陈謇，丁安娜，施加春

（1.温岭市植保耕肥能源总站，浙江 温岭 317500；2.浙江大学环境与资源学院，浙江省农业资源与环境重点实验室，杭州 310058）

土壤酸碱度、有机质及氮磷钾含量等土壤基本理化性状，反映了土壤养分状况，直接影响着土壤肥力的高低，进而影响农作物的长势、产量和品质。随着农业大规模集约化和设施农业等的发展，复种指数的不断提高，大量农业化学品（肥料、农药和农膜等）的投入，将对土壤理化性状和土壤氮磷钾养分产生极大的影响。据张福锁[1]和GUO 等[2]报道，从20世纪80年代初到21世纪初，全国农田土壤的pH平均下降了0.5个单位，其中：在小麦、玉米、水稻等粮田里，70%的酸化是由过量施氮造成的；在果蔬田里，过量施氮对酸化贡献率高达90%。WEN 等[3]基于1980—2018年间大数据分析表明：大气氮沉降在2000 年左右达到高峰，到2016—2018 年下降了45%；根据监测数据，2011—2018 年，大气氮干沉降有所下降，但其平均值仍有（20.6±0.4）kg/（hm2·a）。说明大气氮沉降对土壤pH降低和氮含量的增加也有一定的贡献。据朱静等[4]报道，1982—2002年，江苏省如皋市农田土壤有机质含量总体上呈持续增长的趋势；另据孙维侠等[5]报道，在此期间，江苏省如皋市土壤速效钾含量总体上经历了先下降后又有所回升的动态演变过程，在20 世纪90 年代中期土壤速效钾普遍亏缺，但近年来有显著回升。总之，与全国第2次土壤普查及相关研究结果比较，我国长江三角洲地区农田土壤养分含量总体上呈持续增长的趋势[6-9]。而对于县级尺度的浙江省温岭市而言，为了明确近10 多年来土壤pH 及养分变化情况并指导当地农户合理施肥，非常有必要开展近年来长时间序列的土壤酸碱度、有机质及氮磷钾含量动态变化规律研究，以期为后续科学平衡施肥及其耕地土壤质量的全面提升提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

温岭市地处浙江省东南沿海，位于28°12′45″—28°32′02″N，121°09′50″—121°44′00″E。全市陆地面积926 km2，海域面积1 079 km2。属中亚热带季风气候区，受海洋性气候影响明显，年平均气温18.4 ℃，年平均降雨量1 691 mm，农作物生长季节的积温较高，能满足作物一年两熟或三熟的要求。该研究区主要粮食作物包括水稻、玉米和大豆等，土壤类型包括红壤、黄壤、粗骨土、潮土、滨海盐土和水稻土6种[6]。

1.2 土壤采集与测定

2006 年，采用1 km×1 km 网格采样，并综合考虑土壤类型、地形地貌和土地利用现状等，共采集0～20 cm 表层土壤样品312 个；2017 年，采样位置与2006 年基本保持一致，共采集0～20 cm 表层土壤样品290 个（个别土壤取样位置因土地利用现状发生变化而无法取样）。供试土样经过风干、研磨和过筛处理，分析其pH、有机质、全氮、有效磷和速效钾等养分指标。其中，土壤pH 采用玻璃电极法测定，有机质含量采用重铬酸钾容量法-外加热法测定，全氮含量采用半微量开氏法测定，有效磷含量采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾含量采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定[10]。2 次土壤调查采样点位分布如图1所示。

图1 2006年（A）、2017年（B）土壤调查采样点位分布图Fig.1 Distribution maps of soil sampling sites in 2006(A)and 2017(B)

1.3 数据处理与统计分析

采用Excel 2016 对数据进行描述性统计分析，采用ArcGIS 10.2 地理信息系统软件地统计分析模块中反距离权重（inverse distance weight,IDW）空间插值分析方法绘制土壤pH、有机质及氮磷钾养分含量空间分布图。

