余姚市耕地土壤養分狀況及其變化特征研究

周 飛，許熔熔，陳余平，韓紅煊，胡鐵軍

（1.余姚市耕地質量管理站，浙江 余姚 315400；2.余姚市農業技術推廣服務總站，浙江 余姚 315400）

養分是土壤的基本特征和根本屬性，是土壤肥力的物質基礎。作物生長離不開養分，農業生產離不開耕地，而耕地離不開土壤。近年來，隨著我國社會經濟的快速發展和城鎮化的全面推進，土地資源愈發緊張，人地矛盾日益突出，最直接的表現就是人均耕地面積逐年減少，耕地土壤質量逐漸降低。了解并掌握耕地土壤的養分狀況，既是改良耕地土壤、提升耕地質量的前提，也是開展耕地地力評價和測土配方施肥工作的基礎。楊帆等［1］研究了近30年中國農田耕層有機質含量的變化規律。李建軍等［2］研究了長江中下游糧食主產區近25年來的稻田土壤養分演變規律。計小江等［3-4］分析評價了浙江、貴州省的土壤養分情況。李丹等［5-7］探討了縣域尺度下耕地的土壤養分變化趨勢。以上研究為耕地質量的監測與保護、作物科學施肥提供了數據支撐。

本研究以余姚市耕地土壤為研究對象，通過比較分析362個2020年耕地質量動態調查點、2008年測土配方土壤取樣點的養分數據，分析了其養分含量變化趨勢及特征，以期為今后該地區土壤養分資源的綜合管理和作物平衡施肥提供科學的參考依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

余姚市耕地面積3.926萬hm2，地處長江三角洲南岸，屬于寧紹平原雙季稻生產區，是浙江省重要的糧食生產基地。氣候屬于亞熱帶季風氣候，年均氣溫16.2 ℃，降水量1361 mm，無霜期252 d。地形分布上，南部為浙東盆地低山丘陵區，中部為水網平原，北部為濱海平原，地形起伏明顯，地勢南高北低，中間微陷，地貌輪廓清晰，呈現“五山二水三分田”特征。受自然和人為因素的影響，土壤類型復雜多樣，土壤共有9個土類、18個亞類、36個土屬、59個土種。

1.2 數據來源

本研究以余姚市2020年250個耕地質量動態調查點、2008年測土配方1607個土壤樣品檢測數據為基礎，匹配1857個采樣點位經緯度，構建了含有362個土壤樣點的土壤養分數據庫，數據庫土壤取樣點分布如圖1所示。

圖1 土壤樣點的分布示意圖

1.3 分析方法

pH計測定土壤pH值，濃硫酸─重鉻酸鉀外加熱法測定土壤有機質，濃硫酸消煮─凱氏定氮法測定土壤全氮，Bray法（NH4F-HCl浸提，鉬銻抗比色）測定土壤有效磷，乙酸銨浸提─火焰光度法測定土壤速效鉀，DTPA浸提─原子吸收分光光度法測定有效銅、有效鐵、有效錳、有效鋅［8］。

1.4 數據分析

采用Excel 2019、SPSS 22.0軟件進行統計分析。參考全國土壤分級標準［9］和余姚市第二次土壤普查成果［10］確定本研究的土壤養分分級標準。

2 結果與分析

2.1 余姚市耕地土壤養分含量的變化特征

2.1.1 土壤pH值、有機質含量的變化特征 由表1可知，余姚市2020年耕地土壤pH值平均為6.13±1.11，相對2008年的6.38±1.06，年平均降低0.02，這表明12年來余姚市耕地土壤的pH值有趨向微酸性的變化趨勢。土壤有機質是表征耕地肥力高低的重要因子，在調節土壤理化性質、改善土壤結構、培育土壤肥力等方面具有極其重要的作用［9］。余姚市2020年耕地土壤有機質平均含量為（33.12±15.76） g/kg，相對于2008年的（42.71±15.31） g/kg，年平均降低0.80 g/kg。

