甘肅省西甜瓜主產區土壤養分評價

趙澤普 薛亮 馬忠明 史多鵬 鞠琪 薛蓮 黃銳 趙朔陽

摘要：為了探究甘肅省不同區域西甜瓜種植地的土壤養分變化特征，以甘肅省西甜瓜主產縣區為研究區域，采集14個縣區143個田塊耕層土壤樣品，測定土壤有機質等養分含量，并進行比較分析。結果表明，甘肅省西甜瓜主產區養分含量隨時間延長總體上呈明顯的增長趨勢，2016 — 2020年土壤有機質、全氮、全磷、全鉀含量分別達14.58、1.10、0.94、22.43 g/kg，土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量達58.02、22.61、173.65 mg/kg。整體上有機質含量處于中等偏下水平，全氮含量處于中上水平，全磷含量處于中等水平，全鉀含量處于極高水平；堿解氮含量處于中低水平，速效磷和速效鉀含量均處于較高水平。河西地區有機質含量低于隴中旱區；土壤全氮含量高于隴中旱區和隴東半干旱區，中部和東部接近；全磷和全鉀含量各地區間差異不明顯；堿解氮、速效磷含量河西地區高于隴中旱區和隴東半干旱區，達到中等和高水平，隴中旱區和隴東半干旱區仍處于低水平和中上水平；速效鉀含量隴中旱區高于其他區域，但河西地區、隴東半干旱區均處于高水平。全省西甜瓜產區土壤養分仍較低，且分布不平衡，應增施有機肥，提升氮肥在中后期的施用比例，磷鉀肥結合氮肥適量補充。

關鍵詞：西瓜；甜瓜；土壤養分

中圖分類號：S158.2? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2097-2172（2023）12-1133-07

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.12.009

Evaluation of the Soil Nutrients in the Main Producing Area of

Watermelons and Melons in Gansu Province

ZHAO Zepu 1， XUE Liang 2， 3， MA Zhongming 3， 4， SHI Duopeng 2， JU Qi 1， XUE Lian 5， HUANG Rui 4，

ZHAO Shuoyang 1

（1. Zhangye Water-saving Agricultural Experimental Station， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Zhangye Gansu 734000，

China; 2. Institute of Soil， Fertilizer and Water-saving Agriculture， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu

730070， China; 3. National Agricultural Experimental Station for Agricultural Environment， Lanzhou Gansu 730070，

China; 4. Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China; 5. Lanzhou Agro-technical

Research and Popularization Centre， Lanzhou Gansu 730000， China）

Abstract： Taking the main producing areas of watermelons and melons in Gansu Province， this paper aimed to analyse and evaluate the soil nutrient status of surface soil so as to provide scientific guidance for rational fertilization. The topsoil samples were collected from 143 plots in 14 counties， and the contents of soil organic matter and other nutrients were determined and compared.? The study confirmed that the nutrient contents of the soil showed an increasing trend in the main producing areas of watermelons and melons in Gansu Province over the past decade. From 2016 to 2020， the contents of organic matter， total nitrogen， total phosphorus and total potassium in soil reached 14.58 g/kg， 1.10 g/kg， 0.94 g/kg and 22.43 g/kg， respectively， while the contents of soil alkali-hydrolytic nitrogen， available phosphorus and available potassium reached 58.02 mg/kg， 22.61 mg/kg and 173.65 mg/kg， respectively. Overall， the content of organic matter was in the lower middle level， the content of total nitrogen was in the upper middle level， the content of total phosphorus was in the middle level， and the content of total potassium was in the high level. The content of alkali-hydrolyzed nitrogen was in the lower middle level， and the content of available phosphorus and available potassium were all in the high level. The organic content in western area was lower than that in the central arid area of Gansu， but the soil total nitrogen content in western area was the highest with no significant difference found in central arid area and eastern semi-arid area. Contents of total phosphorus and total potassium among different areas were not significantly different. The contents of alkali-hydrolyzed nitrogen and available phosphorus in western area were higher than that in central and eastern areas， which reached medium and high levels， respectively， in western area while the content in central and eastern parts were still at low and upper-middle levels.

