王遠(yuǎn)鵬，黃晶，孫鈺翔，柳開樓，周虎，韓天富，都江雪，蔣先軍，陳金，張會(huì)民

（1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/耕地培育技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶 400715；3中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院祁陽農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外試驗(yàn)站，湖南祁陽 426182；4湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128；5中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所，南京 210008；6江西省紅壤研究所/國(guó)家紅壤改良工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部江西耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，南昌 330046；7江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與資源環(huán)境研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江中下游作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/國(guó)家紅壤改良工程技術(shù)研究中心，南昌 330200）

0 引言

【研究意義】我國(guó)南方稻區(qū)水熱資源豐富，水稻種植面積廣[1-2]，而紅壤是該地區(qū)典型的稻田土壤類型，對(duì)于我國(guó)糧食生產(chǎn)至關(guān)重要。近年來，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥投入量的持續(xù)增長(zhǎng)以及秸稈還田和綠肥種植技術(shù)的推廣，紅壤稻區(qū)土壤肥力總體得到改善[3-4]。但中低產(chǎn)紅壤稻田面積所占比重仍比較大[5]，具有很大的增產(chǎn)潛力。因此，研究紅壤稻田土壤肥力時(shí)空演變特征對(duì)于提高紅壤稻田肥力和保障糧食生產(chǎn)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】20世紀(jì)80年代起，我國(guó)大規(guī)模開展第二次土壤普查工作，基本摸清全國(guó)土壤養(yǎng)分狀況。目前基于第二次土壤普查數(shù)據(jù)的土壤肥力演變的研究較多。與第二次土壤普查時(shí)比較，吉林省農(nóng)田土壤有酸化趨勢(shì)，有機(jī)質(zhì)明顯下降，堿解氮和有效磷有所提高，速效鉀含量略有降低[6]。湖北省稻田土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效磷含量均有所提高，而速效鉀含量和pH呈下降趨勢(shì)[7]。海南省稻田土壤的有效磷、速效鉀含量總體上有較大程度的提高，而大部分地區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)都有不同程度的下降[8]。由于資料難以收集，前人關(guān)于區(qū)域土壤肥力演變的研究多基于兩個(gè)時(shí)間段數(shù)據(jù)差值的簡(jiǎn)單比較，而基于多階段的土壤肥力演變過程特征研究較少。就紅壤稻田肥力演變而言，前人研究多基于長(zhǎng)期定位試驗(yàn)[1,9-12]或單一肥力指標(biāo)變化[13-15]，無法客觀全面表征常規(guī)水肥管理下的土壤肥力水平及其變化特征。【本研究切入點(diǎn)】近年來隨著田間管理和農(nóng)耕制度不斷完善，紅壤稻區(qū)土壤肥力發(fā)生明顯變化，然而在不同時(shí)間階段其肥力演變特征尚不明確。進(jìn)賢縣是典型的紅壤稻區(qū)，探究進(jìn)賢縣3個(gè)時(shí)間階段稻田肥力特征對(duì)于研究紅壤稻區(qū)土壤肥力時(shí)空演變特征具有較好的代表性。【擬解決的關(guān)鍵問題】基于縣域尺度研究近35年進(jìn)賢縣紅壤稻區(qū)土壤在常規(guī)水肥管理下土壤肥力變化，掌握該地區(qū)稻田土壤肥力狀況及其時(shí)空演變規(guī)律，可為紅壤稻區(qū)土壤培肥及農(nóng)耕管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

進(jìn)賢縣為江西省南昌市下轄縣，位于鄱陽湖南部（N28°10′—28°46′，E116°01′—116°34′），地處亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，年均溫度為17.5℃，年均日照時(shí)長(zhǎng)為1 936 h，年均降水量為1 587 mm。該縣為典型的低丘地形（海拔9—257 m），北部瀕臨湖濱，山水環(huán)繞，南部為低丘山巒，地勢(shì)整體呈東南高西北低，起伏平緩。該縣稻田以紅壤性水稻土為主，水稻種植制度為早稻-晚稻，稻田面積為7.6×104hm2，占耕地面積的 89%，是鄱陽湖流域具有代表性的水稻種植區(qū)域。

