时间：2015-12-21 00:22:12 所属分类：农学 浏览量:
0 引言 农田土壤有机质是土壤中各种营养元素特别是氮、磷的重要来源，是评价土壤肥力和土壤质量的重要指标[1],其含量高低直接关系到作物生长状况的好坏[2].土壤有机质的作用主要表现在：一是提供作物生长所需的养分；二是改善土壤结构特性[3];三是全球碳平衡
0 引言
农田土壤有机质是土壤中各种营养元素特别是氮、磷的重要来源，是评价土壤肥力和土壤质量的重要指标[1],其含量高低直接关系到作物生长状况的好坏[2].土壤有机质的作用主要表现在：一是提供作物生长所需的养分；二是改善土壤结构特性[3];三是全球碳平衡过程中非常重要的碳库。土壤有机质的研究始于18世纪下半叶，Wallerius在其所着的作为农业化学研究第一本科学指南中，就对植物分解与腐殖质的形成及其若干特性进行了叙述。国内最早专门论述土壤有机质的着作为文启孝的《土壤有机质研究法》，对推动中国有机质的研究起了较大作用[5].
近年来，随着国家政策的调整，土壤有机质研究越来越受到农业科研工作者的重视，包括以下几方面：一是简单的区域土壤有机质现状调查。如黄智磊等[6]运用数学统计分析方法，了解了保靖县耕地土壤有机质现状及其差异性；孙晓等[7]通过实地采样及检测分析，比较了长三角地区蔬菜大棚和露地菜地有机质含量差异。二是有机质积累规律研究。赵广帅等[8]通过20年的NPK施肥定位试验，深刻揭示了土壤有机质积累特征及平衡规律；姚春竹等[9]采用野外调查结合室内分析的方法，明确了生物结皮条件下土壤有机质含量的变化规律。三是有机质时空变异特征研究。程先富等[10]在GIS和地统计学支持下，运用克拉格法进行线性无偏最优插值，制作了土壤有机质含量的空间分布图；周睿等[11]运用GIS和地统计学，揭示了上海市土壤有机质的时空变异规律，并探讨其驱动因子。四是有机质影响因素。王静等[12]通过对辽宁省主要保护地蔬菜生产区生产状况进行实地调查、采样分析，研究其土壤有机质含量变化特征，并分析种植年限、施肥等因素对其影响。
杭州市郊旱地以蔬菜生产为主，广大市民对蔬菜产量的高低和质量的优劣越来越重视。土壤有机质是影响作物生长的重要因素，为保证蔬菜产量和质量，必须了解该区域的土壤有机质现状。目前，对土壤有机质的研究较多，但都是大区块的现状及时空变化分析，针对杭州市郊的土壤有机质未见报道。因此，笔者通过对杭州市郊旱地土壤有机质含量现状进行研究和分析，提出针对性的改良措施，旨在为维持并提升我市蔬菜生产能力提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
杭州市位于浙江省偏北地区，地处长江三角洲南翼、杭州湾西端、钱塘江下游、京杭大运河南端，市区中心地理坐标为北纬30°16′、东经120°12′。地形复杂、温和湿润、，属亚热带季风性气候，常年平均气温17.1℃，常年平均降水量1455 mm.市郊土壤类型主要为潮土，少数为水稻土、滨海盐土及红壤等。农作物以种植蔬菜为主。
1.2 土壤样品的采集与分析方法
结合杭州市郊旱地蔬菜等作物的种植情况以及土壤、地貌类型等，于2009-2013年选择不同区域具有代表性的旱地土壤作为研究对象，采用全球定位仪（GPS）技术，记录采样点经纬度，采用多点（15~20 个）混合采样法采集耕层（0~20 cm）土壤，混合后采用四分法，留1 kg左右土壤带回室内供分析用。共采集土壤样品251个，代表农田面积2530 hm².土壤样品经室内自然风干后，用木棍碾压，过0.25 mm 孔径尼龙筛，采用油浴加热-重铬酸钾容量法[13]测定有机质含量。
1.3 数据分析方法
采用Excel软件对数据进行分析。
2 结果与分析
2.1 土壤有机质含量总体情况
据杭州市郊旱地251个土壤样品测定结果可知，土壤有机质含量变化幅度在7.59~52.87 g/kg范围内，平均值为26.61 g/kg,根据《浙江省标准农田地力调查与分等定级技术规范》[14]中有机质分级标准，属中等水平（20~30 g/kg），标准差为8.05,变异系数0.30.土壤有机质含量>30 g/kg的较高量和高量水平的样本比例为39.44%,代表农田面积 279 hm²,占杭州市郊旱地总面积的11.03%;土壤有机质含量在20~30 g/kg之间的基本能满足粮食高产所需的中量水平样本占38.65%,代表农田面积 1147 hm²,占杭州市郊旱地总面积的45.33%;土壤有机质含量<20 g/kg 亟需进行地力培肥的样本比例为21.91%,代表农田面积1104 hm²,占杭州市郊旱地总面积的43.64%,详见表1.
