贵德县域耕地土壤养分含量空间变异分析

时间：2024-05-22

何建兰

(青海省贵德县农业技术推广中心，青海贵德 811700)

耕地是土地的精华，是农业生产不可替代的重要生产资料，是保持社会和国民经济可持续发展的重要资源。因此，耕地保护是我国的基本国策，及时掌握耕地资源的数量、质量及其变化情况对于合理规划和利用耕地、切实保护耕地具有十分重要的意义。

土壤是不均一和变化的连续体,即使在相同土壤质地的区域内,同一时刻土壤特性值(物理、化学、生物性质等)在不同空间位置上也具有明显差异,这种属性称为土壤特性的空间变异性[1-5]。在农田生态系统中，空间变异性是土壤的一种自然属性，掌握土壤养分空间分布规律及其影响因素，为农田管理和测土施肥提供依据;实现土壤养分平衡，提高作物产量，是实现农田土壤可持续利用的前提，是农业可持续发展的基础。

青海省贵德县土地利用类型多样，地形变化明显，土壤养分空间分布受地形和土地利用等因素影响，有其自身的规律。在样点土壤养分测定的基础上，借助贵德县耕地资源管理信息平台，对土壤有机质、碱解氮、速效钾、有效铁、有效锌等土壤养分空间变异、土地利用类型等影响因素进行综合分析，为实现区域农田的可持续发展奠定基础。

1 材料与方法

1.1研究区域概况贵德县地处100°58′08″～101°47′50″E，35°29′45″～36°23′35″E。东西宽65 km，南北长100 km，总面积3 680.49 km2。贵德县农业资源丰富，盛产小麦、青稞、豆类、油菜和蔬菜等。粮食平均产量、人均产粮水平及粮食商品率均居全省先进行列。在全国农业区划中属于东部黄土高原农林牧副区——黄河上游粮油畜禽、水源水保林区，是青海省重要的粮食生产基地县之一。贵德县在黄河上游建制最早，历史悠久；境内山清水秀，自然环境优美，素有“小江南”之称。

1.2土壤样品的布点与采集按照农业部测土配方施肥规范的要求采样。采样时间为农作物播种前或收获后，采用GPS定位，记录经纬度，精确到0.1″。采样深度为0～20 cm。每个样品的采样点不少于7个，采样时按照“随机”“等量”和“多点混合”的原则进行，采样路线采用“S”型布点采样，在地形变化小、地力较均匀、采样单元面积较小的情况下，也采用梅花形布点采样，采样时避开路边、田埂、沟边、肥堆等特殊部位。采样时取样器垂直地面入土，深度相同。用取土铲取样时先铲出一个耕层断面，在平行断面取土。保证每个采样点的取样深度及采样量均匀一致，土样上层与下层的比例相同。一个混合土样取土1 kg左右，以4分法将多余的土样弃去。处理好的土样统一放入土样袋中，用铅笔写好标签，放于土壤架中统一进行保存。

1.3样品化学分析土壤有机质采用重铬酸钾容量法-水合热法，碱解氮采用碱解扩散法，速效钾采用1 mol/L中性乙酸铵浸提-火焰光度法，土壤微量元素有效铁和有效锌采用0.005 mol/L DTPA-0.1 mol/L TEA-0.01 mol/L CaCl2浸提-原子分光光度计法[6]。

1.4养分丰缺土壤养分丰缺指标是利用土壤养分测定值和作物吸收养分之间存在的相关性，通过田间试验及土壤养分测定值制成养分丰缺及施肥数量检索表。土壤养分丰缺指标的确定对评价土壤养分具有重要的意义，是评价土壤养分、提出土壤配方施肥方案的主要依据。贵德县耕地土壤养分丰缺指标见表1。

