提高土壤有机质的方法范文

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关键词：地统计学；土壤有机质；空间变异；GIS

中图分类号：S159 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）02-0312-04

Spatial Distribution of Soil Organic Matter Based on TM Image and Terrain Attributes

LI Run-lin1，2，YAO Yan-min3

（1.Lanzhou Scientific Obseration and Experiment Field Sation， Ministry of Agriculture for Ecological System in Loess Plateau Areas， Lanzhou 730050，China；2.Lanzhou Institute of Husbandry and Pharmaceutical，Chinese Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou 730050，China；

3. Institute of Agricultural Resources and Regional Planning， Chinese Academy of Agricultural Sciences/ Key Laboratory of Agri-informatics， Ministry of Agriculture， Beijing 100081，China）

Abstract： The distribution of the soil organic matter can provide reliable and useful information for sustainable land management and land use planning. Regression kriging with environmental predictors was used to predict the distribution of soil organic matter in shulan city， Jilin province. The results showed that elevation， gradient， rate of gradient， Band 4， Band 5，Band 7 were significantly correlated with soil organic matter. Band 1 and Band 2 had no significant correlation with soil organic matter. Therefore， band 4， band 5， band 7， elevation， slope， slope of slope were used as auxiliary variables to predict soil organic matter in the regression analysis. Results of precision assessment showed that regression Kriging significantly improved the accuracy and it could be an effective method for evaluating the spatial distribution of soil organic matter.

Key words： geo-statistics； soil organic matter； spatial variability； GIS

土壤是一个时空连续的变异体，有机质的空间变异特征具有很强的空间异质性，主要受成土母质、气候、地形、成土过程以及一些人为因素的影响。随着地统计学的发展，土壤的空间异质性分析方法在不断扩展与更新，地统计学能够很好地揭示各属性变量在空间上的分布变异和相关特征[1，2]。运用地统计学方法分析土壤有机质空间变异特征，有助于了解土壤特性的空间变异性，对此进行深入的土壤研究具有重要意义。

研究表明[3，4]，定量化的环境因子与土壤属性之间存在很好的相关性，可以用来预测土壤属性。随着3S技术的发展，调查者越来越注重利用辅助变量来指导土壤制图和土壤属性分布的相关研究。数字地形、遥感影像、土壤属性等辅助数据被大量应用于土壤属性的空间预测[5-9]。传统的空间预测方法比较适合于地理环境比较均一的区域，这种理想的环境在实际中比较少见，常见的研究区域是地形复杂、土壤异质性强、人为活动干扰强的环境。

近年来，通过辅助变量以提高目标变量估测精度的方法已有很多，包括传统的多元线性回归方法、协同克里格法和回归克里格法等。Kay等[10]采用回归克里格法预测了水稻土景观尺度土壤属性的空间分布；Endre等[11]以MODIS数据和DEM以及衍生数据为辅助数据，采用回归克里格方法对匈牙利土壤有机质空间分布进行了预测。张素梅等[12]以TM数据和DEM以及衍生数据为辅助数据，采用逐步回归克里格方法对吉林省安农县土壤有机质和全氮分布进行预测。Hengl等[13]研究结果表明，利用回归克里格法和数字高程模型（Digital elevation model，DEM）数据预测土壤有机质土壤耕层深度的空间分布图均比普通克里格法更详细更准确。姜勇等[14]利用辅助变量对污染土壤锌分布的克里格估值研究表明，回归克里格估值效果明显优于普通克里格和协同克里格法。邱乐丰等[15]利用回归克里格法所得土壤肥力的精度明显高于普通克里格，其平均预测误差和预测均方根误差分布为0.028和0.108。回归克里格法是将普通克里格法与回归模型相结合而形成的一种混合方法。研究表明，运用回归克里格方法进行土壤特性的空间分布预测，考虑影像土壤分布的环境因素，同时结合地统计学，可以提高土壤特性空间分布的预测精度[16，17]。

本研究以吉林省舒兰市为研究对象，以地形数据和遥感数据为辅助变量，运用回归Kriging 方法分析该区土壤有机质空间分布，以期为农业生产合理布局和土壤肥力的培育提供参考，为土壤制图和精准农业提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

1.2 数据收集

2010年7月，对土壤样品采集区实行格网嵌套布点，在研究区选取样点344个，样点取0～20 cm的土壤表层，每一采样点周围选取5个点，以5个点的平均值为该样点的最终数据，同时使用GPS仪记录采样点地理坐标，以及各采样田块的基本信息，从而最终生成研究区的样点分布图（图1），随后将采集的样品分别装于采集袋中，带回实验室，去除杂物，风干，磨碎，过2 mm筛（分析测量时根据测定指标再过不同规格的筛），分别装于广口瓶中，土壤有机质含量采用重镉酸钾容量法测定。遥感影像采用舒兰市2010年5月2日Landsat TM 7，选取每个采样点所对应的遥感影像波段（波段1、波段2、波段3、波段4、波段5、波段7）的亮度值，亮度值是遥感影像记录地物的灰度值，而且不同采样点在遥感不同波段上表现出亮度值不同。地形数据通过中国科学院计算机网络中的科学数据中心网站（http：）下载的Aster gdem（30 m）数据转换而来。通过Arc GIS10的空间分析工具来获取样点处的高程、坡度和坡度变率的信息。

1.3 研究方法

1.3.1 回归克里格 有机质是地理环境中一种地理要素，在分析有机质分布过程中势必要考虑地理环境，而地理环境是一个复杂的系统，其中存在很多随机的不确定因素。对这些不确定的因素常采用趋势性和随机性来描述。

回归克里格方法在分析地理现象的空间分布规律和影响因素时，它既能考虑主要影响因素也能考虑随机因素，既模拟其空间分布趋势也模拟不确定性。

利用SPSS软件进行环境因子和土壤有机质的回归方程拟合，得到最优的土壤有机质空间分布线性回归模型。运用 GS+软件对回归预测值和残差值进行半方差分析，得到最优的半方差模型。然后在GIS 软件平台下分别对土壤有机质多元回归的回归预测值和残差值进行普通克里格插值，同时运用GIS的空间分析功能把两者的插值结果进行空间加和运算，得到土壤有机质的空间分布结果。

1.3.2 预测精度检验 采用回归克里格预测方法的均方根误差（RMSERK）相对于参考方法的均方根误差（RMSER）减少的百分数（RMSSE）表示预测精度的提高程度。RMSSE值为正表明回归克里格方法比参照方法的预测精度高，值越大说明预测精度提高得越多。相反，如果RMSSE值为负说明回归克里格方法预测精度低于参照方法。

2 结果与分析

2.1 土壤有机质的数据分析

土壤样点中经常存在一些异常值，异常值会影响半方差函数的稳定性，因此需要剔除。运用域值识别法，剔除样点中的异常值。然后用SPSS统计软件进行有机质的统计分析，结果见表1。由表1可见，有机质的含量在0.95%～6.13%之间，平均值为2.54%，偏度和峰度较大，表明其变化范围较大。变异系数表示土壤特性的空间变异性大小，有机质的变异系数为32%，属于中等变异。

由表2可知，土壤有机质与环境因子之间存在着显著的相关性。有机质与TM影像（波段4、波段5和波段7）的亮度值存在极显著负相关性，表明影像亮度值低的地方有机质高。有机质与高程之间极显著负相关，说明海拔高的地方有机质低。有机质与坡度、坡度变率的显著负相关性说明研究区的地形起伏影响有机质的变化。其他因子与土壤有机质的相关性不显著，因此选择波段4、波段5、波段7、高程、坡度、坡度变率与有机质进行回归分析。

2.2 土壤有机质的回归分析

从有机质多元回归分析模型看出，拟合方程的决定系数不高，有机质最优模型的决定系数为0.3。以往的研究中也出现这种结果，如张素梅等[12]在安农县的有机质预测中，有机质最优模型决定系数为0.22。

2.3 有机质的回归预测模型

2.3.1 半方差模型 土壤有机质多元回归预测方程的回归预测值及残差的半方差模型如图2和表3。由表3可知，有机质回归值的空间自相关性很强，基台效应值为0.419，而残差值的基台效应值为0.500，空间自相关性为中等。有机质预测值和残差的变程为65 100 m和33 000 m，这是因为环境因子在较大尺度上表现出相似性，因此拟合的回归值和残差值也将具有较大范围的空间自相关性。

2.3.2 土壤有机质的空间分布 根据半方差模型，对有机质的回归预测值和残差进行普通克里格插值，将插值结果进行空间加和运算得到有机质的空间分布结果，见图3。从图3可以看出有机质的分布呈渐变趋势，由西向东逐渐减少。其中一些高值区集中在西部，中部的有机质含量最低。

2.4 精度分析

选择常用的插值方法（协同克里格和普通克里格方法）作为参照，用以说明回归克里格方法在本研究中对土壤有机质的预测精度，利用公式（1）计算，结果如表4所示。回归克里格相对于两种参照方法精度均显著提高。相对于协同克里格提高的精度用（RMSSECK）表示；相对于普通克里格提高的精度用（RMSSEUK）表示。回归克里格方法相对于协同克里格和普通克里格提高的精度分别为62%和 41%，提高幅度非常显著。

3 讨论

土壤有机质的空间分布与环境因素密切相关，相关分析表明高程、坡度、坡度变率与土壤有机质呈显著负相关，这是因为随着海拔的升高，降雨侵蚀强度变大，土壤养分易于流失，从而导致海拔高的地方土壤有机质含量相对较低。不同坡度具有不同的水热分配条件和物质运移堆积特点，同时坡度又和土地利用密切相关。本研究以舒兰市的遥感影像作为数据元，在研究区的大部分耕地处于状态，因此遥感影像（波段4、波段5和波段7）波段亮度值与有机质呈极显著负相关性。遥感数据和地形数据可以很好反映土壤要素的空间分布，能够用于预测地理要素的空间分布。回归克里格方法对土壤有机质空间分布的预测精度相对参考方法得到大幅度提高，该方法是提高土壤有机质空间分布预测精度的有效方法。并且随着GIS和遥感技术的发展，DEM 和遥感数据的精度会不断提高，将进一步提高回归克里格方法的预测精度。

4 结论

本文以吉林省舒兰市为研究对象，在回归克里格插值方法的理论框架下，利用地形因子、遥感影像数据与该市土壤有机质值进行多元回归方程拟合，运用普通克里格插值方法对线性回归的预测结果和残差结果进行空间分布模拟，进而得到回归克里格插值方法的土壤有机质空间分布图。

