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福鼎市耕地土壤养分变化分析

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发布时间: 2016-01-12
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福鼎市耕地土壤养分变化分析

潘明树1,李林2,陈国奖2,蔡清平3

(1.福鼎市农业技术推广站,福建福鼎355200;2.福鼎市土壤肥料技术推广站,福建福鼎355200;

3.福鼎市白琳镇农业技术推广站,福建福鼎355213)

    摘要:研究了福鼎市耕地0-30cm土壤主要养分、中微量元素以及其他理化性状的变化,结果表明:与第二次土壤普查相比,耕地土壤有机质、氮素含量有所提高,但有效磷、速效钾、有效硫、有效硼和交换性镁属缺乏严重,土壤酸化严重。并针对相关的问题,提出了一些相应的对策。

关键词:土壤养分;福鼎;中微量元素;对策

福鼎市位于福建省东北部,介北纬26052’~27026’东经119055’~120043’之间。福鼎市耕地面积24376.38hm2,主要土壤类型依次为水稻土、耕作红壤、耕作滨海盐土、耕作潮土和耕作风砂土,其中水稻土和耕作红壤占耕地面积的99.59%。福鼎市耕地土壤常年种植水稻、甘薯、槟榔芋、果树、茶叶和蔬菜等。2007~2013年福鼎市作为国家级测土配方施肥项目县,按照《测土配方施肥技术规范》的要求,对福鼎市的主要耕地土壤进行布点和采样,采用常规方法对所有的土样进行了养分测试与分析。旨在摸清福鼎市的耕地土壤肥力状况做出综合评价,为耕地土壤的养分管理,指导科学施肥提供依据。

    l、材料与方法

    1.1 土壤样品采集

    根据《测土配方施肥技术规范》和《福建省耕地地力调查与质量评价实施方案》的要求,在第二次土壤普查原有农化点土壤上,采用“S”法或棋盘法,开展野外调查和通过GPS定位采集耕作层0-30cm的土壤样品。全市共采集土壤样品4415个。

    1.2 测试项目

    土壤的质地、pH、盐分含量、有机质、阳离子代换量(CEC)、缓效钾、速效钾、全钾、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、有效锌、有效硼、有效硫、交换性钙和交换性镁等理化性状。

    1.3 分析方法

    土壤质地采用吸管法(国际制)、pH采用电极法、有机质采用重铬酸钾滴定法、碱解氮采用扩散法、阳离子交换量采用中性醋酸铵交换法、缓效钾采用硝酸提取-火焰光度法、速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法、全氮采用半微量凯氏定氮法、全磷采用NaOH熔融-钼锑抗比色法、全钾采用NaOH熔融-火焰光度法、有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法、有效锌采用DTPA提取-原子吸收光谱法、有效硼采用姜黄素比色法、有效硫采用磷酸盐-乙酸提取-硫酸钡比浊法、含盐量采用电导法、交换性钙和镁采用醋酸铵提取-原子吸收光谱法测定。

    1.4 确定评价因子

    参照福建省耕地地力评价因子体系,确定福鼎耕地地力评价因子由土壤地学条件(坡向、坡度、无霜期和≥10℃积温)、土壤理化性状(有机质、pH、CEC、缓效钾、有效硫、交换性镁、国际制质地、有效硫、耕层含盐量)、土壤剖面状况(耕层厚度和障碍位置)和农田基本建设(排涝能力和灌溉条件)等4个方面共17个因子构成。

