2007—2017年鹽城市測土配方施肥土壤的肥力變化

孫進， 周祥， 陳愛晶， 徐漢億

(鹽城市耕地質(zhì)量保護站，江蘇 鹽城 224002)

我國于2005年開始推廣測土配方施肥技術(shù)[1]，通過土壤測試和肥料田間試驗，根據(jù)作物需肥規(guī)律、土壤供肥性能和肥料效應(yīng)，提出氮、磷、鉀及中量、微量元素等肥料的施用品種、數(shù)量、施肥時期和施用方法[2]，以提高肥料利用率，減少化肥用量。作為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大市，鹽城市2005年即有大豐市(2015年調(diào)整為鹽城市大豐區(qū))、阜寧縣入選首批200個試點縣，2007年鹽城市9個縣(市、區(qū))全部參與測土配方施肥補貼項目，在江蘇省率先實現(xiàn)測土配方施肥項目縣級全覆蓋。本研究以2007年為起點，對2007—2017年鹽城市測土配方施肥土壤樣品檢測結(jié)果進行分析，初步摸清了鹽城市測土配方施肥土壤肥力狀況及變化趨勢。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集

2017年在鹽城市各縣(市、區(qū))采集土壤樣品1 940個，采集、制備方法依據(jù)NY/T 1121.1—2006[3]。

為準確掌握鹽城市土壤肥力變化趨勢，將2017年土壤樣品檢測結(jié)果與2007—2016年結(jié)果進行比較，各地土壤樣品采集數(shù)量見表1。

表1 2007—2017年鹽城市各農(nóng)區(qū)土壤樣品的采集數(shù)

1.2 土壤樣品檢測

土壤有機質(zhì)按NY/T 1121.6—2006[4]進行檢測，全氮按NY/T 53—1987[5]、NY/T 1121.24—2012[6]進行檢測，有效磷按LY/T 1233—1999[7]、NY/T 1121.7—2014[8]進行檢測，速效鉀按NY/T 889—2004[9]進行檢測，有效態(tài)鐵、錳、銅、鋅按NY/T 890—2004[10]進行檢測，有效硼按NY/T 1121.8—2006[11]進行檢測，有效鉬按NY/T 1121.9—2006[12]進行檢測。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分組

在空間上，根據(jù)土壤成土母質(zhì)和耕作制度的不同，將所有土壤樣品分為里下河農(nóng)區(qū)、沿海農(nóng)區(qū)、渠北農(nóng)區(qū)進行討論，具體劃分上以串場河為南北方向即里下河與沿海農(nóng)區(qū)的分隔線、以蘇北灌溉總渠為東西方向即渠北農(nóng)區(qū)與沿海農(nóng)區(qū)的分隔線；在時間上，以第二次土壤普查土壤養(yǎng)分狀況為起點，與2007年以來養(yǎng)分狀況進行比較；同時，為更好地體現(xiàn)土壤養(yǎng)分長期變化的趨勢，在大量元素上將2013—2017年土壤樣品檢測結(jié)果均選入分析，2007—2012年數(shù)據(jù)則隔年選入進行分析，在微量元素上則每5 a選入1組。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機質(zhì)與大量元素

2017年，鹽城市土壤有機質(zhì)含量平均為21.97 g·kg-1，全氮、有效磷、速效鉀平均含量分別為1.36 g·kg-1、18.5 mg·kg-1和161 mg·kg-1。在江蘇省內(nèi)而言，有機質(zhì)、全氮、有效磷含量處于較低水平，速效鉀含量處于最高水平。

2.1.1 有機質(zhì)

與第二次土壤普查數(shù)據(jù)相比較，2017年鹽城市耕地土壤有機質(zhì)含量明顯上升，從13.71 g·kg-1上升到21.97 g·kg-1，增幅為60.2%。三大農(nóng)區(qū)中土壤有機質(zhì)含量增加最多的是渠北農(nóng)區(qū)，從9.60 g·kg-1上升到2017年的21.41 g·kg-1，增幅為123.0%；其次是沿海農(nóng)區(qū)，從11.86 g·kg-1上升到17.82 g·kg-1，增幅50.3%；里下河農(nóng)區(qū)從17.98 g·kg-1提高到26.52 g·kg-1，增幅為47.5%(表2)。

