安徽省宿州市埇橋區(qū)玉米土壤養(yǎng)分含量特征與評價

王景艷 寇偉鋒 姜超強 高飛

摘要 ［目的］明確安徽省宿州市埇橋區(qū)玉米土壤養(yǎng)分含量現(xiàn)狀，為當?shù)赝寥鲤B(yǎng)分管理和合理施肥提供理論依據(jù)。［方法］選取埇橋區(qū)30個玉米種植區(qū)域，測定分析土壤pH、有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀和中微量元素有效態(tài)含量及其相關(guān)性分析，評價各項養(yǎng)分指標的豐缺狀況。［結(jié)果］玉米種植區(qū)土壤pH處于4.24～7.55，平均值為5.91，其中43.3%的取樣點土壤屬于酸性土壤，建議施用適宜用量的石灰來改良該部分酸性土壤，以促進玉米生長發(fā)育。土壤有機質(zhì)平均含量為30.5 g/kg，土壤有機質(zhì)較高；土壤堿解氮平均含量為146.07 mg/kg，76.7%取樣點土壤堿解氮處于高和極高水平；土壤有效磷和速效鉀平均含量分別為49.66和288.64 mg/kg，56.7%的土壤有效磷含量處于極高水平，83.3%的土壤速效鉀含量處于極高水平。土壤的交換性鈣、交換性鎂含量均處于高或極高水平，土壤有效錳和有效銅基本處于中等或高水平，大部分土壤有效鐵和有效鋅處于極高水平，但也分別有20.0%和26.6%處于低水平，說明少部分區(qū)域缺鐵和缺鋅。［結(jié)論］綜合來看，該區(qū)應適當減施氮肥，控制磷肥和鉀肥投入，以減少土壤磷素累積及其對環(huán)境的污染。同時應加大微量元素的測土配方施肥，以均衡微量元素營養(yǎng)的供應，保障玉米豐產(chǎn)、農(nóng)民豐收。

關(guān)鍵詞 玉米；速效養(yǎng)分；微量元素；評價；相關(guān)性分析

中圖分類號 X825 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2023）09-0042-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.09.011

Abstract ［Objective］The purpose of this study was to understand the status of soil nutrient contents in maize planting areas in the Yongqiao district of Suzhou City， Anhui Province， which could provide reference for local soil nutrient management and rational fertilization.［Method］30 maize planting areas in Yongqiao district were selected to measure and analyze the soil pH， organic matter， alkalihydrolyzed nitrogen， available phosphorus， available potassium， and the available content of medium and trace elements and their correlation analysis， and to evaluate the abundance and deficiency of various nutrient indicators.［Result］The results showed that the soil pH in maize planting areas was between 4.24 and 7.55， with an average value of 5.91， and 43.3% of those soil samples were acidic. It was suggested to apply suitable amount of lime to improve the acidic soil and to promote the growth and development of maize. The average content of soil organic matter was 30.5 g/kg， which belonged to a higher level. The average content of soil alkalihydrolyzed nitrogen was 146.07 mg/kg， and 76.7% of the samples were at high or extremely high level. The average content of soil available phosphorus and available potassium was 49.66 mg/kg and 288.64 mg/kg， respectively， and 56.7% and 83.3% in available phosphorus and available potassium were at extremely high level， respectively. The contents of exchangeable calcium and exchangeable magnesium in soil were at high or very high levels， while the available manganese and available copper were at medium or high levels. Most of the soil available iron and available zinc levels were extremely high， but 20% and 26.6% of the soil available iron and zinc levels were low， indicating that a small number of areas were iron and zinc deficient. ［Conclusion］In all， nitrogen fertilizer should be reduced and the input of phosphorus and potassium fertilizer should be controlled to reduce the accumulation of soil phosphorus and its pollution to the environment. Moreover， soil testing and formula fertilization should be increased to balance the supply of micronutrients and ensure the high yield of maize and farmers.

Key words Maize;Available nutrients;Trace elements;Evaluation;Correlation analysis

基金項目 安徽省重點研究和開發(fā)計劃項目（1804g07020163）。

作者簡介 王景艷（1982—），女，寧夏固原人，農(nóng)藝師，博士，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)研究。*通信作者，副研究員，碩士，從事作物栽培及植物營養(yǎng)研究。

玉米是我國播種面積最大的作物之一，對保障糧食安全具有重要的戰(zhàn)略意義［1-2］。作物的生長發(fā)育在很大程度上依賴于土壤養(yǎng)分的供給，土壤養(yǎng)分含量高低與玉米產(chǎn)量密切相關(guān)，也是實現(xiàn)玉米高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要基礎(chǔ)保障［2-3］。為了提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)，諸多研究者在不同區(qū)域乃至全國范圍內(nèi)對玉米種植區(qū)開展了大量關(guān)于土壤養(yǎng)分狀況及其變化方面的研究［2，4-6］。因此，調(diào)查了解土壤肥力狀況，研究土壤養(yǎng)分的變化規(guī)律及其影響因素，對土壤養(yǎng)分管理，制訂施肥方案及提高作物產(chǎn)量和減少施肥不當導致的污染等具有重要意義。