表1 土壤養分指標描述性統計量

2.1.2 土壤氮、磷、鉀含量的變化特征 土壤養分是土壤肥力的重要物質基礎。一般情況下，采用土壤全氮、有效磷、速效鉀作為土壤中氮、磷、鉀元素供應能力與水平的評估指標。在特定的研究區域內，氣候條件相近，局部環境是影響土壤養分主要因素［9］。2020年耕地土壤全氮平均含量為（2.16±0.99） g/kg，相對于2008年的（2.42±1.01）g/kg，年平均減少了0.02 g/kg；土壤有效磷平均含量為（38.15±60.08） mg/kg，相對于2008年的（22.53±18.78） mg/kg，年平均增加了1.30 mg/kg；土壤速效鉀平均含量為（114.03±81.63） mg/kg，相對于2008年的（104.03±37.34） mg/kg，年平均增加了0.84 mg/kg。由此可知，自2008年以來，余姚市耕地土壤取樣點的氮、磷、鉀含量均有不同程度的變化，即土壤全氮含量下降，而有效磷、速效鉀含量則增加，且各項指標的變動存在差異。從變異系數看，2020年取樣點的氮、磷、鉀含量變異系數表現為有效磷＞速效鉀＞全氮，而2008年取樣點的變異系數表現為有效磷＞全氮＞速效鉀，12年來，土壤有效磷的變異程度最大。從最大值與最小值之間的相差幅度來看，取樣點的氮、磷、鉀養分都存在區域偏低或偏高的現象，2008年以來，土壤有效磷、速效鉀的最大值與最小值之間相差倍數均較明顯。

2.1.3 土壤鐵、錳、銅、鋅含量的變化特征 土壤微量元素也是作物必不可少的營養元素，主要有鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬、氯7種元素。對比樣點數據庫26個土壤有效鐵、錳、銅、鋅檢測數據，由表1知，2008年以來，余姚市耕地土壤有效鐵、有效鋅的含量增加，而有效錳、有效銅的含量較少。2020年有效鐵平均含量為（299.84±182.84） mg/kg，相對于2008年的（119.11±164.54） mg/kg，年平均增加了15.06 mg/kg；有效錳平均含量為（17.58±11.79）mg/kg，相 對 于2008年 的（30.29±19.00） mg/kg，年平均減少了1.06 mg/kg；有效銅平均含量為（8.03±8.80） mg/kg，相對于2008年的（8.75±9.77）mg/kg，年平均減少了0.06 mg/kg；有效鋅平均含 量 為（12.49±19.54） mg/kg，相 對 于2008年 的（4.92±3.40） mg/kg，年平均增加了0.63 mg/kg。由此可知，2020年有效銅、鋅屬強變異，有效鐵、錳為中等變異；2008年有效鐵屬強變異，有效錳、銅、鋅均為中等變異。

2.2 余姚市耕地土壤養分分級的比較

參考全國土壤分級標準［9］和余姚市第二次土壤普查成果［10］確定本文土壤養分分級標準（表2）。2008年以來，余姚市耕地土壤的有機質、全氮、有效磷和速效鉀的平均含量及其在分級標準中所占比例均發生了顯著的變化（表2）。

表2 余姚市土壤養分含量變化分級標準

2020和2008年耕地樣點土壤有機質主要集中于Ⅰ～Ⅳ級，4級之和分別占樣點總數的96.69%、98.34%。與2008年相比，2020年發生變化的主要集中在Ⅰ級樣點中，Ⅰ級樣點所占比例急劇減少，Ⅱ級樣點比例有所減少，而Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級樣點所占比例均有所增加。

2020年耕地土壤全氮相對于2008年的各級樣點所占比例發生了較大變化，Ⅰ、Ⅵ級樣點所占比例減少，其余4級占比均增加。土壤全氮等級變化主要集中于Ⅰ、Ⅱ級。與2008年相比，Ⅰ級樣點所占比例減少15.47個百分點，Ⅱ、Ⅲ級樣點所占比例增加分別增加了10.49、3.86個百分點，而Ⅳ、Ⅴ級土壤變化幅度不大，沒有Ⅵ級土壤全氮樣點。

2020年耕地土壤有效磷主要集中在Ⅰ、Ⅵ級，所占樣點比例為74.03%，2008年土壤速效磷主要集中在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級，所占樣點比例為72.37%，較之2008年，2020年耕地土壤有效磷的含量Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級樣點所占比例均有減少，Ⅵ級的樣點比例大幅度增加，由7.73%增加到33.70%，Ⅰ級樣點所占比例略有增加。

