陈金萍，李奕，李祥余，李美玲，徐国斌，郭琴

不同农业土地利用方式对土壤养分含量分布影响及养分等级评价

陈金萍，李奕，李祥余，李美玲，徐国斌，郭琴

（萍乡学院 材料与化学工程学院，江西 萍乡 337055）

文章以三种农业土地利用方式下的土壤为研究对象，分别测定其有机质、水解氮、全钾、有效磷及全磷含量，分析不同土地利用方式对土壤养分含量分布特征影响。在0～50cm土层中，土壤有机质和土壤全磷含量平均值均表现为：旱田>水稻田>撂荒地；土壤水解氮含量表现为：水稻田（257.76±11.75mg/kg）>旱田（135.80±17.60mg/kg）>撂荒地（62.07±6.89mg/kg）；土壤全钾含量表现为：撂荒地（38.22±6.85g/kg）>旱田（37.79±7.64g/kg）>水稻田（29.03±4.77g/kg）；土壤全磷含量表现为：旱田（1.25±0.39g/kg）>水稻田（1.13±0.35g/kg）>撂荒地（1.10±0.20g/kg）。土壤养分等级评价结果表明：研究区土壤有机质在旱田土壤中处于中上水平，土壤水解氮在水稻田土壤中处于极丰富状态，三种农业土地利用方式下土壤全钾和全磷均处于极丰富水平，而有效磷均处于不足状态。因此，应适当采取措施调整该区土壤氮磷比例，提高土壤有效磷含量。

不同农业土地利用方式；土壤养分；等级评价

土壤养分含量是评价农田土壤肥力的重要指标，是农作物生长所需的重要营养来源和物质基础，土壤中的氮、磷、钾等物质对农作物的产量和品质有着重要的影响[1]。土地利用方式的改变是人类活动影响农田土壤养分变化的重要因素，不同的土地利用方式会导致农田土壤结构和土壤化学成分发生变化，进而影响土壤肥力状态[2]。不合理的农业土地利用会导致土壤肥力降低、退化，土壤板结和加快土壤侵蚀，从而严重影响地上作物的生长[3–4]。目前，关于土地利用方式对土壤养分含量分布影响的相关研究有部分报道，如郭宏等[5]研究发现耕地土壤养分因施肥等农业作用高于林地；高军亮等[6]研究发现草地土壤有机质、全氮和水解性氮含量均高于农耕地，而全磷和有效磷含量低于农耕地；谭玉兰等[7]选取贵州盘州喀斯特生态脆弱区五种土地利用方式为研究对象，结果表明林地和草地的土壤质量优于农田和弃耕地。但不同农业土地利用方式对土壤养分分布影响研究较少，研究不同农业土地利用方式下土壤养分的空间分布特征，对农业土地规划与管理具有重要意义。因此，本研究选取水稻田、撂荒地和旱田三种土地利用方式下的农业用地土壤，分别测定土壤中有机质、水解氮、全磷、有效磷和全钾含量，分析研究区土壤养分含量在不同农业土地利用方式下的分布规律及影响因素，并参照全国第二次土壤养分分级标准，对三种农业土地利用方式下的土壤养分进行等级评价，以期为该区农业用地土壤养分维持和土地规划与合理利用提供基础数据和科学参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

芦溪县地处江西省萍乡市东南部，地理坐标为东经113°55′～114°16′，北纬27°25′～27°47′。东起明月山，西至碧湖潭，北始银河长竹，南至长丰磨桥，总面积为959.50km2，地貌类型主要有山地、丘陵和河谷平原三种类型。该区气候类型为亚热带湿润性季风气候，年平均气温17℃，年平均降水量1621.8mm，全年无霜期270d左右。境内矿产资源以煤炭、瓷土、石灰石、石英砂为主，储量较为丰富。森林资源以松、杉、竹为主，其森林覆盖率达62.7%。本文选取撂荒地、水稻田和旱田三种不同土地利用方式下的农业土地作为研究对象，撂荒地植被稀少，长有零星草本植物，主要土壤类型为红色黏土；水稻田开垦时间达10年以上，多年均种植水稻，现处休耕状态，主要覆盖植物为白茅草；旱田目前种植茄子、辣椒和大豆等，但作物长势均较差[8]。