2 结果与分析

2.1土壤有机质含量的空间分布土壤有机质既是植物矿质营养和有机营养的源泉，又是土壤中异养型微生物的能源物质，还能提高土壤的保肥能力和缓冲性能。

贵德县耕地土壤中有机质含量变化范围为1.4～49.0 g/kg，平均值22.12 g/kg，结果见表2。

表1 贵德县耕地土壤养分丰缺指标

表2 贵德县耕地土壤有机质含量各等级分布

由表2可知，贵德县耕地土壤有机质处于低水平的区域面积占48.05%，有近一半的区域处于低水平；有机质含量极低的区域面积仅占3.54%；而处于极低、低水平的区域面积占到51.54%；有机质各等级含量变异系数的变化范围为10.82%～20.88%，有机质含量极低水平的相对变异程度较大，而有机质含量中水平变异程度较小。

有机质含量水平低和极低地区为黄河谷地及支流地区，海拔2 200～2 700 m，这些地区土壤类型主要为栗钙土、灰钙土和北方红土，土壤结构为粒状和团粒状，农田基础设施基本配套，复种指数高。有机质含量低的原因主要有：①这些地区海拔相对较低，土地利用率较高，越来越多的化肥使用和高产品种的推广及复种指数的提高造成土壤的养分耗竭，有机质积累大大减少。 ②省时、省力已是我国当代农民选择生产方式时考虑的首要因素，出现大面积的秸秆焚烧和全方位的化学除草现象，降低了土壤碳的回归指数，而且严重污染环境。③有机肥投入的减少是土壤有机质降低的另一个重要原因。

有机质水平高和中等的地区海拔2 700～3 300 m，常年降雨量在300 mm以上，土壤类型主要为栗钙土、黑钙土，复种指数较低，枯枝落叶的腐殖化系数较大，有利于土壤有机质的积累。

2．2土壤碱解氮含量的空间分布碱解氮含量作为植物氮素营养较无机氮有更好的相关性，所以碱解氮比铵态氮和硝态氮更能确切地反映出近期土壤的供氮水平。贵德县耕地土壤中碱解氮的变化范围为5.0～98.5 mg/kg，平均55 mg/kg，结果见表3。

表3 贵德县耕地土壤碱解氮含量各等级分布

由表3可知，碱解氮极低、高水平的区域面积较小，分别占总面积的9.17%、12.92%；碱解氮中高水平的区域面积较大，共占总面积的66.08%。碱解氮各等级含量变异系数的变化范围为6.93%～34.87%，碱解氮含量高水平的相对变异程度较小，而碱解氮含量极低水平变异程度较大。

贵德县耕地土壤碱解氮处于中高水平的面积，百分比较高的原因主要是贵德县农业区域土地肥沃、交通便利，尿素和复合肥料的施用逐年增多。

2.3土壤速效钾含量的空间分布钾是农作物的三大营养元素之一，测定土壤中钾含量的变化，了解有效性钾在土壤中的储备水平，对正确评价土壤钾的状况及可利用性，以及确定施钾肥的种类和数量，进而建立合理的营养平衡，不断提高农作物产量都是十分必要的。贵德县耕地土壤速效钾含量的变化范围为43～476 g/kg，平均值为235 g/kg，结果见表4。

表4 贵德县耕地土壤速效钾含量各等级分布

由表4可得，贵德县耕地土壤速效钾含量普遍较高，速效钾中、高水平的区域在贵德县耕地中分布较广泛，占总面积的81.62%；速效钾极低水平的区域仅占总面积的8.10%。速效钾各等级含量变异系数的变化范围为7.44%～23.34%，速效钾含量中水平的相对变异程度较小，而速效钾含量高水平变异程度较大。由此可见，贵德县土壤中速效钾养分较为充足，适合种植一些喜钾植物，如马铃薯、蚕豆等；另外钾是一种“品质元素”，能提高果实的品质，较适合果树的种植。

由于贵德县土壤成土母质类型主要为黄土和黄土状物质，土壤中速效钾含量原本就较高，再加上后期人类耕种过程中磷钾肥和配方肥的施用，使得土壤中速效钾的含量相对丰富。虽然土壤中的速效钾可以通过淋溶损失一部分，但是土壤速效钾的淋溶损失与土壤质地和土壤水分有很大关系，贵德县土壤质地以壤土为主，质地良好，土壤中速效钾淋溶损失的量较少。

