通辽市耕地土壤养分、酸碱度状况及肥力评价

侯迷红，纪凤辉，范 富，张庆国，邰继承，李堂辉，李长威

（1.内蒙古民族大学 农学院，内蒙古 通辽 028043；
2.通辽市农牧局，内蒙古 通辽 028000；
3.通辽市库伦旗农村牧区经济发展建设指导服务中心，内蒙古 通辽 028200）

农业是人类生存的基础，而土壤是农业的基础［1］，土壤的本质特征是肥力。农田土壤肥力变化直接关系到作物生产、生态环境、粮食安全及人类健康等问题［2］。土壤肥力的变化不仅受施肥水平和管理措施的影响，土壤类型、地形、气候和生物等要素对同一地区不同区域土壤肥力造成的差异更大。因此，了解土壤肥力现状及不同区域之间的差异，对于农田土壤养分的平衡管理与科学施肥具有十分重要的意义。20世纪80年代，随着第二次全国土壤普查的开展，通辽市进行了土壤普查工作，但距今已有30余年，随着科学化进程的迅猛发展，土地利用程度不断提高，必然导致土壤养分发生变化［3-4］。张咏梅等［5］对内蒙古耕层土壤进行监测发现，土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾呈下降趋势，有效磷呈上升趋势，微量元素锌趋于稳定。代东明［6］研究发现，近30年来，西辽河流域农田土壤速效钾含量明显下降。通辽市是内蒙古自治区玉米主产区，被誉为“内蒙古粮仓”，是全国重要的商品粮基地。近30年，粮食产量持续增长，土壤养分逐渐消耗，氮、磷、钾等化肥的施用量持续增长。为了解土壤养分变化，促进土壤资源可持续利用，对通辽市2010—2015年测土配方施肥项目的74 087个农田土壤样品养分和土壤pH值进行统计分析，以期为建立内蒙古西辽河灌区玉米科学施肥制度、促进和保持高产高效及生态环境安全、实现可持续发展提供参考。

1.1 研究区概况 内蒙古通辽市位于内蒙古自治区东部、松辽平原西端、科尔沁沙地腹地，地处东北和华北地区交汇处，北纬42°15′～45°41′、东经119°15′～123°43′。地貌以平原为主，有中山、低山丘陵，黄土台地，漫岗，也有风蚀洼地、沙丘、沙垄和沙沼，类型复杂多样。北部低山丘陵是大兴安岭南段山地的一部分，土壤类型以黑钙土、栗钙土为主；
平原区土壤类型以石灰性灰色草甸土、盐碱化灰色草甸土、风沙土为主；
南部黄土丘陵属努鲁尔虎山的东延部分，地形起伏较大，由东西向低山丘陵、黄土台地、浅平低地、侵蚀沟谷构成景观，土壤类型以栗褐土、褐土为主；
在冲积平原与山地、丘陵之间的过渡地带分布着起伏不平的沙丘和沙地。通辽市年平均气温为6～7℃，其分布大致由西南向北递减；
无霜期一般为140～160 d；
年降水量为350～420 mm，其分布大致为南北部多、中部少。年日照时数为2 800～3 200 h，东南部少于西部。根据地形、气候等因素，可将通辽市划分为4个区域，分别是北部低山丘陵区、平原区、坨沼区和南部黄土丘陵区［7］。

1.2 样品采集与分析 以通辽市4个区域的耕地土壤养分作为主要研究对象，北部低山丘陵区耕地总面积为1.82×109hm2，平原区为3.99×109hm2，坨沼区为3.59×109hm2，南部黄土丘陵区为2.16×109hm2［8］。从测土配方项目中获得有效取样点74 087个，其中，北部低山丘陵区12 404个，平原区28 911个，坨沼区19 442个，南部黄土丘陵区13 330个。

土壤样品测定指标包括有机质、全氮、有效磷、有效钾和pH，测定方法如下：土壤有机质采用外加热重铬酸钾容量法，全氮采用硒粉-硫酸铜-硫酸消化一半微量凯氏定氮法，有效磷采用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法，速效钾采用NH4OAc浸提-火焰光度法，pH采用玻璃电极法（水土比2.5∶1.0）［9］。

