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安徽省土壤有效硫现状及时空分布

钱晓华 杨平 周学军 胡荣根 孙海龙 张兆坤 孙旭进

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安徽省土壤有效硫现状及时空分布

    作者简介: 钱晓华 Tel:0551-62657815,E-mail: qxh.ah@163.com;
    通讯作者: 杨平, E-mail:pingy_s@163.com
  • 基金项目: 国家财政专项测土配方施肥补贴项目(2005—2015年)资助。

Current situation and spatial-temporal distribution of soil available sulfur in Anhui Province

    Corresponding author: YANG Ping, E-mail:pingy_s@163.com ;
  • 摘要: 【目的】 土壤有效硫是作物硫素营养的主要来源,在获取省域范围耕地土壤有效硫基础数据和硫肥试验研究结果的基础上,以地统计学特征分析和新的土壤有效硫分级指标统计为手段,研究全省土壤有效硫时空变化特点和区域性分布现状,掌握全省耕地土壤硫养分丰缺状况及供给水平,为科学施肥提供依据。 【方法】 选择安徽省砂姜黑土、潮土、黄褐土、水稻土等11个土类,采集农田0—20 cm耕层土样34.5万个。通过大样本数据的统计分析,利用ArcGIS进行Kriging插值的地统计学分析,按照本省耕地土壤有效硫新的丰缺分级标准,即极缺 (< 10.0 mg/kg)、缺乏 (10 ~16 mg/kg)、较缺乏 (16~22 mg/kg)、中等 (22~34 mg/kg) 和丰富 (> 34 mg/kg) 五级,结合第二次土壤普查分级指标对应分析,进行省域耕地土壤有效硫丰缺现状和时空分布研究。 【结果】 1) 全省耕地土壤有效硫含量范围在0.10 ~101.90 mg/kg之间,平均值为24.99 mg/kg,中位数为21.00 mg/kg。2) 全省耕地土壤缺硫概率较大。有效硫含量处于极缺 (< 10 mg/kg)、缺乏 (10 ~16 mg/kg) 与较缺乏 (16 ~22 mg/kg) 水平的分别占总样本数的13.76%、20.91%和18.43%。3) 省域总体缺硫状况由东向西递增、南北向中间趋减。按不同农业区域比较,淮北平原的宿州、亳州和阜阳市缺硫最严重,其次是皖南山区,又以黄山市、铜陵市土壤缺硫较严重。4) 土壤类型和时空变化上,以棕壤、黄潮土、粗骨土、红壤、黄壤、紫色土和砂浆黑土等缺硫最为严重。与20年前研究分析比较,沿江平原、江淮丘陵和皖西农区缺硫趋势减弱,而皖南山区土壤缺硫状况明显加重。目前,棕壤、砂姜黑土和黄棕壤缺硫频率和风险增大,而黄潮土、黄褐土和灰潮土缺硫频率降低。 【结论】 省域耕地缺硫 (< 22 mg/kg) 面积约311.19 × 104 hm2,占全省耕地总面积的53.10%。针对棕壤、砂浆黑土、黄潮土、红壤等九类土壤缺硫比率高 (39.67% ~56.89%之间) 的现状,应推荐含硫化肥或补施硫肥,降低作物缺硫风险。
  • 图 1  安徽省土壤有效硫分布

