鲁西南蒜区土壤养分现状及变化趋势分析

来源:用户上传      作者:李晶 殷碧秋 刘振富 陈宪信 陈亮 徐保民 王乃建

　　摘要 [目的]分析魯西南大蒜主产区土壤养分现状及其变化趋势，优化大蒜养分管理技术。[方法]2009—2018年，连续10年对鲁西南大蒜主产区金乡县蒜田土壤进行定位监测。[结果]2018年鲁西南蒜区土壤养分总体特征：弱碱性土壤，有机质含量偏低，碱解氮含量中等，有效磷含量较高，速效钾含量偏高。2009—2018年土壤养分变化趋势：弱碱化现象普遍发生;土壤有机质含量快速提高，但仍有很大提升空间;碱解氮、有效磷和速效钾平均含量均呈增高趋势，其中有效磷和速效钾出现盈余和匮乏并存现象。[结论]建议今后鲁西南蒜区施肥原则调整为“控氮、稳磷、减钾”，重视酸性、生理酸性肥料或腐殖酸类肥料的使用，有机肥施用仍需大力推广。
　　关键词 土壤养分;现状;变化趋势
　　中图分类号 S158文献标识码 A文章编号 0517-6611（2020）07-0172-04
　　doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.07.049
　　Analysis of Soil Nutrient Status and Change Trend in the Garlic Area of Southwest Shandong—Taking Jinxiang County as an Example
　　LI Jing1，YIN  Biqiu1，LIU Zhenfu2 et al
　　（1. Jining City Soil Fertilizer Station，Jining， Shandong  272000;2. Jinxiang  County  Soil Fertilizer Station，Jinxiang， Shandong  272200）
　　Abstract [Objective] To optimize the nutrient management technology through the analysis of the current situation and change trend of soil nutrient in the garlic area of Southwest of Shandong Province. [Method]From 2009 to 2018， a tenyear soil monitoring data study was conducted. [Result] The genera soil characteristics from the garlic area were as follows： weakly alkaline， low organic matters content， medium available nitrogen content， high available phosphorus and potassium content. From 2009 to 2018， the change trend of soil nutrient in the garlic area of Southwest of Shandong Province were as follows： the alkalization occurred widespread， organic matters content  increased rapidly but still had much room for improvement， the average content of available nitrogen increased year by year， abundance and lack of available phosphorus and potassium began to coexist. The alkalization occurred widespread. Organic matters content increased rapidly but still had much room for improvement. The average content of available nitrogen， phosphorus and potassium were showed as heightening tendency. Abundance and lack of available phosphorus and potassium began to coexist. [Conclusion] We suggested that the fertilization principle adjusted to control nitrogen， maintain phosphorus and lower potassium. For the future we should attach importance to organic fertilizer acid fertilizer， physiological acid fertilizer or humic fertilizer. Organic fertilizer should be vigorously promoted even further. 　　Key words Soil nutrient;Current situation;Change trend