2 结果与讨论

2.1 温岭市土壤pH及养分含量变化的描述性统计分析

从2006和2017年间隔11年的土壤pH及养分含量变化描述性统计分析结果（表1）来看：2006年土壤pH 平均值为6.48，属于微酸性，但到了2017 年土壤pH有一定程度的下降，平均值仅为6.13，下降了0.35个单位，下降比例达到5.40%，呈现一定的酸化趋势。对土壤有机质和氮磷钾养分含量的前后比较情况来看，它们都有一定程度的增加，其中：以土壤有效磷的增幅最明显，达到50.34%（从2006 年的68.59 mg/kg增加到2017 年的103.12 mg/kg）；其次是土壤速效钾，增幅达到26.23%（从2006 年的170.28 mg/kg 增加到2017 年的214.95 mg/kg）；另外，土壤有机质和全氮增幅较为一致，分别增加了13.97%和10.76%。总体上，土壤呈现一定的酸化趋势，而土壤养分状况有所改善，并有一定程度的提高。

表1 2006—2017年间土壤pH及养分含量变化描述性统计分析Table 1 Descriptive statistical analysis of soil pH and nutrient content variation during 2006—2017

2.2 土壤pH 的时空变化趋势分析

从土壤pH的时空变化分布情况（图2～3）来看，11 年来温岭市土壤pH 总体呈现西降东升的趋势。其中：西北、西南及中部区域土壤呈现一定的酸化趋势，这是由近10 年来大量干湿酸沉降[3]及农业氮肥大量投入[6]等造成的；而东部及东南部土壤呈现一定的碱化趋势，原因可能是东部栽培制度的变化，大量水田改成了旱作。对于土壤酸碱度的快速变化需要引起足够的重视。

图2 2006年（A）、2017年（B）土壤pH时空变化分布图Fig.2 Spatio-temporal variation distribution maps of soil pH in 2006(A)and 2017(B)

图3 11年来土壤pH变化分布图Fig.3 Distribution map of soil pH variation during 11 years

2.3 土壤有机质含量的时空变化趋势分析

从土壤有机质含量的时空变化分布情况（图4～5）来看，11 年来温岭市土壤有机质含量总体呈现北部区域减少、南部区域增加的趋势。其中：西北区域（大溪镇、泽国镇等区域）和东部区域（滨海镇、箬横镇和松门镇等区域）土壤有机质含量呈现一定程度的下降趋势，原因是这些区域复种指数高，作物养分被带走较多而没有及时得到补充，加之水改旱频繁，有机质矿化严重[6]；另外，温岭南部区域土壤有机质含量有明显增加的趋势，特别是坞根镇、温峤镇和城南镇区域增加特别明显，原因是这些区域的土壤本身比较贫瘠，后期注重地力培肥，有机肥和有机物料的投入，使得土壤有机质含量有所提升。而对于土壤有机质含量下降区域需要引起足够的重视，在施肥过程中注意土壤有机质本底含量情况并进行合理平衡施肥，强化有机-无机肥料的配合施用、秸秆还田和有机肥的投入等[11-13]。

图4 2006年（A）、2017年（B）土壤有机质时空变化分布图Fig.4 Spatio-temporal variation distribution maps of soil organic matter(SOM)in 2006(A)and 2017(B)

2.4 土壤全氮含量的时空变化趋势分析

从土壤全氮含量的时空变化分布情况（图6～7）来看，其时空分布趋势与土壤有机质的时空分布较为一致，也呈现北部区域减少而南部区域增加的趋势，特别是在温岭市西北的大溪镇等区域，土壤全氮含量呈现明显的下降趋势，探究其原因可能是这些区域复种指数高，土壤养分被作物大量带走后没有得到及时补充[6]；另外，温岭南部坞根镇等区域土壤全氮含量有明显的增加趋势，可能是由于这些区域虽然土壤本身熟化程度较低，土壤比较贫瘠，但是近年来，当地政府注重耕地土壤地力提升，加强了冬季绿肥和作物种植前有机肥的大量投入，使得土壤全氮含量呈现可持续的增加趋势[11-12]。