1）在所选择的环境因子中，波段4、波段5、波段7、高程、坡度、坡度变率与土壤有机质空间分布关系密切，是预测土壤有机质分布的最优因子。舒兰市土壤有机质空间分布呈渐变趋势，由西向东逐渐减少。

2）相比协同克里格和普通克里格插值方法，回归克里格方法对土壤养分空间分布的模拟精度最高，表明该方法可有效提高土壤养分空间分布预测精度。

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1调节土壤的环境条件

影响微生物活动的因素均影响矿化过程和腐殖化过程。因此，除了有机残体本身的化学组成外，控制影响微生物活动的土壤温度、湿度、通气状况和土壤酸碱反应等因素，也可以达到调节土壤有机质矿化和积累的目的。当土壤水分过多时，土壤有机质分解较慢，可以通过挖沟排水等措施来改善土壤的通透性，促进有机质分解。要使土壤有机质分解既不太快，也不太慢，以适应作物生长发育的需要。要控制土壤有机质转化进程、方向和速度，注意处理好养分释放和腐殖质积累的关系，做到合理利用有机物来培肥土壤，保持地力常新。

2增施有机肥料

堆肥和沤肥是有效利用高碳氮比有机物料的方法。作物茎秆经堆沤后肥效既稳又长，并有利于保护环境、减少污染。厩肥是土壤有机质的良好来源，如连续几年施用，可显著提高有机质含量。饼肥、人畜粪肥、河湖泥等也都是良好的有机肥。

3种植绿肥

种植绿肥在我国历史悠久。绿肥是我国农业生产中有机肥料的重要来源，其分解快，腐殖质的形成也较快。在长江中下游及其以南地区发展面积较大，北方地区对绿肥的种植也很重视。在粮食作物中播种绿肥，培肥土壤，效果较好。栽培绿肥的主要品种有苕子、苜蓿、绿豆、田菁等。苜蓿可在春、夏、秋三季播种，一般667m2用种1～1.5kg，在盛花期压青。绿豆、田菁3―6月均可播种，一般667m2用种3-5kg，在初花期压青。苕子一般于9月上旬播种，用作春季作物的基肥，也可在3―4月播种，作追肥用，667m2播种量为3～5kg，第二年4月下旬现蕾即可压青。

4秸秆还田

我国秸秆资源丰富，进行秸秆还田不仅能增加土壤有机质含量，而且可以减少资源的浪费，减少农业废弃物对环境的污染，是经济有效的培肥土壤的途径。目前，我国北方正大力提倡以小麦高茬为主要措施的秸秆还田技术。小麦收割时，留20-30cm高的麦秆，经一个雨季的风吹日晒雨淋，到秋季小麦再播种时，已变成半分解状态，成为上好的有机肥料。秸秆还田简单易行，省力省工，但在还田时，应加施化学氮肥，避免微生物与作物争氮。

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【关键字】耕地；耕层土壤；有机质；空间结构分析

1 研究区概况

隆化县位于河北省北部，地处冀北山地，东经116°47′45″～118°19′ 07″，北纬41°08′48″～41°50′09″。海拔390～1800m，整个地势北高南低，属大陆性中温带季风型半湿润气候区，年均温度2～8℃；无霜期天90～140d；年降水量450～550mm。全县总面积5460km2，其中耕地面积57334hm2，土壤类型为棕壤、褐土、潮土、草甸土。土壤质地以砂壤质、轻壤质和中壤质为主。主栽农作物为玉米、水稻和杂粮，是河北省粮食生产大县之一。

自1981年第二次全国土壤普查以来，农业生产条件和种植结构发生了很大变化，随着农作物良种的普及和化肥施用量的增加，单位面积农作物产量大幅度提高，农田土壤养分也在发生着变化。土壤有机质是土壤肥力的重要指标，分析其含量和分布特征，可以为土壤改良和合理施肥提供科学依据。

2 材料与方法

2.1 样品采集及测试

根据土壤类型，采用GPS定位，于2009年采集耕层（（0～20cm））土壤样品6010个，平均每5～10hm2采取一个土壤样品。具体方法为在距每一样点10～20 m 的范围内采集耕层各5～15 份土样，混合均匀后用四分法再留取1 kg 土样风干，磨细并全部通过0.125mm 筛的土样，土壤有机质采用重铬酸钾氧化—硫酸溶液—油浴法测定。

2.2 数据处理

以ESRI 公司的ArcGIS 10.0为软件平台，利用其地统计（Geostatistics）模块，对土壤测试数据养分进行了探索性数据分析及空间插值。包括对土壤采样测试数据作直方图分析、QQ正态图分析和趋势分析，检验数据分布特征，寻找异常值；进行分析全局趋势，确定空间插值方法和参数；进行地统计插值，形成连续的预测表面。

3 结果与分析

3.1 耕层土壤有机质分布特征

直方图（图1）分析是对采样数据按一定的分级方案进行分级，统计采样点落入各个级别中的个数，并通过柱状图表现出来，以直观地反映采样数据的分布特征、总体规律，用来检验数据分布。 探索性数据分析的直方图窗口，还显示了耕层土壤有机质一些基本统计信息（见表1）。

由表1可见，全县耕层土壤有机质含量的变化范围在0.2～39.9g/kg 之间，平均含量为18.216g/kg ，标准差为6.479，变异系数为37.30% ，属中等变异强度。有机质1/4分位数为13.3； 3/4分位数为22.9，中值为17.3，略低于平均值。

峰度（Kurtosis）是用于描述数据分布高度的指标，正态分布的峰度等于3，隆化县耕层土壤有机质数据的峰度为 2.852，很接近正态分布。

偏态（Skewness）是用于描述数据分布左右对称性的指标，正态分布的偏态等于0. 隆化县耕层土壤有机质数据的偏态为0.40185，数据低值部分较集中，稍呈正偏态分布。

3.2 正态QQ piot图分析

正态QQ piot图 提供了另一种度量数据正态分布的方法，利用QQ piot图，可以将现有数据的分布与标准正态分布对比，入股数据越接近一条直线，则它越接近于服从正态分布。

从耕层土壤有机质的正态QQ piot图（图2）可见，隆化县耕层土壤有机质测试数据服从正态分布。

3.3 数据趋势面分析

趋势面分析是根据样点数据拟合一个数学曲面，用该数学曲面来反映空间分布的变化情况，它和可分为趋势面和偏差两部分，其中趋势面反映了土壤测试数据总体的变化趋势，受全局性、大范围的因素影响，准确识别和量化全局趋势，在ARCGIS地统计建模时可以方便的剔除全局趋势，从而更准确地模拟短程随机变异。具体做法是用XY坐标表示样点位置，Z轴表示测试值。将Z轴数值分别投影到XZ平面和YZ平面作散点图，然后用多项式拟合投影平面散点图，根据形成的曲线，识别数据是否存在全局趋势。投影面上的深色散点上的线表示南—北向的全局性趋势应变化，投影面上的浅色散点上的线表示的是东—西向全局性的趋势效应变化。

从图3可见，隆化县土壤有机质存在西部高于东部的趋势，旋转坐标得到拟合的趋势图（图4），显示有机质含量呈西南至东北逐渐降低的趋势的全局。

3.3.1 土壤养分空间变异

（1）土壤有机质的结构分析。地统计工具向导根据不同空间位置上有机质含量的分析数据，计算实际半方差值，并绘制变异函数曲线图，这是空间变异分析的基本步骤，也是进行克里金插值的前提。变异函数曲线图表示有机质含量的区域化变量在距离与方向上的所有成对点观测值之间的空间相关性。得出的半变异函数图的起伏特征、原点处性状、趋势走向等形状特点提供了丰富的空间结构信息。

土壤有机质的各向同性下的变异函数（图5）展示了较好的空间结构，较好的符合stable模型。

表2为土壤有机质半方差函数模型类型及其参数。由表2可见，耕层土壤有机质分布由一个趋势构成，模型类型为稳定的模型； 变程18730m，相关距离较大，偏基台值18.384，块金值18.824，基台值37.208，块金效应0.506，为中等块金效应。表明其空间异质性受结构因素和随机因素共同影响， 结构因素包括气候、母质、地形、土壤类型等， 随机因素包括耕作栽培措施、施肥措施、作物布局人类活动。

（2）克里金插值及误差检验通过对众多参数和设置进行选择，对构方差、块金值、空

间相关性及最大相关距离，对插值结果进行检验和测试，生成多个预测图，并对不同预测图交叉检验误差进行比较.根据标准平均值（Mean Standardized）最接近于0、均方根预测误差（Root-Mean-Square）最小、平均标准误差（Average Standard Error）最接近于均方根预测误差（Root-Mean-Square）、标准均方根预测误差（Root-Mean-Square Standardized）最接近于1的判别标准（表3），选择最优模型生成的预测图，以县区域图层为最大范围，对预测图进行外推，用县区域图层为掩膜，进行栅格数据提取，形成隆化县土壤养分栅格图（图6）。

3.3.2 土壤有机质的空间分布特征

从插值图（图6）可以看出，土壤有机质含量空间分布具有显著的差异，并有比较明显的方向性效应，呈现从东北到西南明显升高的趋势。土壤有机质含量相对较高（>30g/kg）的区域主要分布在郭家屯、太平庄等乡镇，而西阿超、庙子沟、偏坡营、荒地、中关等乡镇土壤有机质含量相对较低（

另外，土壤有机质含量，在各土类有明显差异，棕壤19.38g/kg，褐土17.78 g/kg，潮土19.33 g/kg，草甸土21.06 g/kg，与该土类型有机质积累特点相关。

3.4 土壤有机质含量分级及面积统计

根据隆化县土壤有机质含量情况，将其分为六个等级： 一级30～40g/kg、二级 25～30g/kg、三级0～25g/kg、四级15～20g/kg、五级10～15g/kg、六级5～10 g/kg.由表5可见：一级和六级只占不到2%，四级和五级共占67.32%。

4 结论

隆化县耕层土壤有机质含量符合正态分布，其空间异质性受结构性因素和随机因素共同影响，两方面约各占一半。

全县耕层土壤有机质含量存在由东北部低于西南部的整体趋势。不同土壤类型的有机质含量有较明显的差异，其平均含量以草甸土最高，褐土最低。全县耕层土壤有机质含量大部分处于中等偏低水平。

参考文献

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关键词 土壤肥力律；茶园；协调施肥原理；调控能力；施肥技术

中图分类号 S14-3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）11-0250-04

Abstract Foreign predecessors learned that the mineral fertilizer is a new fertilizer source for plant nutrition through chemical knowledge，making contribution to agricultural development.However，there is still a disadvantage that they subjectively treat it as plant nutrition law，namely，the inorganic fertilizer fertilization principle.Although it can direct the inorganic nutrition that crops need，it does not stipulate the quantity，which will leads to excessive blind production and inorganic fertilizer leaching loss，thus causing a lot of negative consequences.However，domestic soil fertilizer science dogmatically inherits the theory.Over the past decades of guiding practice，the production and application of inorganic fertilizer were blindly expanding，which causes such consequences as overuse of nitrogenous fertilizer，low nitrogen use efficiency of 30%-35%，high leaching loss rate of 45%.Practice has proved that this principle is qualitative but not quantitive and that it should be denied.After learning from it，the coordinating fertilization principle that soil fertility law should be revealed through logical thinking is put forward.This principle converts organic fertilizer to the soil organic matter，which can control the inorganic fertilizer and determine application amount of inorganic fertilizer according to the organic matter content.The qualitative and quantitive stipulation does not cause above consequences and provides theoretical basis for coordinating production and the application of 2 kinds of fertilizers.

