倪中应　刘永红　石一珺　汤斌（桐庐县农业技术推广中心，浙江桐庐311500；第一作者：380083096@qq.com）



近30年来桐庐县稻田土壤肥力演变趋势

倪中应刘永红石一珺汤斌
（桐庐县农业技术推广中心，浙江桐庐311500；第一作者：380083096@qq.com）

摘要：为了解浙江省桐庐县稻田耕层土壤肥力现状及其演变趋势，利用历史资料和近期地力评价调查数据，探讨了近30年来桐庐县稻田耕层土壤主要肥力指标的变化特征。结果表明，近30年来，桐庐县稻田耕层土壤主要肥力指标发生了较大变化，但变化方向和变化程度因养分种类和区块而异。土壤pH值有轻微的酸化趋势，平均降低0.07个pH值单位；土壤阳离子交换量总体上以中低水平为主；土壤有机质显著降低，平均降幅为17.32%，以分水区块下降最为明显，降幅为24.17%；土壤有效磷和速效钾显著提升，平均增幅分别为173.75%和63.05%。其中，土壤有效磷已出现了累积现象，以桐君区块累积最为明显，增幅高达316.24%；土壤速效钾虽提升显著，但仍处于中等水平，桐君区块提升最多，增幅为112.62%。分析认为，施肥结构和种植制度的改变是引起桐庐县稻田土壤肥力变化的主要原因。

关键词：桐庐县；稻田土壤；肥力；演变

耕地是人类赖以生存的重要资源，其质量高低直接影响到农业及社会经济的可持续发展和粮食安全［1］。土壤质量是耕地质量的基础，而土壤肥力质量是保障农作物生产的根本［2］，对其进行综合评价，在指导农业生产和提供农业管理决策中具有重要意义［3］。土壤养分是土壤肥力的主要特征之一，也是较易控制的肥力因素，是一个动态指标，随着农业管理水平的改变而变化［4］。因此，了解土壤养分肥力的特点及其时空演变趋势，分析其变化原因，已成为当前全球资源可持续发展领域的热点问题。

目前，大多数研究者对土壤肥力的研究主要集中在两个方面。一是从评价指标、指标权重等方面完善土壤肥力评价方法，并以此定量化研究土壤肥力。闫一凡等［5］从评价指标及其权重确定等方面介绍了地力评价的主要流程，并对各评价方法的原理及其优劣进行了较为系统的述评。吴鹏飞等［6］结合参与地力评价的实际经验和众多研究成果，分析实际操作的难度及原因，探讨其不足，并提出可持续研究发展的方向。叶回春等［7］利用粗糙集理论中知识约简和相对正域理论在消除冗余信息和处理不确定性信息等方面的优势，探究了土壤肥力评价过程中的指标权重确定方法。二是从耕作制度和农业管理措施等方面揭示土壤肥力的影响因子。申小冉等［8］通过对34个耕地质量监测点20余年连续监测数据的统计分析，探讨了常规施肥下我国旱作、水旱轮作和稻田系统土壤碳、氮关系的演变特征；赵营等［9］利用田间试验研究了不同施肥处理对水旱轮作体系下土壤肥力的影响。

土壤性状具有复杂的时空变异性，特别是人类活动对土壤影响越来越深远的今天，土壤肥力的时空演变受到越来越多的重视。陆访仪等［10］采用基于土壤学专业知识的属性数据和空间数据链接方法，在GIS技术支持下，研究了黑龙江省海伦市1981、2000和2008 年3个时期耕地土壤有机质和全氮含量的时空变化规律。自1983年全国第二次土壤普查至今，桐庐县农业产业结构、耕作制度、农业技术措施和施肥习惯等都发生了显著的变化，如种植结构从原来的“以粮为纲”调整为“粮油、蔬菜、水果、茶叶、蚕桑、竹笋”六大产业。农户为追求高产而重化肥、轻有机肥和重大量元素、轻中微量元素，必然引起土壤肥力的变化，尤其是稻田土壤肥力的变化。为此，笔者以桐庐县水稻田为典型研究区，利用全国第二次土壤普查资料和2009-2013年耕地地力评价分析数据，探讨了桐庐县近30年来稻田土壤肥力演变状况，以期为制定农业管理措施、进一步提升土地生产力、稳定粮食产量提供重要的理论和现实意义。

