張 成，王 科，鐘文挺，李 根，肖欣娟，陳媛媛，朱文杰

(成都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，成都 610041)

水稻是成都市播種面積最大的糧食作物，常年穩(wěn)定在15.33×104hm2左右[1]。種植模式以稻-麥和稻-油輪作為主，而輪作種植是農(nóng)田用養(yǎng)結(jié)合的途徑之一，可以提高土壤有機質(zhì)，穩(wěn)定土壤肥力[2]。近年來，成都市不斷優(yōu)化水稻品種，大力推廣秸稈還田技術(shù)和測土配方施肥技術(shù)，實現(xiàn)了水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，提升了耕地土壤肥力水平，提高了農(nóng)民收入，保障了糧食的安全。由于土壤中有機質(zhì)和氮、磷、鉀等速效養(yǎng)分的含量對農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響明顯[3]，而土壤養(yǎng)分含量受種植模式、施肥方式、土壤類型、成土母質(zhì)等多種因素影響[4-5]。因此，調(diào)查成都市稻-麥和稻-油輪作模式下土壤養(yǎng)分空間分布特征對于指導(dǎo)科學(xué)施肥和耕地質(zhì)量保護工作具有重要意義。本文利用2020成都市土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測體系建設(shè)項目采集的土壤樣品，分析了稻-麥和稻-油輪作模式下土壤肥力現(xiàn)狀，并利用土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)對其作出相應(yīng)評價，以期為成都稻-麥和稻-油輪作模式的科學(xué)施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2020年9～10月，水稻收獲后按照《2020成都市土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測體系建設(shè)》項目的要求，遵循代表性、均勻性原則在全市涉農(nóng)地區(qū)采集稻-麥和稻-油模式下土壤樣品。田間采樣方式為：S形隨機采集各調(diào)查點3～5個耕層土壤(0～20cm)樣品均勻混合后作為該點土樣(約2kg)。

1.2 測定項目及方法

土樣經(jīng)編號登記、自然風(fēng)干、去雜磨細(xì)后，分別過 2 mm和0.2mm孔徑的尼龍篩裝袋備用。pH采用pH計法測定，水土比為2.5:1；有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀-硫酸消化法測定；堿解氮含量采用堿解擴散法測定；有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理與評價標(biāo)準(zhǔn)

采用Excel2010、SPSS17.0 軟件對稻-麥和稻-油輪作模式下土壤有機質(zhì)和養(yǎng)分含量的平均值、變異系數(shù)及分布頻率進行統(tǒng)計分析。土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)采用全國第2次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)(表1)。土壤pH分級標(biāo)準(zhǔn)為：pH≤4.5為強酸性土壤；pH 4.5～5.5為酸性土壤；pH 5.5～6.5為弱酸性土壤；pH 6.5～7.5為中性土壤；pH 7.5～8.5為弱堿性土壤；pH>8.5為強堿性土壤。土壤陽離子交換量的分級標(biāo)準(zhǔn)為：CEC<10保肥性弱；CEC 10～15保肥性中等；CEC>15保肥性較好。

采用修正的內(nèi)梅羅指數(shù)法(Nemoro)對土壤肥力進行綜合評價。按照下列公式進行計算：

Pi=Ci/Si

式中，P綜表示土壤肥力綜合指數(shù)，其值越高表示土壤肥力狀況越好；Pi表示第i個指標(biāo)的單項肥力指數(shù)，當(dāng)單項肥力指數(shù)Pi>3 時，該項肥力指數(shù)以Pi=3計，Ci表示土壤指標(biāo)i的實測值，Si表示土壤指標(biāo)i的評價標(biāo)準(zhǔn)值，Pi ave——土壤所有肥力指數(shù)的平均值；Pi min表示土壤所有指標(biāo)中單項肥力指數(shù)最小值；n表示參與評價的肥力指標(biāo)個數(shù)。土壤養(yǎng)分評價標(biāo)準(zhǔn)值(Si)和土壤綜合肥力評價標(biāo)準(zhǔn)參照《NY/T1749—2009南方地區(qū)耕地土壤肥力診斷與評價》,以水田參數(shù)為準(zhǔn)。

表1 土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)