2.2 各等级旱地土壤有机质分布情况
分析表2有机质等级分布数据可知，一等2级旱地土壤有机质均处于中高量水平，其中居于中量和较高量 （20~40 g/kg） 水 平 的 分 别 占 该 等 级 的 55.1% 和44.4% ;二等 3 级旱地土壤有机质以中低量 （10~30 g/kg）为主，分别占该等级的 52.2 和 35.4%;二等 4 级旱地土壤有机质含量≤20 g/kg 的比例高达 97.9%,其中处于低量水平（10~20 g/kg）的占该等级的40.4%,而处于极低水平（≤10 g/kg）的占该等级的 57.5%;三等 5级旱地土壤有机质全部处于极低量（≤10 g/kg）水平。因此，杭州市郊旱地等级越高，处于高量有机质水平所占的比例越高。
2.3 旱地各土类有机质分布情况
表3显示，杭州市郊旱地不同土类的有机质含量差异较大。有机质最高的是粗骨土类，平均值为33.14 g/kg,变幅为33.01~33.38 g/kg;红壤和石灰土的有机质含量次之，平均值分别为30.59、30.38 g/kg,变幅分别为10.52~52.87、22.16~44.42 g/kg;水稻土和潮土的有 机 质 含 量 较 低 ,平 均 值 分 别 为 28.70 g/kg 和24.34 g/kg,变 幅 分 别 为 7.71~46.81、 7.59~39.98 g/kg;滨海盐土有机质含量最低 ,平均值为13.75 g/kg,变幅为 7.72~26.36 g/kg.由此可见，杭州市郊旱地土壤有机质含量受到土壤质地、环境条件的影响。
2.4 区域性差异
将杭州市郊旱地区域分为河谷平原、水网平原、滨海平原和低丘四大区域。由表4可知，不同地貌类型区域旱地土壤有机质含量存在明显差异，其大小顺序依次为水网平原>低丘>河谷平原>滨海平原。水网平原旱地土壤有机质含量最高，平均值为30.66 g/kg,基本处于中量（20~30 g/kg）和较高量（30~40 g/kg）水平，占该区域样本总数的比例高达99.54%,其中较高量（30~40 g/kg） 水平比例最高，占该地貌区域样本总数的56.56%,中量（20~30 g/kg）水平比例次之，占该地貌区域样本总数的42.98%;低丘区域有机质含量次之，平均值为30.58 g/kg,以中量（20~30 g/kg）和较高量（30~40 g/kg）水平为主，占该区域样本总数的 87.44%,其中较高量（30~40 g/kg）水平比例最高，占该地貌区域样本总数的48.21%,中量（20~30 g/kg）水平比例次之，占该地貌区域样本总数的39.23%;河谷平原旱地土壤有机质含量较低，平均值为27.24 g/kg,以中量（20~30 g/kg）水平为主，占该区域样本总数的46.19%,且存在0.51%的样本土壤有机质含量极低（≤10 g/kg）；滨海平原旱地有机质含量最低，平均值仅为 22.86 g/kg,以中低量（10~30 g/kg）水平为主，占该区域样本总数的 67.3%,其中低量（10~20 g/kg）水平比例最高，占该区域样本总数的35.32%,中量（20~30 g/kg）水平比例次之，占该地貌区域样本总数的31.98%,且没有高量有机质样本出现 ,但 存 在 5.57% 的 样 本 土 壤 有 机 质 含 量 极 低（≤10 g/kg）。
3 结论与讨论
目前，杭州市郊旱地土壤有机质含量主要在7.59~52.87 g/kg 范围内，平均值为 26.61 g/kg,属中等水平（20~30 g/kg），这与孙晓等[7]研究得出的长三角蔬菜种植区土壤中含有丰富的有机质这一结论一致，变异系数为0.30,低于赵明松等[15]研究得出的江苏省土壤有机质变异系数0.52.其中，土壤有机质含量<20 g/kg亟需进行地力培肥的代表农田面积为1103.4 hm²,占杭州市郊旱地总面积的43.64%.此外，不同土类及区域间的耕层土壤有机质含量有较大的差异，各土类耕层有机质平均含量由高到低分别为粗骨土类>红壤>石灰土>水稻土>潮土>滨海盐土，各区域耕层有机质平均含量由高到低分别为水网平原>低丘>河谷平原>滨海平原。
