師晨迪，韓霽昌*，馬增輝，張 露，張瑞慶　(陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)，陜西省土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司，國土資源部退化及未利用地重點實驗室，陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)工程技術(shù)部，陜西西安 710075)

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渭北臺塬區(qū)荒草地整治后新增耕地土壤肥力調(diào)查研究——以陜西澄城為例

師晨迪，韓霽昌*，馬增輝，張 露，張瑞慶(陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)，陜西省土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司，國土資源部退化及未利用地重點實驗室，陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)工程技術(shù)部，陜西西安 710075)

我國人多地少，耕地后備資源不足。為了解決吃飯問題，確保糧食安全，我國實行最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度和最嚴(yán)格的節(jié)約用地制度，實現(xiàn)耕地總量動態(tài)平衡。實踐證明，土地整治可以增加有效耕地面積，提高耕地質(zhì)量，對實現(xiàn)我國耕地總量動態(tài)平衡做出積極的貢獻(xiàn)。然而，與當(dāng)前土地整治高效展開相襯的是土地整治后新增耕地質(zhì)量，尤其土壤肥力狀況不容樂觀。因此，研究土地整治后新增耕地土壤肥力的基本狀況，了解該區(qū)域土地整治后新增耕地土壤養(yǎng)分含量水平，探明該區(qū)域土地整治后新增耕地土壤養(yǎng)分短板，對于提高該區(qū)域新增耕地養(yǎng)分水平乃至整個區(qū)域耕地土壤肥力水平具有非常重要的意義。

當(dāng)前，國內(nèi)外關(guān)于土地整治工程的研究大多是土地整治工程模式[1]。土地整治后效應(yīng)評價等[2-5]方面的研究較多。關(guān)于土壤養(yǎng)分評價的研究也多集中在成熟的高質(zhì)量農(nóng)田方面[5-6]，而針對以低土壤養(yǎng)分含量為特點的荒草地整治新增耕地土壤肥力的研究和評價內(nèi)容較少。該研究可為土地整治后新增耕地土壤肥力基礎(chǔ)水平、養(yǎng)分指標(biāo)等級劃分以及新增耕地土壤肥力評價提供數(shù)據(jù)支持，也可為提高新增耕地土壤肥力短板提供技術(shù)支持，為土地整治后土地利用類型優(yōu)化提供依據(jù)。

土壤肥力是土壤諸多基本特性的綜合反映?？茖W(xué)、合理地評價土壤肥力將為指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、土地利用規(guī)劃和管理提供理論基礎(chǔ)。以陜西澄城縣荒草地整治項目為研究對象，筆者研究了其新增耕地土壤肥力含量及分布特征，探索新增耕地土壤養(yǎng)分的最大限制因素，以期為提高該區(qū)域新增耕地土壤養(yǎng)分含量提供技術(shù)指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)域概況澄城縣位于陜西省東部，地理坐標(biāo)為34°55′45″～35°27′5″ N，109°46′30″～ 110°5′50″ E。地勢北高南低，4條河川把澄城縣劃為“三梁一原”?？h境屬關(guān)中平原暖溫帶半濕潤季風(fēng)區(qū)，年均氣溫12 ℃，降水量680 mm，無霜期204 d，晝夜溫差大。年日照時數(shù)達(dá)2 616 h，海拔406.9～1 268.0 m。該地區(qū)是陜西延安以南熱能輻射量最高值中心，無污染性工業(yè)源。陜西省渭南市澄城縣土地整治項目是陜西省重點投資項目，投入資金數(shù)千萬元，建設(shè)面積約560 hm2，從最初的項目可研、立項、報批直達(dá)項目竣工、驗收長達(dá)3年之久。其投入資金量之巨大，耗時之久，注定其整治后新增耕地的效果倍受關(guān)注。

1.2樣品采集通過實地考察，選擇渭北臺塬區(qū)澄城縣荒草地整治項目作為研究對象。在全縣范圍內(nèi)選擇45個整治項目區(qū)進(jìn)行樣品采集，在每個項目區(qū)采集3個樣點。采集表層0～30 cm土壤，按對角線取樣法采集混合土樣，共采集45個項目區(qū)，得到135個樣點(每個約2 kg)，將土壤帶回實驗室風(fēng)干，備用。

1.3樣品測定土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)的測定采用重鉻酸鉀氧化—外加熱法；全氮(TN)的測定采用半微量凱氏法(Cleverchem 200)；有效磷(AP)的測定采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法(752N)；速效鉀(AK)的測定采用中性醋酸銨浸提—火焰光度法(FP640)。

1.4評價方法選用加權(quán)求和評價法，以土壤肥力綜合指數(shù)(IFI)表示土壤肥力水平，其數(shù)值在0～6之間。土壤肥力綜合指數(shù)越高，代表土壤肥力狀況越好，越有利于作物的生長發(fā)育。肥力綜合指標(biāo)采用加權(quán)求和模型計算。

