山西省主要农田土壤速效养分状况与分布

通过土壤测试了解酸碱度和养分状况 #生活技巧# #园艺种植技巧# #土壤调理方法#

解文艳，周怀平，关春林，张建杰，颜晓元，王书伟

（1.山西省农业科学院农业环境与资源研究所，山西太原030006；2.土壤与农业可持续发展国家重点实验室，中国科学院南京土壤研究所，江苏南京210008）

土壤理化性质是土壤质量的重要指标[1]。作为土壤肥力的重要标志，速效N，P，K含量反映了土壤中N，P，K的现实供应状况，对植物的生长发育起着十分重要的作用。土壤速效养分既受自然因素的影响，也受农业生产管理措施的影响，其含量高低直接影响着农业生产的好坏和环境是否安全[2-3]。土壤速效养分主要来自于土壤有机质的矿化和施入土壤中肥料的速效成分[4-5]。自第二次全国土壤普查以来，山西省农村经营管理体制、耕作制度、有机肥和化肥施用总量与作物品种结构都发生了巨大变化[6-7]。山西省不同农田平均化肥用量为317.4 kg/hm2，其中，氮肥用量为181.8 kg/hm2。从化肥在不同作物的投向来看，蔬菜和果树的施肥量明显高于粮食作物和其他经济作物；山西省化肥施用极不合理，果树和蔬菜氮肥施用过量，不施磷和钾肥现象普遍存在[8]。同时，作物从土壤中携带出的养分量逐年增加，而以农家肥、绿肥、秸秆还田等形式归还的养分循环不容乐观，施肥量及施肥技术的不平衡，导致了土壤养分或盈或亏的变化。

目前，土壤速效养分的研究日益广泛和深入。土壤速效养分的现状及空间变异性分析在县、市、省等均有不同程度研究，并取得了一些进展[9-13]。由于研究区域和研究方法不同，前人获得的结论也不尽相同。

本试验通过对山西省土壤养分状况及其分布进行研究，进一步明确山西省土壤养分现状，旨在为农田的平衡施肥、提高作物产量、确保土壤环境安全等提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 研究区域概况

山西省位于我国中部、黄河中游，太行山以西，东经 110°15′～114°32′、北纬 34°34′～40°44′，属暖温带、温带大陆性气候；年均气温在3.7～13.8℃之间，其地区分布总趋向是自南向北、自平川向山地递减；无霜期120～220 d，其分布特点是南长北短，平川长山地短；年均日照2 000～3 000 h，年降水量为380～650mm。全省土地总面积15.66万km2，约占全国土地总面积的1.64%。1986年全省土壤普查资源汇总，耕地面积约373.2万hm2。山西地形较复杂，境内有山地、丘陵、盆地、台地等各种类型，整个地貌是被黄土广泛覆盖的山地型高原，海拔多为1 000～2 000m。农作物以小麦、玉米为主，农田土壤类型主要有棕壤、褐土、黄绵土、栗钙土、草甸土等。

1.2 数据获取

用于山西省农田养分评价的土壤样品于2007年秋收后，分别采自运城、临汾、晋中、忻州、大同、朔州、晋城、长治和太原9个地（市），共采集样本75个，根据耕地面积、土种类型和肥料水平进行布点采样，利用GPS对采样点进行定位，记录经度、纬度、海拔高度和土壤质地状况等（样点尽可能位于第二次土壤普查的地块上）。土壤样品分析由中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室负责完成。重点分析土壤有机质、全N、全P、全K、碱解N、速效P、速效K、pH值等土壤理化性质[14]。

数据统计分析及制图采用SPSS 13.0及ArcInfo9.2完成。

2 结果与分析

2.1 山西省主要农田土壤速效养分状况

土壤养分是土壤肥力的重要组成部分，是作物高产稳产的基础条件。在水、热、气等条件协调适宜的前提下，土壤养分含量和供应状况直接影响着作物的生长发育及其产量的高低。同时，土壤养分状况也是合理施肥的直接依据。第二次土壤普查结果表明[15]，山西省土壤养分状况可以概括为缺磷、少氮，多数钾丰富。经过24 a的土壤耕作演替，土壤养分状况发生了变化。

对全省耕层监测土样化验分析表明（表1），土壤速效磷平均含量为（14.15±13.4）mg/kg，变幅为1.9～89.3mg/kg。

表1 山西省土壤速效养分描述性统计

表2 山西省土壤速效养分含量各级分布情况

根据全国土壤养分指标分级标准统计（表2），土壤速效磷主要集中在Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ级，约占84%；Ⅳ级以下缺少、极缺少磷的土样占12%，较第二次土壤普查时的平均值6.76 mg/kg提高7.39mg/kg，增幅达109.3%，近年来磷肥倍受重视，推广配方施肥、重视磷肥取得的成效显着。