3.1 有机质含量的影响因素
有机质是土壤中最活跃的物质组成。一方面，外来有机物质不断输入土壤，并经微生物的分解和转化形成新的腐殖质；另一方面，土壤原有有机质不断地被分解和矿化，离开土壤。结合杭州市郊情况，土壤有机质含量的影响因素主要有3点：一是有机肥料投入量：土壤有机质的积累与肥料用量密切相关。其中，有机肥料用量及其C/N是影响有机质累积速度的主要因素[16].二是排灌设施：黄智磊[17]研究表明，排水能力和灌溉水平是影响土壤有机质含量的重要原因之一。在旱地条件下，氧气较足，水、气、热随气候变化大，矿化快。且旱地含水量由吸湿水提高到最大持水量时，有机质矿化强度随之增大。不适当的灌溉，导致土壤湿度过大，引起有机质减少。三是土壤质地：土壤质地的不同，在一定程度上决定了有机质含量的差别。土壤有机质含量在不同土壤质地中存在极显着差异，大体呈现出随土壤颗粒变细有机质含量逐渐增大的趋势[18].
3.2 改良措施
改良土壤有机质必须从开源和节流2个方面考虑，不仅要重视有机肥料的施入，更要注重对土壤微生物活性的提高。鉴于杭州市郊旱地土壤有机质现状，建议采取以下措施进行改良。
3.2.1 秸秆还田 秸秆中富含纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质等物质，将其归还入土壤后经过微生物的发酵、腐解作用，能够很快转化成土壤结构里面的有机组成成分。秸秆还田方式较多，对其进行物理粉碎或者微生物降解处理后直接还田是目前采用的主要技术。大多数研究表明，秸秆还田增加了土壤碳源输入，在一定范围内，随着秸秆还田量和时间的增加，可显着提升表层土壤有机质含量[19].
3.2.2 增施有机肥料 有机肥料含有较多的有机物，是农田土壤有机质的重要来源，也是提高土壤肥力的重要物质基础。且随有机肥料用量增加，其影响效果显着提高[20].近年来，随着农村畜牧业、沼气的迅速发展以及财政补贴商品有机肥，加快了农家肥、农村沼液、沼渣和商品有机肥的推广施用，从而达到改善农村生态环境、改良土壤、增加土壤有机质的目的。
3.2.3 推广测土配方施肥 测土配方施肥技术是提高肥料利用率而进行的各种营养元素的合理搭配，使营养元素的配比和施用量与作物对各种营养元素的需求之间达到平衡。根据杭州市郊旱地土壤有机质检测结果，存在土类间及区域间差异较大的问题。为平衡土壤有机质含量，应大力提倡科学施肥，根据土壤有机质含量、矿化速率及作物需肥规律，针对性地补充有机质，满足作物生长需要。
3.2.4 改善灌排设施 由于灌溉水平与旱地土壤有机质含量关系密切，需进一步完善灌溉排水措施，大力推广喷滴灌、水肥一体化等新型灌溉方式。
3.3 思考与展望
土壤有机质在陆地生态系统中具有重要作用，是估算土壤碳储量、评价土壤肥力和质量的重要指标。从市域尺度上分析土壤有机质的分布及其影响因素，对节能减排和土壤的可持续利用具有重要的指导意义。本研究表明，杭州市郊旱地土壤有机质含量中等，土类间、区域间差异较大，仍有43.64%的土壤急需培肥，需采用秸秆还田、增施有机肥、推广测土配方施肥、改善排灌设施等措施进行改良。由于缺少前期普查数据，不能进行土壤有机质的演变分析，这也是本研究的不足之处。下一步，针对笔者提出的4种有机质改良措施，可继续研究比较各措施的改良效果，以期得出最适宜于杭州市郊旱地的有机质改良技术模式。
参考文献
[1] 章明奎，常跃畅。近 50 年浙江省耕地土壤有机质和酸碱度的变化特征[J].环境科学，2013,34（11）：4399-4404.