Key words law of soil fertility；tea garden；fertilization principle and coordination；regulation ability；fertilization techniques

外国前人将化肥用于农业，是促进农业发展的重要因素之一，应予肯定，但没有探索出正确的理论作支撑，盲目运用它就会生产和过多施用化肥，给农业造成诸多后果或问题。因此，农业要继续发展，就要求科研人员将问题作导向，以概念思维为核心，进行理论思考[1]，揭示新的理论，才能认识问题、解决问题。

1 运用逻辑思维揭示土壤肥力律

1.1 理性认识《土壤肥料学》，在感性认识的基础上运用逻辑思维揭示其本质或规律

由于有机肥能增加和更新土壤有机质，所以《土壤肥料学》阐述土壤有机质的6种作用确实为有机肥所具有的，其中第2、3种有机质（腐殖质）的作用[2]即保肥保水和供肥供水作用尤其明显，特别是腐殖质保存阳离子养分比矿质胶体大许多倍至几十倍，又能增强土壤缓冲酸碱变化的性能。其次腐殖质能使松散的砂土变紧结，黏土变松软，改善了土壤结构，使土壤通气透水良好。腐殖质是一种暗褐色物质，能加深土色，使土壤具有吸热、升温、保温的作用。将上述有机质的2种作用概括为具有对土壤水肥（无机肥）气热的调控作用或能力。由此说明，只有土壤有机质才能将《土壤肥料学》各部分或各要素直接或间接地联系成一个整体，才具有这种调控作用。因为这种作用是较长期可持续的，是土壤内部条件，所以给作物施有机肥转化为土壤有机质的调控作用就是主要的。耕作、排灌等措施虽然对土壤水肥气热也有一定的调控作用，但这些都是短期不可持续的，是土壤的外部条件，所以这种作用是次要的，只能起协助作用。有了上述这一认识就可纠正现在仍以耕作等措施调控土壤水肥气热为主的错误做法，因此在实践需要的范围内，土壤有机质含量的多少就决定着土壤质量的高低，那么土壤有机质含量较多，调控土壤水、肥、气、热较强的高产田才能实行免耕。那种不根据土壤有机质含量的多少就将各种土壤都实行免耕就是错误的。如果单独给作物施用有机肥[3]，经过转化为土壤有机质后，有的有机质（腐殖质）就具有调控土壤水、肥、气、热的能力，有的有机质矿化后能为作物缓慢持续提供全面的但数量不多的矿质营养，所以单独给作物施有机肥，就具有双重本质属性。这就纠正了有机肥只能为作物提供矿质营养的错误认识（这一错误认识就是造成有机肥和无机肥长期相互混淆没有质的区别的根源，又是无机肥施肥原理的产生和错误用于实践的根源之一）。如果单独给作物施无机肥，虽然能及时为作物提供较多无机营养，但一方面它只能主要依靠土壤矿质胶体较弱的调控能力，有效调控能力不强，同时大量淋失浪费。作物不能充分吸收利用，其利用率较低。另一方面又因它为作物前期供肥过急，后期供肥不足影响作物生长发育，从而表现了无机肥单独给作物施用的本质属性。如果有机肥与无机肥结合给作物施用，无机肥的公顷施用量能达到有机肥转化为土壤有机质含量的调控能力，2种肥就能达到相对统一或协调，称为协调施肥。2种肥协调施用后，有机肥为作物提供的矿质营养占总供肥量的比例大为降低，它就不再是作物矿质营养主要提供者，在排、灌[4]等措施的协助下，就使它转变为主要具有调控土壤水肥气热，能协调持续有效地满足作物生长发育全过程需要的本质属性，而无机肥就成为作物矿质营养的主要提供者，但因无机肥对土壤水肥气热不具调控作用，它反而要在有机肥转化为土壤有机质的调控下，才能使它表现出持续有效地满足作物生长发育全过程需要的本质属性。由此可见，2个概念不同（本质属性不同），互为条件，相互依存，有着密切内在联系的肥料协调施用就构成了土壤肥力律。由于这2种肥能协调施用，所以这一规律又称为协调施肥原理。

1.2 前人主观确定矿质肥料为植物营养律，后人又教条运用，从而造成多种后果

由于外国前人以化学知识[2]认识了矿质肥料是植物的营养，能为作物开辟新肥源，为农业发展做出了贡献。但不足之处在于其主观确定它是植物营养律，即所谓的无机肥施肥原理。该原理虽然能指导给作物施用需要的无机营养，有质的规定，但却无量的规定，导致盲目过多生产和施用无机肥，造成很多严重后果，所以它是错误的，应予否定。但国内《土壤肥料学》却以教条思维方式，完整地继承了此原理指导实践，也必然出现上述问题。但要认识无机肥施肥原理有质无量的规定是笔者在回忆退休前后几十年的种茶实践和观察中获得的。改革开放前国内生产化肥较少，在给一部分茶园施了堆肥15 t/hm2基础上，又增施硫酸铵225 kg/hm2。茶叶产量比不增施化肥的茶园增加10%左右，增产效果很好。用现在协调施肥原理的观点衡量和分析认为，由于增施化肥较少，没有超过较多的有机肥转化为土壤有机质含量调控能力，它在土壤有机质调控下不会淋失，能很好地供作物吸收利用，所以增产效果很好。但是那时包括笔者在内因有教条思维存在，就将这一效果误认为是无机肥施肥原理指导下获得的，因此改革开放后，在这一原理指导下，国内先后建了较多大型化肥厂，化肥产量逐年上升，农民也积极购买施用。同时在这一长期实践过程中，《土壤肥料学》也要求农民生产、施用有机肥[4]。但是因它没有理论依据，在实践中不具指导作用，导致国家和农民都忽视了生产、施用有机肥，使其产量逐年大量下降[5]。因此，之后在种茶实践中，有机肥由原来施堆肥15 t/hm2逐年减少，改施鸡粪，到20世纪后期仅施鸡粪375 kg/hm2。由原来施硫酸铵225 kg/hm2又改施尿素后，逐年增加到20世纪后期施尿素750 kg/hm2。但是茶叶却没有因大量增施化肥有明显的增产效果。用现在协调施肥原理观点衡量和分析认为，有机肥施用量大量减少，导致土壤有机质含量也大量减少，其调控能力也随之大幅降低，在这样的条件下反而给茶园大量增施氮肥，所以超过土壤有机质调控能力的氮肥也随氮肥施用量的增加而增加淋失量，茶树不能充分吸收利用，所以增产效果不明显。但包括笔者在内仍未放弃无机肥施肥原理是正确的观点。进入21世纪以来，据观察，无机肥的生产和施用量比以前更多，氮肥淋失量也更严重，这就使国内氮肥利用率只有30%～35%，损失率达45%[6]，农产品成本不断增大，淋失的氮肥不仅污染了水体，使之富营养化[7]，还污染了环境[8]，同时又因施用氮肥过多，土壤的硝酸盐也大量产生[9]，破坏了土壤结构，造成土壤板结，水肥气热失调，使较多的中产茶园和大部分低产茶园土壤进一步酸化、退化。可是包括笔者在内却只知道这些具体后果，不知道这些后果背后的根本原因。于是国内《土壤肥料学》现在一方面仍以无机肥施肥原理指导实践，另一方面又更加强调过去多年来先后以简单思维方式采取就事论事的措施解决上述具体问题。如“有机肥与无机肥配合施用可以缓急相济，互补长短”[2]，以及包括笔者在内又以经验思维方式主张引用外国的控效肥料[10]和生产不施化肥的有机叶用农产品[11]，如茶叶等。但是这些认识和作法不仅是错误的而且更不能从理论高度解决上述问题。因此，回忆上述几十年的实践和观察，十分清晰地认识到无机肥的生产和施用量都在实践中不断盲目地扩大。实践证明，无机肥施肥原理的确是有质无量的规定，才出现这些失误。于是才在笔者几十年给茶树施肥实践中积累了较多正反经验（感性认识）的基础上运用了逻辑思维（理性认识），揭示了土壤肥力律。即协调施肥原理。由于该原理使有机肥转化为土壤有机质，具有调控无机肥的能力，可按其含量确定无机肥公顷施肥量，给作物施肥。因此，这一原理既有质又有量的规定。在实践中才不会出现上述失误，而且还能为制定协调生产、施用2种肥的创新技术提供理论依据。

2 在协调施肥原理指导下，采用先进的工业技术生产有机肥和无机肥

2.1 目前有机肥生产大多仍采用手工生产技术

无机肥在工业生产中生产社会化、机械化、自动化程度很高，劳动生产率高，就可生产大批量商品化肥。我国现在已经进入工业化、信息化、网络化时代，有机肥生产要采用工业生产技术非常容易。但因陈旧的理念和习惯的制约，多数有机肥的生产还在采用十分原始落后的手工生产技术，又因生产时间漫长，劳动生产率十分低下，只能生产质差量少的农家肥。这就必然扩大2种肥料在产量上的差距，因此现在有机肥的生产也应全部采用先进的工业技术，提高劳动生产率，就可长期生产大批量的商品有机肥，使有机肥和无机肥在产量上协调一致，这是协调施用2种肥的前提。