宿州市是安徽省重要的糧食主產(chǎn)區(qū)，主要農(nóng)作物有玉米、小麥、大豆、蔬菜等［7］。宿州市埇橋區(qū)玉米種植面積穩(wěn)定在8萬hm2以上，2019年玉米產(chǎn)量達到9 600 kg/hm2以上，是當?shù)刂匾募Z食安全保障［8］。近年來，埇橋區(qū)夏玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)的提升均受到了較大限制，其中土壤養(yǎng)分管理也出現(xiàn)了一些問題，包括農(nóng)戶施肥缺乏科學指導，存在較大的盲目性和隨意性［8］。因此，筆者以埇橋區(qū)玉米種植區(qū)域為研究對象，通過田間采樣和室內(nèi)檢測分析相結(jié)合，研究土壤pH、有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀和中微量元素有效態(tài)含量及其相關(guān)性分析，評價各項養(yǎng)分指標的豐缺狀況，以期為當?shù)赝寥鲤B(yǎng)分管理和合理施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗區(qū)位于安徽省宿州市埇橋區(qū)，地處淮北平原，屬暖溫帶半濕潤季風氣候區(qū)。該區(qū)四季分明，年均氣溫14.4 ℃，最冷月1月平均氣溫為0 ℃，最熱月7月平均氣溫為26.8 ℃，年平均日照時數(shù)2 021～2 648 h，年降水量630.3～1 040.8 mm［7-8］。該區(qū)主要地形地貌為丘陵、階地、平原，主要農(nóng)作物有玉米、小麥、大豆、蔬菜、果樹，是我國糧食生產(chǎn)大區(qū)［7-8］。

1.2 樣品采集

于2020年10月上旬，在埇橋區(qū)夾溝鎮(zhèn)采集玉米地土壤樣品。根據(jù)玉米種植面積和地形，選取30個具有代表性的種植地，采用“S”形采樣方法，用木鏟取耕層（0～20 cm）土壤，按照四分法取混合樣品1 kg，共30個土壤樣品。采集的樣品經(jīng)風干后剔除植物殘體、研磨過篩，待測。

1.3 測定方法

土壤理化性狀指標參照鮑士旦［9］的方法測定，其中，pH采用pH計電位法測定，有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測定，堿解氮含量采用堿解擴散法測定，有效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用1 mol/L NH4OAC浸提-火焰光度計法測定，交換性鈣和交換性鎂的含量用中性1 mol/L NH4Ac浸提-原子吸收法測定；有效鐵、錳、銅、和鋅的含量用二乙三胺五乙酸（DTPA）浸提-原子吸收光譜法測定。

1.4 分級標準

根據(jù)全國第二次土壤普查的養(yǎng)分分級標準，結(jié)合相關(guān)文獻［4，6］將土壤養(yǎng)分含量指標分為5個等級（表1）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0進行統(tǒng)計分析，用最小顯著差數(shù)法（LSD法）分析數(shù)據(jù)間的差異顯著性，并用Microsoft Excel 2013繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH、有機質(zhì)分析

由表2可知，研究區(qū)域玉米地土壤pH為4.24～7.55，平均值為5.91，pH低于5.50的取樣點占43.3%；有機質(zhì)含量為4.7～47.6 g/kg，平均值為30.5 g/kg；堿解氮、有效磷、速效鉀含量變化范圍分別為37.80～233.40、4.99～161.17和138.00～529.60 mg/kg，平均值分別為146.07、49.66和288.64 mg/kg；交換性鈣和交換性鎂的含量分別為1.57～25.85和0.40～2.14 g/kg，平均值分別為9.52和0.77 g/kg；有效鐵、有效錳、有效銅和有效鋅含量變化范圍分別為5.12～288.94、6.67～28.56、0.20～1.81和0.13～66.34 mg/kg，平均值分別為109.83、17.93、0.87和27.78 mg/kg。不同養(yǎng)分指標的變異系數(shù)差異較大，其中，土壤pH的變異系數(shù)最小（19.40%），有效鐵的最大（85.65%），全部養(yǎng)分指標的變異系數(shù)均在10%～100%，均屬于中等變異性。