1.3 统计分析 数据来源于通辽市2010—2015年测土配方施肥项目，由于量大，为提高数据的准确性，采用拉依达法［10］（3倍方差法）对数据进行筛选，运用Microsoft Excel 2010和DPS 7.05进行统计分析。参照全国第二次土壤普查将通辽市耕地土壤划分为5个等级，详见表1。

表1 通辽市耕地土壤养分及pH分级标准Tab.1 Soil nutrient and pH classification standard of cultivated land in Tongliao City

2.1 通辽市土壤养分及pH空间变异 通辽市土壤有机质、全氮含量表现为北部低山丘陵区＞平原区＞坨沼区＞南部黄土丘陵区，北部低山丘陵区土壤有机质含量达到25.3 g·kg-1，全氮含量均值达到1.36 g·kg-1；
从土壤有机质和全氮的空间分布可知，北部低山丘陵区含量较高，平原区和坨沼区草甸土、风沙土中等，南部黄土丘陵区最低，自北向南土壤有机质和全氮呈下降趋势。这可能是由于北部低山丘陵区海拔较高，气温较低，湿度大且蒸发量小，有利于有机质和全氮含量的积累。该市有效磷含量为8.1 mg·kg-1，在全国土壤养分分级标准中均属于三级，速效钾含量为133 mg·kg-1，属三级，pH为8.11，属二级。在该市土壤养分分级标准中，有机质、全氮、有效磷、速效钾属于三级，pH属于二级，土壤大多属中性、偏碱性，整体养分等级属于中等及偏下。有效磷含量表现为坨沼区＞平原区＞北部低山丘陵区＞南部黄土丘陵区，速效钾含量表现为平原区＞北部低山丘陵区＞坨沼区＞南部黄土丘陵区，pH表现为平原区＞坨沼区＞南部黄土丘陵区＞北部低山丘陵区。见表2。

表2 通辽市各分区耕地养分含量Tab.2 Nutrient content of cultivated land in different regions of Tongliao City

2.2 通辽市耕地土壤有机质分布特征 由有机质等级的土壤面积分布比例（图1）可知，通辽市耕地土壤有机质在一级到五级均有分布，主要为三级和四级；
其中，三级百分比最大，其面积为3.53×109hm2，占总耕地面积的30.5%；
其次为四级，其面积为3.50×109hm2，占耕地总面积的30.2%；
再次为二级和五级，面积分别为1.75×109hm2和1.74×109hm2，分别占总耕地面积的15.1%和15.0%；
分布最少的为一级，面积为1.40×109hm2，占总耕地面积的9.2%。北部低山丘陵区有机质等级分布主要集在一级到三级，分别占29.0%、47.6%、22.7%。平原区有机质等级在一级到五级均有分布，分别占13.2%、21.8%、11.3%、32.4%、21.3%。坨沼区有机质等级分布主要集中在三级和四级，分别占73.3%和25.4%。南部黄土丘陵区有机质等级分布主要集中在四级和五级，分别占59.1%、39.2%。

图1 通辽市耕地土壤有机质不同等级面积分布比例Fig.1 Distribution ratio of soil organic matter different grades area of cultivated land in Tongliao City

2.3 通辽市耕地土壤全氮分布特征 由全氮等级的土壤面积分布比例（图2）可知，通辽市耕地土壤全氮在一级到五级均有分布，主要为三级和四级。其中，面积最多的为三级，为5.43×109hm2，占总耕地面积的47.0%，其次为四级，共3.06×109hm2，占耕地总面积的26.5%，再次为五级，为1.73×109hm2，占耕地土壤总面积的15.0%。一级和二级分布较少，分别有6.21×108hm2和7.29×108hm2，分别占总耕地面积的5.3%和6.2%。北部低山丘陵区土壤全氮等级分布主要集中在一级到三级，分别占34.0%、39.0%、25.6%。平原区土壤全氮等级分布主要集中在三级和四级，分别占75.5%和23.5%。坨沼区土壤全氮等级分布主要集中在三级和四级，分别占53.4%和39.5%。南部黄土丘陵区土壤全氮等级分布主要集中在四级和五级，分别占31.6%和67.0%。从土壤全氮的空间分布可知，自北向南土壤全氮呈下降趋势，这与有机质空间分布特征相似。因为有机质丰富的土壤含氮也较多。