    Figure 1.  Spatial distribution of soil available sulfur in Anhui Province

    图 2  土壤有效硫趋势分析图

    Figure 2.  Trend analysis graph of soil available sulfur

    表 1  安徽省土壤有效硫描述性统计表

    Table 1.  Descriptive statistics of soil available sulfur in Anhui province

    年度
    Year
    样本数
    Sample No.
    平均值
    Mean
    标准误差
    Error
    中位数
    Median
    标准差
    SD
    方差
    Variance
    峰度
    Kurtosis
    偏度
    Skewness
    最小值
    Min.
    最大值
    Max.
    置信度
    Confidence
    2005 26999 29.09 0.13 20.5 21.45 459.9 1.17 1.39 0.1 101.4 0.26
    2006 42429 23.57 0.08 19.3 15.45 238.8 1.09 1.08 0.1 86.3 0.15
    2007 43517 23.97 0.06 20.7 13.29 176.7 1.46 1.16 0.1 78.0 0.12
    2008 51268 26.26 0.07 23.0 16.59 275.2 2.63 1.44 0.1 97.2 0.14
    2009 49317 23.75 0.06 20.8 13.79 190.2 2.76 1.46 0.3 85.5 0.12
    2010 50671 24.34 0.08 20.4 16.90 285.7 2.70 1.48 0.1 99.7 0.15
    2011 20477 26.24 0.12 22.3 16.69 278.6 2.52 1.45 0.1 101.9 0.23
    2012 24925 25.90 0.11 22.4 16.64 276.9 1.41 1.17 0.1 95.5 0.21
    2013 23432 25.07 0.11 21.2 16.21 262.8 1.76 1.29 0.1 90.5 0.21
    2014 12373 22.74 0.15 18.3 16.60 275.5 1.78 1.36 0.2 90.1 0.29
    全样统计*
    Total
    345408 24.99 0.03 21.0 16.26 264.2 2.47 1.43 0.1 101.9 0.05
    注(Note):* 2005—2014 年全省采集全部样品的数据汇总统计 Statistics of all the samples from 2005 to 2014.
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    表 2  土壤有效硫分级指标及安徽省耕地土壤硫在各级中的比例

    Table 2.  The grades of soil available S contents and the percentages of farmlands in each grade in Anhui Province

    分级
    Grade
    安徽省标准Anhui grade 国家标准National grade*
    S
    (mg/kg)
    样点数
    Sample No.
    频率 (%)
    Percentage
    S
    (mg/kg)
    样点数
    Sample No.
    频率 (%)
    Percentage
    极缺Scarce < 10 47543 13.76 < 8 29849 8.64
    缺乏Deficient 10~16 72235 20.91 8~16 89929 26.04
    较缺乏Low 16~22 63673 18.43 16~30 124557 36.06
    不缺Medium 22~34 84018 24.32 > 30 101073 29.26
    丰富High > 34 77939 22.56
    注(Note):*国家标准为全国第二次土壤普查有效硫分级The national grade is the “Classification of soil available sulfur in 2nd National Soil Survey”.
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    表 3  安徽省各市各级有效硫含量土壤面积及比例

    Table 3.  Area and percentage of soil with available sulfur content in different grades in the cities of Anhui Province

    地区
    City
    耕地面积Farmland area (× 104 hm2) 占比Percentage (%)
    总面积Total area 缺硫面积S deficiency 极缺Scarce 缺乏Deficient 较缺乏Low 不缺Medium 丰富High
    安庆市Anqing 44.78 22.48 15.78 21.51 12.92 16.57 33.22
    蚌埠市Bengbu 37.74 17.64 5.84 16.81 24.10 32.22 21.02
    亳州市Bozhou 59.92 48.07 24.59 30.90 24.73 15.31 4.47
    池州市Chizhou 13.84 5.95 10.91 14.08 17.99 27.24 29.78
    滁州市Chuzhou 71.58 28.47 10.85 12.43 16.49 25.95 34.28
    阜阳市Fuyang 65.01 51.73 37.31 27.09 15.18 12.88 7.55
    合肥市Hefei 56.08 16.87 8.34 10.17 11.57 22.75 47.17
    淮北市Huaibei 16.81 6.72 4.16 6.27 29.53 42.51 17.53
    淮南市Huainan 14.44 4.39 4.76 10.91 14.72 32.55 37.07
    黄山市Huangshan 6.88 5.47 26.01 30.29 23.25 14.66 5.80
    六安市Lu’an 71.67 35.23 5.66 18.97 24.53 36.96 13.89
    马鞍山市Maanshan 17.52 4.52 1.94 7.44 16.44 29.87 44.32
    宿州市Suzhou 57.14 47.29 31.95 30.99 19.82 14.44 2.79
    铜陵市Tongling 2.58 1.71 13.67 37.36 15.15 18.34 15.49
    芜湖市Wuhu 26.80 6.68 6.75 7.90 10.28 22.69 52.38
    宣城市Xuancheng 24.83 7.96 1.73 7.58 22.74 33.41 34.53
    全省Total 587.64 311.19 13.76 20.91 18.43 24.32 22.56
    注(Note):数据为 2009 至 2014 年采样数据,耕地面积为2015年统计年鉴数据 The data in the table are from 2009 to 2014,and the farmland area is from the statistical yearbook of 2015.
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    表 4  安徽省农区各级有效硫含量土壤在其总面积中的占比