2.2 土壤養(yǎng)分指標等級分布

由表3可知，土壤各項養(yǎng)分指標總體為中等及以上等級，其中，交換性鈣大多處于高或極高等級，速效鉀和交換性鈣處于高和極高等級的比例分別占96.6%和90.0%，說明土壤速效鉀和交換性鈣的整體水平很高。有效磷和堿解氮高和極高等級的比例分別占80%和76.7%，處于低水平的則分別占10.0%和6.7%，說明土壤有效磷和堿解氮含量整體較高。有機質(zhì)含量主要分布在中和高2個水平，分別占30.0%和33.3%，一部分區(qū)域處于低、極低水平（占16.6%）。有效鋅和有效鐵處于極高水平的分別占73.3%和66.7%，但是分別有26.6%和20.0%處于低或極低水平，說明大部分區(qū)域有效鋅和有效鐵過剩，但也有一部分區(qū)域較為缺乏。有效銅和有效錳含量總體較為適宜，均有60.0%處于中等水平，另外分別有30.0%和36.7%處于高水平。

2.3 土壤養(yǎng)分指標相關(guān)性分析

由表4可知，土壤pH與堿解氮、有效磷和有效鐵呈顯著或極顯著負相關(guān)，與交換性鈣和交換性鎂呈極顯著正相關(guān)。有機質(zhì)與除交換性鎂以外的其他指標呈正相關(guān)，且與堿解氮、有效磷、速效鉀、有效錳和有效鋅呈顯著或極顯著正相關(guān)。堿解氮與有效磷、有效鐵、有效錳、有效銅和有效鋅呈顯著或極顯著正相關(guān)，與交換性鎂呈顯著負相關(guān)。有效磷與有效鐵、有效錳和有效銅呈顯著或極顯著正相關(guān)，與交換性鈣和交換性鎂呈顯著負相關(guān)。交換性鈣與交換性鎂呈極顯著正相關(guān)，與有效鐵呈極顯著負相關(guān)。有效銅和有效鐵呈顯著正相關(guān)。

3 討論

土壤pH是土壤重要的理化指標之一，反映土壤的酸堿平衡體系，是土壤養(yǎng)分循環(huán)的主控因子之一［10］。該研究中玉米種植區(qū)土壤pH處于4.24～7.55，平均值為5.91，其中43.3%的取樣點土壤屬于酸性土壤。趙晴月等［2］研究發(fā)現(xiàn)，我國玉米主產(chǎn)區(qū)土壤pH為5.1～7.9，平均值為6.8。可見，該研究區(qū)域土壤pH偏低，且土壤pH與堿解氮、有效磷和有效鐵呈顯著或極顯著負相關(guān)，與交換性鈣和交換性鎂呈極顯著正相關(guān)。這與前人研究結(jié)果一致，我國不同玉米主產(chǎn)區(qū)耕層土壤養(yǎng)分含量分析發(fā)現(xiàn)，土壤pH與有機質(zhì)、全氮和有效磷呈負相關(guān)關(guān)系［2］，與有效鐵和有效錳呈顯著負相關(guān)關(guān)系［6］，與鈣元素間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系［6］。可見，土壤pH直接影響土壤養(yǎng)分的有效性。玉米對酸較為敏感，土壤pH低于5.4玉米生長會受到明顯抑制［11］。該研究玉米種植區(qū)土壤低于5.4的比例占43.3%，因此，應該采取適宜的措施改良這一部分酸性土壤，以促進玉米生長發(fā)育。施用石灰是提高土壤pH，改良酸性土壤的有效方法。有研究表明，土壤pH為4.3～5.8，施用石灰3 000～6 000 kg/hm2可以有效改良酸性土壤［12］；張麗麗等［13］研究表明，酸性土壤施用生石灰1.52～2.42 g/kg，能夠顯著提高土壤pH，緩解土壤酸化，促進玉米幼苗生長。

該研究區(qū)域土壤有機質(zhì)含量為4.7～47.6 g/kg，平均值為30.5 g/kg，處于中等及以上水平（≥20 g/kg）的比例占83.3%，明顯高于宿州市埇橋區(qū)耕地土壤有機質(zhì)含量的平均水平（20.57 g/kg）［7］，說明該玉米種植區(qū)土壤有機質(zhì)含量較高。有研究發(fā)現(xiàn)，與2010年相比，2019年埇橋區(qū)耕地土壤有機質(zhì)含量顯著提升了4.13 g/kg［7］，精耕細作結(jié)合優(yōu)化施肥管理是有機質(zhì)提升的重要原因［14］。該研究中，堿解氮平均含量為146.07 mg/kg，76.7%取樣點土壤堿解氮處于高和極高水平，且土壤有機質(zhì)與堿解氮、有效磷和速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。徐圣林［8］研究發(fā)現(xiàn)，宿州埇橋區(qū)夏玉米生產(chǎn)中存在氮肥施入比例過大、有機肥施入量相對較低的問題。因此，根據(jù)該玉米種植區(qū)域土壤有機質(zhì)含量較高，供氮能力較強的現(xiàn)狀，可以適當減施氮肥；同時，合理施用有機肥以維持和提升土壤有機質(zhì)水平，從而提高肥料利用率，促進玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