1.2 樣品的采集與分析

選取土壤pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀為土壤肥力評(píng)價(jià)指標(biāo)。1982年土壤屬性數(shù)據(jù)來源于第二次土壤普查資料，并以1982年第二次進(jìn)賢縣土壤普查數(shù)據(jù)作參照，兼顧高、中、低產(chǎn)的稻田，以相對(duì)均勻空間分布原則，為避免水稻生長(zhǎng)期間施肥的影響，先后于2008年和2017年在水稻收獲后按照5點(diǎn)法采取耕層（0—20 cm）土壤樣品100個(gè)和103個(gè)，采樣時(shí)利用GPS記錄采樣點(diǎn)經(jīng)緯度。將土樣室內(nèi)風(fēng)干，剔除動(dòng)植物殘?jiān)入s質(zhì)并磨細(xì)過篩，用于土壤理化性質(zhì)的測(cè)定。測(cè)定方法參見《土壤農(nóng)化分析》[16]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010數(shù)據(jù)整理。離群值的存在影響土壤變量的空間分布，采用閾值法[7,17]對(duì)離群值進(jìn)行剔除。離群值大于樣本平均值加3倍標(biāo)準(zhǔn)差，則用樣本平均值加3倍標(biāo)準(zhǔn)差代替。離群值小于樣本平均值減3倍標(biāo)準(zhǔn)差，則用樣本平均值減3倍標(biāo)準(zhǔn)差代替。其中，針對(duì)pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀數(shù)據(jù)剔除的離群值分別為2、1、3、2和5個(gè)。LSD差異性分析和主成分分析均在SPSS 19.0軟件完成。土壤肥力指標(biāo)和土壤綜合肥力指數(shù)分布圖在 ArcGIS 10.2的地統(tǒng)計(jì)分析模塊（Geostatistical Analyst）中完成。箱式圖在Origin 9.0中完成。

1.4 土壤肥力評(píng)價(jià)方法

權(quán)重的確定：為避免主觀性，本文借鑒康日峰等[18]的方法，進(jìn)行主成分分析計(jì)算權(quán)重。主成分中的載荷值除以主成分對(duì)應(yīng)的特征值開平方根得到主成分中對(duì)應(yīng)的特征向量，將各個(gè)主成分中特征向量與對(duì)應(yīng)貢獻(xiàn)率的乘積相加再除以所提取的主成分貢獻(xiàn)率之和即為各個(gè)指標(biāo)的綜合得分。指標(biāo)權(quán)重則由各個(gè)指標(biāo)的綜合得分除以總得分得到。

隸屬度值的計(jì)算：隸屬度函數(shù)表示的是評(píng)價(jià)指標(biāo)與作物效應(yīng)之間的關(guān)系曲線[19]，將參評(píng)指標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)?0—1無量綱的數(shù)值，起到原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的作用。土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀采用S型隸屬函數(shù)（公式1），土壤pH采用拋物線型隸屬函數(shù)（公式2）。

以全國(guó)第二次土壤普查的養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[20]作參考（表1），兼顧3個(gè)時(shí)期土壤養(yǎng)分狀況，借鑒《土壤質(zhì)量指標(biāo)與評(píng)價(jià)》中稻田土壤肥力指標(biāo)隸屬度函數(shù)的閾值范圍[19]，確定隸屬度函數(shù)曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)的值（表2）。

土壤綜合肥力評(píng)價(jià)指數(shù)的計(jì)算：以模糊數(shù)學(xué)中的加乘原則為原理，利用各土壤肥力指標(biāo)的權(quán)重值和隸屬度值計(jì)算土壤綜合肥力指數(shù)（integrated fertility index，IFI）[21]，具體計(jì)算公式如下：

式中，F(xiàn)i為第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度值，Wi為第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。IFI取值范圍在0—1之間，該值越接近于1，土壤肥力越高。

肥力分級(jí)：參考《土壤質(zhì)量指標(biāo)與評(píng)價(jià)》中紅壤稻區(qū)土壤綜合肥力等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)[19]將進(jìn)賢縣稻田土壤肥力分為5級(jí)：一級(jí)（IFI≥0.85）、二級(jí)（IFI：0.85—0.70）、三級(jí)（IFI：0.70—0.50）、四級(jí)（IFI：0.50—0.35）和五級(jí)（IFI＜0.35）。

