯主要分布于華南區域。土壤肥力是影響木薯種植的重要因素之一。土壤養分狀況是評價土壤肥力的重要指標，是合理施肥的主要依據［6-7］，且其肥力水平是決定肥料利用率的基本因素。木薯種植區域土壤肥力下降已成為制約中國木薯生產可持續發展的主要問題之一［8-9］。受多種因素的影響，土壤養分會出現較大的變異［10-12］，因此，探明土壤養分狀況是調控木薯地土壤肥力、促進科學施肥、實現木薯產業可持續發展的重要基礎。本研究通過采集、分析中國木薯主產區103份土壤，對木薯種植地土壤養分進行分析、評價，旨在了解中國木薯地土壤肥力現狀，以期為木薯高產高效施肥提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

2018年11月至2019年4月，于木薯種植前，在中國木薯主產區內選擇種植面積較大、具有代表性的木薯地作為土壤采樣點，具體分別為廣西、海南、廣東、福建、江西、云南、湖南。

1.2 方法

1.2.1 樣品采集及處理

每個采樣點根據具體面積和地形，采用隨機S型多點混合采樣，至少采集5個點，取0～20 cm的土壤；用四分法充分混勻后留取1 kg左右裝袋，為一個土樣，同時記錄采樣點經緯度；將土壤風干、磨細、過2和0.25 mm篩，供理化分析用，其中，廣西37份、海南35份、廣東19份、福建4份、江西4份、云南3份、湖南1份，共103份。

1.2.2 項目測定

對土壤pH值、有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀含量進行分析測定。土壤pH：按水土比2.5∶1混勻后用pH計測定；有機質：采用K2Cr2O7外加熱法測定；全氮：采用凱氏定氮法測定；全磷：采用NaOH熔融-鉬銻抗比色法測定；全鉀：采用NaOH熔融-火焰光度法測定；堿解氮：采用堿解擴散法測定；中性土壤有效磷：采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定；酸性土壤有效磷：采用NH4F浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀：采用NH4OAc浸提-火焰光度法測定［13-14］。

1.2.3 木薯地土壤理化性質閾值

木薯地土壤pH、有機質、全氮及速效養分分級指標參考Howeler［14］的方法，具體見表1。參照分級標準，對采樣的木薯地土壤進行歸類和統計分析，明確土壤養分情況，并以此評價中國木薯地土壤養分狀況。

表1 木薯地土壤理化性質的閾值

1.2.4 數據處理

采用Excel 2010軟件進行數據整理，Arc-GIS10.2軟件制圖，用SPSS 20.0軟件進行方差分析。養分指標的變異系數（CV）計算見公式（1）。

CV≥100%為強變異，10%＜CV＜100%為中等變異，CV≤10%為弱變異［15］。

土壤肥力綜合評價計算步驟［16-17］：首先，使用隸屬函數將各個土壤養分指標的數據進行標準化處理，見公式（2）；其次，采用標準差系數法計算各個土壤養分指標的權重，見公式（3）（4）；最后，得出土壤養分綜合質量指數（H），見公式（5）。

式中：μ（Xij）代表各土壤養分指標的隸屬度值；Xij代表土壤養分指標值；Xj，max和Xj，min代表第j項土壤養分指標最大值和最小值；Vj代表標準差系數；Wj代表權重；H代表土壤養分綜合質量指數。

H＞0.8為極高級，0.6≤H＜0.8為高級，0.4≤H＜0.6為中級，0.2≤H＜0.4為低級，H＜0.2為極低級［18］。

2 結果與分析

2.1 木薯地土壤養分狀況

中國華南木薯主產區土壤pH、有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀的變化范圍分別為3.97～7.26，5.46～83.86、0.22～1.95、0.22～1.39 g/kg，0.27～1.49、25.55～261.80、0.85～189.06、18.20～494.95 mg/kg（表2）；平均值分別為5.31，22.02、1.02、0.69、11.01 g/kg，106.90、34.69、104.19 mg/kg；pH的變異系數最?。?2.22%），有效磷變異系數最大（113.09%），除有效磷屬于強變異外，其他養分指標均屬于中等變異。除pH、堿解氮外，不同產區之間土壤養分存在明顯差異，有機質、全氮、速效鉀的含量均表現為廣西＞廣東＞海南，全磷、有效磷的含量表現為廣東＞廣西＞海南，全鉀含量表現為海南＞廣東＞廣西。與2005—2014年測土配方施肥土壤基礎養分數據［19］相比，其中，海南pH的平均值升高0.37個單位，廣西、廣東、華南區域的土壤pH的平均值均降低；廣西、海南、廣東、華南區域的有機質含量、全氮含量的平均值均降低，降幅分別為0.69%～23.30%、15.87%～35.22%；土壤有效磷含量、速效鉀含量的平均值均提高，增幅分別達21.91%～109.44%、15.63%～80.40%。