    Table 4.  Percentage of soil in different available sulfur grades in the area of rural regions in Anhui Province

    农区
    Rural region
    土样数
    Sample No.
    平均值 (mg/kg)
    Mean
    占比Percentage (%)
    极缺Scarce 缺乏Deficient 较缺乏Low 不缺Medium 丰富High
    淮北Huai-bei 72968 19.46 ± 0.09 22.95 23.50 21.04 21.92 10.60
    江淮Jiang-huai 38476 31.77 ± 0.18 6.50 10.91 15.92 29.86 36.81
    沿江Yan-jiang 25822 30.13 ± 0.22 9.68 16.11 14.79 22.45 36.98
    皖西West Anhui 23866 22.86 ± 0.16 8.36 22.21 24.67 32.30 12.47
    皖南South Anhui 20063 24.41 ± 0.24 17.21 20.93 19.43 19.67 22.76
    注(Note):数据为2009至2014年采样数据 The data in the table are from 2009 to 2014.
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    表 5  安徽省不同土壤有效硫平均含量及各级有效硫的分布频率

    Table 5.  Mean available S contents and the percentages in different sulfur grades of soils in Anhui Province

    土类
    Soil type
    平均值(mg/kg)
    Mean
    样点数
    Sample No.
    占比Percentage (%)
    极缺Scarce 缺乏Deficient 较缺乏Low 不缺Medium 丰富High
    灰潮土Grey fluvo-aquic soil 24.08 10192 21.36 20.16 15.08 22.15 21.25
    黄潮土Yellow fluvo-aquic soil 19.96 35164 20.88 20.87 23.02 23.44 11.80
    粗骨土Rhogosol 19.56 116 26.72 30.17 17.24 12.93 12.93
    红壤Red soil 21.97 2217 17.28 25.17 23.46 16.33 17.77
    黄褐土Yellow-cinnamon soil 28.38 6606 10.40 14.67 17.89 25.55 31.49
    黄壤Yellow soil 20.56 555 12.61 28.29 27.03 18.92 13.15
    黄棕壤Yellow brown soil 24.24 5213 16.96 22.71 17.97 21.89 20.47
    砂姜黑土Lime concretion black soil 18.51 33732 23.35 26.61 20.46 20.78 8.79
    石灰土Lime soil 22.92 550 13.45 25.45 19.64 24.91 16.55
    紫色土Purple soil 18.27 1071 20.26 25.02 26.61 22.69 5.42
    棕壤Brown soil 17.60 916 26.53 29.69 17.03 19.10 7.64
    水稻土Paddy soil 29.04 84107 8.62 15.52 17.50 27.54 30.83
    注(Note):数据为2009至2014年采样平均值 The data in the table are the sampling average from 2009 to 2014.
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    表 6  1996年和2014主要土壤中有效硫 < 16 mg/kg的面积在该类土中的占比 (%)

    Table 6.  The percentage of area with available soil S < 16 mg/kg in the main soil groups in 1996 and 2014 in Anhui