1　材料与方法

1.1研究区概况

表1　土壤养分分级标准

表2　30年来桐庐县稻田pH值变化情况

表3　30年来桐庐县稻田有机质变化情况

桐庐县位于浙江省西北部，地处钱塘江水系中游、富春江上游，属亚热带季风气候区，全年四季分明，光照充足，温暖湿润，雨量充沛。桐庐是一个农用地资源较为匮乏的山区县，第二次土壤普查时，全县总面积18.31万hm2，其中，水田2.05万hm2、占土地总面积的11.2%，旱地0.11万hm2、占土地总面积的0.61%。土壤类型主要为水稻土、红壤，地貌类型以低丘为主，农作物以水稻、油菜为主。

1.2样品采集与分析

1983年土壤肥力数据来源于第二次土壤普查资料，共采集土壤样品218个［11］。2013年，根据桐庐县水稻田分布现状，按照《农业部测土配方施肥技术规范》要求，选取具有代表性的、面积大于0.067 hm2的田块作为采样单元，采用GPS定位记录采样点经纬度，同时进行采样地块基本情况调查。采用S型均匀随机法采集混合土样，并用四分法取1 kg左右带回实验室分析。在全县14个乡镇共采集土壤样品384个，代表水稻田面积1.53万hm2。

本文选取了土壤pH值、有机质、有效磷、速效钾和阳离子交换量作为评价指标。其中，土壤pH值采用酸度计法测定；有机质采用重铬酸钾氧化-外加热法测定；有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定；速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定；阳离子交换量采用醋酸铵交换法测定［12］。

1.3数据处理

数据经Excel处理，利用SPSS软件进行单样本t检验。以各区块2013年养分含量为单变量，与对应区块1983年养分含量平均值为对照值，进行t检验，比较平均值之间的差异显著性。

1.4评价标准

土壤养分评价参考《国家绿色食品产地环境质量标准》［13］中的土壤肥力分级标准，详见表1。

2　结果与分析

2.1土壤pH值现状及其变化

土壤pH值是一个反映土壤质量的综合指标，对土壤微生物活性、微量元素有效性及养分转化等均有重要影响［14］。表2显示，2013年桐庐县稻田土壤pH值变幅在4.5～7.9之间，平均为5.93，标准差0.71，变异系数较低，仅为11.93%。按照全国第二次土壤普查技术规程的指标分级标准，目前桐庐县稻田土壤pH值属微酸性（5.5～6.5）。t检验表明，30年来桐庐县稻田土壤pH值无显著差异。与二次土壤普查pH值均值比较，2013年桐庐县稻田土壤pH值降低了0.07单位，存在轻微酸化趋势。

2.2土壤有机质现状及其变化

表4　30年来桐庐县稻田有效磷变化情况

表5　30年来桐庐县稻田速效钾变化情况

土壤有机质不仅与土壤肥力直接相关，而且是一个重要的碳库［15］。从表3可知，桐庐县稻田土壤有机质含量在4.85～62.07 g/kg之间，平均24.96 g/kg，标准差7.78，变异系数31.17%。根据国家绿色食品产地环境质量标准（NY/T 391-2000）中的土壤肥力分级标准，2013年桐庐县稻田土壤有机质含量主要属Ⅱ级水平。与全国第二次土壤普查数据相比，2013年桐庐县稻田土壤有机质降低5.23 g/kg，降幅高达17.32%。t检验表明，30年来桐庐县稻田土壤有机质下降达极显著水平。若将桐庐县划分为分水区块（包括分水镇、百江镇瑶琳镇和合村乡）、桐君区块（包括桐君街道、城南街道和富春江镇）、江南区块（包括江南镇、凤川街道和新合乡）和横村区块（横村镇、旧县街道、钟山乡和莪山乡）等四大区块，比较各区块稻田土壤有机质均值后发现，江南区块有机质含量最高，达29.04 g/kg，分水和桐君居中，分别为25.35 g/kg和24.31 g/kg，而横村最低，为21.86 g/ kg。与全国第二次土壤普查数据比较，分水、桐君、江南和横村四大区块稻田土壤有机质都呈下降趋势，降幅分别为24.17%、19.40%、13.79%和17.35%。t检验表明，30年来桐庐县四大区块稻田土壤有机质下降均达极显著水平。