The content of available potassium was higher in central area than other regions， but it was at a high level in western and eastern areas. The soil nutrient contents were lower in the main watermelon and melon producing areas of Gansu Province， and the distribution was also unbalanced. Organic fertilizer should be applied more， the ratio of nitrogen fertilizer should be increased at medium to late stage， whereas phosphate， potassium fertilizer and nitrogen fertilizer should be supplemented appropriately.

Key words： Watermelon; Melon; Soil nutrient

收稿日期：2023 - 10 - 14

基金項目：國家西甜瓜產業技術體系土壤與養分管理崗位（CARS-25）；甘肅省現代農業科技支撐體系區域創新中心重點科技項目（2020GAAS02）；甘肅省農業科學院中青年基金（2022GAAS59）。

作者簡介：趙澤普（1985 — ），男，甘肅臨澤人，農藝師，研究方向為作物栽培。Email： 381418967@qq.com。

通信作者：薛? ?亮（1982 — ），男，甘肅永登人，副研究員，碩士，研究方向為節水農業。Email： xuel_3521@163.com。

甘肅省是我國西瓜甜瓜的重要產區，2021年全省西甜瓜種植面積約4萬hm2，占全國甜瓜種植面積的2.09%，產量為273萬t，占全國總產量的3.58%。部分主產縣區西甜瓜產值占比超過縣區總產值的15%［1 ］，是農民主要的收入來源，成為當地農業的主要組成部分。與其他農作物相比，西瓜甜瓜種植收益較高，瓜農過量施肥、連作等現象普遍，由此產生了一系列土壤質量問題，其中營養不協調、次生鹽漬化、土壤活性降低等問題較為普遍，也有部分區域存在重金屬污染的風險［2 - 5 ］。重施肥、輕養地的行為導致耕地質量發生變化，關系到產業的可持續發展［6 ］。了解主產區土壤質量情況，可為生產中有效調整施肥方案提供依據。

土壤養分含量是土壤質量的主要指標，與作物產量、品質息息相關，生產中往往以速效氮、速效磷含量為依據確定施肥管理方案［7 - 8 ］。由于土壤類型的差異、種植結構的不斷演變，土壤養分含量在時間和空間上都會出現變化［9 ］。研究表明，近30年來，甘肅大部分地區耕地因秸稈還田、綠肥種植等措施應用后有機質有所提升，增幅為0.30%～13.73%，但仍處于較低水平［10 - 11 ］。土壤平均全氮含量為0.92 g/kg，其中總監測樣72.3%的區域全氮含量處于中低水平以下，有較大的提升空間［12 - 13 ］。全磷、全鉀含量變化不顯著，但速效磷和速效鉀含量有明顯提高，尤其是速效磷平均含量為11.19 mg/kg，較20世紀80年代提高了52.0％［12 ］。已有的研究表明，甘肅省不同區域的土壤養分空間和時間上都存在一定的差異，但這些研究并沒有重點關注西甜瓜產區的土壤肥力變化。因此，我們采集甘肅省不同生態區域西甜瓜產區的土壤樣品進行有機質、氮、磷、鉀含量分析，探究不同區域的土壤養分變化特征，根據土壤養分分級標準進行評價，以期為不同產區西甜瓜生產的優質高產高效施肥管理提供科學依據。

1? ?材料與方法

1.1? ?土壤樣品采集

2010 — 2020年，在甘肅省河西地區、隴中旱區和隴東半干旱區西瓜甜瓜的主產縣區隨機選取143個田塊，根據地形以“S”形采樣，每個田塊選取5～7個點，在0～40 cm土層深度取樣，同一田塊各點混合后用“四分法”分樣，保留1 kg帶回室內經風干、研磨、過篩后備用。

1.2? ?測定方法

有機質采用重鉻酸鉀外加熱法測定，土壤全氮用半微量凱氏定氮法測定，土壤全磷用堿熔 — 鉬銻抗比色法測定，土壤全鉀用堿熔 — 火焰光度法測定，速效磷采用 0.5 mol/L NaHCO3 浸提－鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用 1 mol/L NH4OAC 浸提－火焰光度法測定，銨態氮、硝態氮采用1 mol/L KCL 溶液浸提－連續自動分析儀測定，土壤pH采用電位測定法測定［14 ］。