[2] 朱立志，邱君，魏赛。我国土壤有机质提升的现状分析与对策建议[J].中国人口·资源环境，2013（23）：159-162.
[3] 王青贺，董培博，吉凡，等。高产农田土壤有机质特征研究进展[J].安徽农学通报，2012,18（11）：101-103.
[4] 沈征涛，施斌，王宝军，等。土壤有机质转化及 CO2释放的温度效应研究进展[J].生态学报，2013,33（10）：3011-3019.
[5] 刘登魁，曾宪军。土壤有机质演变规律研究进展[J].湖南农业科学，2006（5）：61-63.
[6] 黄智磊，廖超林，周清，等。保靖县耕地土壤有机质现状及其差异性[J].湖南农业科学，2012（9）：47-50.
[7] 孙晓，钟敏，庄舜尧。长三角蔬菜种植区土壤有机质与氮素含量分析[J].中国农学通报，2011,27（8）：167-171.
[8] 赵广帅，李发东，李运生，等。长期施肥对土壤有机质积累的影响[J].生态环境学报，2012,21（5）：840-847.
[9] 姚春竹，赵允格，王媛，等。黄土丘陵区生物结皮条件下土壤有机质及氮素的累积特征[J].西北农林科技大学学报：自然科学版，2014,42（6）：197-204.
[10] 程先富，朱华。芜湖市典型蔬菜地土壤有机质空间变异特征研究[J].农业系统科学与综合研究，2010,26（4）：407-411.
[11] 周睿，潘贤章，王昌坤，等。上海市城郊土壤有机质的时空变异特征及其影响因素[J].土壤，2014,46（3）：433-438.
[12] 王静，张玉龙，张玉玲，等。辽宁地区保护地土壤有机质含量及其影响因素的研究[J].土壤通报，2012,43（2）：330-335.
[13] 鲍士旦主编。土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2010:30-34.
[14] 浙江省土肥站编。浙江省标准农田地力调查与分等定级技术规范[M].杭州，2008:7.
[15] 赵明松，张甘霖，李德成，等。江苏省土壤有机质变异及其主要影响因素[J].生态学报，2013,33（16）：5058-5066.
[16] 陈兴位，闫辉，倪明，等。长期施用有机肥对洱海流域蔬菜地生产力的影响[J].西南农业学报，2014,27（4）：1577-1581.
[17] 黄智磊。湘西保靖县耕地土壤有机质和全氮现状及其影响因素研究[D].长沙：湖南农业大学，2012.
[18] 李婷，张世熔，刘浔，等。沱江流域中游土壤有机质的空间变异特点及其影响因素[J].土壤学报，2011,48（4）：863-868.
[19] 潘剑玲，代万安，尚占环，等。秸秆还田对土壤有机质和氮素有效性影响及机制研究进展[J].中国生态农业学报，2013,21（5）：526-535.
[20] 王晓娟，贾志宽，梁连友，等。旱地施有机肥对土壤有机质和水稳性团聚体的影响[J].应用生态学报，2012,23（1）：159-165.
转载请注明来自：http://www.zazhifabiao.com/lunwen/nykx/nx/33517.html