2.3土壤有效磷现状及其变化

土壤中磷素的丰缺状况是衡量土壤肥力水平高低的标志之一，影响着作物的产量和品质，而有效磷是当季作物可从土壤中获取的主要磷养分资源［16］。从表4可见，桐庐县稻田土壤有效磷含量在1.16～92.75 mg/kg之间，平均为21.90 mg/kg，标准差15.16，变异系数较高，为69.22%。根据分级标准，2013年桐庐县稻田土壤有效磷含量主要属Ⅰ级水平。与全国第二次土壤普查数据比较，2013年桐庐县稻田土壤有效磷上升了13.9 mg/kg，升幅高达173.75%。t检验表明，30年来桐庐县稻田土壤有效磷上升达极显著水平。由此说明30年来桐庐县稻田有效磷含量整体水平急剧提升，已由过去的亏缺状态转变到现在的丰富状态。比较各区块稻田土壤有效磷均值后发现，桐君区块有效磷含量最高，达32.55 mg/kg，分水居中，为23.45 mg/kg，而横村和江南相对较低，分别为18.01 mg/kg和17.82 mg/kg。与全国第二次土壤普查数据相比，分水、桐君、江南和横村四大区块稻田土壤有效磷都明显上升，升幅分别为146.07%、316.24%、115.48%和184.52%。t检验表明，30年来桐庐县四大区块稻田土壤有效磷上升均达极显著水平。

2.4速效钾变化特征

钾是作物生长必需的营养元素，而速效钾是当季作物可从土壤中获取的主要钾养分资源［17］。从表5可见，桐庐县稻田土壤速效钾含量在15～220 mg/kg之间，平均79.24 mg/kg，标准差33.27，变异系数41.99%。根据分级标准，2013年桐庐县稻田土壤速效钾含量属Ⅱ级水平。与全国第二次土壤普查数据比较，2013年桐庐县稻田土壤速效钾上升30.64 mg/kg，升幅为63.05%。t检验表明，30年来桐庐县稻田土壤速效钾上升达极显著水平，说明30年来桐庐县稻田速效钾含量整体水平显著提升。比较各区块稻田土壤速效钾均值后发现，江南和桐君相对较高，分别为94.73 mg/kg和94.19 mg/kg，分水和横村较低，分别为72.59 mg/kg和68.62 mg/kg。与全国第二次土壤普查数据比较，分水、桐君、江南和横村四大区块稻田土壤速效钾都明显上升，升幅分别为42.67%、112.62%、75.04%和52.15%，以桐君区块稻田土壤速效钾累积最为明显。t检验表明，30年来桐庐县四大区块稻田土壤速效钾提升均达极显著水平。

2.5阳离子交换量状况

土壤阳离子交换量是指土壤胶体所能吸附和交换的各种阳离子的容量，直接反映土壤的保肥、供肥性能和缓冲能力［18］。从表6可见，2013年桐庐县稻田土壤阳离子交换量变幅在58.7～374.6 mmol/kg之间，平均为147.1 mmol/kg，标准差49.3，变异系数33.51%。根据分级标准，2013年桐庐县稻田土壤阳离子交换量属Ⅲ级水平。可见，桐庐县稻田土壤保肥性能一般，这可能与其土壤有机质偏低以及砂性强密切相关。

表6　2013年桐庐县稻田阳离子交换量状况

3　讨论

3.1土壤pH值变化

自然条件下土壤的pH值主要受成土母质控制，变化十分缓慢。但随着人为活动的强烈干扰，土壤pH值空间分布和演变方向都会发生剧烈改变［19］。桐庐县稻田土壤pH值绝大部分处于中性和酸性（5.0～7.5），对酸性物质的输入较为感。且桐庐县水稻土的阳离子交换量较低（100～150 mmol/kg），对酸的缓冲性能较弱，土壤相对容易酸化。此外，20世纪80年代以来桐庐县稻田土壤pH值下降主要与人为活动有关，水稻土是受人为活动作用影响剧烈、土壤质量变异最为显著的土壤。长期不合理施肥，特别是施用硫酸铵、氯化钾、氯化铵等酸性和生理酸性肥料以及氮肥的过量施用，都能引起土壤酸化［20］。