表1 土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照表Table 1 Criteria for grading of soil nutrients

表2 隸屬函數(shù)曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)取值Table 2 The turning point of membership function

2 結(jié)果

2.1 不同時(shí)期稻田土壤肥力指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)進(jìn)賢縣稻田土壤各項(xiàng)肥力指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（圖 1），隨著耕種年限的增加，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀均呈不同程度的上升趨勢(shì)，而土壤pH呈逐漸顯著下降的趨勢(shì)。1982、2008年和2017年稻田土壤pH平均值分別為5.9、5.1和4.8；土壤pH下降趨勢(shì)顯著，1982—2008年和2008—2017年前后兩個(gè)階段土壤pH年均下降速率基本一致，均為0.03個(gè)單位。2008年和2017年土壤有機(jī)質(zhì)含量平均值分別為34.0和36.8 g·kg-1，分別比1982年土壤有機(jī)質(zhì)含量的平均值（28.1 g·kg-1）增加 21%和 31%；1982—2008年土壤有機(jī)質(zhì)年均增加0.21 g·kg-1，2008—2017年土壤有機(jī)質(zhì)年均增加速率提高，年均增加 0.31 g·kg-1。1982年土壤堿解氮含量在49.2—252.0 mg·kg-1之間，平均值為142.3 mg·kg-1，而2008年和2017年土壤堿解氮含量的平均值沒有顯著差異，分別為 177.0和179.7 mg·kg-1，1982—2008年土壤堿解氮年均增加1.24 mg·kg-1，而 2008—2017年土壤堿解氮年均增加速率減緩，年均增加僅 0.29 mg·kg-1。1982、2008和2017年土壤有效磷含量的平均值分別為7.0、25.1和32.1 mg·kg-1，1982—2008 年和 2008—2017 年間土壤有效磷含量年均增加速率分別為0.65和0.68 mg·kg-1。2008年和 2017年土壤速效鉀含量的平均值沒有顯著差異，分別為68.4和73.2 mg·kg-1，相比于1982年土壤速效鉀含量的平均值52.1 mg·kg-1，分別提高了 31%和 41%；1982—2008年和 2008—2017年兩個(gè)階段土壤速效鉀含量年均增加速率分別為 0.58和0.53 mg·kg-1。

圖1 進(jìn)賢縣稻田土壤各項(xiàng)肥力指標(biāo)變化趨勢(shì)Fig.1 Variation trend of soil fertility factors in paddy soil of Jinxian County

2.2 不同時(shí)期稻田土壤肥力貢獻(xiàn)因子分析

運(yùn)用主成分分析法探究進(jìn)賢縣1982、2008和2017年3個(gè)時(shí)期土壤pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀5個(gè)肥力指標(biāo)對(duì)土壤綜合肥力的影響，結(jié)果見表3。根據(jù)累積貢獻(xiàn)率≥85%提取主成分的原則，1982、2008和2017年3個(gè)時(shí)期均提取4個(gè)主成分，累積貢獻(xiàn)率分別為 92%、90%、88%，3個(gè)時(shí)期累積貢獻(xiàn)率均大于85%，因此3個(gè)時(shí)期所提取的主成分作為評(píng)價(jià)綜合變量評(píng)價(jià)土壤肥力狀況均是可行的。進(jìn)賢縣3個(gè)時(shí)期稻田土壤肥力指標(biāo)綜合得分分別為：堿解氮＞有效磷＞pH＞速效鉀＞有機(jī)質(zhì)（1982年）；pH＞有效磷＞速效鉀＞有機(jī)質(zhì)＞堿解氮（2008年）；速效鉀＞有效磷＞pH＞堿解氮＞有機(jī)質(zhì)（2017年），說明堿解氮、pH和速效鉀分別為3個(gè)時(shí)期影響進(jìn)賢縣稻田土壤肥力空間分布特征的關(guān)鍵因素。