1.2 样品采集

于2020年6月，在研究区内，选取典型撂荒地、水稻田和旱田三种试验样地，根据国家农业行业标准《农田土壤质量监测技术规范》[9]要求设置采样点，在每块样地内分别挖取三个土壤剖面，按0～10cm、10～20cm和20～50cm进行分层采集土壤样品，共采集27份土壤样品，将土样装入聚乙烯塑料袋中，带回实验室，自然风干后，去除植物根系和石块等杂物，研磨后过0.2mm土壤筛，装入干净样品瓶内备用[8]。

1.3 测定项目与分析方法

土壤养分含量测定项目与测定方法见表1。

表1 土壤养分测定项目与方法

1.4 数据处理与评价标准

采用Microsoft Excel 2017软件对试验数据进行处理，运用SPSS25.0软件进行数据统计与方差分析。根据全国第二次土壤普查养分分级标准[14]将土壤单项养分含量分为以下等级，如表2所示。

表2 土壤养分含量分级标准

2 结果与分析

2.1 不同农业土地利用方式土壤有机质含量特征

三种农业土地利用方式下土壤有机质含量变化如图1所示。由图1可知，在同一农业土地利用方式下，撂荒地土壤有机质含量随土壤深度增加呈先减少后增加的趋势，即10～20cm土层有机质含量最小，其值为9.71±2.30g/kg，水稻田和旱田土壤有机质含量均随土壤深度增加呈降低趋势，水稻田0～10cm土层有机质含量显著高于10～20cm和20～50cm土层，其值为27.98±5.64g/kg，旱田土壤0～10cm和10～20cm土层有机质含量均显著高于20～50cm土层。就同一土壤深度来看，0～10cm土层有机质含量大小有：水稻田（27.98±5.64g/kg）>旱田（25.22±3.72g/kg）>撂荒地（12.76±3.22g/kg）；10～20cm土层土壤有机质含量大小表现为：旱田（24.98±4.33g/kg）>水稻田（19.90±4.62g/kg）>撂荒地（9.71±2.30g/kg）；20～50cm土层土壤有机质含量大小有：旱田（17.94±2.78g/kg）>撂荒地（13.50±2.81g/kg）>水稻田（10.38±3.22g/kg）。

图1 不同农业土地利用方式土壤有机质含量特征

注：不同小写字母代表在<0.05水平下差异显著(下同)

从0～50cm整个土层来看，土壤有机质含量平均值表现为：旱田（22.71±10.32g/kg）>水稻田（19.42±9.83g/kg）>撂荒地（11.99±3.25g/kg），经方差分析，两两差异呈显著水平（<0.05）。对照第二次土壤普查养分分级标准，旱田有机质平均值含量达到三级，处于中上水平，而水稻田和撂荒地土壤有机质含量为四级，处于中下水平。旱田与水稻田土壤有机质平均含量均高于撂荒地，原因可能是农业活动长期施用农家肥、种植的作物残体分解和植物根系死亡等因素所导致。植物残体及根系会产生较多的有机碳，同时农家肥中含有大量动植物残体及微生物，使得较多有机物质进入土壤中积累[15]。研究区旱田与水稻田土壤有机质在0～10cm土层积累较多，且随土壤深度增加呈减少的特征，这可能是表层土壤中残留有机肥及枯落物较多，加之耕作时对土壤进行翻动，使得表层土壤通气性强，更利于动植物残体的分解，随土壤深度增加，土壤中枯落物及有机肥料越来越少，故其土壤有机质含量较表层土壤低。可见，农业活动的存在，在一定程度上影响了土壤有机质含量的分布。