2．4土壤有效铁的空间分布土壤中全铁含量很高，它是岩石和土壤中3种较多的元素(Si、Al、Fe)之一。土壤中大部分铁存在于含铁镁硅酸盐的原生矿物中，土壤中有效性铁含量与土壤全铁含量相比是很低的，土壤有效铁含量低于某一水平时，意味着铁素供应不足。因此，土壤铁素总贮量对生产实践只有一定的参考价值，而土壤中的有效铁是土壤铁素供应的重要指标，土壤中有效铁供应状况，对于施肥有着直接的指导意义。

土壤有效铁养分丰缺等级指标为国家土壤有效铁临界值4.50 mg/kg。贵德县耕地土壤有效铁养分变化范围0.20～47.00 mg/kg，平均值3.88 mg/kg，比土壤临界值低0.62 mg/kg，结果见表5。

表5 贵德县耕地土壤有效铁含量各等级分布

由表5可知，贵德县耕地土壤有效铁含量普遍较低，低水平(<4.50 mg/kg)区域面积占总面积的72.96%；高水平(>4.50 mg/kg)区域面积占总面积的27.04%。有效铁各等级含量变异系数均较大，各等级含量的相对变异程度较大。

贵德县耕地土壤中有效铁含量普遍较低的原因有：①土壤 pH。pH高的土壤含有较多的氢氧根离子，与土壤中铁生成难溶的氢氧化铁，降低土壤有效性，有效铁含量在6.50～8.00时达到较低值。贵德县土壤pH较高，在6.6～8.6，平均值为7.6，因此，有效铁含量较低。②氧化还原条件。长期处于还原条件的酸性土壤，铁被还原成溶解度大的亚铁，有效铁增加；相反，在干旱少雨地区土壤中氧化环境占优势，使3价铁增多，从而降低铁的溶解度。贵德县土地类型中虽然水浇地占比较高，但并未达到长期淹水的还原性程度，因此，有效铁含量处于较低水平。③碳酸钙含量。贵德县土壤中碳酸钙的新生体较多，而土壤又大多呈碱性，在碱性土壤中，铁能与碳酸根生成难溶的碳酸盐，从而降低有效铁的含量。

2．5土壤有效锌的空间分布土壤中有效锌移动性较差，往往会通过同晶置换进入矿物晶格中，变成不能提取出来的锌，因此，研究土壤有效锌的含量对指导科学施肥具有重大的意义。

土壤有效锌养分分级指标为国家土壤有效锌临界值0.50 mg/kg。贵德县耕地土壤有效锌养分变化范围0.20～7.95 mg/kg，平均值2.60 mg/kg，有效锌高出土壤临界值5.2倍，结果见表6。

表6 贵德县耕地土壤有效锌含量各等级分布

由表6可知,贵德县耕地土壤有效锌含量水平普遍较高，有效锌含量高(>0.50 mg/kg)的区域面积占总面积的99.26%，有效锌含量低(<0.50 mg/kg)的面积仅占0.74%，分布在贵德县中部黄河的一个支流区域。有效锌各等级含量变异系数均较大，各等级含量的相对变异程度较大。由此可见，贵德县耕地土壤中有效锌含量比较丰足，适合种植一些喜锌作物。另外，锌是一种“智力元素”，充分开发利用富锌耕地具有广泛的前景。

贵德县大部分土壤中有效锌含量较高的原因主要有：①不同质地土壤有效锌含量由高到低顺序：黏土、壤土、砂土，这与成土母质中土壤全锌高低有关，贵德县土壤质地以壤土为主，因此有效锌含量普遍较高。②土壤中有机质与有效态锌含量成正相关，即有机质含量高的土壤，有效锌的含量一般都比较高。这主要是由于土壤有机质可以活化锌元素，提高其有效性，因为土壤有机质的酸性基团可以活化土壤锌，从而形成可溶性锌的络合物，增加锌的有效性。