2.3 稻田土壤各項(xiàng)肥力指標(biāo)時(shí)空演變特征

利用 ArcGIS地統(tǒng)計(jì)分析模塊中的普通克里格方法繪制土壤肥力指標(biāo)和綜合肥力指數(shù)的分布圖（圖2），并作了面積比例統(tǒng)計(jì)（表 4）。1982年進(jìn)賢縣81%的稻田土壤pH處于微酸水平，土壤pH處于中性水平的稻田占比為 5%，主要分布在架橋鎮(zhèn)東部、羅溪鎮(zhèn)北部以及張公鎮(zhèn)和白圩鄉(xiāng)的交匯處。2008年93%的稻田土壤處于酸性水平，至2017年土壤pH處于酸性水平的稻田占比增加到99%。1982—2017年各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤 pH出現(xiàn)不同程度下降，整體由西部向東南和西北下降速率逐漸減低，下降范圍在 0—2.52個(gè)單位之間，其中羅溪鎮(zhèn)北部和架橋鎮(zhèn)下降程度最高。

表3 1982、2008和2017年進(jìn)賢縣土壤各肥力指標(biāo)主成分分析結(jié)果與指標(biāo)權(quán)重Table 3 Results of principal component analysis and weights of fertility factors in Jinxian County in 1982, 2008 and 2017

1982年和2008年稻田土壤有機(jī)質(zhì)含量的空間分布特征相似，整體呈南高北低的分布格局，2017年土壤有機(jī)質(zhì)含量空間分布相對(duì)均勻。1982—2017年間大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤有機(jī)質(zhì)呈上升趨勢(shì)，整體由東北向西南上升速率逐漸減低，其中三鄉(xiāng)里和梅莊鎮(zhèn)土壤有機(jī)質(zhì)含量增加幅度最大，由1982年的三、四級(jí)水平上升至2017年的一、二級(jí)水平，局部增加值最高可達(dá) 24.6 g·kg-1。1982年以有機(jī)質(zhì)含量處于三級(jí)水平的稻田為主，占比為59%，二級(jí)水平的稻田土壤占比為38%，2008—2017年土壤有機(jī)質(zhì)處于二級(jí)水平的稻田占比由81%上升為94%。

1982年稻田土壤堿解氮含量呈中間高，南北低的分布格局，以堿解氮含量處于一、二級(jí)水平的稻田為主，占比分別為30%和64%。至2008年土壤堿解氮含量為一級(jí)水平的稻田占比接近100%。2017年稻田土壤堿解氮含量由北向南呈逐漸增加的趨勢(shì)，堿解氮含量為一級(jí)水平的稻田占比為98%。35年來進(jìn)賢縣土壤堿解氮含量東南地區(qū)上升速率高，西北地區(qū)上升速率低，其中羅溪鎮(zhèn)和張公鎮(zhèn)土壤堿解氮含量增加最為明顯，1982年兩鎮(zhèn)土壤堿解氮含量多為120.0 mg·kg-1，而2017年土壤堿解氮含量均在195.0 mg·kg-1以上，漲幅最高可達(dá) 105.6 mg·kg-1。

1982年稻田土壤有效磷含量的空間分布相對(duì)均勻，93%的稻田土壤有效磷含量處于四級(jí)水平，僅三里鄉(xiāng)、三陽集鄉(xiāng)、下埠集鄉(xiāng)和衙前鄉(xiāng)少部分區(qū)域土壤有效磷含量處于四級(jí)水平以上。1982—2008年進(jìn)賢縣土壤有效磷含量均出現(xiàn)不同程度的增加，其中民和鎮(zhèn)和下埠集鄉(xiāng)的交匯處以及架橋鎮(zhèn)土壤有效磷含量增加幅度最大，其局部區(qū)域有效磷含量增加值最高可達(dá)47.93 mg·kg-1。2017年土壤有效磷含量空間分布特征不明顯，與1982年相比，大部分區(qū)域稻田土壤有效磷含量出現(xiàn)不同程度的增加，增加范圍在 0—67.06 mg·kg-1，與 2008年相比，表現(xiàn)為局部地區(qū)存在增加或者下降的趨勢(shì)，有效磷含量為一級(jí)水平的稻田土壤占比由 3%增加至 19%，零星分布在各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)；二級(jí)水平的稻田土壤占比由79%下降至75%。