    1.5 土壤养分丰缺标准

    依据2009年6月福建省测土配方施肥技术专家组第四次会议确定的耕地、园地主要土壤养分分级指标。

2、 结果与分析

2.1 耕地土壤主要养分

    2.2.1 有机质  土壤有机质是土壤养分的重要组成部分,是评价土壤肥力和土壤质量的重要指标[2]。从表1可看出,福鼎市土壤有机质含量变幅为2.70~49.70g/kg,平均含量为(29.90±8.38)g/kg,变异系数为28.03%,有机质平均含量处于中等偏上水平。其中有机质含量均值处于丰富(耕地>30g/kg或园地>20g/kg)和中等水平(耕地20~30g/kg或园地10~20g/kg)的土种类型主要有深脚烂泥田、泥炭底乌泥田、黄底乌泥田、砂底乌泥田、乌泥田、乌紫泥田、乌黄泥田、乌埭田、浅脚烂泥田、灰砂泥田、乌砂田、灰红泥土、冷水田、灰埭田、灰黄泥砂田、灰红泥砂土、灰黄泥田、灰泥田等,占土壤样品总数的93.43%。这些土壤有机质较丰富的主要原因是:(1)一些土壤处于高海拔地区或其所处地形地下水位较高,造成低温或长年积水条件,导致土壤有机质的积累,如深脚烂泥田和冷水田;(2)福鼎市大多土壤于分布于平原区,交通条件便利,方便人为长期培肥(如施用有机肥、绿肥),促进土壤有机质的积累,如黄底灰泥田、灰泥田、乌泥田等。有机质含量均值较缺乏(耕地<20g/kg或园地<10g/kg)的土种类型主要有红泥土、黄泥沙田、红泥砂土和黄泥田等,占土壤样品总数的6.57%,其中以黄泥田的有机质含量最低。这些有机质缺乏土壤多属于低产田,一般为坡耕地,其透水通气性较强,土壤有机质矿化作用强烈而不易积累,加上交通不便利致使有机肥施用少,导致有机质含量较低。

表1  福鼎市耕地土壤有机质含量状况

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根据第二次土壤普查结果,福鼎市耕地土壤有机质含量变化于10.00~35.00g/kg之间,平均为23.80g/kg。本次调查结果比第二次土壤普查的提高了6.1g/kg,增率25.6%,表明福鼎市现状耕地土壤有机质含量略有提高,这与近年来实施沃土工程、提倡增施有机肥和秸秆还田等措施有关。

    2.1.2 氮素  土壤全氮含量不仅可用于衡量氮素的基础肥力,而且还能反映土壤供氦潜力的高低[2]。福鼎市耕地土壤全氮含量为1.49~2.30 g/kg,平均含量为(1.84±0.27)g/kg,变异系数为14.71%。碱解氮的含量反映了土壤的供氮能力,从表2可知,全市耕地土壤碱解氮含量为12~384mg/kg,平均含量为(138.00±42.37)mg/kg,变异系数为30.70%,总体上属于中等水平。福鼎市土壤碱解氮平均含量全部处于中等水平(100~200mg/kg),其中含量丰富(耕地>200mg/kg或园地>150 mg/kg)的土样占10.62%,含量中等(耕地100-200mg/kg或园地100~150mg/kg)的土样占73.73%,含量缺乏(<100mg>150 mg/kg)的土种类型有深脚烂泥田、乌紫泥田、乌泥田、乌黄泥田、乌埭田等;含量相对较低(100~130mg/kg)的土种主要有乌沙田、灰红泥砂土、红泥砂土、黄泥田、黄泥砂田、白底田等,其中以黄泥砂田均值最低,仅为111.94 mg/kg。根据第二次土壤普查结果,耕地土壤全氮含量均值为0.98g/kg,土壤碱解氮含量水平处于一级(>150mg/kg)的面积占64%,处于二级(120~150mg/kg)的面积占35.1%,现状耕地土壤全氮含量均值比二次土壤土查普高0.86g/kg,而现状耕地土壤碱解氮处于一级和二级水平的面积分别占耕地总面积的42.00%和42.24%,可见,福鼎市现状耕地土壤全氮含量状况比第二次土壤土查普整体上有所提高,主要原因是长期以来农民大量施用氮肥,特别是尿素,导致耕地土壤氮素含量逐渐提高,此外,与土壤有机质含量提高也有一定的关系。