2.2 工业生产有机肥有多种优点，能适应农业社会化大生产的需要

一是工业生产与手工生产有机肥相比较，可扩大和充分利用有机肥资源，这就可长期生产大量有机肥。例如各种秸秆，农副产品加工的下脚材料，食用菌渣，城市厨房垃圾，矿质有机质的褐煤、泥煤等都可通过工厂加工粉碎成大量的有机肥[11]。在大中型养猪场建厂，就可利用机器设备及时浓缩新鲜的猪粪便，既可防臭，又可防止氮肥的挥费，污染空气。并将浓缩的猪粪作粘合剂，再加入粉碎的秸杆肥作填充料加工成颗粒肥。由于无机肥不受资源限制，可建专业农场种植绿肥，就可长期利用无机肥换取大量绿肥再加工成优质有机肥。在平原地区可继续使用收割机将秸秆还田[12]。在丘陵、山区可大量推广小型切草机、粉碎机加工森林中的枯枝落叶和杂草成商品有机肥等。二是工业生产有机肥，其产品体积小、重量轻，因此生产、运输、施肥都可使用机器，就可代替农民艰苦的体力劳动。三是机制有机肥加工精细，质量优良，施入土中容易覆盖，土肥融合良好，易加速腐熟，可提高施肥质量和肥效。四是有机肥料可以机器施用，施肥劳动生产率高，可降低人工成本，又能全面实现农业机械化、现代化和产业化。因此，前1项优点可以长期大量生产有机肥，后3项优点符合现代农民在生产中能机械化、现代化的要求，农民就会积极购买施用这种有机肥，从而适应了农业社会化大生产的需要。因此，工业技术用于有机肥生产，不仅要符合协调施肥原理的要求，而且还要适合现代农业社会化大生产的要求，所以在协调施肥原理指导下所形成的工业生产技术与过去小农手工生产技术相比，当然就是一项更为重要的技术创新。

2.3 采用工业技术生产有机肥，需要农业部在顶层设计中统一抓好重点工作

2.3.1 发挥政策的引导作用。由于有机肥转化为土壤有机质有很高的科学价值和社会效益，但农产品售价低，经济效益不高。因此，在商品有机肥生产和销售中，一方面要制定优惠的价格政策，促使农民积极购买这种有机肥；另一方面国家和地方政府要支付一定资金实行生产补贴政策，支持、鼓励厂商积极生产有机肥。这比支付资金直补农民种粮的作用更大。

2.3.2 将工业生产有机肥纳入法治化轨道，发挥法律的规范作用。要加强商品质检监督，防止厂商弄虚作假，以次充好，以及生产伪劣、有毒、有害的商品肥，使商品有机肥有可靠的质量保障。在土地流转耕种中也要纳入法治轨道才可防止土地经营者不施或少施有机肥导致土质下降或退化的错误做法，就能保证土地正常耕种和有序流转。

2.3.3 直接发挥组织领导作用。在统筹工业生产2种肥料中，对无机肥生产发展速度要适当控制，对有机肥生产规模和产量都应尽快扩大，使2种肥在产量上早日消除差距。为此，应根据农业对有机肥年需要量不断增加的要求，拟定一个中长期规划，然后再分解到各省、市、自治区，并要求他们就地合理布局生产网络体系，引资建厂落实规划。切实有效地将有机肥纳入常规生产，以便长期满足当地农业常年对有机肥的需求。

2.3.4 要求各省、市、自治区的农业系统组织科技人员到农村举办培训班，切实发挥农业科技的宣传教育作用。要多次轮流培训当地农技员和农民，不断提高劳动者的科技素质。要详细阐述旧的施肥原理造成的严重后果和协调施肥原理的科学道理。要教会农民掌握施肥技术和操作方法。特别要教会当地农技员取土样、测土样中有机质含量的操作方法，这是具体指导农民协调施肥的一项十分重要的基础工作。通过技术培训，使农民掌握协调施肥原理，才会自觉地购买2种肥料，最后达到协调施肥的目的。

3 在协调施肥原理指导下，运用有机质调节原理，制定有机肥施肥技术

《土壤肥料学》指出：“我国耕地土壤有机质矿化率在1%～4%之间，只有每年加入各种有机物质使生成土壤有机质等于年矿化量时，才能保持土壤有机质的平衡。”据此，它利用有机质调节原理，已计算出每666.67 m2土壤要消耗240 kg[2]干有机质，即单位面积消耗3 600 kg/hm2。假设前文所述工业生产的猪粪颗粒肥含水率是13%，每年应给土壤施用此肥3 600 kg/hm2+3 600 kg/hm2×13%=4 068 kg/hm2，这就使土壤有机质含量保持动态平衡，也就说可使土壤有机质含量调控土壤水肥气热的能力不会下降，由于该商品有机肥未经腐熟，应在上年秋末作底肥施用。

由于认识了有机质对土壤水、肥、气、热具有调控作用，就可在协调施肥原理指导下运用一直停留在书本里的有机质调节原理，制定有机肥施肥技术，而前人没有上述认识，就不可能在协调施肥原理指导下运用它制定有机肥施肥技术，所以有机肥施肥技术就是一项重要的技术创新。

4 在协调施肥原理指导下，制定无机肥施肥技术

4.1 按系统方法模拟化原则模拟一个施肥模型

《土壤肥料学》指出：“我国有70%茶园土壤有机质含量不到1%，只有生产名优茶产地的茶园土壤有机质含量在2%以上[2]。”据此有机质含量范围，可将它划分为3类9级。即低产园1～3级分别为0.9%、0.7%、0.5%，中产园1～3级分别为1.90%、1.45%、1.00%，高产园1～3级分别为2.50%、2.25%、2.00%。茶树是多年生、常绿木本叶用作物，在采茶时要根据种茶原理，按茶园不同叶层厚度类级标准留叶[13]，茶树才能连续种植，且有较强的吸肥能力。同时茶园生产的产品是由含氮物质较多的幼嫩芽叶构成的，茶树的耗肥量要比一般作物高，导致虽然公顷施肥量相同，茶园公顷产量就比一般作物产量要低（茶园产量最高为7 500 kg/hm2，而水稻产量最高可达15 t/hm2）。茶树（植物生物）与赖以生存的包括土壤有机质调控土壤水肥气热等生态条件是高度一致的，所以茶园叶层厚度类、级标准与茶园土壤有机质含量类、级标准都可确定茶园无机肥公顷施用量。由于制定的是生产茶园施肥技术，不是给某一类、级的茶园施肥，而是要给各种不同类、级的生产茶园施肥，所以茶园施肥是一个复杂的大实践系统，因此要以系统论方法作指导[1]。茶园叶层厚度不同类、级标准范围为10～15 cm，纯氮施用量不同类级标准范围为225～1 500 kg/hm2，大宗茶预计产量不同类级标准范围为750～7 500 kg/hm2 [14]，按系统方法模型化原则[1]，模拟一个生产茶园施肥模型，具体如表1所示。

假设某生产茶园在上年采茶时，按中产茶园2类2级叶层厚度标准12.75 cm留叶（或测得土壤有机质含量是1.45%），由表1得知，该茶园当年应施纯氮量850 kg/hm2，氮磷钾按3∶1∶1配施[15]，该茶园应施纯氮量850 kg/hm2，磷、钾肥各施283.3 kg/hm2。但是，这一模型确定的公顷施肥量是包括当年应施用的有机肥矿化后产生的无机肥公顷施用量加上当年应施无机肥公顷施用量之和。由于有机肥在上年秋末已作底肥施用，所以当年应施无机肥公顷用量应从总公顷施用量中减去有机肥矿化后产生的无机肥公顷施用量。由于现在工业生产的有机肥未测出氮磷钾含量，为了将这一施肥技术完整地阐述，只好将手工生产的猪厩肥纳入这一施肥技术中阐述。据《土壤肥料学》附录三[2]得知，该肥的氮、磷、钾含量分别是0.45%、0.19%、0.6%，已知上年秋末作底肥施用后，产生的干有机质是3 600 kg/hm2，又知猪厩肥干湿比是1∶3，因此湿猪厩肥应是3 600 kg/hm2÷1/3=10 800 kg/hm2。那么当年应给茶园施用无机肥的纯氮量为850 kg/hm2-10 800 kg/hm2×0.45%=801.4 kg/hm2，施P2O5为283.3 kg/hm2-10 800 kg/hm2×0.19%=262.8 kg/hm2，施K2O为283.3 kg/hm2-10 800 kg/hm2×0.6%=218.5 kg/hm2。通过茶园施肥，在其他措施协助下，查表可知该茶园实际应采接近或略超过预定的4 314.5 kg/hm2大宗茶的产量。现在虽然有全采名优茶的，又有名优、大宗茶兼采的，但其单位面积产值只要与大宗茶接近或略有超过也是正确的。

由此可见，在协调施肥原理指导下，运用系统方法模型化原则模拟无机肥施肥模型。这一模型就是无机肥施肥技术，这一技术能根据土壤有机质含量的调控能力确定的无机肥公顷施肥量就能比较准确地给作物施肥。这与过去的无机肥施肥技术（没有这一模型，只会盲目过多给作物施用无机肥而淋失）相比较，就是一项很重要的技术创新。

4.2 按系统方法优化原则优化土壤类级标准

上述施肥模型中土壤类级标准还可据实践需要而改变。中国土地资源十分有限[16]，不能依靠扩大种植面积提高作物总产量。但可以通过提高作物单产提高总产量，以便满足人民物质生活日益提高的需求。其做法如下：一是淘汰一批坡度陡、土层薄、土质差的低产田，实行退耕还林。留下的低产田（包括退化、污染的耕地）通过农田基础建设[17]，改良土壤，消除各种障碍因素，在配合生态文明建设中还要重视改善农业生态条件，使它成为能排灌又能机器耕种的土地，再运用有机肥增施技术。其技术内容是年施有机肥[18]转化为土壤有机质的数量必须超过3 600 kg/hm2（因为3 600 kg/hm2相当于各种土壤有机质年均消耗量的2%），才能增加土壤有机质。每年应增加多少，应根据条件决定。不过应在2～3年内根据现实实践和作物良种的需要逐步增加积累有机质达到2.5%～3.5%，就可消除低产田达到中高产田的目的。但此项作法难度大、工期长，见效慢。二是对具有一定基础建设的中产田，就可运用有机肥增施技术给土壤增加有机质，使土壤有机质含量达到并稳定在3.5%，也可达到上述目的。此法难度小、工期短，见效快。但2种做法都应因地制宜选择，兼顾运用也可以。

由此可见，在协调施肥原理的指导下，运用系统方法优化原则在优化土壤类级标准中，在其他措施的协作下主要运用了增施有机肥技术，其次还要在配合生态文明建设中重视改善农业生态条件，就可改造或重建低中产田（包括退化和污染的土壤）由低中类级向中高类级田发展提升；同时既重建了退化的土壤，又有力地防止了土壤不再退化；而且还充分开发利用了我国有限的土地资源，既可持续提高人民群众生活水平，又更有利于我国粮食安全，所以与过去没有这项技术相比较，就是一项十分重要的技术创新。