表2 土壤肥力等級評價

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH

樣品中稻-麥輪作模式土壤pH平均值為6.88，變幅為5.18～8.56(見表3)，整體呈中性。稻-油輪作模式土壤pH平均值為7.13，變幅4.08～8.89，整體呈中性。根據(jù)分級標(biāo)準(zhǔn)，稻-麥輪作模式土壤pH介于6.5～7.5中性樣本占比最高，達(dá)到39.4%。稻-油輪作模式土壤pH介于7.5～8.5的弱堿性樣本比例占比最高，達(dá)到41.7%?？傮w來說，成都市稻-麥輪作模式下土壤pH略低于稻-油輪作模式。

表3 成都市稻-麥和稻-油輪作模式下土壤pH及分布頻率

2.2 土壤有機質(zhì)

土壤有機質(zhì)是衡量耕地土壤肥力水平的重要指標(biāo)[6]。從表4可知，成都市稻-麥輪作模式土壤有機質(zhì)含量在12.5～56.1g/kg，平均值為36.9g/kg，整體處于豐富水平；稻-油輪作模式土壤有機質(zhì)含量在8.0～54.9g/kg，平均值為28.3g/kg，整體處于中等水平。從有機質(zhì)等級分布來看，稻-麥輪作模式下土壤有機質(zhì)達(dá)到豐富及以上水平的樣品占比達(dá)到75.8%，中等水平的樣品占21.2%。稻-油輪作模式下土壤有機質(zhì)達(dá)到豐富及以上水平的樣品占比為50.0%，中等水平的樣品占25.0%。成都市稻-麥輪作模式土壤有機質(zhì)整體達(dá)到豐富水平，稻-油輪作模式也達(dá)到中等水平，這表明成都市在推行的秸稈還田措施取得了較好成效。

表4 成都市稻-麥和稻-油輪作模式下土壤有機質(zhì)含量及分布頻率

2.3 土壤全氮

土壤全氮與土壤有機質(zhì)含量呈正相關(guān)關(guān)系。從表5可知，成都市稻-麥輪作模式土壤全氮含量為0.56～2.96g/kg，平均值為2.04g/kg，整體處于很豐富水平；稻-油輪作模式土壤全氮含量為0.51～3.27g/kg，平均值為1.68g/kg，整體處于豐富水平。從全氮等級分布來看，稻-麥輪作模式下土壤全氮達(dá)到豐富及以上水平的樣品占比達(dá)到87.9%，中等水平的樣品占6.1%。稻-油輪作模式下土壤全氮達(dá)到豐富及以上水平的樣品占比為63.9%，中等水平的樣品占22.2%。總的來說，兩種種植模式下土壤全氮含量均較高，土壤氮素儲量豐富，特別是稻-麥輪作模式。

表5 成都市稻-麥和稻-油輪作模式下土壤全氮含量及分布頻率

2.4 土壤堿解氮

堿解氮是無機態(tài)氮和結(jié)構(gòu)簡單能為作物直接吸收利用的有機態(tài)氮，它可供作物近期吸收利用。從表6可知，成都市稻-麥輪作模式土壤堿解氮含量在63.8～225.7mg/kg，平均值為152.2mg/kg，整體處于很豐富水平。稻-油輪作模式土壤堿解氮含量在62.4～235.3mg/kg，平均值為141.5mg/kg，整體處于豐富水平。從堿解氮等級分布來看，稻-麥輪作模式下土壤堿解氮達(dá)到豐富及以上水平的樣品占比達(dá)到77.8%，中等水平的樣品占6.1%。稻-油輪作模式下土壤堿解氮達(dá)到豐富及以上水平的樣品占比為66.6%，中等水平的樣品占19.4%。兩種種植模式下土壤中堿解氮含量整體均較高，特別是稻-麥輪作模式，可能存在氮素流失風(fēng)險，可適當(dāng)減少氮肥投入。