表2  福鼎市耕地土壤碱解氮含量状况

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2.1.3 磷素  不同耕地土壤类型全磷均值含量变化在0.45~0.70g/kg,均值为(0.62±0.10)g/kg,变异系数为15.94%。 耕地土壤有效磷含量变化幅度在0.2~75.7mg/kg,总平均值为(11.30±3.85)g/kg,变异系数为34.07%。其中含量丰富(耕地>25mg/kg或园地>30mg/kg)的土样占10.15%,含量中等(耕地12~25mg/kg或园地15~30mg/kg)的土样占21.29%,含量缺乏(耕地<12mg/kg或园地<15mg/kg)的土样占68.56%。由此表明:福鼎市耕地土壤有效磷含量处于缺乏水平。在所有检测样品中,无一种土壤类型的有效磷含量均值处于丰富水平;有效磷含量均值处于缺乏水平的土种类型主要包括乌埭田、冷水田、灰黄泥砂田、乌紫泥田、乌黄泥田、灰黄泥田、灰红泥土、灰红泥砂土、灰埭田、白鳝泥田、黄泥田、红泥土、黄泥砂田、浅脚烂泥田、红泥砂土、青泥田和深脚烂泥田等,其中以灰埭田的有效磷含量最低。

表3  福鼎市耕地土壤有效磷含量状况

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    根据第二次土壤普查结果,福鼎市耕地土壤全磷平均含量为0.61g/kg,有效磷平均含量为7.74 mg/kg。现状耕地土壤全磷均值与第二次普查结果均值相近,土壤的有效磷含量平均值提高了3.56 mg/kg,表明自第二次土壤普查以来,福鼎市大力提倡施用磷肥,致使现状耕地土壤有效磷含量有了较大幅度的提高,但全市耕地土壤有效磷含量整体仍然偏低。

    2.1.4  钾素  由表4可知,福鼎市不同耕地土壤类型的全钾均值为6.83~46.76g/kg,总体平均值为(19.44±2.70)g/kg,变异系数为27.97%。福鼎市缓效钾均值在110.50~342.61mg/kg,总体平均值为(213.41±71.09)mg/kg,变异系数为33.31%,表明耕地土壤的潜在供钾能力总体处于中等水平,不同土壤类型之间差异不是非常大。速效钾含量是判别钾素丰缺的主要依据[2]。福鼎市耕作土壤的速效钾含量均值在16.58~354.53mg/kg,总平均值为(64.00±29.71)mg/kg,变异系数为46.42%,耕地土壤供钾强度处于缺乏水平,其中含量丰富(>120mg/kg)的土样占10.92%,含量中等(80~120mg/kg)的土样占15.83%,含量缺乏(<80mg/kg)的土样占73.23%。且不同土壤类型之间的供钾强度有所差异,其中供钾强度处于丰富水平的土种类型主要有轻盐斑田、重盐斑田、乌埭田和灰埭田;供钾强度处于中等水平的土种主要有青底灰泥田、深脚烂泥田、灰泥田、灰黄泥田等;其余土壤的供钾强度均处于缺乏水平。

    根据第二次土壤普查结果,耕地土壤速效钾的平均含量为125.76mg/kg,而本次调查结果比第二次土壤普查的下降了61.76mg/kg,减率49.11%。由此表明,自第二次土壤普查以来,耕地土壤速效钾含量持续下降,土壤缺钾更为严重,分析其主要原因:一是30多年来,随着农作物产量水平和复种指数的提高,每年收获物可从土壤中带走大量钾素;二是有机肥料施用量大幅度下降,破坏土壤钾素平衡;三是福鼎市耕地土壤保肥性能较低,降水充沛,导致土壤钾素淋失;四是钾肥价格较高,农民长期忽视施用钾肥。