1.3? ?土壤養分評價依據

此次土壤養分分級標準參照全國第二次土壤普查及相關標準（表1）。

2? ?結果與分析

2.1? ?不同生態區域土壤有機質的變化

土壤有機質含量是衡量土壤肥力的重要指標。由表2可知，2010 — 2015年，全省西甜瓜主產區土壤有機質的平均含量為11.57 g/kg，隴中旱區高于河西地區和隴東半干旱區，達12.26 g/kg；隨著生產投入的持續增加，2016 — 2020年全省西甜瓜主產區土壤有機質的平均含量上升到14.58 g/kg，隴中旱區、河西地區、隴東半干旱區較2010 — 2015年分別增加3.66、2.55、2.82 g/kg，增幅分別為29.85%、22.33%、25.57%，其中隴中旱區最高，河西地區最低；對照土壤養分分級標準，全省西甜瓜主產區土壤有機質含量均為中等水平。

2.2? ?不同生態區域土壤氮磷鉀含量的變化

2.2.1? ? 土壤全氮、全磷、全鉀養分的變化? ? 第二次土壤普查顯示甘肅省土壤養分狀況整體為“缺氮、少磷、鉀有余”［15 ］，本研究結果與之類似。由表2可知，2016 — 2020年，全省西甜瓜主產區土壤全氮的平均含量為1.10 g/kg，較2010 — 2015年增加了0.12 g/kg，增幅為12.24%，對照土壤養分分級標準，達到中上水平；土壤全磷的平均含量為0.94 g/kg，較2010 — 2015年增加了0.08 g/kg，增幅為9.30%，達到中等水平；土壤全鉀的平均含量為22.43 g/kg，較2010 — 2015年增加了1.59 g/kg，增幅為7.63%。相對而言，全氮的提升幅度最大。目前，全省產區全氮平均含量處于中上水平，全磷處于中等水平，全鉀含量處于極高水平。

土壤全氮平均含量2010 — 2015年和2016 — 2020年均以河西地區最高，分別為1.10、1.27 g/kg；隴東半干旱區次之，分別為1.00、1.05 g/kg；隴中旱區最低，分別為0.83、0.98 g/kg，2016 — 2020年較2010 — 2015年分別提高了0.17、0.05、0.15 g/kg。2010 — 2015年河西地區較隴中旱區和隴東半干旱區分別增加24.54%、9.09%，2016 — 2020年分別增加32.53%、10.00%。

土壤全磷平均含量2010 — 2015、2016 — 2020年區域間變化不明顯。2016 — 2020年河西地區、隴中旱區、隴東半干旱區全磷含量較2010 — 2015年分別提高了0.08、0.10、0.07 g/kg，增幅為9.20%、11.76%、8.14%。

土壤全鉀平均含量2010 — 2015年以隴中旱區地區最高，為21.45 g/kg；其次是隴東半干旱區，為21.04 g/kg；河西地區最低，為20.02 g/kg。2016 — 2020年以河西地區最高，為23.80 g/kg；其次是隴中旱區地區，為22.07 g/kg；隴東半干旱區最低，為21.42 g/kg；較2010 — 2015年分別提高了3.78、0.62、0.38 g/kg，增幅為18.88%、2.89%、1.81%。

從全省西甜瓜主產區來看，2016 — 2020年較2010 — 2015年土壤全氮磷鉀養分總體呈現增長趨勢，尤其全氮的增幅最大；不同區域養分差異不同，全氮含量西部地區高于中東部地區，中部和東部地區接近，全磷和全鉀含量各地區間差異不明顯。

2.2.2? ? 土壤堿解氮、速效磷、速效鉀養分的變化? ? 土壤中養分的供給能力一般用元素全量結合速效含量共同表征，堿解氮、速效磷、速效鉀含量的高低也是判斷土壤當季肥力的重要指標。由表2可知，全省西甜瓜主產區土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量也隨著耕作年限逐漸提高。2016 — 2020年的土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別達到58.02、22.61、173.65 mg/kg，分別較2010 — 2015年提高了9.10%、28.91%、21.68%，整體上速效磷和速效鉀含量的提升幅度大于堿解氮。