　　作者简介 李晶（1983—），女，山东济宁人，农艺师，博士，从事土壤肥料研究与推广工作。
　　收稿日期 2019-09-24;修回日期 2019-10-15
　　山东省鲁西南地区是我国大蒜生产及出口的最重要基地之一，其种植面积、总产、年产、出口和加工能力均居全国首位。鲁西南大蒜产业在高速发展的同时，大蒜常年连作面临的问题也日益凸显。以金乡县为代表的老蒜区，由于常年连作和粗放式肥水管理造成的土壤养分失衡等问题[1]，已成为制约鲁西南地区大蒜种植业可持续发展的难题。笔者通过对金乡县大蒜种植区连续10年耕层土壤养分进行采样分析，以期明确鲁西南大蒜主产区土壤养分现状及变化趋势，通过优化养分管理技术措施，平衡养分供给，在提高养分资源利用率、减少肥料资源投入量的前提下，提升单位耕地的产出能力，实现鲁西南大蒜种植业绿色可持续发展。
　　1 材料与方法
　　1.1 样品采集
　　2009—2018年，每年在金乡县选取20个能
　　代表该地区生产状况的大蒜基地，采集土壤样品后，置于通风、阴凉干燥的地方自然风干，磨碎后过筛，进行土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和碱解氮测定。
　　1.2 样品测定
　　pH采用pH-2C精密酸度计测定;土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法-外加热法测定;碱解氮含量测定采用1 mol/L NaOH扩散法;有效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定;速效钾含量采用火焰光度计法测定[2]。
　　1.3 数据分析  试验数据采用SPSS、Excel软件进行统计分析。
　　1.4 土壤养分丰缺指标
　　依据2019年山东省土壤肥料总站印发的《山东省耕地质量监测指标分级标准》[3]（表1），对山东省济宁市金乡县大蒜种植区土壤养分状况进行分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 土壤养分含量与分布特征现状 依据2019年山东省土壤肥料总站印发的《山东省耕地质量监测指标分级标准》（表1），对金乡县蒜区土壤pH、有机质、碱解氮、速效磷、有效钾的含量状况进行丰缺程度评价，结果见图1。
　　2018年金乡蒜区土壤pH平均值为8.1，集中分布在3级区间，占比高达65.4%;其次为1级区间，占比23.1%;2级区间占比3.9%;4级区间占比7.7%;5级区间占比为0。有机质平均含量15.5 g/kg，集中分布在3级和4级区间，占比分别为33.3%和44.4%;2级区间占比11.1%;1级区间占比7.4%，5级区间占比3.7%。碱解氮平均含量104.7 mg/kg，3级区间占比最高，为56.5%;其次由高到低依次为2级、4级、1级和5级区间，占比分别为21.7%、17.4%、4.3%和0。有效磷含量平均值43.0 mg/kg，主要分布在2级区间，占比46.2%;其次为1级区间，占比26.9%;3级区间占比19.2%，4级区间占比7.7%，5级区间占比为0。速效钾平均含量为247.5 mg/kg，集中分布在1级区间，占比74.19%;2级区间占比12.9%;3级区间占比9.7%;4级区间占比3.2%;5级区间占比为0。总体来看，金乡蒜区土壤特征：微碱性，有机质含量较低，碱解氮含量中等水平，有效磷含量较高，速效钾含量高。
　　2.2 土壤养分含量与分布特征变化趋势
　　2.2.1 土壤养分含量变化趋势。
　　由表2可知，2009—2018年，金乡县蒜区土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效鉀平均含量均呈升高趋势，增幅表现为碱解氮>有机质>有效磷>速效钾>pH。其中，碱解氮平均值较2009年升高33.9%，有机质升高30.2%，有效磷和速效钾均升高16.7%，土壤pH平均值升高0.3。碱解氮最大值和最小值均呈升高趋势，有机质与碱解氮变化趋势一致。有效磷与速效钾变化规律一致，呈现最低值降低、最高值增大的两极分化趋势。其中，有效磷最低值降幅39.0%，最高值增幅115.2%;速效钾最低值降幅51.5%，最高值增幅16.1%。总体来看，2009—2018年，金乡蒜区土壤存在弱碱化现象，有机质含量大幅提高但仍有很大提升的空间，碱解氮与有机质含量均呈总体升高趋势，有效磷和速效钾出现匮乏和盈余同时并存的两极分化现象，其中有效磷变异系数最为显著，其次为速效钾。
　　2.2.2 土壤养分不同区间占比变化趋势。
　　由图2可知，2009—2018年，金乡县蒜区土壤各项养分含量指标主要分布区间变化趋势：土壤pH 2级区间占比降低，1、3级占比升高，4级区间出现。2级区间占比由40.0%降低至3.8%，其中占监测点总数8.1%的地块pH改良至1级区间，20.4%的地块pH升高至3级区间，7.7%的地块pH退化至4级区间。
　　土壤有机质4、5级占比降低，1、2、3级占比升高。2009年，金乡蒜区土壤有机质90%集中在4级，其余均为5级。至2018年，4级占比由90%降低至44.4%，5级占比由10%降低至3.7%，而3级占比由0升高至33.3%，并出现1级和2级。