图5 11年来土壤有机质变化分布图Fig.5 Distribution map of SOM variation during 11 years

图6 2006年（A）、2017年（B）土壤全氮时空变化分布图Fig.6 Spatio-temporal variation distribution maps of soil total nitrogen(TN)in 2006(A)and 2017(B)

图7 11年来土壤全氮变化分布图Fig.7 Distribution map of soil TN variation during 11 years

2.5 土壤有效磷含量的时空变化趋势分析

从土壤有效磷含量的时空变化分布情况（图8～9）来看，11 年来温岭市土壤有效磷含量总体有所增加，其中：以西北区域（特别是大溪镇、泽国镇等区域）土壤有效磷含量增加比较明显，原因是近年来注重平衡施肥，加大了氮磷钾复合肥的施用；另外，温岭西南部区域土壤有效磷含量也有明显的增加趋势，特别是温峤镇、坞根镇和石桥头镇部分村等区域增加特别明显[6]，原因是此区域为本市粮食和蔬菜的主要生产区，近年来加强了氮磷钾复合肥的配合施用。因此，今后在施肥过程中需要注意土壤有效磷本底含量情况，减少等比例平衡复合肥的应用，并根据测土配方施肥的结果，合理配比氮磷钾肥的比例，多施配方肥，以满足作物生长的需要，全面提高当季肥料的利用效率[11-14]。

图8 2006年（A）、2017年（B）土壤有效磷时空变化分布图Fig.8 Spatio-temporal variation distribution maps of soil available phosphorus(AP)in 2006(A)and 2017(B)

2.6 土壤速效钾含量的时空变化趋势分析

从土壤速效钾的时空变化分布情况（图10～11）来看，11年来温岭市土壤速效钾含量总体有所增加，其中：以西北区域（特别是大溪镇、温峤镇等区域）土壤速效钾含量增加比较明显，原因是近年来该区域注重平衡施肥，加大了氮磷钾复合肥的施用[6]；另外，温岭东部沿海区域土壤速效钾含量也有明显的增加趋势，特别是滨海镇和箬横镇等区域增加最为明显，原因是此区域为本市主要的粮食和蔬菜等种植区域，加强了测土配方施肥和耕地土壤地力培肥，特别是增强了复合肥和钾肥等的施用[13-15]。总之，今后在施肥过程中需注意土壤本底速效钾含量状况，并根据作物对钾肥的需求规律，补充钾肥营养元素，促进耕地地力提升和土壤的可持续利用。

图10 2006年（A）、2017年（B）土壤速效钾时空变化分布图Fig.10 Spatio-temporal variation distribution maps of soil available potassium(AK)in 2006(A)and 2017(B)

3 结论

从2006—2017 年土壤养分的时空动态变化趋势来看，温岭市土壤总体上呈现出一定程度的酸化趋势，土壤有机质和氮磷钾养分含量总体上呈现增加趋势，其中：以有效磷增加最为显著，土壤速效钾增加明显，土壤有机质和全氮也有一定程度的增加。从空间分布来看，土壤pH 总体上呈现西部区域降低、东部区域升高的趋势，土壤全氮和有机质总体上呈现北部区域减少、南部区域增加的现象，土壤有效磷和速效钾总体上都有所增加。因此，在后续土壤地力培肥过程中，需注意土壤pH 及氮磷钾养分的丰缺情况，并结合作物需肥规律，进行合理平衡施肥，注重无机-有机肥配施、测土配方施肥及其绿肥种植和秸秆还田等，实现全市域耕地土壤质量的全面提升和土壤的可持续利用。

图9 11年来土壤有效磷变化分布图Fig.9 Distribution map of soil AP variation during 11 years

图11 11年来土壤速效钾变化分布图Fig.11 Distribution map of soil AK variation during 11 years