從區域變化來看，河西地區的土壤堿解氮含量由2010 — 2015年的57.41 mg/kg增加到2016 — 2020年的64.09 mg/kg，增幅為11.64%，其中隴中旱區、隴東半干旱區分別提高2.78%、12.67%；2016 — 2020年河西地區的堿解氮含量高于隴中旱區、隴東半干旱區的52.86、57.11 mg/kg，也高于全省的平均水平，但剛達到中等水平，隴中旱區和隴東半干旱區仍處于低水平。

速效磷含量變化的區域間差異也非常明顯，河西地區的土壤速效磷含量由2010 — 2015年的19.05 mg/kg增加到2016 — 2020年的25.84 mg/kg，增幅為35.64%，其含量較全省平均水平高4.86 mg/kg；隴中旱區的土壤速效磷含量由16.32 mg/kg增加到21.56 mg/kg，增幅為32.11%；隴東半干旱區的土壤速效磷含量由17.24 mg/kg增加到20.44 mg/kg，增幅為18.56%；河西地區的土壤速效磷含量增量和增加幅度均高于隴中旱區和隴東半干旱區，2016 — 2020年各區域含量均達到高水平。

速效鉀含量不同于堿解氮和速效磷含量的變化趨勢，隴中旱區的提升明顯，由2010 — 2015年的137.34 mg/kg增加到2016 — 2020年的198.85 mg/kg，增幅達44.79%。高于河西地區、隴東半干旱區和全省平均水平。對照分級標準，隴中旱區速效鉀含量雖處于高水平，但已非常接近極高水平；河西地區由中上水平上升至高水平，隴東半干旱區仍處于高水平。

2.3? ?土壤養分含量分布

2.3.1? ? 有機質? ? 據各取樣點測定結果，全省西甜瓜產區土壤有機質含量在10.00～20.00 g/kg的樣點分布比例為75.68%；其次含量在20.00～30.00 g/kg的比例為10.81%；處于低水平（6.00～10.00 g/kg）的比例為13.51%；全省西甜瓜主產區土壤有機質含量處于中等偏低水平，不同區域的分布情況也大致相近，河西地區、中東部地區有機質含量在10.00～20.00 g/kg的占比分別為76.92%、58.33%、84.62%。

2.3.2? ? 全氮? ? 全省土壤全氮含量居中等水平（0.75～1.00 g/kg）的樣點分布比例為44.74%，高水平（1.50～2.00 g/kg）和中上水平（1.00～1.50 g/kg）比例為 21.05%，含量在0.50～0.75 g/kg的比例為7.89%，整體處于中等偏上水平。河西地區大部分區域在高水平（53.85%），中東部大部分處于中等水平。

2.3.3? ? 全磷? ? 河西地區全磷含量居中等水平（0.75～1.00 g/kg）的占比較多，為43.75%；其次是中上水平（1.00～1.50 g/kg）和低水平（0.50～0.75 g/kg），其比例均為25.00%。隴中旱區全磷含量在不同分級水平的分布為中上水平最高，達41.67%，之后是中等水平（33.33%）和低水平（25.00%）。東部地區全磷含量在0.75～1.00 g/kg的比例達到53.85%，高于中上水平和低水平的比例。全磷含量在全省主產區中等水平的比例為47.37%，中上水平的比例為34.21%，整體處于中等偏上的水平。

2.3.4? ? 堿解氮? ? 全省土壤堿解氮含量分布頻率與全氮在整體上較為相似，處于中等水平（60.00～90.00 mg/kg）和低水平（30.00～60.00 mg/kg）的比例分別為38.39%和50.00 %；但區域間也有差異，河西地區土壤堿解氮含量處于中等水平的占比最高，達57.13%。

2.3.5? ? 速效磷、鉀? ? 全省土壤速效磷含量主要集中在20.00～40.00 mg/kg的高水平，所占比例為 56.00%，區域間的分布比例接近；其次是中上水平（10.00～20.00 mg/kg）的分布，河西地區和中東部地區的比例為28.57%～42.86%。全省土壤速效鉀含量整體處于高水平（150.00～200.00 mg/kg）的占比為57.14%，中上水平（100.00～150.00 mg/kg）占比23.81 %，極高水平（大于200.00 mg/kg）的占比19.04 %。相對而言，甘肅省土壤速效磷和速效鉀含量處于較高水平。