式中，n為參評因字?jǐn)?shù)；Wi為第i個因子的權(quán)重；Fi為第i個因子的分類級別。

2結(jié)果與分析

2.1新增耕地養(yǎng)分含量的分布狀況

2.1.1土壤有機(jī)質(zhì)和全氮分布。由圖1可知，陜西澄城縣土地整治新增耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量分布在1.55～15.65 g/kg之間，其中有機(jī)質(zhì)含量<6 g/kg的樣點占總樣本數(shù)的24.44%，6～12 g/kg的樣點占總樣本數(shù)的55.55%，>12 g/kg的樣點僅占20.01%。由圖2可知，土壤全氮含量分布在0.50～1.53 g/kg之間，其中土壤全氮含量0.5～0.75 g/kg的樣點占總樣本數(shù)的15.56%，平均值為0.60 g/kg；0.75～1 g/kg的樣點占總樣本數(shù)的55.55%，平均值為0.88 g/kg；>1 g/kg的樣點占28.89%，平均值為1.22 g/kg。

2.1.2有效磷分布和速效鉀分布。由圖3可知，陜西澄城縣土地整治新增耕地土壤有效磷含量分布在2.06～9.77 g/kg之間，其中有效磷含量小于3 g/kg的樣點占總樣本數(shù)的24.44%，平均值為2.60 g/kg；3～5 g/kg的樣點占總樣本數(shù)的55.55%，平均值為3.82 g/kg；>5 g/kg的樣點僅占20.01%，平均值為6.51 g/kg。由圖4可知，土壤速效鉀含量分布在30～87 mg/kg之間，其中速效鉀含量介于30～50 mg/kg之間的樣點占總樣本數(shù)的51.11%，平均值為41.30 mg/kg；50～100 g/kg的樣點占總樣本數(shù)的48.89%，平均值為63.82 mg/kg。

2.2土樣養(yǎng)分特征描述由表1可知，研究區(qū)樣地土壤屬性均服從正態(tài)分布(K-S值>0.05)。土壤有機(jī)質(zhì)的變異系數(shù)(0.4)最大，其次為土壤有效磷，土壤全氮的變異系數(shù)最小。土壤有效磷的偏度和峰度值也較高。速效鉀的標(biāo)準(zhǔn)差最大。由表2可知，土壤有機(jī)質(zhì)與土壤速效鉀的相關(guān)性較強(qiáng)，達(dá)到0.01顯著水平。

2.3指標(biāo)量級及權(quán)重劃分

2.3.1指標(biāo)量級劃分。參照全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)(表3)，對陜西澄城縣土地整治項目新增耕地土壤養(yǎng)分進(jìn)行劃分。參照全國第二次土壤普查土壤養(yǎng)分指標(biāo)級別劃分辦法，對研究區(qū)新增耕地土壤各指標(biāo)養(yǎng)分含量進(jìn)行劃分。由表4可知，有機(jī)質(zhì)養(yǎng)分位于3級的樣點占總樣點數(shù)的20%，位于5級的樣點占總樣點數(shù)的55.56%，位于6級的樣點占總樣點數(shù)的24.44%，可知在新增耕地土壤養(yǎng)分中有機(jī)質(zhì)主要位于5級水平上；全氮養(yǎng)分位于2、3、4、5級的樣點占總樣點個數(shù)的比例依次為2.2%、26.67%、55.56%、15.56%，

表1　土壤屬性統(tǒng)計

注：有機(jī)質(zhì)含量單位為g/kg；全氮、有效磷、速效鉀含量單位為mg/kg。

表2　土壤肥力相關(guān)性分析

全氮含量主要位于在4級水平上；土壤有效磷養(yǎng)分位于4、5、6級水平上的樣點分別占總數(shù)的20%、55.56%、24.44%，有效磷含量主要在5級水平上；土壤速效鉀含量位于4、5級水平上的樣點數(shù)各占一半左右，約為50%。

表3　耕地質(zhì)量評價肥力等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

表4　各個項目區(qū)所在樣點各項指標(biāo)對應(yīng)級別分布

2.3.2指標(biāo)的權(quán)重確定及方法。確定單項土壤肥力指標(biāo)的權(quán)重是土壤肥力綜合評價的關(guān)鍵問題。關(guān)于評價指標(biāo)權(quán)重確定的研究較多，有模糊綜合評價法[7]、主成分分析法[8]、層次分析法[2]、物元法[9]、粗糙集理論[10]等多種土壤肥力評價指標(biāo)權(quán)重的分析方法。該研究基于結(jié)果的可對照性，選擇當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的特爾非法，約請6位在土壤質(zhì)量方面有豐富經(jīng)驗的專家評分。在參照大量文獻(xiàn)研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，得出因子的權(quán)重，即SOM、TN、AP、AK的權(quán)重分別為0.30、0.25、0.25、0.20。

2.4新增耕地養(yǎng)分綜合評價分析由圖5、6可知，新增耕地土壤肥力指數(shù)分布在25～60分之間，平均得分41分，其中得分在30～40之間的樣點約占總數(shù)的一半，大于50分的約占17.78%?？梢姡略龈赝翗羽B(yǎng)分總體含量較低。