5 运用协调施肥原理和施肥技术指导制定施肥方法

5.1 生产茶园底肥施用方法

商品有机肥未经腐熟，只能作底肥施用，施用时间应在上年秋末冬初茶园冬管中施入土中。在施用时应将全年施用的磷钾肥和无机氮肥的15%～20%与有机肥混合一起施用，以提高磷钾肥施用效果，又能降低有机肥的碳氮比值。在施用有机肥时，要靠近茶蓬边沿内侧开沟，沟深15 cm左右，沟宽20 cm左右，然后将有机肥均匀撒布于沟底，盖土后才能使土肥充分接触、融合。上述做法主要是为了促使微生物繁殖和活动，加速有机肥转化为土壤有机质，以便提高施肥质量和肥效。

5.2 生产茶园追肥方法

除底肥施用一部分无机氮肥外，剩下的全部无机氮肥在一年春、夏、秋3季中可按5∶3∶2（纬度高、海拔高的茶园）或按4∶3∶3（纬度低、海拔低的茶园）比例用于追肥施用，追肥时间一般在每季茶芽萌动初期进行。采用穴施深施盖土。穴深深度10 cm以上，但不要超过有机肥施肥深度，才有利于有机肥转化为土壤有机质，对无机肥的调控，减少淋失浪费，提高施肥质量和肥效。

5.3 生产茶园叶面追肥的方法

此法是根内施肥的辅助措施，一般用于催芽或施用微量肥。喷施时间选择阴天或晴天10：00前露水干后或16：00以后阳光、气温下降再喷施。喷施时应做到茶树的叶片正面背面，芽梢芽叶，蓬内蓬面都喷到。大量肥喷施浓度以0.5%～1.0%为宜，微量肥[19]以50～300 mg/kg为宜。

各种施肥方法都应综合运用中耕除草，加强植保[20]，合理排灌等措施，以便提高施肥效果。

6 结语

外国前人运用化学知识，认识了矿质肥料是植物营养，并将其用于农业。但受时代局限，不能运用逻辑思维（理性知识）揭示土壤肥力律，而是主观将植物营养直接确定为植物营养律，即无机肥施肥原理。该原理虽然能指导施给植物需要的无机营养，有质的规定但却无量的规定，就会盲目过多生产和施用无机肥造成很多后果。但国内《土壤肥料学》又教条地用此原理指导几十年的实践，导致无机肥生产和施用量都不断盲目扩大，同样出现诸多后果，实践证明该原理确实有质的规定而无量的规定，因此它是错误的，应予否定。现在是科技高速发展、哲学知识普及的时代，又有科研人员长期给作物施肥积累了较多正反实践经验（感性认识），才能在此基础上运用逻辑思维（理性认识），揭示了土壤肥力律，即协调施肥原理。该原理指出有机肥转化为土壤有机质，能调控无机肥，就可按其含量确定无机肥施用量给作物施肥。这样既有质又有量的规定，就不会出现上述失误，而且还能为制定协调生产、施用2种肥的技术提供理论依据，从而使《土壤肥料学》有正确的施肥理论作支撑。但是该理论是否完善，还需实践检验。

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篇5

关键词 耕地土壤；养分状况；调查；变化分析；施肥建议；江苏姜堰

中图分类号 S158.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）09-0240-02

1980年全国第二次土壤普查查明了姜堰市土壤的养分含量、类型、数量及分布情况，近30年来，土壤养分状况随着种植模式、耕作措施、施肥水平等不同而发生变化。为探明全市土壤现有状况，笔者结合2006年实施的农业测土配方施肥项目，应用现代科技手段开展全市耕地土壤养分现状调查，为测土配方施肥成果的推广应用提供技术支撑。

1 土壤养分状况调查与测定方法

土样采集于2006年秋收前后进行。耕地质量调查采样点的确定按照《农业部测土配方施肥技术规范》，采用国土部门提供的土地利用现状图与第二次土壤普查时的土壤类型图叠加形成的图斑，以镇、村行政区域为单元，选择代表田块采样，平均每10～20 hm2设定1个肥力调查采样点，采用GPS定位[1-3]，对全市逾6万hm2耕地采样，分析了1 466个土壤样品。

采集的土样经风干，去除杂质，过20目和60目的土样筛，用于分析土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量。有机质采用重镉酸钾容量法-外加热法，全氮采用半微量开氏法，碱解氮采用蒸馏法，速效磷采用0.5 moL/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法，速效钾采用浸提-火焰光度法测定[4-5]。

2 耕地土壤养分状况

2.1 土壤养分状况

本次耕地地力情况调查结果如表1所示，全市1 466个农化样点土壤有机质平均含量18.19 g/kg，全氮平均含量为1.17 g/kg，有效磷平均含量为15 mg/kg，速效钾平均含量为80 mg/kg，pH值为7.6。调查结果表明：25年来全市耕地有机质、全氮、有效磷、速效钾等主要肥力指标有了较大幅度的提高，其中磷、钾的幅度变化较大。

2.2 土壤养分统计特征

由表2可知，全市耕地土壤肥力指标有了较大幅度的提高。其中有效磷、速效钾的变异系数较大，变异系数分别达到38.07%、40.98%，有机质、全氮的变异系数中等，分别为28.22%、16.22%，土壤pH值的变异系数最小，为6.44%。

与1982年第二次土壤普查相比，25年来土壤有机质含量从13.59 g/kg提高到18.19 g/kg，全氮含量从0.83 g/kg提高到1.17 g/kg，有效磷含量从4.89 mg/kg提高到14.68 mg/kg，速效钾含量从63 mg/kg提高到80 mg/kg。土壤养分普遍得到提高的原因，主要是姜堰市高砂土地区20世纪80年代中期开展平田整地，实施旱改水，以及大力推广秸秆还田，实施以增施复混肥为主的增磷补钾工程，提高土壤有机质及磷、钾含量，改善土壤结构，增强土壤的保肥、保水性能。

2.3 土壤养分丰缺情况

从土壤养分等级分布情况[6]（表3）来看，大部分耕地土壤养分都在中等以上水平，5级地所占的比例明显减少，其中土壤有机质、有效磷5级地所占的比例1%左右，比1982年减少了36.8、68.6个百分点，有效钾5级地只占为8.12%，全氮5级地占比较高达21.3%，说明姜堰市实施秸秆还田对土壤有机质的提高有显著的影响，实施增磷补钾工程对土壤磷、钾的提高有促进作用，但仍有少量耕地土壤养分达不到高产要求，需要科学合理施用氮磷钾肥料。

3 施肥建议

通过采集的土壤样品分析与统计分析，25年来全市耕地有机质、全氮、有效磷、速效钾等主要肥力指标有了较大提高，其中磷、钾的增加幅度较为明显，主要原因是姜堰市秸秆还田利用，及实施以施用复混肥为主的增磷补钾工程的结果。但仍有部分耕地磷、钾含量较低，生产上应因地制宜，继续施用磷、钾，促进耕地地力水平的保持和提高[7]。

4 参考文献

[1] 白由路，金继运，杨俐苹，等.基于GIS的土壤养分分区管理模型的研究[J].中国农业科学，2001，34（1）：46-50.

[2] 赵月玲，陈桂芬，王越.基于GIS的土壤养分空间变异状况研究[J].西北农业学报，2005，14（6）：195-198.

[3] 张月平，张炳宁.县域耕地资源管理信息系统（CLRM IS）研制与应用[C]//第六届ArcGIS暨ERDAS中国用户大会论文集（2004），北京：地震出版社，2004：511-544.

[4] 农业部.测土配方施肥技术规范（试行）（修订稿）[S].北京：农业出版社，2006.

[5] 鲍士旦.土壤理化分析[M].北京：中国农业出版社，2000.

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关键词：水稻；商品有机肥；应用效果

中图分类号 S511 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）06-0105-02

传统的商品有机肥是农业生产的物质基础，施用商品有机肥能提升土壤肥力，增加作物产量[1-2]。近些年来，农业劳动力转移、积肥难、难积肥等现象的出现导致田间有机肥投入不足，对化肥的依赖越来越重。而长期单一使用化肥会造成土壤板结，使土壤酸碱度及土壤中微生物生态平衡遭到破坏。商品有机肥的应用，实现了有机肥和无机肥的合理搭配使用，对实施标准农田质量提升土壤培肥项目具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 供试土壤 试验安排在柯桥区福全镇兴联村，该区属亚热带季风气候南方湿润水网平原区，海拔7m，常年平均气温17.9℃，日照时数1 394.0h，降雨量1 853.9mm，相对湿度75%，无霜期281d。试验地土壤为青紫泥田，系柯桥区代表性水稻土种之一，试验示范区大田地势平坦，水旱无忧，灌排方便，地力均匀。土壤基本理化性状为：pH6.9，有机质31.7g/kg，有效磷6.05mg/kg，速效钾80mg/kg，肥力中等。

1.2 供试品种 绍粳18，单季常规晚粳稻品种，绍兴市农业科学研究院育成，是柯桥区规模性栽种品种。2015年6月12日直播，9月18日左右齐穗，11月20日左右成熟。

1.3 供试肥料 氮肥：尿素（N46%）；磷肥：钙镁磷肥（P2O512%）；钾肥：氯化钾（K2O60%）；有机肥（N+P2O5+K2O>5.0%，有机质>45%）。

1.4 试验方法 小区试验设空白、纯化肥、纯化肥+有机肥3个处理，每处理重复3次，随机区组排列，小区面积24m2（6m×4m），小区间用小田埂隔开，所有小田埂用塑料薄膜包裹，田埂宽度30cm，高度35cm，单独排灌。各处理施肥如下：（1）空白处理：不施任何肥料。（2）纯化肥肥处理：第1次基肥，施尿素112.5kg/hm2，钙镁磷肥350kg/hm2，氯化钾56.25kg/hm2；第2次追肥，6月28日，施尿素112.5kg/hm2；第3次追肥，7月15日，施尿素120kg/hm2；第4次追肥，8月3日，施尿素60kg/hm2，氯化钾56.25kg/hm2。（3）纯化肥+有机肥处理。第1次基肥，施尿素112.5kg/hm2，钙镁磷肥350kg/hm2，氯化钾56.25kg/hm2，有机肥3000kg/hm2；第2次追肥，6月28日，施尿素112.5kg/hm2；第3次追肥，7月15日，施尿素120kg/hm2；第4次追肥，8月3日，施尿素60kg/hm2，氯化钾56.25kg/hm2。主要病虫草害防治均为：除草剂6月14日、6月25日共2次；7月24日、8月7日、8月26日、10月3日防治纵卷叶螟3次，二化螟2次，稻飞虱3次，纹枯病2次。其他栽培管理等一致。

1.5 数据采集与分析 试验前取0～20cm耕层基础土样，用常规方法测定pH、有机质、全氮、有效磷、速效钾。试验区在收获前3d各小区随机取3个0.25O（0.5m×0.5m），考察株高、穗长、有效穗数、总粒数、实粒数、千粒重。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对水稻产量的影响 由表1可以看出，与纯化肥相比，施用有机肥均能提高水稻的理论产量和实际产量。其中试验理论产量提高411kg/hm2，实际产量提高423kg/hm2。

2.2 不同施肥处理对水稻生物学性状的影响 从表2可以看出，纯化肥+有机肥施肥处理区对于有效穗数、实粒数、千粒重上表现出一定的提高效果。

2.3 不同施肥处理对土壤有机质含量的影响 从表3可以看出，小区试验中纯化肥处理的土壤有机质比空白增加0.7g/kg，提升2.24%；纯化肥+有机肥处理的土壤有机质比空白增加1.2g/kg，提升3.85%。表明施用商品有机肥能提高土壤有机质含量。

3 结论

本试验条件下，施用商品有机肥能促进水稻分蘖，增加有效穗数、实粒数、千粒重，相对纯化肥区增产423kg/hm2，增产5.32%，水稻增产效果较好，且对于土壤有机质的提升有一定的效果。但因试验开展年限有限，其增产机理还需进一步开展试验获取。

参考文献

[1]杨文叶，王京文，李丹，等.商品有机肥对耕地质量及水稻产量的影响[J].浙江农业科学，2012（12）：1621-1622.