2.2 木薯地土壤養分分級情況

中國華南木薯主產區，pH處于中等水平，占90.29%；有機質含量主要處于低和中等兩個水平，分別占43.69%、44.66%；全氮含量分別處于低和中等兩個水平，占49.51%、50.49%；有效磷含量處于高和中等水平，分別占59.00%和29.00%，低和非常低水平共占12.00%；速效鉀含量低和非常低水平共占38.84%，中等和高等水平分別占26.21%、34.95%（表3）。各養分指標在廣西、海南、廣東的等級分布規律與華南區整體規律基本一致；不同區域間存在一定差異，其中，廣西、廣東木薯地土壤各養分指標主要處于中等、高水平，而海南木薯地土壤pH、有效磷含量主要處于中等、高等水平，有機質、全氮含量主要處于低等水平，速效鉀含量處于非常高水平的占比為0，在其他4個水平分布較為均勻。

表2 木薯地土壤養分含量狀況

2.3 木薯地土壤肥力綜合評價

中國華南木薯主產區土壤肥力綜合質量指數為0.22，處于低級水平，變異系數為中等變異，土壤肥力綜合質量指數處于中級水平的樣本數僅占4.86%，低級和極低級共占95.14%。廣西、海南、廣東3省區木薯地土壤肥力綜合質量指數、變異系數分別為0.20～0.29、38.12%～38.75%，土壤肥力均處于低級水平；土壤肥力綜合質量指數主要處于極低級和低級，分別達36.84%～57.14%、42.86%～54.06%（表4）。

2.4 木薯地土壤養分間的相關性分析

木薯地各土壤養分間多具有顯著或極顯著的相關性（表5）。土壤pH與有機質、堿解氮呈顯著負相關；有機質與全氮、全磷、堿解氮、速效鉀呈顯著或極顯著正相關，與全鉀呈顯著負相關；全氮與全磷、堿解氮、速效鉀均呈極顯著正相關；全磷與堿解氮、有效磷、速效鉀呈顯著或極顯著正相關，與全鉀呈極顯著負相關；堿解氮、有效磷均與速效鉀極顯著正相關。各養分間，有機質與全氮關系最為密切，相關系數達0.568；其次為全氮與堿解氮的關系，相關系數為0.563。

3 討論與結論

木薯耐瘠薄，對土壤養分利用率高，能在其他作物難以生長的貧瘠土壤上較好地生長，這也是農業技術水平低的貧窮落后地區農民喜歡種植木薯的原因。本研究表明，中國木薯主產區土壤肥力低下，一方面，可能與木薯主要種植于貧窮地區，而薯農多選擇貧瘠土壤種植木薯［20-21］有關；另一方面，可能與木薯收獲帶走大量養分［22］，但種植過程中養分管理粗放、肥力投入不合理［21，23-25］有關。筆者前期總結分析發現，華南省區木薯試驗點土壤有機質含量為中低水平，而有效磷含量表現為過量積累［26］；同時，通過調研發現，薯農施肥以無機肥為主，有機肥施用量僅占總施肥量的0.29%～2.38%［23-25］。趙晴月等［27］研究亦表明，土壤有機質與全氮關系最為密切，表現為極顯著正相關。以上研究跟本研究中木薯地土壤有機質與全氮關系最為密切，二者含量均為中低等水平，而有效磷含量為中高等水平的結果較為一致。木薯需鉀量高，大量的鉀對保證木薯淀粉形成和塊根建成具有促進作用，與木薯高產、高淀粉具有密切關系［28］。本研究表明，華南木薯主產區速效鉀含量沒有非常高等級，低和非常低等級共占38.84%，中等和高等級分別占26.21%和34.95%。因此，木薯種植中，很有必要結合土壤速效鉀含量來合理施鉀。整體上，我國木薯主產區土壤有機質、全氮含量較低，有效磷盈余較多，速效鉀不足與盈余共存，不同主產區間存在一定差異，其中，廣西、廣東有效磷含量中、高等，應控制磷肥投入；海南島有機質、全氮含量以低為主，有效磷含量中、高等，應注重增施有機肥、氮肥，同時控制磷肥投入；此外，三省區速效鉀含量在非常高以外的等級均有10.81%～42.10%的分布，建議依據土壤速效鉀含量分級進行施鉀。

表3 木薯地土壤養分等級情況

表4 木薯地土壤肥力綜合評價

表5 木薯地土壤養分含量間的相關分析