图2 通辽市耕地土壤全氮不同等级面积分布比例Fig.2 Distribution ratio of soil total nitrogen different grades area of cultivated land in Tongliao City

2.4 通辽市耕地土壤有效磷分布特征 由有效磷等级的土壤面积分布比例（图3）可知，通辽市耕地土壤有效磷主要分布在三级和四级，共有1.14×1010hm2，占总耕地面积的98.6%。其中，三级有6.87×109hm2，占总耕地面积的59.4%，四级有4.53×109hm2，占总耕地面积的39.2%。五级有1.61×108hm2，占总耕地面积的1.4%。北部低山丘陵区、平原区、坨沼区和南部黄土丘陵区，有效磷等级分布均为三级到五级，主要集中在三级和四级，三级分别占63.7%、53.8%、71.6%和45.5%，四级分别占36.2%、44.2%、28.4%和50.9%。三级有效磷分布比例为坨沼区＞北部低山丘陵区＞平原区＞南部黄土丘陵区，四级有效磷分布比例为南部黄土丘陵区＞平原区＞北部低山丘陵区＞坨沼区。土壤有效磷等级中等偏下。

图3 通辽市耕地土壤有效磷不同等级面积分布比例Fig.3 Distribution ratio of soil available phosphorus different grades area of cultivated land in Tongliao City

2.5 通辽市耕地土壤速效钾分布特征 由速效钾等级的土壤面积分布比例（图4）可知，速效钾等级分布主要为二级到四级，共1.15×1010hm2，占总耕地面积的99.5%，集中分布在三级，为8.54×109hm2，占73.9%，其次为四级，为1.86×109hm2，占16.1%，再次为二级，为1.10×109hm2，占9.5%。一级仅有5.78×108hm2，占0.5%。平原区速效钾等级为二级到四级，主要集中分布在三级，占83.4%，二级占1.1%，四级占15.5%。北部低山丘陵区和南部黄土丘陵区速效钾等级为二级到四级，主要集中分布在三级，分别占97.7%和71.4%，二级分别占1.9%和0.3%，四级分别占0.4%和28.3%。坨沼区速效钾等级为一级到四级，主要集中在三级，占53.5%，二级占15.7%，四级占29.7%，一级占1.1%。

图4 通辽市耕地土壤速效钾不同等级面积分布比例Fig.4 Distribution ratio of soil available potassium different grades area of cultivated land in Tongliao City

2.6 通辽市耕地土壤pH分布特征 由pH等级的土壤面积分布比例（图5）可知，通辽市耕地土壤pH等级分布为一级到三级，主要集中分布在二级，共9.91×109hm2，占总耕地面积的85.7%。一级和三级面积分别为5.70×108hm2和1.09×109hm2，分别占总耕地面积的4.9%和9.4%。北部低山丘陵区土壤pH等级一级到四级均有分布，但主要集中分布在二级和三级，分别占73.9%和26.0%。平原区土壤pH等级分布一级到四级均有分布，主要集中在二级和三级，分别占86.8%和12.4%。坨沼区土壤pH等级分布主要集中在一级、二级和三级，分别占14.3%、83.1%和2.6%，南部黄土丘陵区土壤pH等级分布主要在一级到三级，分别占该区域耕地面积的1.3%、97.7%和1.0%。

图5 通辽市耕地土壤pH不同等级面积分布比例Fig.5 Distribution ratio of soil pH different grades area of cultivated land in Tongliao City