2.2 不同农业土地利用方式土壤水解氮含量特征

土壤水解氮是指土壤中能被作物生长期间吸收的有效性氮，主要包括无机态氮（铵态氮、硝态氮）及易水解的有机态氮，其含量能较好地反映近期土壤氮素的供应状况[15]。三种农业土地利用方式下土壤水解氮含量变化如图2所示。由图2可知，就同一土地利用方式来看，撂荒地土壤水解氮含量随土层深度增加呈先减少后增加趋势，而水稻田和旱田土壤水解氮含量随土壤深度增加呈减少趋势。撂荒地土壤水解氮含量在0～10cm土层最大，其值为62.07±6.89mg/kg，10～20cm土层中水解氮含量最低，仅为30.80±7.78mg/kg。水稻田和旱田土壤水解氮含量均在0～10cm土层最大，其值分别为273.93±30.37mg/kg和135.80±17.60mg/kg，在20～50cm土层中水解氮含量最低，其值分别为246.40±19.27mg/kg和69.07±11.88mg/kg。就同一土壤深度来看，0～10cm土层水解氮含量大小表现为：水稻田（273.93±30.37mg/kg）>旱田（135.80±17.60mg/kg）>撂荒地（62.07±6.89mg/kg）；10～20cm土层水解氮含量大小有：水稻田（252.93±22.01mg/kg）>旱田（73.27±7.14mg/kg）>撂荒地（32.67±6.40mg/kg）；20～50cm土层水解氮含量大小表现为：水稻田（246.40±19.27mg/kg）>旱田（69.07±11.88mg/kg）>撂荒地（30.80±7.78mg/kg）。

就0～50cm整个土层来看，不同农业土地利用方式下土壤水解氮含量平均值大小表现为：水稻田（257.76±11.75mg/kg）>旱田（135.80±17.60mg/kg）>撂荒地（62.07±6.89mg/kg），经方差分析，撂荒地与水稻田、旱田与水稻田土壤水解氮含量差异呈极显著（<0.01），撂荒地与旱田土壤水解氮含量差异则呈显著水平（<0.05）。参照全国第二次土壤普查养分分级标准，水稻田土壤水解氮含量达到一级，处于极丰富水平，旱田土壤水解氮含量为二级，处于丰富水平，而撂荒地土壤水解氮含量仅为四级，处于中下水平。农用地土壤氮素主要来源于农业施肥、植物枯枝落叶及根系分解、微生物活动和土壤淋溶等[16,17]，水稻田土壤水解氮显著高于撂荒地与旱田，分析原因可能是水稻田种植水稻时长期施用氮肥，且目前水稻田处于休耕状态，使得土壤中残留了较多水解氮。三种农业土地利用方式土壤水解氮含量均在表层0～10cm土层中最多，且随土壤深度增加呈减少趋势，这与罗春燕等[18]的研究结果一致，主要可能由于表层土壤受农业耕作活动频繁，其土壤透气性及生物活动比深层土壤强，增加了微生物对氮素的分解能力。

图2 不同农业土地利用方式土壤水解氮含量特征

注：不同大写字母代表在0.01水平下差异极显著

2.3 不同农业土地利用方式土壤全钾含量特征

研究区三种农业土地利用方式下土壤全钾含量变化如图3所示。由图3可知，就同一土地利用方式来看，撂荒地与旱田土壤全钾含量随土壤深度增加呈减少趋势，而水稻田土壤全钾含量表现为随土壤深度增加先增大后减少的趋势。撂荒地与旱田土壤全钾含量均在0～10cm土层中最大，其值分别为45.45±6.52g/kg和45.08±4.72g/kg，在20～50cm土层中其含量最小，其值分别为32.80±0.35g/kg和31.53±5.40g/kg。水稻田土壤全钾含量在10～20cm土层中最大，其值为31.81±4.64g/kg，在20～50cm土层中最小，为25.15±4.75g/kg。就同一土层深度来看，0～10cm土层土壤全钾含量大小表现为：撂荒地（45.45±6.52g/kg）>旱田（45.08±4.72g/kg）>水稻田（30.13±0.17g/kg）；10～20cm土层土壤全钾含量大小有：旱田（36.75±5.50g/kg）>撂荒地（36.40±3.65g/kg）>水稻田（31.81±4.64g/kg）；20～50cm土层土壤全钾含量大小表现为：撂荒地（32.80±0.35g/kg）>旱田（31.53±5.40g/kg）>水稻田（25.15±4.75g/kg）。