山西土壤速效钾平均含量为141.80mg/kg，各监测点所在县的土壤速效钾含量在54.0～338.0mg/kg之间。按照分级标准，其主要集中在Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ级，分别占16.00%，18.67%，36.00%，29.33%，属中等水平以上，较第二次土壤普查时的131.9mg/kg增加9.9mg/kg。

山西土壤碱解氮平均含量为63.29mg/kg，变幅为23.0～144.0mg/kg。含量在120mg/kg以上的占1.33%；在120～60mg/kg之间的占56.00%；在60mg/kg以下的占42.67%。如果以碱解氮在60mg/kg以上即为供应能力中等的标准衡量，全省耕地在短期内供氮能力适中。

由此可见，山西省缺磷、少氮的耕地土壤面积在减少，土壤速效钾含量丰富。

2.2 山西省主要农田土壤速效养分分布情况

按照地貌、土壤、气候等因素，大致将山西省分为5个地理区域类型，即晋南、晋东南、晋西北、中部区、晋北。以这5个区域为最小单元，分析了山西省5个区域主要农田土壤耕层速效养分的总体分布情况（图1）。

2.2.1 土壤速效磷 磷素是作物重要的养分，它直接参与植物体中氨基酸、蛋白质、脂肪类合成与转化等一系列生理生化反应，也是磷脂类和核蛋白的重要成分。土壤磷素含量高低一定程度反映了土壤中磷素的贮量和供应能力大小。土壤全磷的多少，取决于成土母质，农耕地土壤全磷量多少与施用磷肥有一定关系。因此，土壤速效磷作为土壤磷素养分供应水平的指标[16]。

由图1可知，5个区域耕层土壤速效磷含量与分布特点为：晋南、中部区、晋西北较高，大于全省14.15mg/kg的平均值，晋东南和晋北小于全省平均值，具有自南向北、自西北向东南降低的变化趋势。

晋南：系指运城市和临汾市。土壤速效磷含量平均为17.06mg/kg，变幅为4.23～89.30mg/kg（n＝27），位居全省第一。从分级上看，其主要集中于Ⅲ，Ⅳ级，分别占51.8%，29.6%。土壤速效磷含量处于适中水平。晋东南：系指长治市和晋城市。土壤速效磷含量平均为10.25mg/kg，变幅为5.55～21.57mg/kg（n＝7），低于全省平均水平。从分级上看，其主要集中于Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ级，分别占14.3%，28.6%，57.1%。

晋西北：系指吕梁市。土壤速效磷含量平均为14.80mg/kg，变幅为4.97～33.00mg/kg（n＝10），略高于全省平均水平。从分级上看，其主要集中于Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ级，分别占30.0%，10.0%，60.0%。表明耕层土壤速效磷含量比较丰富。

中部区：系指晋中市、太原市、阳泉市。土壤速效磷含量平均为15.91mg/kg，变幅为4.95～56.80mg/kg（n＝15），高于全省平均水平。从分级上看，其主要集中于Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ级，分别占13.3%，33.3%，40.0%。晋北：系指忻州市、大同市、朔州市。土壤速效磷含量平均为8.89mg/kg，变幅为1.93～27.60mg/kg（n＝16），比全省的平均值低5.26mg/kg。从分级上看，其主要集中于Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ级，分别占18.75%，37.50%，18.75%，18.75%。说明晋北耕地缺磷较重。

2.2.2 土壤速效钾 钾是作物体内许多酶的活化剂，能促进氮的代谢，加速蛋白质和碳水化合物的合成与运输，增强作物的抗寒、抗旱、抗病、抗倒伏能力。土壤中的钾主要来自土壤矿质部分，绝大部分是以难溶性的矿物形态存在，作物可利用态钾很少。速效钾是指水溶性钾和交换性钾的总和，可以被作物直接吸收利用。一般情况下，土壤速效钾含量作为土壤供钾的丰缺指标。

从山西省土壤速效钾分布情况来看（图1），土壤速效钾呈自南向北降低的趋势。

晋南：土壤速效钾平均含量为165.9mg/kg，变幅为 54.0～338.0mg/kg（n＝27），比全省平均值高24.1mg/kg，位居全省第一。参照分级标准，其主要分布在Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ级，分别占29.6%，14.8%，44.4%，11.2%。晋东南：土壤速效钾平均含量152.7mg/kg，变幅82.0～238.0mg/kg（n＝7），高于全省平均水平。