1982年稻田土壤速效鉀含量整體偏低，大多處于四、五級(jí)水平，占比分別為59%和41%，由西北向東南呈降低的趨勢(shì)，具有較強(qiáng)的空間連續(xù)性。2008年以土壤速效鉀含量處于四級(jí)水平的稻田為主，占比為86%；而三級(jí)水平的稻田占比為4%，集中在三里鄉(xiāng)和梅莊鎮(zhèn)；五級(jí)水平的稻田占比為10%，主要集中在鐘陵鄉(xiāng)南部和池溪鄉(xiāng)東部。2017年進(jìn)賢縣89%的稻田土壤速效鉀含量處于四級(jí)水平，其空間分布連續(xù)性較差，其中在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，以溫川鎮(zhèn)、文港鎮(zhèn)和梅莊鎮(zhèn)的土壤速效鉀含量最高。1982—2017年稻田土壤速效鉀含量升降變化不一，變化幅度在-26.15—104.64 mg·kg-1。

1982年進(jìn)賢縣稻田土壤綜合肥力指數(shù)平均值為0.43，以四級(jí)水平為主，占比為 86%，三級(jí)水平的稻田占比為7%，主要分布在七里鄉(xiāng)、民和鎮(zhèn)和池溪鄉(xiāng)。2008年土壤綜合肥力指數(shù)平均值為0.50，處于三、四級(jí)水平的稻田占比分別為58%和41%，僅有1%的稻田土壤綜合肥力指數(shù)仍處于五級(jí)水平，集中在白圩鄉(xiāng)中部地區(qū)。2017年土壤綜合肥力指數(shù)平均值為0.55，處于二級(jí)水平的稻田占比新增至21%，三級(jí)水平的稻田增加至78%。1982—2017年羅溪鎮(zhèn)、張公鎮(zhèn)、溫圳鎮(zhèn)、三里鄉(xiāng)、梅莊鎮(zhèn)和下埠集鄉(xiāng)土壤綜合肥力指數(shù)增加幅度最大，均提高兩個(gè)肥力等級(jí)。

表4 不同時(shí)期土壤肥力指標(biāo)和綜合肥力指數(shù)面積比例統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 4 Results of area ratio of soil fertility factors and integrated fertility index in different periods

圖2 土壤肥力指標(biāo)及綜合肥力指數(shù)分布圖Fig.2 Distribution map of soil fertility factors and integrated fertility index

3 討論

1982—2017年進(jìn)賢縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)稻田土壤pH出現(xiàn)不同程度下降，至2017年進(jìn)賢縣稻田土壤pH平均值為4.8。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部30年長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，全國(guó)稻田土壤監(jiān)測(cè)前期（1988—2001）快速下降，后期（2007—2016）pH穩(wěn)定在6.0—6.1[22]。與全國(guó)尺度典型稻區(qū)土壤pH變化相比，進(jìn)賢縣稻田土壤pH下降速度較快，1982—2008年和 2008—2017年前后兩個(gè)階段土壤pH年均下降速率沒有差異。2017年進(jìn)賢縣稻田土壤整體呈酸性，土壤酸化嚴(yán)重，這與前人研究結(jié)果一致。樊亞男等[23]將水稻產(chǎn)量和主成分相關(guān)分析結(jié)合發(fā)現(xiàn)進(jìn)賢縣影響土壤肥力的主要障礙因子是土壤酸化。土壤 pH下降主要受到氮肥投入、植物吸收陽離子和酸沉降的影響[15,24-25]，經(jīng)實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)進(jìn)賢縣稻田土壤氮肥（N）年均施入量由 1982年的 90 kg·hm-2增加到 2017 年的 360 kg·hm-2，大量氮肥的施用可能導(dǎo)致土壤發(fā)生明顯酸化；其次，植物的生長(zhǎng)和收獲會(huì)從土壤中吸收和移除鹽基離子，根系每吸收1 mol鹽基離子會(huì)向土壤中釋放等當(dāng)量H+[24]。近30多年來，進(jìn)賢縣種植模式由單一水稻種植改變?yōu)榫G肥-雙季稻多種作物復(fù)合種植，連續(xù)的作物種植增加土壤中 H+含量，進(jìn)一步促進(jìn)土壤酸化；此外，進(jìn)賢縣處于酸雨沉降區(qū)，酸沉降也是進(jìn)賢縣稻田土壤酸化加劇的原因之一。