表2 2007—2017年鹽城市各農(nóng)區(qū)土壤有機質(zhì)含量的變化情況 單位：g·kg-1

土壤有機質(zhì)含量上升主要是由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)顯著提高、化肥等農(nóng)業(yè)投入品大量施用，使得農(nóng)作物產(chǎn)量增加，加之秸稈還田、少免耕、直播等農(nóng)藝技術(shù)的推廣，增加了土壤中作物根系、秸稈等有機物料的積累。具體到農(nóng)區(qū)而言，渠北農(nóng)區(qū)土壤為黃泛、黃淮沖積母質(zhì)，土壤較為貧瘠，在第二次土壤普查時有機質(zhì)含量較低。普查之后，渠北農(nóng)區(qū)加大中低產(chǎn)田改造力度，提出了“水、肥、土、林”綜合治理措施，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件特別是灌溉條件得到大幅改善，不少片區(qū)成為稻麥輪作的高產(chǎn)田，農(nóng)作物產(chǎn)量增加較快，因此，其土壤有機質(zhì)含量上升較大。

2.1.2 全氮

與第二次土壤普查數(shù)據(jù)相比較，2017年鹽城市耕地土壤全氮含量上升0.40 g·kg-1，增幅為41.7%。分農(nóng)區(qū)比較，渠北農(nóng)區(qū)上升0.73 g·kg-1，增幅為119.7%；沿海農(nóng)區(qū)上升0.16 g·kg-1，增幅為16.7%；里下河農(nóng)區(qū)上升0.47 g·kg-1，增幅為40.9%(表3)。

表3 2007—2017年鹽城市各農(nóng)區(qū)土壤全氮含量的變化情況 單位：g·kg-1

土壤全氮含量增加的原因與有機質(zhì)相似，因為全氮中有95%以上的氮是以有機氮的形式存在，其含量與土壤有機質(zhì)含量有顯著的相關(guān)性。2017年鹽城市土壤全氮與有機質(zhì)含量相關(guān)性結(jié)果見圖1。

圖1 2017年鹽城市各農(nóng)區(qū)土壤全氮與有機質(zhì)含量的相關(guān)性

2.1.3 有效磷

2017年鹽城市耕地土壤有效磷平均含量18.5 mg·kg-1，與第二次土壤普查平均含量4.2 mg·kg-1相比，增幅達340.5%。分農(nóng)區(qū)比較，沿海農(nóng)區(qū)增幅451.5%，里下河農(nóng)區(qū)增幅305.8%，渠北農(nóng)區(qū)增幅204.5%(表4)。

表4 2007—2017年鹽城市各農(nóng)區(qū)土壤有效磷含量的變化情況 單位：mg·kg-1

有效磷含量大幅增加的原因：第二次土壤普查鹽城市發(fā)現(xiàn)50萬hm2耕地缺磷，普查后全市大力推廣施用磷肥，至21世紀初保持每年施用P2O590～180 kg·hm-2，過量施用的磷肥又極易被土壤固定。測土配方施肥技術(shù)推廣以來，磷肥施用的指導方針是“控磷”，鹽城市全市土壤有效磷含量在2009年達25.8 mg·kg-1的頂峰后逐年回落。

2.1.4 速效鉀

2017年鹽城市土壤速效鉀平均含量為161 mg·kg-1，與第二次土壤普查162 mg·kg-1基本持平。分農(nóng)區(qū)比較則可以看出，里下河農(nóng)區(qū)略有下降，渠北農(nóng)區(qū)略有上升，沿海農(nóng)區(qū)基本持平(表5)。

表5 2007—2017年鹽城市各農(nóng)區(qū)土壤速效鉀含量的變化情況 單位：mg·kg-1

土壤速效鉀變化的原因：第二次土壤普查時，鹽城市三大農(nóng)區(qū)土壤速效鉀含量依里下河—沿海—渠北的次序基本呈等差序列，各農(nóng)區(qū)間的差別也主要體現(xiàn)在不同母質(zhì)鉀素流失難易上，因為各農(nóng)區(qū)鉀素補充基本都是依靠農(nóng)家草木灰，施用量差別不大。測土配方施肥技術(shù)推廣后，一方面農(nóng)作物產(chǎn)量比20世紀80年代增加明顯；另一方面各農(nóng)區(qū)農(nóng)民都以復混肥料替代了農(nóng)家肥，耕地獲得的鉀素補充也有明顯增加，并且兩者處于基本平衡的狀態(tài)，使得土壤速效鉀含量表現(xiàn)為趨于平衡。

2.2 微量元素

總體來說，鹽城市微量元素中有效銅、有效鐵含量均處于高水平，并且有持續(xù)增加的趨勢；有效態(tài)錳變化較大，但一直保持在較高、高水平之間；這3種微量元素都沒有缺乏的危險。有效鋅、有效硼多年來一直緩慢上升，有效硼已升至中等水平，但在水稻、玉米、油菜等容易發(fā)生缺素的特定作物生產(chǎn)中仍應(yīng)保持重視。有效鉬處于較高水平，但在2017年之前均未開展檢測，目前，還不清楚其變化趨勢，在豆科雜糧發(fā)展較快的地區(qū)也應(yīng)進行關(guān)注(表6)。