3? ?討論與結論

土壤有機質是決定土壤質量的基礎，較高的有機質可以提高土壤的緩沖性和保肥性，顯著增加耕層堿解氮、速效磷和速效鉀含量，并促進土壤脲酶活性和堿性磷酸酶活性，從而為西瓜、甜瓜產量和果實品質的提升提供保障［16 - 17 ］。施用有機肥是提高土壤有機質含量的重要途徑，但這是一個長期的過程，也與有機肥種類、施用強度以及施肥管理方法等各方面因素有直接關系［18 - 19 ］。本研究涉及的時間跨度長達十年，不同的地域有機質含量均呈現波動上升的變化趨勢，隴中旱區的有機質提升幅度較大，這可能與當地土壤類型以及生產中重視農家肥投入有較大關系［20 ］，化肥與有機肥混施，在經歷較長的階段后，會在一個較高水平達到平衡點，并維持一段時間［21 ］。

氮磷鉀是西甜瓜主要的營養元素，生產中通過施用大量元素肥料保證產量和品質，由此也對土壤養分產生影響［22 ］。本研究的結果顯示河西地區土壤氮素有較大幅度的上升，土壤全氮和堿解氮含量高于中東部黃土高原地區，這種表現有可能與母質有關。研究證實，黑土上施氮會有氮庫降低的現象，而在黃土氮庫表現為稍微上升［23 ］，河西地區多為灌漠土，氮素較為貧瘠，增施氮肥對于氮素庫容的增加更為明顯，從而表現出較大的增加幅度。土壤中的磷大部分以閉蓄態磷的形式存在，在施入磷肥并有灌水或降雨條件下，省內大部分區域土壤仍難以具備長時間的酸性環境，并在根際分布足夠的磷酸酶等分泌物促使磷活化，但有效磷更易聚集在表層，在采樣時被檢出［23 ］。本研究中表現出全磷變化幅度小于速效磷，小于氮素變化的現象，可能與磷素的這一特性有關。

從全省范圍來看，相對于氮磷，鉀素的變化較小，可能是東部地區鉀素本來就比較富集，而且鉀肥施用較少的原因［13，? 24 ］。但在河西地區和中部地區出現鉀素含量大幅提升的現象，這可能與當地的栽培管理方式有關。西瓜、甜瓜屬于喜水作物，在河西地區需大量灌水，且栽培密度遠高于隴中旱區和隴東半干旱區的砂田栽培和旱作栽培，因而在生育中后期追施氮鉀肥以補充養分的行為更為普遍；在中部砂田栽培區，肥料的施用較為困難，瓜農在施用底肥時就采用有機肥和化肥足量混施的方式以防止后期脫肥。有研究表明施鉀量在達到或超過作物吸收量后，也會提高土壤中的鉀素含量，如果生產中與有機肥結合施用，這種效果會更明顯［25 ］。關于在富鉀區針對西瓜、甜瓜等品質方面對鉀元素有更多需求的作物如何平衡利用土壤和外源鉀素需要做更深的探索。

甘肅省西甜瓜主產區養分含量總體上呈現明顯的增長趨勢，2016 — 2020年，土壤有機質、全氮、全磷、全鉀含量分別達到14.58、1.10 、0.94、22.43 g/kg，較2010 — 2015年增長了7.63%～26.02%；土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量達到58.02、22.61、173.65 mg/kg，增長了9.10%～21.68%。整體上有機質含量處于中等偏下水平，全氮處于中上水平，全磷含量處于中等水平，全鉀含量處于極高水平；堿解氮處于中低水平，速效磷和速效鉀含量處于較高水平。全省西甜瓜主產區不同區域間養分存在較大差異，河西地區有機質含量低于中部旱區，土壤全氮含量高于中東部，中部和東部接近，全磷和全鉀含量各地區間差異不明顯；堿解氮、速效磷含量河西地區高于中部和東部，河西地區分別達到中等和高水平，隴中旱區和隴東半干旱區仍處于低水平和中上水平；速效鉀含量隴中旱區高于其他區域，但和河西地區、隴東半干旱區都處于高水平。

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