表6 成都市稻-麥和稻-油輪作模式下土壤堿解氮含量及分布頻率

2.5 土壤有效磷

有效磷是指土壤中可被植物直接吸收利用的磷素。從表7可知，成都市稻-麥輪作模式土壤有效磷含量在5.7～56.5mg/kg，平均值為26.0mg/kg，整體處于豐富水平。稻-油輪作模式土壤有效磷含量在3.7～72.0mg/kg，平均值為28.6mg/kg，整體處于豐富水平。從有效磷等級分布來看，稻-麥輪作模式下土壤有效磷達(dá)到豐富及以上水平的樣品占比達(dá)到75.7%，中等水平的樣品占12.1%。稻-油輪作模式下土壤有效磷達(dá)到豐富及以上水平的樣品占比為75.0%，中等水平的樣品占8.3%。兩種種植模式下土壤中有效磷含量整體均較高，可能存在磷素流失風(fēng)險，可適當(dāng)減少磷肥投入。

表7 成都市稻-麥和稻-油輪作模式下土壤有效磷含量及分布頻率

2.6 土壤速效鉀

速效鉀含量是表征土壤鉀素供應(yīng)狀況的重要指標(biāo)之一，鉀對禾本科作物后期營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運作用和產(chǎn)量形成具有關(guān)鍵作用[7]。從表8可知，成都市稻-麥輪作模式土壤速效鉀含量在48.8～291.3mg/kg，平均值為130.1mg/kg，整體處于中等水平。稻-油輪作模式土壤速效鉀含量在32.1～348.0mg/kg，平均值為110.2mg/kg，整體處于中等水平。從速效鉀等級分布來看，稻-麥輪作模式下土壤速效鉀處于缺乏及以下水平的樣品占比達(dá)到39.4%。稻-油輪作模式下土壤速效鉀缺乏及以下水平的樣品占比達(dá)到61.1%。兩種種植模式下土壤中速效鉀含量整體均不高，特別是稻-油輪作模式，可適當(dāng)增加鉀肥的投入量。

表8 成都市稻-麥和稻-油輪作模式下土壤速效鉀含量及分布頻率

2.7 土壤陽離子交換量

表9 成都市稻-麥和稻-油輪作模式下土壤陽離子交換量及分布頻率

2.8 土壤綜合肥力

本文選pH、有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀和陽離子交換量7個指標(biāo)來衡量綜合土壤肥力。通過計算(表10)，成都市稻-麥輪作模式土壤綜合肥力指數(shù)在0.61～1.72，平均值為1.18，整體處于Ⅱ級肥力水平；稻-油輪作模式土壤綜合肥力指數(shù)在0.51～1.53，平均值為1.02，整體處于Ⅱ級肥力水平。兩種種植模式下土壤綜合肥力指數(shù)均集中分布在Ⅱ級，值得注意的是稻-油輪作模式有33.3%的樣品土壤綜合肥力指數(shù)處于Ⅲ級，該部分田塊在施肥條件下能顯著增產(chǎn)?？偟膩碚f，稻-麥輪作模式下土壤綜合肥力優(yōu)于稻-油輪作模式，施肥對稻-油輪作模式的產(chǎn)量影響大于稻-麥輪作模式。

表10 成都市稻-麥和稻-油輪作模式下土壤肥力綜合指數(shù)及分布頻率

3 結(jié)論

成都市稻-麥和稻-油輪作模式土壤耕層的有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷的含量處于較高水平，而速效鉀含量整體不高，土壤養(yǎng)分不均衡，土壤保肥性較好，土壤綜合肥力指數(shù)處于Ⅱ級水平。有研究表明禾本科作物大約80%的鉀素集中在秸稈中，水稻、小麥秸稈鉀素當(dāng)季釋放率為85%～90%[8]。因此，稻-麥輪作系統(tǒng)中，秸稈還田對農(nóng)田土壤鉀素平衡有重要作用。稻-麥長期輪作種植模式下土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮、速效鉀、陽離子交換量明顯高于稻-油輪作模式，有效磷含量差異不大。另外，稻-油輪作模式有33.3%的樣品土壤綜合肥力指數(shù)處于Ⅲ級，說明該部分田塊在施肥條件下能顯著增產(chǎn)。建議成都市水稻生產(chǎn)上持續(xù)推廣秸稈還田技術(shù)，長期稻-麥輪作種植模式應(yīng)嚴(yán)格控制氮、磷肥用量，增加鉀肥的用量，稻-油模式應(yīng)穩(wěn)定氮磷肥的投入，增加鉀肥的投入。