2020、2008年土壤速效鉀都主要集中在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級，其樣點所占比例分別為77.35%、86.19%。與2008年相比，2020年耕地土壤速效鉀的含量為Ⅰ級的樣點比例增加了4.75倍，Ⅴ、Ⅵ級樣點所占比例共增加7.18個百分點，Ⅲ級樣點所占比例大幅度減少，減少了19.33個百分點，Ⅱ級樣點所占比例略有減少。

綜上所述，2008年以來，余姚市耕地土壤有機質、全氮、有效磷、速效鉀等級都有不同程度的變化。全市土壤有機質、全氮Ⅰ級樣點所占比例減少，有效磷、速效鉀Ⅰ級樣點所占比例增加，土壤有機質、有效磷、速效鉀Ⅱ級樣點所占比例減少，全氮Ⅱ級樣點所占比例增加，土壤有機質、全氮Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級樣點所占比例增加，有效磷Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級樣點的占比減少，速效鉀則有增有減。全市土壤有機質無Ⅵ級，全氮Ⅵ級樣點所占比例減少，而有效磷、速效鉀Ⅵ級樣點的占比增加。

2.3 余姚市的化肥使用情況

由圖2可知，2008年以來，余姚市化肥使用結構變化明顯，2008年：氮肥（折合純量，下同）6789 t、磷肥544 t、鉀肥362 t、復合肥2817 t；2020年：氮肥4452 t、磷肥751 t、鉀肥158 t、復合肥6383 t。氮肥、鉀肥的施用量有所降低，而磷肥和復合肥的施用量則有所增加。

圖2 2008～2020年余姚市的化肥使用情況

3 結論與討論

2008年以來，余姚市耕地土壤pH值趨向微酸性，屬中等變異性。這與浙江省［3］、寧波市鄞州區［12］的土壤pH值變化趨勢一致，而引起土壤酸化的原因主要有以下2個方面：一是大氣污染導致酸沉降增加誘發土壤酸化；二是農業生產過程中的不當措施引起了土壤酸化。土壤有機質含量下降，表現為中等變異，這與浙江省［3］情況類似，但余姚市耕地有機質平均含量仍高于浙江省農田耕層有機質的平均含量［11］。有機質含量下降的原因是城鎮化發展和農戶對耕地質量養護的忽視。此外，需要注意的是有機質含量等級Ⅰ所占比例減少，其他等級所占比例呈現增加態勢，這就要求在城鎮化發展的基礎上，更加注重耕地質量的保護，在提倡配方施肥的基礎上，拓寬有機肥源，做到有機無機肥配合施用，使土壤有機質含量穩步增加，耕地得到持續利用。

2008年以來，余姚市耕地土壤全氮、有效磷、速效鉀變化特征明顯，土壤全氮、有效磷含量變化與浙江省［3］變化趨勢一致，且全氮、有效磷含量均高于浙江省平均含量［11］，浙江省速效鉀含量有降低趨勢［3］，而余姚市速效鉀含量則增加。這與余姚市地貌特征相關，速效鉀具有易隨水流由高處向低處遷移，且濱海平原由于受海積母質的影響，其成土時間較短，土壤風化較弱，因此其速效鉀水平通常較高。此外，土壤全氮、有效磷、速效鉀等級變化趨勢各異，余姚市全氮Ⅰ、Ⅵ級樣點所占比例減少，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級樣點所占比例增加，有效磷Ⅰ、Ⅵ級樣點所占比例增加，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級樣點所占比例減少，速效鉀Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級樣點所占比例增加，Ⅱ、Ⅲ級樣點所占比例均減少，這主要是當地施肥結構不合理造成的。

2008年以來，余姚市化肥使用結構變化明顯，氮肥、鉀肥的施用量有所降低，而磷肥和復合肥的施用量則有所增加。同時，有效鐵、鋅等微量元素的變異明顯，主要原因是農戶忽視了微量元素肥料或有機肥料的施用所造成的。因此，針對當地土壤的養分狀況及其變化特征，應提高農戶用地養地和科學施肥的意識，不僅要注重有機肥的施用，而且也要關注微量元素肥料的投入，還應結合浙江省“減氮、控磷、穩鉀”的施肥策略，精細推廣測土配方施肥技術，從而實現耕地資源的保護與可持續利用。