晋西北和中部区：土壤速效钾的平均含量基本相同，分别为133.7，137.4mg/kg，均低于全省的平均水平。晋西北土壤速效钾变幅为90.0～171.3mg/kg（n＝10），中部区的变幅为72.0～264.4mg/kg（n＝15）。

晋北：土壤速效钾平均含量最低，为105.7 mg/kg，变幅为 58.0～159.8mg/kg（n＝16）。

2.2.3 土壤碱解氮 氮素是作物生长所必需的营养元素，土壤中氮素的丰缺及供给状况直接影响作物生长发育的好坏。土壤碱解氮是衡量氮素水平高低的一个重要指标，能够较灵敏地反映土壤氮素动态变化和供氮水平。

从全省来看，土壤碱解氮则呈现自东南向西北、自南向北降低的变化趋势。由图1可知，5个区域耕层土壤碱解氮含量与分布特点为：晋东南最高，其次为晋南和中部区，大于全省平均值63.29mg/kg；晋西北和晋北小于全省平均值。

晋南和中部区：土壤碱解氮平均含量分别为66.43，66.46mg/kg，变幅分别为 34.06～117.00 mg/kg（n＝27），25.00～84.00mg/kg（n＝15）。二者平均值与全省相差不大。

晋东南：平均含量为85.39mg/kg，变幅为65.77～144.00mg/kg（n＝7），位居全省第一。

晋西北和晋北：平均含量分别为55.59，50.19mg/kg，变幅分别为 32.89～78.00mg/kg（n＝10），23.00～72.78mg/kg（n=16）。

2.3 不同因素对山西省主要农田土壤速效养分的影响

山西省主要的土壤类型有褐土、潮土、栗褐土、黄绵土等，不同土壤类型理化性质差异是造成土壤速效养分空间分布差异的自然因素。但研究区域又是人为影响较明显的地方，其轮作制度有一年一作、两年三作、一年两熟等，种植的作物有春玉米、春玉米—冬小麦—夏大豆、冬小麦—夏玉米、杂粮等，不同的土地利用方式下，人为因素又对土壤速效养分分布的差异造成影响。

首先，土壤速效养分的空间分布与土壤类型有一定的关系，将采样点与土壤图进行叠加分析（表3），栗褐土、黄绵土速效磷和碱解氮含量较低，分别为 5.61，5.88mg/kg 和 40.7，50.5mg/kg，由于成土母质、成土时间以及地形地貌等因素的影响，黄绵土与地带性土壤栗褐土呈复域分布，二者的分布与成土条件相似。这2类土壤主要分布于吕梁山以西、忻州和雁北一带，它们的发育演化虽亦进行着黏化、钙积和腐殖质积累，但由于其地形坡度大，植被稀疏，保土能力差，没有明显的腐殖质层，因此，土壤速效养分含量较低。潮土和石灰性褐土是山西省开垦种植历史悠久的土壤，长期的人为耕作施肥使土壤具有深厚肥沃的熟化表土层，同时，成土母质大都是由分水岭和高地上的表土，经过土壤侵蚀过程被水搬运在低平地堆积而来，营养物质较为丰富，因此，潮土和石灰性褐土的速效磷和碱解氮养分含量较高，分别为 17.96，19.64mg/kg 和 67.6，68.8mg/kg，速效钾含量也较高，为141.5，143.6mg/kg。褐土与褐土性土所处的环境条件相对优越，土壤条件也好，是理想的农业土壤，但其不同程度地存在干旱问题，土壤速效养分处于中等水平。

表3 不同土壤类型下耕层土壤速效养分统计分析

其次，土壤速效养分的空间分布与土地利用方式和人为管理措施有关。按照土地利用方式（表4），山西省主要农田耕层土壤速效磷大小比较为：果园＞春玉米—冬小麦—夏大豆＞春玉米＞冬小麦—夏玉米＞杂粮；速效钾大小比较为：冬小麦—夏玉米＞果园＞春玉米—冬小麦—夏大豆＞春玉米＞杂粮；碱解氮大小比较为：春玉米—冬小麦—夏大豆＞冬小麦—夏玉米＞春玉米＞果园＞杂粮。晋南主要种植冬小麦、夏玉米、豆类、棉花、果园等，轮作制度一年两熟或两年三熟，主要土地利用方式为水浇地；中部区、晋东南多数以种冬小麦、春玉米、谷子、豆类为主，多数为一年一作或两年三作，主要土地利用方式为旱地；晋西北作物有春玉米、谷子、果园、莜麦等，多数为一年一作。这些地区农民从事农业生产的积极性较高，农业投入也相对较多，土壤速效养分含量水平较高。晋北主要种植莜麦、豆类、马铃薯等杂粮及油料作物，由于受碱化为害，农民管理相对困难，加之当地平均气温较低，种植作物类型仅限于一些杂粮和油料作物，农民对农业投入很少，土壤速效养分水平很低。