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[关键词] 泸县 有机质提升 水稻产量 土壤养分

[中图分类号] S141.4 [文献标识码] B [文章编号] 1003-1650 （2015）09-0150-02

稻田秸秆还田腐熟技术的实施可以增加土壤有机质，改善土壤其他理化性质，节水抗旱，还可以减少肥料投入，减少秸秆焚烧所带来的资源浪费与环境污染。为了验证稻田秸秆还田腐熟技术对水稻产量、土壤有机质以及其他理化性质的提升效果，探索水稻秸秆有效利用方式，我县实施土壤有机质提升效果对比试验5组。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验于2013年12月-到2014年8月在泸县云龙镇战旗村3社罗太金；太伏镇张枣村5社温云造；方洞镇新联村5社黄学山；福集镇龙华村4社张成军；福集镇龙华村6社钟正群5个试验点分别进行。

试验中采用“谷霖”牌微生物腐熟剂对水稻秸秆进行腐熟。该腐熟剂由上海联业生物技术有限公司生产，粉末状固体，每袋2公斤，登记证号：微生物肥（2008）准字（0478）号；有效菌种包括：枯草芽孢杆菌、嗜热脂肪地芽孢杆菌、白色链酶素菌、天青链霉菌，有效活菌数≥0.5亿/g。

1.2 试验设计

此次对比试验在全县共设置5个试验点，每个实验点设2个处理，小区田间重复3次，小区面积0.05亩，每个小区间用15cm高的小田埂相互隔开。试验处理如下：

处理1：配方施肥；

处理2：配方施肥+秸秆还田+秸秆腐熟剂（配方施肥+水稻干秸秆400公斤+微生物秸秆腐熟剂）。

1.3 试验实施

按照腐熟剂使用及秸秆还田技术要求，在2009年再生稻收割后，将稻秆均匀的撒于稻桩间，按每亩微生物腐熟剂2公斤均匀撒施，使秸秆与腐熟剂充分接触，浸泡于水中腐熟。按照当地主推技术要求进行相同的播种、移栽、除虫除草等田间管理。

2014年4月，分别对各试验点进行水稻移栽，于2014年8月收获，进行田间测产，并采集土样。水稻测产方法及程序如下：

a、选点：在小区内随机选取 5个样点，样点距地边至少2m，以避免边际影响。

b、测样：数清每一样点的水稻穗数，并在每样点中随机抽样 20 个穗，数清每穗饱满籽粒数，求出每穗平均饱满籽粒数。

c、计算：每亩穗数 = 平均每平方米穗数×666.7m2

每穗粒数=20个稻穗的总粒数/20

千粒重（g）：从收获的水稻籽粒随机数出两组，每组各500粒，分别称烘干重，以克表示，两组重量相差不得超过平均重量的3%-5%，否则应做第三份。

理论产量（kg/亩） = 每亩穗数×每穗粒数×千粒重/（1000×1000）

1.4 土样采集与分析

按照“测土配方施肥技术规范”的技术要求分别在实验前（2013年12月）、收获期（2014年8月）按小区采集0-20cm混合土样，同时填写采样标签。土壤样品理化性质分析均按照国家标准方法进行分析测定。

2 结果与分析

2.1 秸秆还田对水稻产量的影响

不同处理间对水稻产量的影响如表1，各个试验点秸秆还田的产量均比对照有所提高，分别高出23.3%、1.7%、1.9%、20.0%和1.4%。水稻产量最高的为太伏张枣5社，达到874.6kg/亩。除方洞新联5社和福集龙华6社两个试验点处理之间亩有效穗相同外，其余3个试验点秸秆还田处理均要高于对照。从千粒重分析，除福集龙华4社，其余4个试验点水稻千粒重均表现为秸秆还田大于对照处理。不同处理对每穗实粒数的影响表现出相同趋势，未使用秸秆还田的处理穗实粒数要高于秸秆还田处理。

表1 试验不同处理间水稻产量比较

2.2 秸秆还田对土壤养分的影响

对5个试验点秸秆还田前后的土壤进行检测化验，其土壤养分含量的变化如表2。数据表明，只施用配方肥而不进行秸秆还田的处理，一年后，土壤中个养分几乎没有变化或略有降低。而秸秆还田一年对于土壤有机质、全氮、速效钾的含量均略有增加，其中，有机质提高0.4-0.8g/kg，全氮提高0.1-0.3g/kg，速效钾提高1.0-4.0mg/kg；对碱解氮的影响，只有太伏张枣5社和福集龙华6社两个点，秸秆还田对碱解氮有所提高，其余试验点均无变化；而对于pH、有效磷的含量几乎没有影响。

表2 试验不同处理土样养分对比

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关键词：土壤；有机质；测定；高频；红外法

中图分类号：S153.621文献标识码：A文章编号：16749944（2013）05030302

1引言

土壤有机质含量的多少是农业部门进行肥力鉴定的重要指标，准确而快速的测定土壤中有机质含量，不仅为肥力鉴定提供数据依据，还能为其他元素的测定提供参考。然而重铬酸钾容量法也就是经典的油浴法虽然数据结果准确，但对操作者的技术要求高。且检测过程花费的时间比较长，分析速度慢，不利于大批量的样品测定。当用样品中含有还原性无机物时，结果容易偏高。高频红外法大大的减少了人为操作产生的误差，提高了分析效率。

2实验部分

2.1仪器与试剂

HCS878A型高频红外碳硫仪（四川旌科仪器公司），仪器参数见表1，包括电子天平（万分之一）；陶瓷坩埚，于1200℃灼烧4h，冷却后放于干燥器中备用。

表1HCS878A型高频红外碳硫分析仪主要工作参数

参数设定值参数设定值电源 220V（±5%）环境温度15～30℃50Hz（±2%）输出功率>2.5kVA顶氧流量2.0L/min振荡频率20MHz氧气纯度w（O2） >99.5%相对湿度

助溶剂：纯钨粒（含碳量小于0.001%）纯铁屑（含碳量小于0.0005%）；1∶3盐酸；DHC9145A型电热鼓风干燥箱。

2.2实验方法

准确称取0.05g样品（精确到0.0001g）到准备好的陶瓷坩埚中，滴加1∶3盐酸使样品充分反应去除碳酸盐的干扰（一般3～4滴），再将充分反应后样品放入110℃电热鼓风干燥箱内3h以上（将多余的盐酸蒸干），冷却后放入干燥器中等待上机。

样品分析前，用适当的标样校准仪器，结果误差应在标样给定范围，样品分析时将样品重量手动输入仪器，将经过前处理的样品取出加入0.40g纯铁，均匀加入1.50g纯钨粒，把其送入燃烧室测定，燃烧时间定为25～30s。仪器得出的值为有机碳的值w（Corg） （%）：

w（ORG）=w（Corg）× 1.724

式中w（Corg）为土壤有机质的含量（%），1.724为有机碳换算为有机质的系数。

3结果与讨论

3.1精度试验

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【关键词】土壤；土壤肥力；表征指标

土壤作为植物生产的基地、动物生产的基础、农业的基本生产资料、人类耕作的劳动的对象，与社会经济紧密联系，其本质是肥力。土壤肥力也正是土壤各方面性质的综合反映，体现了其在农业生产和科学研究中的重要地位。土壤肥力的高低直接影响着作物生长，影响着农业生产的结构、布局和效益等方面。土壤肥力是土壤的基本属性，是土壤物理、化学和生物性质的综合反映，也是影响作物生长发育和产量的关键因素之一。早在1840年李比西提出的“矿质营养学说”，为土壤肥力研究奠定了基础。迄今为止，尽管有人围绕着土壤质量取得了一些重要研究进展，但有关土壤肥力的理论研究都在各自学科的研究方向上徘徊，没有将土壤化学、物理和生物等相关学科统一起来形成公认的、一致性的定量化评价指标来进行表征土壤肥力。所以，及时了解分析和跟踪国内外土壤肥力指标研究的最新进展，对解决土壤肥力研究的实际性工作和使之为现代农业的可持续发展服务具有重要意义。

1 土壤肥力

1.1 土壤肥力概念

土壤肥力是指土壤为植物生长提供养分、水分以及优良环境条件的能力，它是土壤各种基本性质的综合表现，是土壤区别于成土母质和其他自然体的最本质的特征，也是土壤作为自然资源和农业生产资料的物质基础[1]。

1.2 土壤肥力分类

土壤肥力按成因可分为自然肥力和人为肥力。自然肥力是指在自然因素（生物、气候、母质、地形及时间等）的综合作用下，土壤产生和发展起来的肥力，未经耕种的自然土壤只具有自然肥力。人为肥力是人类在利用土壤进行作物栽培的过程中，通过对土壤耕作、施肥、排灌及土壤改良等农业技术投入所创造的肥力。土壤所具有的自然肥力与人为肥力的综合被称为有效肥力，也称为经济肥力。