表4  福鼎市耕地土壤速效钾含量状况

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    2.2 耕地土壤中、微量元素

    2.2.1 交换性钙  福鼎市不同土壤类型交换性钙含量在173.58~1672.22mg/kg,总平均值为(616.65±264.48)mg/kg,变异系数为42.89%,表明耕地土壤交换性钙含量处于丰富水平(≥300mg/kg)。此外,不同土壤类型间土壤交换性钙差异不是非常大,其中以轻盐斑田、乌埭田、灰埭田、灰泥田等的交换性钙含量最为丰富,平均高达700.58~1113.63mg/kg,这可能与本市农民使用石灰改良土壤酸性和长期施用酸性的过磷酸钙等导致钙的富集作用有关(表5)。

    2.2.2 交换性镁  一般认为土壤交换性镁≤50mg/kg为缺乏,这时施用镁肥具有明显的增产效果[3]。福鼎市不同耕地土壤类型交换性镁的含量在22.0~203.7mg/kg,总平均值(67.54±27.84)mg/kg,变异系数为41.22%。这表明耕地土壤交换性镁含量总体而言相对较高,且不同土种类型间含量差异比较明显,乌埭田、灰泥田、灰埭田、灰黄泥田、青泥田等交换性镁含量均值在51.13~112.12mg/kg,高于土壤的丰缺指标,其中以乌埭田的含量最高,冷水田的含量最低。

    2.2.3 有效硫  耕地土壤有效硫含量在6.20~179.4mg/kg,总平均值(26.26±14.81)mg/kg,变异系数为56.39%。表明耕地土壤有效硫含量总体上处于丰富水平(>125mg/kg),且不同土壤类型间有效硫含量有所差异。有效硫含量均值处于丰富水平(≥25mg/kg)的土壤类型主要有乌埭田、灰埭田、灰泥田、乌泥田、灰红泥土等,均值在26~50.63mg/kg;中等水平的(16~25mg/kg)的主要有乌黄泥田、冷水田、灰黄泥田、浅脚烂泥田、灰黄泥沙田、红泥砂土等,这些耕地土壤需要适量施用硫肥;处于缺乏水平(<16mg/kg)的有红泥土、白底田、深脚烂泥田、黄泥田、黄泥沙田,以黄泥沙田含量最低,这些耕地土壤应注意增加硫肥的施用量。

    2.2.4 有效锌  不同耕地土壤类型有效锌含量在0.38~8.18mg/kg,总平均(2.82+0.94)mg/kg,变异系数为33.43%,表明耕地土壤有效锌含量处于丰富水平(≥2.0mg/kg)。各类耕地土壤类型中只有黄泥田,其有效锌含量处于中等水平(1.0~2.0mg/kg),其有效锌含量均值为1.96mg/kg。其余土壤的有效锌含量均处于丰富水平。这说明福鼎市土壤有效锌含量属于丰富水平。

    2.2.5 有效硼  不同耕地土壤的有效硼含量均值在0.04~1.39mg/kg,总平均值为(0.25±0.12)mg/kg,变异系数为47.34%。一般认为,土壤有效硼含量≤0.25mg/kg为极缺乏,由此说明福鼎市耕土壤有效硼严重缺乏(≤0.25mg/kg为极缺乏)。除乌埭田、灰埭田、盐斑田、灰红泥砂土、润砂土、浅脚烂泥田、埭土、灰红泥土、黄泥沙田、青底灰泥田和红泥砂土的有效硼含量均值处于缺乏水平外(0.25~0.50mg/kg),其余耕地土壤类型的有效硼含量均值均属于极缺乏水平,其中以白底田含量最低。

表5  福鼎市耕地土壤中微量元素养分含量状况

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    2.3 其他理化性状

    2.3.1 土壤质地  耕地土壤质地以粘壤土占绝对优势。从不同土种类型的质地状况分析来看,黄泥沙田、黄泥田、冷水田、红泥砂土、灰砂泥田、白底田、乌沙田、润砂土和会黄泥沙田等土种类型质地的沙粒平均含量均大于50%,土壤保水保肥能力相对较差。