就0～50cm整个土层来看，不同农业土地利用方式土壤全钾含量大小平均值表现为：撂荒地（38.22±6.85g/kg）>旱田（37.79±7.64g/kg）>水稻田（29.03±4.77g/kg），经方差分析，除撂荒地与旱田差异不显著（>0.05）外，其余两两呈差异显著水平（<0.05）。参照全国第二次土壤普查养分分级标准，撂荒地、水稻田与旱田土壤全钾含量均达到一级标准，处于极丰富水平。土壤全钾含量主要受成土母质、土壤矿物风化、耕作及施肥措施等的影响[19]。研究区水稻田土壤全钾含量与其他两种农业土地利用方式下土壤全钾含量有显著的差异，说明不同土地利用方式对土壤全钾含量存在一定影响。旱田与撂荒地土壤含钾量均高于水稻田，原因可能为旱田土壤种植作物时，常采用秸秆还田与施用草木灰等农业管理措施，土壤全钾含量积累较多；撂荒地处于草本植物生长阶段，植物根系对容易穿透土壤母质母岩，促进母岩分化产生钾素[20]，故其土壤全钾含量高可能与土壤母质及矿物风化和分解后产生较多钾素有关，而水稻田中土壤长期处于淹水状态，可能会影响土壤中矿物风化状态，导致其钾素流失较旱田与撂荒地更为容易。

图3 不同农业土地利用方式土壤全钾含量特征

2.4 不同农业土地利用方式土壤全磷含量特征

三种农业土地利用方式下土壤全磷含量分布特征如图4所示。从同一农业土地利用方式来看，撂荒地土壤全磷含量随土壤深度增加呈减少趋势，0～10cm土层全磷含量最大，其值为1.16±0.15g/kg，在20～50cm土层其值最小，为1.00±0.17g/kg；水稻田土壤全磷含量随土壤深度增加先减少后增大趋势，在20～50cm土层全磷含量达到最大，其值为1.36±0.15g/kg，10～20cm土层全磷含量最低，仅为0.82±0.08g/kg；旱田土壤全磷含量随土壤深度增加呈先增加后减少的趋势，在10～20cm土层全磷含量达到最大，其值为1.46±0.13g/kg，20～50cm土层含量最小，为1.05±0.18g/kg。就同一土壤深度来看，0～10cm土层土壤全磷含量大小表现为：旱田（1.24±0.07g/kg）>水稻田（1.20±0.08g/kg）>撂荒地（1.16±0.15g/kg）；10～20cm土层土壤全磷含量大小有：旱田（1.46±0.13g/kg）>撂荒地（1.15±0.11g/kg）>水稻田（0.82±0.08g/kg）；20～50cm土层土壤全磷含量大小表现为：水稻田（1.36±0.15g/kg）>旱田（1.05±0.18g/kg）>撂荒地（1.00±0.17g/kg）。