　　碱解氮与有机质含量均呈总体升高趋势。2009—2018年，有机质含量4、5级占比由100%降低至48.1%，1、2、3级占比由0升高至51.9%;碱解氮含量1、2、3级占比由25.0%升高至82.6%，4、5级占比由75.0%降至17.4%。 　　有效磷和速效钾均表现为2、3级占比降低，1、4级占比升高。2009—2018年，有效磷2、3级含量占比分别降低了13.8%和15.8%，1级占比升高21.9%，4级占比升高至7.7%。速效钾2级占比降低了32.1%，1级占比升高了24.2%、3级和4级占比升高了7.9%，与有效磷均呈现匮乏和盈余并存的两极分化趋势。
　　3 讨论
　　（1）土壤弱碱化现象普遍。2009—2018年，金乡蒜区90%的2级弱碱性土壤已退化至3级，个别地块已碱化至4级碱性土壤。大蒜适宜pH为6.0～7.5[4-6]，弱碱化现象即将成为限制鲁西南蒜区大蒜高产、稳产的重要因素之一。
　　（2）土壤有机质含量快速升高，但仍有很大提升空间。鲁西南地处黄淮海一年两熟地区，蒜农多通过间作玉米、辣椒等提高复种指数增加经济效益。由于大蒜和后茬作物无倒茬时间，蒜农长期耕种“卫生田”，土壤结构遭到严重破坏。目前只能依靠秋季作物秸秆还田，或依靠直接施用商品有机肥提升土壤有机质含量。秋玉米等秸秆直接还田存在还田量过大、粉碎效果差、病原菌不断累积等问题，商品有机肥施用则存在成本高、有机物料不足等问题。自2017年金乡县有机肥替代化肥技术大面积示范推广应用，2018年有机质平均含量较2009年升高30.2%，但81.4%的土壤有机质含量分布仍在3级及以下区间，有机质含量仍有大幅提升的空间，有机肥替代技术仍需继续大力推广。
　　（3）土壤养分总体呈逐年升高趋势。其中，土壤碱解氮与有机质变化趋势一致，含量最低值和最高值均呈升高趋势。土壤80%～97%的氮存在于有机质中[7]，而鲁西南蒜区土壤有机质含量普遍偏低，集中分布在3级和4级区间，土壤保氮能力低下，也是目前碱解氮含量主要分布在3级及以下区间的重要原因。因此，加大有机肥替代技术的推广应用，通过提高土壤有机质含量，增强土壤缓冲性，改善土壤稳定性，仍将是提高土壤氮含量的主要途径。
　　有效磷和速效钾平均含量升高，出现匮乏和盈余同时并存的两极分化趋势。磷、钾元素含量最高值的大幅提高与蒜农连年大量施肥有关。因大蒜吸收氮磷钾的比例为N∶P2O5∶K2O=1∶0.36∶0.70[8]，需钾多、磷少，近年来金乡蒜农多习惯性施用平衡型复合肥（15-15-15或17-17-17），连年大量施用必然造成磷、钾平均含量逐年升高。部分地块磷、钾元素的匮乏现象推测是由于部分蒜农依然沿用传统施肥方式，偏施氮肥，忽视磷、钾肥的补给，大蒜连年种植，对磷、钾肥的摄取只能依靠土壤养分供给，最终表现为磷、钾元素的匮乏。
　　4 结论
　　（1）重视酸性、生理酸性肥料或腐殖酸类肥料的推广应用。针对普遍存在的土壤碱化现象，建议今后可通过施用酸性或生理酸性肥料（硫酸铵、过磷酸钙、硫酸钾等）或腐殖酸類肥料等缓慢降低土壤pH，并配合有机肥料施用或种植翻压绿肥等，提高土壤有机质含量，促进作物超量阳离子吸收，使得10～20 cm土层土壤pH下降。
　　（2）有机肥施用技术仍需大力推广。2009—2018年，金乡蒜区土壤有机质含量整体呈上升趋势，但平均含量依然较低，集中分布在3级及以下区间。土壤有机质的提高是一个长期漫长的过程。因此，必须要坚持有机肥替代技术的示范推广，引导蒜农重视有机肥施用，继续加大有机肥投入。
　　（3）控氮、稳磷、减钾。鲁西南蒜区目前土壤养分总体特征：碱解氮含量中等，有效磷含量较高，速效钾含量偏高。鲁西南蒜区实际生产中，氮、磷、钾增产效应已由氮>钾>磷[8]改变为氮>磷>钾[9]，钾肥在大蒜上的增产效应逐渐减小。鉴于钾肥投入成本较高，为实现收益最大化，建议可根据蒜田土壤钾元素含量、当年肥料价格、大蒜预期产量和预期价格综合衡量，适当降低钾肥投入量。
　　（4）加大大蒜专用肥研发推广力度。建议改变目前普遍采用的平衡型复合肥（15-15-15或17-17-17）施用习惯，加大适用于鲁西南蒜区的大蒜专用配方肥、大蒜专用缓释掺混肥等新型肥料的研发推广，以实现养分按需均衡供应。
　　参考文献
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　　[2] 李国良，何兆桓，杨苞梅.淮山不同氮钾用量及镁硼配施效应研究[J].农学学报，2019，9（4）：48-53.
　　[3] 山东省土壤肥料总站.山东省耕地质量监测指标分级标准[S].山东省土壤肥料总站，2019.
　　[4] 李冰.大蒜的硒硫营养效应研究[D].雅安：四川农业大学，2003.
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　　[6] 刘鹏.土壤pH和铅水平对大蒜产量品质的影响[D].泰安：山东农业大学，2018.
　　[7] 文启孝.土壤有机质的组成、形成和分解[J].土壤，1984（4）：121-129.
　　[8] 王乃建，邱金华，朱庆涛.大蒜养分需求规律及施肥模型初探[J].吉林蔬菜，2014（9）：36-37.
　　[9] 李永腾，刘文宝，刘希柱，等.氮磷钾肥丰缺对大蒜产量及NPK利用率的影响[J].山东农业科学，2019，51（5）：106-108.
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