1982—2017年進(jìn)賢縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)大部分稻田土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均出現(xiàn)不同程度的上升趨勢(shì)。各項(xiàng)養(yǎng)分指標(biāo)的上升與該地區(qū)持續(xù)增長(zhǎng)的化肥投入量及 2000年后秸稈還田技術(shù)的推行有關(guān)。自20世紀(jì)80年代開始江西省化肥施用較為普遍，且施肥量逐年增加，1982—2017年全省化肥施用總量由37.1萬t到134.97萬t，進(jìn)賢縣稻田土壤化肥投入量也同比增長(zhǎng)。前人研究表明，作物秸稈作為農(nóng)作物最主要的副產(chǎn)品，含有大量有機(jī)質(zhì)和豐富的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素[26-27]，與秸稈不還田相比，秸稈還田能提高稻田土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量[10]。1982—2008年稻田土壤有機(jī)質(zhì)年均增加速率較慢，2008—2017年土壤有機(jī)質(zhì)年均增加速率較小幅度提高，兩個(gè)時(shí)期稻田土壤有機(jī)質(zhì)增速出現(xiàn)差異可能與該地區(qū)綠肥-雙季稻的種植模式有關(guān)。首先，常規(guī)雙季稻的種植模式使得稻田處于長(zhǎng)期淹水條件下，土壤處于嫌氣厭氧環(huán)境，微生物代謝緩慢，有機(jī)質(zhì)分解速率下降，易于積累[28-30]。其次，2000年開始，進(jìn)賢縣的綠肥種植發(fā)展迅速，研究表明綠肥能顯著增加稻田土壤有機(jī)質(zhì)含量[12]，因此與 1982—2008年相比，2008—2017年土壤有機(jī)質(zhì)增長(zhǎng)速率有所提高。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤氮素的主要來源，有機(jī)質(zhì)礦化會(huì)釋放大量氮素[14]，1982—2008年進(jìn)賢縣稻田土壤有機(jī)質(zhì)的不斷累積使得堿解氮含量快速增加，且稻田氮肥投入量過大，2008年土壤堿解氮含量已達(dá)到一級(jí)水平，可能是由于氮素過剩，存在氮素?fù)p失風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)賢縣高溫多雨的氣候易造成土壤 NH3揮發(fā)或者土壤中氮素隨著徑流水或田面排水而流失[31]，因此 2008—2017年土壤堿解氮年均增加速率明顯變慢。稻田土壤有效磷累積速率較快，年均增加 0.70 mg·kg-1，由 1982 年的 7.0 mg·kg-1提高到 2017 年的32.1 mg·kg-1，這與磷肥投入量加大以及土壤類型和磷素特性有關(guān)。1982—2017年進(jìn)賢縣稻田磷肥（P2O5）年均投入量由 35 kg·hm-2上升到 180 kg·hm-2。進(jìn)賢縣稻田土壤多為紅壤，紅壤是由氧化鐵和氧化鋁膠體形成的結(jié)構(gòu)體，大量活性鐵鋁的存在促使土壤對(duì)磷素有較強(qiáng)的固定作用，且磷素本身遷移能力較弱，易被吸附固定[31]，因此進(jìn)賢縣稻田土壤有效磷顯著增加。進(jìn)賢縣稻田土壤速效鉀含量 1982—2017年僅增加21.09 mg·kg-1，土壤速效鉀含量累積緩慢與該地區(qū)土壤類型有關(guān)，進(jìn)賢縣稻田土壤多屬于紅壤，紅壤中不含鉀的高嶺類黏土礦物占比較高, 而云母類黏土礦物占比只為6%—17%[32]，因此土壤本身較低的供鉀潛力也決定進(jìn)賢縣稻田土壤速效鉀含量較低；稻田長(zhǎng)期鉀肥施用不足也是造成土壤鉀素平衡處于虧缺狀態(tài)，2017年進(jìn)賢縣稻田土壤鉀肥（K2O）年均施入量約為 300 kg·hm-2，而前人研究表明一季水稻吸收的K2O約為225 kg·hm-2[31]，盡管施行秸稈還田技術(shù)，但雙季稻的種植模式仍加劇土壤速效鉀的消耗；此外，有研究表明紅壤稻區(qū)土壤質(zhì)地黏重，黏粒含量較高，土壤鉀素主要集中在黏粒中。水耕條件下，稻田土壤黏粒隨著水分下滲，造成含鉀礦物機(jī)械淋失[32]。綠肥種植促進(jìn)水稻對(duì)鉀素吸收[12]，使得土壤速效鉀累積更加緩慢，因此稻田土壤速效鉀在 1982—2008年和2008—2017年兩個(gè)階段增長(zhǎng)速率均呈先快后慢的趨勢(shì)。