2.5合理培肥建議在當(dāng)前權(quán)重比例下，土壤肥力各指標(biāo)綜合得分貢獻(xiàn)由大到小依次是土壤全氮、土壤速效鉀、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤有效磷?？芍寥烙行Я缀屯寥烙袡C(jī)質(zhì)是導(dǎo)致渭北臺塬區(qū)荒草地整治新增耕地養(yǎng)分指標(biāo)含量較低的主要原因。基于木桶短板效應(yīng)，提高土壤有效磷和有機(jī)質(zhì)是提高新增耕地養(yǎng)分的最直接的方式。因此，有機(jī)肥與化肥配施將是提高新增耕地土壤肥力最有效的途徑。

表6　土壤肥力各指標(biāo)權(quán)重及貢獻(xiàn)比例　%

3結(jié)論與討論

(1)渭北臺塬區(qū)荒草地整治后新增耕地土壤肥力含量處于較低水平。有機(jī)質(zhì)平均含量為7.8 g/kg，全氮平均含量為0.93 mg/kg，有效磷平均含量為 4.06 mg/kg，速效鉀平均含量為52.3 mg/kg。

(2)研究區(qū)新增耕地土壤肥力指數(shù)分布在25～60分之間，平均得分為41分，其中得分在30～40之間的樣點約占總數(shù)的一半，大于50分的約占17.78%。

(3)土壤有效磷和有機(jī)質(zhì)是渭北臺塬區(qū)荒草地整治后新增耕地肥力指標(biāo)的最大控制因素。提高土壤有效磷和有機(jī)質(zhì)是提高新增耕地肥力綜合指數(shù)的最直接方式。

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摘要[目的]為探討新增耕地的肥力水平、最大限制因素以及新增耕地的綜合肥力指數(shù)，并且提出合理的施肥策略。[方法]通過采樣分析，采用菲爾德法和加權(quán)求和評價法對渭北臺塬區(qū)荒草地土地整治后新增耕地肥力指標(biāo)進(jìn)行分析。[結(jié)果]土地整治后新增耕地土壤肥力含量處于較低水平，該研究區(qū)域有機(jī)質(zhì)的平均含量為7.8 g/kg，全氮平均含量0.93 mg/kg，有效磷平均含量為 4.06 mg/kg，速效鉀平均含量為52.3 mg/kg。新增耕地土壤肥力指數(shù)分布在25～60分之間，平均得分41分，其中得分在30～40之間的樣點約占總數(shù)的一半，大于50分的約占17.78%。[結(jié)論]土壤有效磷和土壤有機(jī)質(zhì)是渭北臺塬區(qū)荒草地整治新增耕地肥力指標(biāo)的最大控制因素。提高土壤有效磷和有機(jī)質(zhì)含量是提高新增耕地肥力綜合指數(shù)的最直接的方式。有機(jī)肥與化肥配施，將是提高新增耕地土壤肥力最有效的途徑。

關(guān)鍵詞土地整治；新增耕地；土壤養(yǎng)分；土壤肥力；渭北臺塬區(qū)

Investigation of New Farmland Soil Fertility after Wild Grassland Reclamation in Weibei Plateau：A Case Study in Chengcheng County, Shaanxi Province

SHI Chen-di,HAN Ji-chang*, MA Zeng-hui et al(Shaanxi Land Engineering Construction Group, Institute of Land Engineering Technology in Shaanxi Province co., LTD, Key Laboratory of Degraded and Unused Land Consolidation Engineering, Ministry of Land and Resources, PRC, Xi’an, Shaanxi 710075)

Abstract[Objective] The research aimed to explore the value of new farmland soil fertility and the maximum limit factors, as well as the new farmland comprehensive fertility index, and put forward a reasonable fertilization strategy. [Method] Through sampling analysis, the new farmland soil fertility index after the wild grassland reclamation by using the method of the Field and Weighted Summation in Weibei Plateau was studied. [Result] The soil fertility of the new farmland after land reclamation was in a lower level in study area. The organic matter content was 7.8 g/kg, the total nitrogen content was 0.93 mg/kg, the effective phosphorus content was 4.06 mg/kg, and the rapidly-available potassium content was 52.3 mg/kg. The new farmland soil fertility index distribution was 25-60 points, and the average score was 41 points. Points between 30 and 40 accounted for about half of the total, and the numbers of samples more than 50 point accounted for about 17.78%. [Conclusion] The soil effective phosphorus and the soil organic matter were the biggest control factors of new farmland fertility index. The improvement of the soil effective phosphorus and soil organic matter content was the most direct way to increase new farmland fertility composite index. Mixed organic manure and chemical fertilizer NPK would be the most effective way to improve new farmland soil fertility.

Key wordsLand reclamation；New farmland；Soil nutrients；Soil fertility；Weibei Plateau

收稿日期2015-04-28

通訊作者

作者簡介師晨迪(1987- )，男，甘肅慶城人，碩士研究生，研究方向：農(nóng)田土壤質(zhì)量。*，研究員，博士，從事土地工程及土地資源利用方面的研究。

基金項目國家科技支撐計劃“山地丘陵區(qū)空心村整治關(guān)鍵技術(shù)集成示范”(2014BAL01B03)。

中圖分類號S 158

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2015)18-115-04