表6 2007—2017年鹽城市各農(nóng)區(qū)土壤有效態(tài)微量元素的變化情況 單位：mg·kg-1

2.2.1 有效鋅

2017年鹽城市耕地土壤有效鋅平均含量為1.19 mg·kg-1，變幅0.33～5.54 mg·kg-1，豐缺程度評價結(jié)果為“中等”。不同地塊差別較大，全市歷年土壤樣品中，中等以上占1/2，低水平占1/2，12.2%的耕地缺鋅，需根據(jù)實際情況決定是否施用鋅肥。

2.2.2 有效硼

2017年鹽城市耕地土壤有效硼平均含量為0.90 mg·kg-1，變幅0.16～1.54 mg·kg-1，豐缺程度評價結(jié)果為中等。不同地塊差別較大，全市歷年土壤樣品中，中等水平占1/2，高水平占35.0%，低、缺少水平共占15.0%，對油菜等硼敏感作物需結(jié)合實際科學施用硼肥。

2.2.3 有效銅、鐵

2017年鹽城市耕地土壤有效銅、有效鐵平均含量分別為3.82和43.20 mg·kg-1，變幅分別為0.62～48.30和3.72～160.10 mg·kg-1，豐缺程度評價結(jié)果均為豐富。全市歷年土壤樣品中，豐富水平均在90%～95%。

2.2.4 有效錳、鉬

2017年鹽城市耕地土壤有效錳、有效鉬平均含量分別為21.82和0.25 mg·kg-1，變幅分別為1.5～115.52和0.15～0.40 mg·kg-1，豐缺程度評價結(jié)果均為高。全市歷年土壤樣品中，豐缺程度評價為豐富或高的數(shù)量占比有效錳約為60%、有效鉬約為75%。4.6%的耕地缺錳。

2.3 pH

2.3.1 現(xiàn)狀

2017年，鹽城市耕地土壤pH值平均為7.55。按農(nóng)區(qū)分析，渠北農(nóng)區(qū)pH值最高，為8.01；里下河農(nóng)區(qū)pH值最低，為7.04(表7)。按樣品數(shù)量分析，pH>7.5的樣品占67.4%，pH 6.5～7.5的樣品占22.5%，pH<6.5的樣品占10.1%。

表7 2007—2017年鹽城市各農(nóng)區(qū)土壤pH的變化情況

2.3.2 變化趨勢

就全市而言，2017年鹽城市土壤pH值在空間格局上與第二次土壤普查時變化不大，都可概括為南低北高、西低東高；在時間上比第二次土壤普查時的7.93下降了0.38單位；按農(nóng)區(qū)分析，與第二次土壤普查時相比，里下河農(nóng)區(qū)土壤pH有明顯的下降，渠北農(nóng)區(qū)略有上升。

2.3.3 變化原因

土壤pH的變化取決于外界施加的致酸/致堿因素和土壤自身不同的緩沖能力。在外界因素中，與第二次土壤普查時相比，對各農(nóng)區(qū)土壤pH影響最大的都是肥料用量的顯著增加，背后原因是種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和生產(chǎn)水平的提高；在土壤自身緩沖能力上，沿海農(nóng)區(qū)和渠北農(nóng)區(qū)為潮土、鹽土母質(zhì)，不易酸化，但抗鹽漬化能力不足，在干旱或過量施肥后容易導致pH升高，里下河農(nóng)區(qū)土壤主要為水稻土，酸緩沖性能相對較弱，長期過量施肥后容易導致土壤酸化，造成pH降低。

3 小結(jié)

3.1 主要養(yǎng)分穩(wěn)中有升

2017年，鹽城市測土配方施肥土壤樣品有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀平均含量分別為21.97 g·kg-1、1.36 g·kg-1、18.5 mg·kg-1和161 mg·kg-1。與第二次土壤普查結(jié)果相比，有機質(zhì)含量平均上升8.26 g·kg-1，全氮含量平均上升0.40 g·kg-1，有效磷含量平均上升14.3 mg·kg-1，速效鉀含量變化不大。

3.2 微量元素豐缺各異

2017年，鹽城市測土配方施肥土壤樣品有效態(tài)鋅、銅、鐵、錳及有效硼、有效鉬平均含量分別為1.19、3.82、43.20、21.82和0.90、0.25 mg·kg-1。鹽城市12.2%的耕地缺鋅，15.0%的耕地缺硼，4.6%的耕地缺錳，其他中、微量元素含量較豐富。

3.3 pH略有下降

2017年，全市耕地土壤pH平均為7.55，與第二次土壤普查相比下降0.38單位，但空間格局未變，仍然為南低北高、西低東高。