    2.3.2 土壤酸碱度  大多数作物喜欢在微酸性pH值5.0~6.8的土壤中生长。福鼎市地处亚热带、气候温和、雨量适中,矿物风化淋溶作用及土壤脱硅富铁铝作用强烈,致使土壤多呈酸性或强酸性反应。 调查分析结果,不同土壤类型pH均值在4.80~5.80,总平均值为(5.08+0.25),变异系数为4.84%,表明耕地土壤总体属于酸性。除重盐斑田和轻盐斑田的pH均值相对较高外,其余土壤的pH值均低于5.5,属酸性土壤。 根据第二次土壤普查结果,水田土壤强酸性(pH<4.5)的耕地土壤占0.61%,酸性(4.5~5.5)的占79.78%,微酸性(5.5~6.5)的占12.29%,中性(6.5~7.5)的占0.67%,微碱性(7.5~8.5)的占6.25%,碱性的占0~4%,而现状土壤的pH值表现为酸性至微酸性,主要集中于微酸性,这与长期施用含游离酸的过磷酸钙和其他生理酸性肥料有关;同时也说明了,第二次土壤土查普至今,耕地土壤的酸碱性得到明显改善,酸性、强酸性和微碱性土壤面积明显减少,而微酸性土壤面积显著增加,其原因主要是第二次土壤土查普以来,提倡采用石灰改良土壤酸性;以及引淡水改良垦区滨海盐土,降低土壤含盐量和pH值。

    2.3.3 土壤阳离子交换量  不同土壤类型阳离子代换量均值变化于7.35~12.66cmol(+)/kg,总平均值(10.00±1.57)cmol(+)/kg,变异系数为15.73%,土壤CEC高于10的土壤类型主要有盐斑田、乌埭田、青底灰泥田、深脚烂泥田、乌泥田、乌黄泥田、埭土、灰埭田、灰泥田、浅脚烂泥田、红泥土等,其余均值都小于10cmol(+)/kg,其中以黄泥沙田为最小。

    根据第二次土壤普查结果,耕地土壤的CEC小于10.00 cmol(+)/kg的占71.62%,10~20 cmol(+)/kg的占28.30%,且主要集中在6~8 cmol(+)/kg,现状耕地土壤CEC高于10.00cmol(+)/kg的面积占耕地总面积的49.6%,表明白二次土壤土查普以来,耕地土壤保肥供肥性能略有上升,这可能与有机质含量提高有关。

    3、结论

    3.1 耕地总体地力不高,中产耕地面积大

    福鼎市3~6等的中低产耕地面积为20324.06hm2,占耕地总面积的83.38%,其中中产耕地面积高达18649.2 hm2,占耕地总面积的76.51%,主要分布于磴溪、管阳、白琳、点头、店下、佳阳和前岐等镇;低产耕地主要分布于硒溪、管阳、白琳、点头、店下、前岐、佳阳、叠石、秦屿和贯岭等镇,面积达1043.21hm2,占中低产耕地总面积的62.29%。因此,应将区位优势较明显、中产面积较大的磴溪、管阳、白琳、点头和店下等5个乡镇的耕地作为中低产田改良的重点区域。

    3.2 耕地干旱限制突出,缺水较严重

    除平原和河流阶地区的耕地灌溉条件较好外,山地丘陵区的坡耕地和滨海垦区的耕地均存在不同程度的缺水限制,尤以硒溪、管阳、白琳和点头镇耕地的干旱限制较为突出。干旱限制耕地总面积达20248.75hm2,占耕地总面积的83.07%,其中仅硒溪、管阳、白琳、点头、店下、前岐、佳阳、叠石、秦屿和贯岭这10个乡镇的旱限制面积就达16990.33hm2,占旱限制中低产耕地总面积的83.91%,因此,应重视加强水利和灌溉基础设施建设,进一步提高农田的灌溉保证率。