與2008年和2017年相比，1982年土壤各項(xiàng)肥力指標(biāo)和綜合肥力指數(shù)在空間分布更具連續(xù)性，具有明顯的分布特征。1982年以前，田間管理程度低，養(yǎng)分投入少，1982年以后實(shí)行家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制進(jìn)行土地調(diào)整，當(dāng)?shù)氐咎镄《稚?，秸稈還田、綠肥還田和有機(jī)肥化肥配施等管理方式的應(yīng)用程度存在較大差異[2]，造成土壤各項(xiàng)肥力指標(biāo)和綜合肥力指數(shù)在空間分布上缺乏連續(xù)性。有研究表明實(shí)行土地整改，將小田塊合并擴(kuò)大，統(tǒng)一基礎(chǔ)設(shè)施，能夠顯著降低稻田土壤有效養(yǎng)分的總體差異性[33]。家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制雖然造成田塊碎片化，但是也促使農(nóng)民加大對(duì)稻田土壤的養(yǎng)分投入以及水稻種植模式的不斷優(yōu)化，使得 35年來進(jìn)賢縣稻田土壤肥力水平總體得到提高。當(dāng)前進(jìn)賢縣稻田土壤肥力水平整體處于三級(jí)中等水平，大部分稻田土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效磷含量達(dá)到二級(jí)及以上水平，但土壤酸化和資源浪費(fèi)問題突出，尤其是氮素資源。包耀賢等[11]基于進(jìn)賢長(zhǎng)期定位試驗(yàn)點(diǎn)研究紅壤稻區(qū)土壤肥力，結(jié)果表明長(zhǎng)期平衡施肥能夠提高土壤綜合肥力，而氮磷鉀肥配施有機(jī)肥的增肥效果顯著高于氮磷鉀配施，長(zhǎng)期偏施肥不利于土壤培肥，尤其單施氮肥反而造成土壤肥力下降。因此，優(yōu)化施肥結(jié)構(gòu)，適當(dāng)控制氮肥用量，提高氮肥利用率，增加鉀肥投入，化肥有機(jī)肥合理配施的同時(shí)，適當(dāng)使用石灰等堿性改良劑，有助于稻田土壤肥力的提高和防止土壤酸化。

4 結(jié)論

經(jīng) 35年常規(guī)施肥管理的稻田土壤肥力水平得到提高，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀均呈不同程度的上升趨勢(shì)，土壤 pH呈下降趨勢(shì)。當(dāng)前稻田土壤肥力整體處于三級(jí)中等水平，土壤 pH平均值為4.8，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量平均值分別為 36.8 g·kg-1、179.7 mg·kg-1、32.8 mg·kg-1和73.2 mg·kg-1。土壤堿解氮、pH和速效鉀分別為1982年、2008年和2017年3個(gè)時(shí)期造成進(jìn)賢縣稻田土壤肥力空間分布差異性的關(guān)鍵因素。進(jìn)賢縣稻田土壤堿解氮過量、速效鉀虧缺、土壤酸化嚴(yán)重，需優(yōu)化施肥結(jié)構(gòu)。