通辽市农田土壤的养分状况具有明显的区域性。土壤母质、气候、地形、人类活动等严重影响着土壤养分空间特性［11］。有机质含量是评判土壤肥力的重要特征因子［12］。土壤有机质含量不仅与土壤微生物、凋落物等生物因素有关，还与气候因素、施肥措施等非生物因素有着密切关系［13］。地形因素的差异会影响其水热条件、有机物质的积累与分解，进而影响土壤的各种指标［14］。北部低山丘陵区是大兴安岭南段山地的一部分，气候冷凉湿润，土壤类型以黑钙土、栗钙土为主，土壤偏中性，有机质和全氮含量均较高，北部区畜牧业发达，有机粪肥施用也较多。平原区多为石灰性草甸土，坨沼区多为风沙土和草甸土，草甸土开垦为农田，多年耕作，有机肥施用较少，有机质和全氮含量相对较低，风沙土砂性较强，随着砂粒的增多，有机质含量降低［15-16］。地形因子不仅可以影响土壤养分的迁移和植被类型的空间分布，还可以通过水土流失和土壤侵蚀作用影响土壤有机质的空间分布［17］。南部黄土丘陵区多为栗褐土和褐土，土壤有机质和全氮含量较低，这可能与黄土丘陵区水土流失导致的养分流失有关［18］。通辽市有效磷等级分布，平原区和坨沼区高于北部低山丘陵区和南部黄土丘陵区，这可能由于平原区和坨沼区是主要的农作区，磷肥施用量较多，有利于磷素的累积。作物吸收的钾素80%以上存在于秸秆中，这些钾素可以快速释放，是一种重要的速效钾素资源［19］，土壤钾素含量提高可能与秸秆本身富含钾元素有关［20］。通辽市速效钾含量表现为平原区＞北部低山丘陵区＞坨沼区＞南部黄土丘陵区，这可能由于土壤类型的影响和秸秆还田技术的推广所致。土壤酸碱度是土壤肥力的重要指标之一，关系到土壤肥力形成和土壤质量的演变［21］。土壤pH是土壤酸碱度的主要指标，是土壤形成过程中所产生的一种属性，受到成土母质、地形地貌特征、自然气候条件、植被情况以及耕作历史等因素的影响［22］。通辽市由于气候干旱，土壤沙化、盐碱化现象普遍，土壤碱性较强。土壤盐碱化是影响粮食安全和生态安全的主要土壤问题之一，其盐碱化程度的高低直接关系到干旱地区土壤的可持续利用［23］。通辽市耕地土壤盐碱化防治是亟待解决的问题。

本研究结果显示，通辽市农田土壤的有机质含量为15.2 g·kg-1，全氮含量为0.86 g·kg-1，有效磷含量为8.1 mg·kg-1，速效钾含量为133 mg·kg-1，pH为8.11。除有效磷外，通辽市不同区域土壤养分均存在显著差异，土壤有机质和全氮自北向南呈下降趋势，有效磷含量表现为坨沼区＞平原区＞北部低山丘陵区＞南部黄土丘陵区，速效钾含量表现为平原区＞北部低山丘陵区＞坨沼区＞南部黄土丘陵区，pH表现为平原区＞坨沼区＞南部黄土丘陵区＞北部低山丘陵区。通辽市北部低山丘陵区土壤有机质和全氮含量较为丰富，处于中等及中等偏上水平；
平原区土壤有机质和全氮含量中等；
坨沼区土壤有机质处于中等偏下水平，土壤全氮含量中等；
南部黄土丘陵区耕地土壤有机质和全氮都处于中等偏下水平。通辽市4个区域土壤有效磷均处于中等偏下水平，土壤速效钾均处于中等及中等偏下水平，耕地土壤整体偏碱性。综合来看，通辽市耕地土壤养分总体处于中等偏下水平。建议今后在农业耕作栽培过程中，大力推广科学配方施肥技术，重视化肥与有机肥配合施用，积极推进秸秆还田，结合浅埋滴灌等节水措施，依托高标准农田建设项目，平整土地，防治土壤盐碱化，提高通辽市农田土壤肥力，实现农业可持续发展。