    3.3 耕地土壤矿质养分失衡,硼严重缺乏,钾、磷、镁、硫缺乏较严重

    自第二次土壤普查后,农业生产不同程度存在着盲目施肥现象,导致耕地土壤矿质养分失衡。调查结果发现,耕地土壤缺磷限制面积为9139.92hm2,占耕地总面积的37.49%,主要分布于硒溪、店下、白琳、点头、硖门、佳阳、秦屿和管阳镇,面积为7538.15hm2,占缺磷限制中低产耕地总面积的82.47%;缺硫限制面积为2890.01hm2,占耕地总面积的11.86%,主要分布于硒溪、贯岭、白琳和桐城,面积为1953.4 hm2,占缺硫限制中低产耕地总面积的67.59%;不同耕地土壤类型的缓效钾含量均值为213.41mg/kg,速效钾含量均值为72.73mg/kg,土壤供钾潜力和强度均处于中等水平,耕地土壤缺钾限制面积达13338.98hm2,占耕地总面积是54.72%,主要分布于店下、管阳、白琳、贯岭、硒溪和前岐镇,面积为8450.8hm2,占缺钾限制中低产耕地总面积的63.35%;缺镁限制面积为4866.99hm2,占耕地总面积的19.97%,集中分布于管阳、叠石、贯岭和桐城,面积3663.18hm2,占缺镁限制中低产耕地总面积的75.27%。耕地土壤微量元素含量也呈明显失衡现象,有效锌均值为2.82mg/kg,处于丰富水平,而有效硼的总体均值为0.25mg/kg,处于严重缺乏水平。耕地土壤上述矿质养分的失衡,显示制约着农作物产量的提高和农产品品质的改善。

    4、对策

    实施好农田标准化建设、农业综合开发、土地平整及实用技术的推广项目,大力推进中低产田改良。通过兴修农田水利设施、培肥地力、土地治理等工程措施、技术措施和生物措施,提高耕地质量,把有条件的中低产田逐步建成个澳标准的基本农田。

    4.1 增施有机肥料

    有机肥料养分最全,其对改良土壤、培肥地力、补充中微量元素具有不可替代的作用,因此,必须增施有机肥料,以提高土壤有机质含量,改善土壤的理化性状,提高土壤的保水保肥和供肥性能:一是大力推广秸秆还田技术,水稻秸秆直接还田,过腹或堆沤还田。二是恢复发展冬种绿肥,种植紫云英和蚕豆,建立紫云英良种基地,达到养分的合理搭配,促进土壤养分的平衡,更好的改善土壤结构,提高耕地质量。三是发展农村沼气,促进有机废弃物的循环利用。四是搞好商品有机肥、生物有机肥的推广应用。

    4.2 推广测土配方施肥

    充分应用测土配方施肥的技术成果,利用好测土配方施肥建议卡,在施用有机肥的基础上,帮助、引导农民购买配方肥、复合肥,由使用低浓度复混肥料逐步向中、高浓度复合肥料转变,控制氮肥使用量,适当增加磷、钾肥施用量,合理调配氮、磷、钾三要素投入比例,优化施肥结构,使耕地土壤养分趋于合理协调,并配合施用中、微量元素,做到科学施肥,提高肥料利用率和经济效益。

    4.3 综合治理

    采取工程改造与生物措施相结合,综合治理改造中低产田,培肥地力,提倡合理深耕,增加耕层厚度,促进土壤养分分解。

    4.4 调节土壤酸碱平衡

    进行科学合理施肥,调节土壤酸碱度,提高土壤pH值,防止土壤进一步酸化。对酸性土壤要适当施用石灰,一般施用150~225kg/hm2,可与其他肥料如有机肥、钙镁磷肥配合施用;应逐步减少过磷酸钙施用量,可用钙镁磷肥代替。

参考文献:

 [1] 贾文竹, 赵振勋, 土壤耕层养分调查[M]. 北京: 中国科学技术出版社, 1996.

 [2] 黄鸿翔, 我国土壤资源现状、问题及对策[J]. 土壤肥料, 2005(1): 3~6.

 [3] 徐志平. 测土配方施肥实用技术[M]. 福州: 福建科学技术出版社, 2006.

                                     

——来源: 《江西农业学报》 2015, 27(10): 33-37

 

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