3.2土壤有机质变化

土壤有机质是土壤的重要组成部分，因环境变化或季节性水热条件的变化，其始终处于不断积累与降解的动态变化之中。农业生产中各种有机物料的输入输出以及影响有机质形成和降解因素的变化都能改变土壤有机质的平衡。结合桐庐县实际，对30年来稻田土壤有机质的下降原因分析如下：①土壤质地：桐庐县水稻田以黄泥砂田土属为主，土体较疏松，砂性强，有机质易分解。②肥料投入：众多试验表明，有机肥施用和秸秆还田可促进土壤有机质的积累，而长期单施化肥可能导致土壤有机质的下降。20世纪80年代以来，桐庐县稻田化肥用量明显增加，但绿肥种植面积和农田有机肥施用量显著下降，这可能是引起近30年来稻田土壤有机质下降的主要原因之一［21］。③平整土地以及建设用地增加：土地平整后，原来的耕层受到破坏，有机质含量明显降低。此外，因建设用地等原因，优质耕地减少，而“占优补劣”现象导致耕地有机质含量受到了影响［22］。水田改旱田可引起土壤有机碳的分解。

3.3土壤速效养分变化

1983年全国第二次土壤普查至今，稻田施肥措施发生了很大变化，这可能是导致稻田土壤速效养分发生变化的主要原因。全国第二次土壤普查后，针对土壤缺磷、缺钾状况，为使水稻高产，桐庐县增加了磷肥和钾肥的施用，尤其是在近年增加了15-15-15三元复混肥的施用，但从水稻对养分的需求比例来看，对磷素的吸收比氮素和钾素少，造成磷素在土壤中不断富集［23］，而钾素虽显著提升，但仍属Ⅱ级水平，可见钾肥所占比例仍然偏低［24］。

4　结论

研究结果表明，桐庐县稻田土壤以微酸性为主；土壤有机质和速效钾主要属于Ⅱ级（中等水平），而速效磷主要为Ⅰ级（较高水平），阳离子交换量主要为Ⅲ级（较低水平）。区内稻田土壤肥力水平有较为明显的空间差异：有机质含量以江南区块最高，其次为分水区块和桐君区块，横村区块最低；有效磷含量以桐君区块最高，其次为分水区块，横村和江南区块较低；速效钾含量江南和桐君区块相对较高，分水和横村区块相对较低。从1983年至2013年稻田土壤肥力的变化来看：除pH值变化甚微外，其他养分含量均发生显著变化；全县稻田土壤有机质平均降幅为17.32%，有效磷升幅为173.75%，速效钾升幅为63.05%。分析认为，施肥结构改变和种植制度变化是引起稻田土壤肥力变化的主要原因。建议今后在肥料管理中，加强有机肥料的投入，适当控制磷肥的施用，继续重视钾肥的施用。对于酸化明显的农田应及时采取措施进行酸碱度校正。

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Evolution of Paddy Soil Fertility in Tonglu County in the Past 30 Years

NI Zhongying，LIU Yonghong，SHI Yijun，TANG Bin
（Agricultural Technology Promotion Center of Tonglu County，Tonglu，Zhejiang 311500，China；1st author：380083096@qq.com）

Abstract：In order to understand the status and evolution trend of fertility of paddy soils in Tonglu county，Zhejiang province，historical changes in soil pH，organic matter，available P，available K of the cultivated layer were analyzed over the past 30 years by comparing data obtained from the current soil quality investigation of cultivated lands and the second national soil survey. The results showed that those soil fertility indexes of cultivated layer of paddy soils in the county changed greatly in the past 30 years，but the direction and degree of the change varied with nutrient types and zones. The soils were slightly acidified，and averaged pH declined 0.07 pH unit. The soil cation exchange capacity of paddy soils in the county was at low level. The organic matter of the soils was significant decreased by 17.32%. The decrease proportion of soil organic matter in Fenshui town was 24.17%，and was the largest in the whole county. The available phosphorus and potassium were significant improved by 173.75%and 63.05%，respectively. The soil available P has emerged accumulation phenomenon in some area. The most obvious accumulation appeared in Tongjun town，and it was increased by 316.24%. The available K was also remarkable improved，but it was still at a moderate level，and Tongjun town was increased by 112.62%. The changes in soil fertility of paddy field in the county were relate to the changes in fertilization structure and cropping system in the past 30 years.

Key words：Tonglu County；paddy soil；fertility；evolution

中图分类号：S158；X53

文献标识码：A

文章编号：1006-8082（2016）02-0099-05

收稿日期：2015－09－21

基金项目：杭州市重大科技创新专项（20131812A01）；2009-2013年农业部测土配方施肥补贴项目