1.3 影响土壤肥力的因素

1.3.1 化学因素

化学因素是指土壤的酸碱度、阳离子吸附及交换性能、土壤还原性物质、土壤含盐量以及其他有毒物质的含量等，它们直接影响植物的生长和土壤养分的转化、释放及有效性。

1.3.2 养分因素

养分因素是指土壤中的养分贮量、强度因素和容量因素，这主要取决于土壤矿物质及有机质的数量和组成。

1.3.3 生物因素

生物因素是指土壤中的微生物及其生理活性，它们对土壤氮、磷、硫等营养元素的转化和有效性具有明显影响，主要表现在：一是促进土壤有机质的矿化作用，增加土壤中有效氮、磷、硫的含量；二是进行腐殖质的合成作用，增加土壤有机质的含量，提高土壤的保水保肥性能；三是进行生物固氮，增加土壤中有效氮的来源。

2 土壤肥力表征指标

目前，国内外尚没有一个反映土壤本质特征的、综合的土壤肥力指标（SFI，soil fertility index）的理论体系。用土壤生产力的水平或土壤的一些理化性质的数量化特征来表征土壤肥力水平都有一定的局限性。土壤肥力综合指标有四类：（1）土壤营养（化学）指标：全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、阳离子交换量、碳氮比（2）土壤物理性状指标：质地、容重、水稳性团聚体、孔隙度（总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度）、土壤耕层温度变幅、土层厚度、土壤含水量、粘粒含量（3）土壤生物学指标：有机质、腐殖酸（富里酸、胡敏酸）、碳、微生物态氮、土壤酶活性（脲酶、蛋白酶、过氧化氢酶、转化酶、磷酸酶等）；（4）土壤环境指标：土壤 pH值、地下水深度、坡度、林网化水平[2]。

2.1 土壤物理指标

2.1.1 土壤质地

土壤颗粒组成是指土壤中大小不同的各级土粒的比率，它是反映土壤物理性质的一项重要指标，如土壤耕作难易、养分和水分保蓄能力、孔隙组成、通气性、持水性、透水性、水分运动及土壤气体和热状况等都在很大程度上受土壤颗粒组成的影响。土壤矿质颗粒的组成状况及其在土体中的排列，对土壤肥力起着决定性影响，土壤颗粒形状与大小各异的土壤结构，反映出一个不规则的几何形体和不同的土壤肥力基础，粒级越小，粒间孔隙小，吸水易膨胀，可塑性、粘着性、粘结性和保水保肥性越强，营养元素越丰富。余东山（1997）等研究表明，土壤颗粒组成与土壤的保肥及供肥能力有关，影响着有机质含量。不同土壤颗粒组成，肥力水平不同，团聚体的大小不同，所以土壤颗粒组成也是评价土壤肥力的重要因子之一。

2.1.2 土壤结构体

不同土壤的团粒结构，依土壤种类、特征和性质等限定性因子的不同而代表SF的水平不同，所以至今仍未报道过表征SF定量化的团粒结构指标，仅用粘粒含量、团聚体的稳定性和其粒径的比例等与其他SFI的相关性表征SF的高低。

研究表明，有良好团聚体结构的土壤，不仅具有高度的孔隙性、持水性和通透性，而且在植物生长期间能很好地调节植物对水、肥、气、热诸因素的需要，以保证作物高产。不同粒级的微团聚体对养分吸收者与释供的不同作用与其适宜的组合决定土壤肥力的高低，因此，不同肥力水平的土壤及各粒级微团聚体的有机质含量和腐殖质的结合形态的研究为解释土壤肥力水平的差异以及揭示土壤肥力的实质提供依据。土壤微团聚体及其适宜的组合是土壤肥力的物质基础，在对大小粒级土壤微团聚体的组成比例与土壤肥力的关系进行研究时发现[3]，“特征微团聚体”（10μm的微团聚体）的组成比例能比较综合地反映土壤对于水、肥的保供性能，小粒级微团聚体有较强的持水性，而大粒级的有较强的释水性，可作为评断土壤肥力水平的有用指标。

土壤团聚体和水稳性团聚体的状况是影响土壤肥力的一个重要因素，其在一定程度上乃至很大程度上影响土壤通气性与抗蚀性，大团聚体比微团聚体含有更多的C和N，其所含的有机质更不稳定，更富生物体物质和特殊有机质。李小刚等[4]研究表明，随着有机质含量的增加，土壤团聚体的稳定性显著增加，粘粒的分散性显著降低。Capriel等指出，土壤团聚体的稳定性与土壤微生物之间存在明显的相关性。袁可能等[5]研究表明，在直径0.1mm与2～5 mm之间的各级团聚体，其腐殖质总量随着团聚体直径的增大而增大，G1/G2比值则随着团聚体直径的增大而逐渐减小。

土壤分形维数是反映土壤结构几何形状的参数，土粒表面分形维数是反映土壤颗粒表面状况的一个综合指标，而土壤团粒结构粒径分布的分形维数映了土壤水稳性团聚体及水稳性大团聚体含量对土壤结构与稳定性的影响趋势，即团粒结构粒径分布的分形维数愈小，则土壤愈具良好的结构与稳定性。

2.1.3 其他因子

土壤容重、通透性和抗蚀性是间接评价SF的一项重要指标，容重是土壤重要的物理性质，随着剖面深度而增加，能间接地反映SF水平的高低，它不仅直接影响到土壤空隙度与空隙大小分配、土壤的穿透阻力及土壤水肥气热变化，也影响着土壤微生物活动和土壤酶活性的变化，同时土壤容重对土壤物理性质如质地、团聚体、土壤结构、通气状况、持水性质和坚实度等影响显著。通透性的改变使得土壤的其他一些物理性质也随之改变，使土壤有机质含量、根系生物量、土壤呼吸、微生物数量及酶活性发生相应的变化。土壤的通气状况直接影响土壤的物理、化学性质，从而影响土壤生物活性。抗蚀性也是间接评价SF的一项重要指标，不同的土壤类型，其抗风、水蚀的性能不同，大量研究表明，通过改善土壤的理化性质，如质地、结构和有机质含量等就可以增强土壤的抗蚀性，减少土壤表面的水土流失，从而逐渐提高土壤肥力。

2.2 土壤化学指标

2.2.1 土壤氮、磷、钾

反映土壤肥力的化学指标较多，如土壤全N含量是评价土壤肥力水平的一项重要指标，在一定程度上代表土壤的供N水平，它的消长取决于N的积累和消耗的相对强弱，特别是取决于土壤中有机质的生物积累和分解作用的相对强弱。无机态N和有机态N反映了土壤肥力水平的暂时与潜在能力，而N的分布状况和土壤对N的固定、释放能力则直接反映出土壤肥力的高低。大量研究表明，随着土壤施N量的增加，生物量也增大，有机质的积累也随之增加；土壤中速效P可表征土壤的供P状况和指导磷肥的施用，也是诊断土壤有效肥力的指标之一，速效K作为当季土壤供钾能力的肥力指标，速效P、K含量一般随黏粒、粉粒含量增加而分别呈减少、增加的趋势，这是反映SF的短期指标。

2.2.2 土壤有机质

土壤有机质是土壤中各种营养元素特别是N、P的重要来源，由于它具有胶体特性，能吸附较多的阳离子，因而使土壤具有保肥性、保水性、耕性、缓冲性和通气状况，还能使土壤疏松，从而可改善土壤的物理性状，是土壤微生物必不可少的碳源和能源，所以土壤有机质含量的多少是土壤肥力高低的又一重要化学指标。从能量利用和经济效益的观点出发，土壤肥力的高低并不只是取决于有机质的含量，主要取决于土壤腐殖质的品质，改善重组有机质中的腐殖质的结合形态，能提高有机无机复合量，使轻组有机质增加而降低原复合度，从而不断提高土壤肥力。腐殖质是SOM的主体，碳水化合物是SOM的主要成分之一，土壤腐殖质与矿物质的结合态可分为3种，即松结态腐殖质、稳定态腐殖质和紧结态腐殖质。土壤结合态腐殖质在表征土壤肥力方面有不可忽视的作用，其结合的方式及松紧度的不同对土壤肥力有很大的影响。研究表明，肥地结合态腐殖质的含量与松结态腐殖质占有机质总量的比例均比瘦地高，稳结合态的比例较小，紧结合态腐殖质的比例肥瘦地大体相当。重组腐殖质中的松结态腐殖质主要是新鲜的腐殖质，它的活性较大，其含量以及与紧结态腐殖质含量的比值是反映腐殖质活性和品质的重要指标。腐殖质的作用在很大程度上取决于腐殖质大量功能团的含量，胡敏酸甲氧基功能团含量的多少是衡量土壤腐殖质化的重要指标，胡敏酸甲氧基含量增加，说明土壤有机质腐殖质化程度加强。Kononova和E.V.Turin认为气候、植被、地形、母质和人为活动等对SOM的转化有其独特的作用。

2.2.3 土壤有机碳

一般认为，土壤有机碳含量与土壤肥力高低呈正相关，随黏粒、粉粒含量增加而增加。土壤有机碳的氧化稳定性，活性和抗生物降解能力是反映土壤碳库的重要指标，对评价土壤有机质和SF状况有重要意义。土壤碳库动态平衡是土壤肥力SF保持和提高的重要内容，直接影响作物产量和土壤肥力的高低，土壤生物活性有机碳库的大小可以反映土壤中潜在的活性养分含量，周转速率可以反映土壤中的养分循环和供应状况。研究表明[7]，土壤微生物生物量C/全N，作为土壤碳库质量的敏感指示因子可以推断碳素有效性，土壤矿化碳与全碳的比值可以指示土壤有机碳活性，土壤难氧化碳与全碳的比值可以度量土壤有机碳的氧化稳定性。土壤的氧化稳定性是可以反映土壤肥力演变的一项指标，而氧化性系数既能反映腐殖质的组成，又能综合地反映所有的有机矿质复合体，还比胡敏酸/富里酸的比值更能反映土壤的生物稳定性。

2.2.4 土壤阳离子交换量和平pH值

土壤阳离子交换量（SCEC）和pH值是反映土壤肥力状况的两项指示性指标，交换剂溶液的pH值是影响SCEC的重要因素，SCEC是由土壤胶体表面的净负电荷量决定的，而有机、无机胶体的官能团产生的正负电荷和数量则因溶液的pH值和盐溶液浓度的改变而改变。研究表明，不同土壤的CEC和pH值明显地影响着土壤有机质、酶和微生物活性等。

2.3 土壤生物指标

2.3.1 微生物指标

土壤微生物是土壤生态系统中养分源和汇的一个巨大的原动力，在植物凋落物的降解、养分循环与平衡、土壤理化性质改善中起着重要的作用，良好的生物活性和稳定的微生物种群是反映土壤肥力的主要动态指标之一。