就0～50cm整个土层来看，不同农业土地利用方式土壤全磷含量平均值大小表现为：旱田（1.25±0.39g/kg）>水稻田（1.13±0.35g/kg）>撂荒地（1.10±0.20g/kg），经方差分析，两两差异不显著（>0.05）。参照第二次土壤普查养分分级标准，撂荒地、水稻田与旱田土壤全磷含量均高出一级标准，处于极丰富水平。有相关研究表明，土壤中施用磷素后有10%～25%会被作物吸收利用，长期施用磷肥会导致土壤全磷含量积累明显[21-22]。研究区旱田与水稻田土壤全磷含量高于撂荒地，可能由于旱田与水稻田长期农业活动施用过磷肥，而未被作物吸收部分磷肥积累于土壤中，从而导致这两块样地土壤中全磷含量积累量高于撂荒地。撂荒地虽没有施用磷肥，但其中长有的草本植物枯落后，归还于土壤中，且草本是浅根发育，导致撂荒地土壤表层磷素积累较多[23]。旱田与水稻田土壤全磷含量大小随土壤深度变化呈不规律现象，说明农业活动对该区土壤全磷含量分布存在一定影响。

图4 不同农业土地利用方式土壤全磷含量特征

2.5 不同农业土地利用方式土壤有效磷含量特征

土壤有效磷是指土壤中可被植物吸收利用的磷组分，包括全部水溶性磷、部分吸附态磷及有机态磷，其含量是决定磷肥效果大小的主要因素。研究区三种农业土地利用方式土壤有效磷含量分布特征如图5所示。由图5可以看出，同一农业土地利用方式下，撂荒地土壤有效磷含量随土壤深度增加呈先增加后减少趋势，在10～20cm土层中土壤有效磷含量达到最大，其值为8.88±1.16mg/kg，在20～50cm土层含量最小，为7.53±0.52mg/kg。水稻田土壤有效磷含量随土壤深度变化幅度较小，在10～20cm土层含量达最大值，其值为7.68±0.31mg/kg，0～10cm土层含量最小，为7.40±7.59mg/kg。旱田土壤有效磷含量随土壤深度增加呈先减少后增加趋势，在20～50cm土层有效磷含量达到最大值，为7.82±0.43mg/kg，10～20cm土层其值达最小，为6.75±0.53mg/kg。就同一土壤深度来看，0～10cm土层土壤有效磷含量大小表现为：撂荒地（8.59±0.92mg/kg）>水稻田（7.40±7.59mg/kg）>旱田（7.14±0.71mg/kg）；10-20cm土层土壤有效磷含量大小有：撂荒地（8.88±1.16mg/kg）>水稻田（7.68±0.31mg/kg）>旱田（6.75±0.53mg/kg）；20～50cm土层土壤有效磷含量大小表现为：旱田（7.82±0.43mg/kg）>水稻田（7.59±0.57mg/kg）>撂荒地（7.53±0.52mg/kg）。

图5 不同农业土地利用方式土壤有效磷含量特征

就0～50cm整个土层来看，不同农业土地利用方式土壤有效磷含量平均值大小表现为：撂荒地（8.33±1.07mg/kg）>水稻田（7.56±0.40mg/kg）>旱田（7.24±0.72mg/kg），经方差分析，除撂荒地与旱田土壤有效磷含量差异显著外（<0.05），其余两两差异不显著（>0.05）。

参照全国第二次土壤普查养分分级标准，撂荒地、水稻田与旱田土壤有效磷含量均处于中下状态，而研究区三种土地利用方式土壤全磷含量却处于较丰富状态，说明该区土壤全磷与有效磷含量有较大的差异，这可能由于该区土壤对磷素的固定作用太强，而降低了有效性。土壤有效磷主要受到土壤结构、气候与植被、人为活动等影响[24,25]，水稻田与旱田土壤长期受人为活动的扰动，加之农作物吸收土壤有效磷作为养分，因此，与撂荒地土壤相比，水稻田与旱田土壤有效磷含量相对较低一些。观察该区植被分布较稀疏，且长势较差，可能与该区土壤有效磷含量不足有一定关系。