表4 不同土地利用方式下耕层土壤速效养分统计分析

3 结论

（1）山西省农田土壤速效磷含量近24 a来大幅度提高。2007年土壤速效磷平均含量为14.15mg/kg，较第二次土壤普查（1983年）时提高7.39mg/kg，增幅达109.3%。从区域划分看，土壤速效磷晋南最高，平均为17.06mg/kg；晋北最低，为8.89mg/kg。从分级水平看，各级比例均得到提高。其原因是20世纪80年代推广“配方施肥，重视磷肥”。

（2）全省总体农田的土壤速效钾含量丰富，耕地土壤基本不缺钾。2007年土壤速效钾平均含量为141.80 mg/kg，较第二次土壤普查时增加了9.9mg/kg。5个分区中速效钾含量高低顺序为：晋南＞晋东南＞中部区＞晋西北＞晋北。

（3）全省农田土壤的碱解氮平均含量为63.29mg/kg，若以碱解氮在60mg/kg以上即为供应能力中等的标准衡量，全省耕地在短期内供氮能力适中。

（4）不同的速效养分空间分布格局不同，受土壤类型、气候条件、土地利用方式和人为管理措施等因素影响。山西省主要农田耕层土壤速效磷具有从南向北、从西北至东南逐渐降低的趋势；土壤速效钾分布总体呈现从南向北降低的趋势；土壤碱解氮则呈现自东南向西北、自南向北依次降低的趋势。农田土壤速效养分的空间分布特征，可为农田平衡施肥、提高作物产量及土壤环境安全等提供理论依据。

［1］角媛梅，杨丽萍.哀牢山区哈尼梯田的分形特征[J].生态学报，2007，27（11）：4583-4589.

［2］姚炳贵，陈真元，张红，等.天津市主要类型土壤氮磷钾经济合理用量和适宜配比的研究 [J].华北农学报，1996，1（2）：70-79.

［3］张英鹏，李彦，于仁起，等.山东省主要耕地土壤的养分含量及空间变异分析[J].华北农学报，2008，23（增刊）：310-314.

［4］赵军，孟凯，隋跃宇，等.海伦黑土有机碳和速效养分空间异质性分析[J].土壤通报，2005，36（4）：487-492.

［5］王霞，韩凤兰，董天明，等.临河区耕地土壤养分现状及变化原因分析[J].内蒙古农业科技，2008（1）：60-62.

［6］赵建明，郑必昭.山西省中北部春玉米合理施用氮磷的研究[J].山西农业科学，2007，35（8）：52-55.

［7］于婧文，周怀平，解文艳，等.土壤养分变化及农户养分管理现状研究[J].山西农业科学，2010，38（6）：33-36.

［8］陈明昌，张强，程滨，等.山西省主要农田施肥状况及典型县域农田养分平衡研究[J].水土保持学报，2005，19（4）：1-5.

［9］王红娟，白由路，魏义长.东北平原土壤速效养分状况与分布研究[J].中国土壤与肥料，2008（2）：19-23，39.

［10］吕国红，张玉书，纪瑞鹏，等.辽宁省农田土壤速效养分的空间分布[J].贵州农业科学，2010，38（6）：121-125.

［11］于婧文，周怀平，张建杰，等.褐土区乡镇级农田土壤养分时空变异研究[J].山西农业科学，2010，38（2）：34-39.

［12］张树清，孙小凤.甘肃农田土壤氮磷钾养分变化特征[J].土壤通报，2006，37（1）：13-18.

［13］金蕾，何腾兵.基于土壤肥力状况的贵州省安顺市西秀区耕地管理策略[J].天津农业科学，2011，17（2）：21-24.

［14］鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京：中国农业科技出版社，2000.

［15］山西省土壤普查办公室.山西土壤[M].北京：科学出版社，1992：337.

［16］鲁如坤.土壤-植物营养学原理[M].北京：化学工业出版社，1998.

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