土壤微生物生物量是表征土壤肥力特征和土壤生态系统中物质和能量流动的一个重要参数，常被用于评价土壤的生物学性质，因为它能代表参与调控土壤中能量和养分循环以及有机物质转化所对应微生物的数量。研究结果表明，土壤微生物生物量与土壤有机质、全N、有效N之间关系密切，呈极显著的正相关，微生物生物量与速效P之间看不出明显的相关性，这说明土壤中微生物的活动与土壤有机质和氮素营养有关。研究微生物生物量C可以了解土壤有机质状况，进而对SF有一大概的了解。Insam等把作物产量与土壤微生物生物量C相结合研究，结果表明作物产量与土壤微生物生物量C明显呈正相关，并认为土壤微生物生物量C可以作为土壤的一个肥力指标，He等也对此作了一致的报道。微生物生物量C周转期更能说明土壤微生物的活性，可以作为土壤微生物活性和有机质降解速率的潜在指标。大量研究结果表明，凋落物的腐解可以刺激相应土层的土壤微生物活性的增长，微生物量分布与其相应土层的土壤养分的含量相关，总生物量可作为SF的一个指标。

土壤微生物具有景观变异性，而其种群的数量和分布是反映生物稳定性的一个显著特征，并在一定程度上代表了SOM活性。所有的微生物种群数量一般随着土壤深度的增加而降低，其中0～10cm的土层中最多，而真菌数量的降低幅度较细菌高。土壤真菌影响土壤团聚体的稳定性，是土壤肥力的重要微生物指标。土壤微生物的活性表示了土壤中整个微生物群落或其中的一些特殊种群的状态。在免耕的农田生态系统中，微生物活性随土壤深度的变化很大，一般表层土壤中的微生物活性最大，而翻耕的耕作层微生物活性基本相当。

2.3.2 土壤酶指标

土壤酶是土壤中植物、动物、微生物活动的产物，是土壤生物化学反应的重要指标之一，土壤中许多重要的物理、化学和微生物活性物质等，都与土壤酶有着密切的相关性。SEA是评价SF又一重要活性指标，在土壤中主要研究的酶有脲酶、磷酸酶、硝酸还原酶、转化酶和纤维素酶等。土壤脲酶与土壤有机质、全氮、全磷等性质均呈显著或极显著相关关系，可作为土壤肥力指标之一[8]，而Sakorn等认为脲酶活性与土壤任一理化性质均不显著，磷酸酶与P转化密切相关，土壤磷酸酶活性是指示土壤管理系统集中和土壤有机质含量的重要指标；Knowles等认为，在嫌气条件下硝酸还原酶是反消化过程中的一种重要的酶，它的活性比在好气条件下强，催化硝酸盐还原为亚硝酸还原酶，转化酶能催化蔗糖水解为葡萄糖，SEA是土壤生物活性的总体现，反映了土壤的综合肥力特征及土壤养分转化进程，所以它可以作为衡量土壤肥力水平高低的较好指标；Lenhard发现，脱氢酶活性与氧的消耗以及细菌群的活性密切相关；但Sparling发现脱氢酶活性与生物量以及其他生物活性没有相关性。研究结果表明，土壤中一些非专一性和水解性的酶活性作为反映管理措施和环境因子引起的土壤生物学和生物化学变化的指标，在自然生态系统或低投入的农田生态系统中，土壤酶活性或其他生物指标与植物生物产量密切相关，而高投入的系统中干扰无相关性。

Frankenberger和Dick研究了10种土壤中的11种酶，发现碱性磷酸酶、酰胺酶和过氧化氢酶活性与土壤微生物呼吸量和总生物量显著相关，但与微生物平板计数无关，其他研究[9]也证明了土壤微生物活性与脱氢酶、纤维分解酶、蛋白酶、磷酸酶和脲酶活性间的相关性。

参考文献

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篇10

关键词：土地整理；养分；烤烟；丰都县

中图分类号 S511 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）03-04-54-03

Effect of Land Consolidation on Tobacco-Growing Soil Nutrient in Fengdu County

Peng Jun1 et al.

（1Fengdu Tabacco Company of Chongqing，Chongqing 408200，China）

Abstract：Taking Yetaoba land consolidation project as an example，the effect of land consolidation on tobacco-growing soil nutrient were studied by using field survey with in-door analysis. The results indicated soil nutrient content and spacial distribution changed significantly before and after land consolidation. The available phosphorus content increased from 18.17mg/kg to 29.87mg/kg，the organic matter content decreased from 27.5g/kg to 14.9g/kg，the available potassium content decreased from 212.14mg/kg to 141.63mg/kg，and the alkali hydrolyzable nitrogen content changed non-significantly. In the aspect of spatial distribution，land consolidation made the available phosphorus，available potassium and organic matter of soil spatial distribution more uniform and the regional difference decreased. This study identified soil nutrient after land consolidation，which had a significance on flue-cured tobacco production and fertilization.

Key words：Land consolidation；Nutrient；Tobacco；Fengdu County

土地整理是一项能有效改善土地利用结构，提高土地资源的利用率和产出率，增加可利用土地数量，确保经济、社会、环境三大效益性循环的措施[1]。自20世纪90年代起步到全面推进以来，有关学者针对土地整理内容和意义、潜力分析、效益评价和项目后评价等方面开展大量研究[2-3]。近年来，土地整理后土壤质量变化研究成为研究热点，研究结果表明：土地整理前后土壤PH、有机质、矿物元素等理化性质和空间分布发生显著变化，不同程度的影响农作物和经济作物产量和品质[4-5]。在烤烟生产上，烟田土壤营养元素的含量、分布规律也是影响烟株的生长发育、烟叶产量、烘烤质量的重要因素[6-7]。

2013年丰都分公司对野桃坝村333hm2基本烟田土地进行整理。本研究通过分析土地整理前后烟田主要养分的含量和分布发生变化，评价土地整理对烟田理化性质的影响，从而为土地整理区烟田改良和施肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况 研究区位于丰都县仙女湖镇（107°42′52.8″～107°45′30″E，29°35′32.7″～29°39′46″N），属于中低山地貌，旱地的坡度多分布在15～25°。土壤主要是由嘉陵江组母质发育形成的黄壤和石灰岩土，土壤基本呈酸性，属轻壤至中壤质地，层次比较明显，总体土壤质量较好。

1.2 样品采集与分析 在土地整理前均匀采集土壤样品52个点，整理后重点采集土地平整区的28个点，非整理区24个点，每个点采取梅花形采样法，然后用四分法保留2kg带回实验室风干备用，每个采样点采集深度为0～20cm的浅层土壤。土壤样品分析测试方法为：有机质采用重铬酸钾容量法，碱解氮用碱解扩散法，速效磷用碳酸氢钠浸提――钼锑抗比色法，速效钾用醋酸铵浸提――火焰光度计法。

1.3 数据分析 运用Excel2003和SPSS19.0进行数据的录入、统计和分析。

2 结果与分析

2.1 烟田整理前后有机质状况 烟地土壤有机质含量以10～20g/kg为宜，西南烟区适宜的土壤有机质含量为20～30g/kg[8]。如表1所示，整理前土壤有机质平均值为27.5g/kg，其中，有25%的土壤有机质含量在最适宜范围内，而57.7%的土壤处于较低水平，含量极高、极低的均占5.77%。整理后土壤有机质明显下降，平均值仅为14.9g/kg，都小于20g/kg，属于缺少水平。

2.2 整理前后烟田碱解氮状况 适宜种植优质烤烟的土壤碱解氮含量在45～135mg/kg[9]。由表2可以看出，整理前土壤碱解氮平均含量为79.59mg/kg，变幅为77.86～81.47mg/kg，含量全部在65～100mg/kg，属于适中水平。整理后，土壤碱解氮平均含量为80.30mg/kg，变幅为39.16～153.51mg/kg，有接近50%的区域处于适中水平，处于缺和急缺水平的占35%，处于丰富水平的占15%，说明整理后增大了土壤碱解氮变异性，使其空间分布更不均匀。

2.3 整理前后烟田土壤有效磷状况 优质烟草种植的适宜速效磷含量为10.0～35.0mg/kg[10]。如表3所示，整理前土壤有效磷平均值为18.17mg/kg，处于缺少水平的占20.9%，其余89.1%处于适中或丰富水平。整理后，土壤有效磷含量平均值为29.87mg/kg，处于适中水平的占32.1%，丰富水平的占42.9%，极丰富水平的占25%，整理后土壤中有效磷含量升高，主要是因为之前施入的磷肥经微生物等的分解，变成可被利用的有效磷。

2.4 整理前后烟田土壤速效钾状况 适宜种植烤烟的土壤速效钾含量为120～200mg/kg[11]。如表4所示，整理前土壤速效钾平均值为212.14mg/kg，变幅为97.45～380.13mg/kg，18.6%土壤速效钾处于低水平，37.21%处于适中水平，丰富和极丰富分别占39.53%和4.65%。整理后，土壤速效钾平均值为141.63mg/kg，整体在68.55～439.39mg/kg波动，含量属于低水平的约占75%，适中的占10.7%，丰富和极丰富的占14.3%。可见，复垦降低了土壤速效钾含量，使部分地区速效钾含量降为低水平，应考虑适当施用钾肥。

3 结论与讨论

（1）土地整理的过程实际上是土壤重构的过程，打乱了土壤层次和结构，造成土壤的pH、有机质、氮、磷、钾都发生明显变化。从土壤样品分析结果看，烟田整理区土壤碱解氮、有效磷含量升高，碱解氮含量上升不显著，但土地整理增大了土壤碱解氮变异性，使其空间分布更不均匀；土壤有效磷平均值从18.17mg/kg升高到29.87mg/kg，主要是因为之前施入的磷肥经微生物等的分解，变成可被利用的有效磷。此外，整理前土壤有机质平均值为27.5g/kg，整理后平均值仅为14.9g/kg；整理前土壤速效钾平均值为212.14mg/kg，整理后土壤速效钾平均值为141.63mg/kg，表明复垦将底层土壤翻到表面，降低了表层土壤的有机质和土壤速效钾含量。

（2）土地整理后应及时结合土壤养分含量分析，开展土壤改良和施肥方面工作。在本项目中土壤表层有机质和速效钾含量降低显著，将严重影响烟株生长。因此，应在移栽前按照667m2施用烟草专用有机肥100～200kg的标准增施有机肥，同时结合绿肥种植和秸秆还田，起到增加有机质和改土增肥的效果。此外，追肥时应注意加大硝酸钾、硫酸钾的施用量，提高土壤中速效钾含量，提升烟叶品质。

参考文献

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