3 结论

（1）研究区0～50cm土层三种农业土地利用方式土壤有机质含量平均值表现为：旱田（22.71±10.32g/kg）>水稻田（19.42±9.83g/kg）>撂荒地（11.99±3.25g/kg）；土壤水解氮含量平均值表现为：水稻田（257.76±11.75mg/kg）>旱田（135.80±17.60mg/kg）>撂荒地（62.07±6.89mg/kg）；土壤全钾含量平均值表现为：撂荒地（38.22±6.85g/kg）>旱田（37.79±7.64g/kg）>水稻田（29.03±4.77g/kg）；土壤全磷含量平均值表现为：旱田（1.25±0.39g/kg）>水稻田（1.13±0.35g/kg）>撂荒地（1.10±0.20g/kg）；土壤有效磷含量平均值表现为：撂荒地（8.33±1.07mg/kg）>水稻田（7.56±0.40mg/kg）>旱田（7.24±0.72mg/kg）。

（2）参照第二次土壤普查养分分级标准，研究区旱田土壤有机质含量处于中上水平，而在撂荒地与水稻田中处于中下水平；水稻田土壤水解氮含量处于极丰富状态，在旱田中其含量处于丰富水平，而在撂荒地中却处于中下水平；三种农业土地利用方式土壤全钾、全磷含量均处于极丰富水平，而土壤有效磷含量均处于中下水平。总体上看，该区水解氮、全磷及全钾含量较为丰富，有机质含量中等水平，而有效磷含量较为不足。

（3）通过研究发现研究区水稻田土壤水解氮含量极高，超出一级标准限值的71.84%，且显著高于旱田和撂荒地，说明水稻田由于长期水淹状态，土壤当中有机质未能充分分解，使得土壤氮素活性及含量较大。而土壤有效磷含量在三种土地利用方式下均呈现较低水平，可能成为研究区限制土壤作物生长的限制因子，因此，在对该区农业土地进行管理利用时，应适当调整土壤养分氮磷比，提高土壤磷素的有效性，可适当降低土壤氮素及钾素的投入。

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Effects of Different Agricultural Land Use Patterns on Soil Nutrient Content Distribution and Nutrient Ranking Evaluation

CHEN Jin-ping, LI Yi, LI Xiang-yu, LI Mei-ling, XU Guo-bin, GUO Qin

（School of Materials and Chemical Engineering, Pingxiang University, Pingxiang Jiangxi 337055, China）

Soils under three agricultural land use practices were studied to determine their organic matter, hydrolyzed nitrogen, total potassium, available phosphorus and total phosphorus contents, and to analyze the effects of different land use practices on the distribution characteristics of soil nutrient contents. In the 0-50 cm soil layer, the average values of soil organic matter and total phosphorus content are as follows: dry field > paddy field > barren field; Hydrolysis nitrogen content is as follows: paddy field (257.76±11.75 mg/kg) > dry field (135.80±17.60 mg/kg) > barren field (62.07±6.89 mg/kg); Total potassium content is as follows: barren field (38.22±6.85g/kg) > dry field (37.79±7.64g/kg) > paddy field (29.03±4.77g/kg); Total phosphorus content showes: dry field (1.25±0.39g/kg) > paddy field (1.13±0.35g/kg) > barren field (1.10±0.20g/kg). The results of soil nutrient ranking evaluation show that soil organic matter in the study area is above average in dry field soils, hydrolysis nitrogen is extremely abundant in paddy soils, and soil total potassium and total phosphorus are extremely abundant in all three agricultural land use methods, while available phosphorus is deficient in all of them. Therefore, appropriate measures should be taken to adjust the nitrogen-phosphorus ratio in this area and increase the soil available phosphorus content.

different agricultural land use patterns; soil nutrients; ranking evaluation

2022-03-13

江西省教育厅科学技术研究项目（202703）；江西省高等学校大学生创新创业训练项目（S202010895021）

陈金萍（1999—），女，2018级环境生态工程专业本科生，研究方向：恢复生态。

李奕（1986—），男，讲师，博士，研究方向：恢复生态和森林水文，E-mail：2948536606@qq.com。

S158

A

2095-9249（2022）03-0111-06

〔责任编校：陈楠楠〕