土壤堿解氮、有效磷和速效鉀是土壤供肥能力的重要指標。該研究區(qū)域土壤有效磷和速效鉀平均含量分別為49.66和288.64 mg/kg。丁琪洵等［7］研究發(fā)現(xiàn)，2019年埇橋區(qū)全氮、有效磷和速效鉀含量分別為1.04 g/kg、20.53 mg/kg和147.19 mg/kg，且比2010年分別增加了9.5%、36.5%和27.7%。農(nóng)戶長期過量施用化肥是導致土壤養(yǎng)分大幅提升的主要因素之一。Chen等［15］在全國5省4 548個樣本的農(nóng)戶調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，玉米主產(chǎn)區(qū)的平均施氮量為257 kg/hm2，遠高于其推薦施用量。該研究玉米種植區(qū)，56.7%土壤有效磷含量處于極高水平（≥40 mg/kg）。土壤有效磷含量的增加與持續(xù)施用磷肥密切相關(guān)，磷肥施用量增加導致了土壤有效磷含量的增加［2，16-18］。Li等［19］研究發(fā)現(xiàn)，2007年我國土壤有效磷含量比1980年增加了17.3 mg/kg，土壤磷盈余達到242.0 kg/hm2。目前，如何減磷增效已成為亟待解決的問題。此外，該研究中83.3%的土壤速效鉀含量處于極高水平，可能與當?shù)乇容^重視鉀肥施用和全面實施秸稈還田有關(guān)。因此，該區(qū)應當控制磷肥和鉀肥投入，同時改進施肥方式，以提高肥料利用率，減少土壤磷素累積及其對環(huán)境的污染。

土壤微量元素也是反映土壤肥力的重要指標，其有效態(tài)含量不僅直接影響作物正常生長和發(fā)育，而且與農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)密切相關(guān)［6］。該研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)絕大部分玉米土壤的交換性鈣、交換性鎂含量均處于高或極高水平，土壤有效錳和有效銅基本處于中等或高水平，表明土壤有效鈣、有效鎂、有效錳、有效銅能夠滿足玉米正常生長發(fā)育的需求。大部分土壤有效鐵和有效鋅處于極高水平，但也分別有20.0%和26.6%處于低水平，說明大部分區(qū)域有效鐵和有效鋅過量，少部分區(qū)域則有缺鐵和缺鋅的情況。總體而言，研究區(qū)域土壤有效態(tài)微量元素含量較為豐富，一方面與該區(qū)土壤發(fā)育母質(zhì)中土壤全量微量元素含量較高有關(guān)；另一方面，與當?shù)囟嗄陙硗菩袦y土配方施肥和秸稈還田有關(guān)，大量秸稈還田，其中的微量元素歸還土壤，有效增加了土壤微量元素有效態(tài)含量［6］。進一步的分析發(fā)現(xiàn)，土壤有效鐵和有效鋅含量的變異系數(shù)分別達到85.65%和69.89%，表現(xiàn)為一部分土壤的含量極高，而另一部分土壤的含量則偏低。其主要原因可能是農(nóng)戶肥料投入差異加大造成，不同地塊、不同施肥方案造成較大差異的施肥量，因多年累積效應，從而導致了土壤養(yǎng)分含量兩極化的差異現(xiàn)象。微量元素對作物生長發(fā)育具有兩面性，其含量過高會影響作物正常生長［20］。因此，應加大微量元素的測土配方施肥，以均衡微量元素營養(yǎng)的供應，保障玉米豐產(chǎn)、農(nóng)民豐收。

4 結(jié)論

該研究玉米種植區(qū)土壤pH為4.24～7.55，平均值為5.91，其中43.3%的取樣點土壤屬于酸性土壤，建議施用適宜用量的石灰來改良該部分酸性土壤，以促進玉米生長發(fā)育。土壤有機質(zhì)平均含量為30.5 g/kg，土壤有機質(zhì)較高；土壤堿解氮平均含量為146.07 mg/kg，76.7%取樣點土壤堿解氮處于高和極高水平；土壤有效磷和速效鉀平均含量分別為49.66和288.64 mg/kg，56.7%的土壤有效磷含量處于極高水平，83.3%的土壤速效鉀含量處于極高水平。土壤的交換性鈣、交換性鎂含量均處于高或極高水平，土壤有效錳和有效銅基本處于中等或高水平，大部分土壤有效鐵和有效鋅處于極高水平，但也分別有20.0%和26.6%處于低水平。綜合來看，該區(qū)應適當減施氮肥，控制磷肥和鉀肥投入，以減少土壤磷素累積及其對環(huán)境的污染。同時，應加大微量元素的測土配方施肥，以均衡微量元素營養(yǎng)的供應，保障玉米豐產(chǎn)、農(nóng)民豐收。

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