    年份
    Year
    黄潮土
    YFA
    灰潮土
    GFA
    紫色土
    Purple soil
    砂姜黑土
    LCB
    黄褐土
    YC
    黄棕壤
    YB
    水稻土
    Paddy soil
    红壤
    Red soil
    1996 62.00 47.00 42.00 34.00 32.00 20.00 15.00 4.00
    2014 41.75 41.52 45.28 49.96 25.07 39.67 24.14 42.45
    变化Variation –20.25 –5.48 3.28 15.96 –6.53 19.67 9.14 38.45
    注(Note):YFA—Yellow fluvo-aquic soil; GFA—Grey fluvo-aquic soil; LCB—Lime concretion black soils; YC—Yellow-cinnamon soils; YB—Yellow brown soil.
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    [9] 侯玲利陈磊郭雅玲葛洪力王果连伟 . 福建省铁观音茶园土壤镁素状况研究. 植物营养与肥料学报, 2009, 15(1): 133-138. doi: 10.11674/zwyf.2009.0119
    [10] 申进文沈阿林张玉亭霍云凤 . 平菇栽培废料等有机肥对土壤活性有机质和土壤酶活性的影响. 植物营养与肥料学报, 2007, 13(4): 631-636. doi: 10.11674/zwyf.2007.0415
    [11] 叶优良李生秀 . 石灰性土壤起始NO3--N对土壤供氮能力测定方法的影响. 植物营养与肥料学报, 2002, 8(3): 310-317. doi: 10.11674/zwyf.2002.0310
    [12] 史吉平张夫道林葆 . 长期定位施肥对土壤有机无机复合状况的影响. 植物营养与肥料学报, 2002, 8(2): 131-136. doi: 10.11674/zwyf.2002.0201
    [13] 张艳玲潘根兴胡秋辉邱多生储秋华 . 江苏省几种低硒土壤中硒的形态分布及生物有效性. 植物营养与肥料学报, 2002, 8(3): 355-359. doi: 10.11674/zwyf.2002.0318
    [14] 李书田林葆周卫汪洪荣向农 . 土壤中不同形态硫的生物有效性研究. 植物营养与肥料学报, 2000, 6(1): 48-57. doi: 10.11674/zwyf.2000.0108
    [15] 林葆李书田周卫 . 土壤有效硫评价方法和临界指标的研究. 植物营养与肥料学报, 2000, 6(4): 436-445. doi: 10.11674/zwyf.2000.0412
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    [17] 陈同斌陈志军 . 土壤中溶解性有机质及其对污染物吸附和解吸行为的影响. 植物营养与肥料学报, 1998, 4(3): 201-210. doi: 10.11674/zwyf.1998.0301
    [18] 黄绍文金继运王泽良程明芳 . 北方主要土壤钾形态及其植物有效性研究. 植物营养与肥料学报, 1998, 4(2): 156-164. doi: 10.11674/zwyf.1998.0209
    [19] 吴巍张宽王秀芳孙淑荣王晓村胡会军 . 土壤有效钾的吸附特征与钾肥有效性的研究. 植物营养与肥料学报, 1998, 4(3): 271-276. doi: 10.11674/zwyf.1998.0311
    [20] 李书田林葆 . 土壤中植物有效硫的评价. 植物营养与肥料学报, 1998, 4(1): 75-83. doi: 10.11674/zwyf.1998.0112
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-11-09
  • 刊出日期:  2018-11-01

安徽省土壤有效硫现状及时空分布

    作者简介:钱晓华 Tel:0551-62657815,E-mail: qxh.ah@163.com
    通讯作者: 杨平, pingy_s@163.com
  • 1. 安徽省土壤肥料总站,合肥 230001
  • 2. 宣城市土肥站,安徽宣城 242000
  • 3. 太湖县土肥站,安徽太湖 246400
  • 4. 宿州市埇桥区农技中心,安徽宿州 234000
  • 5. 涡阳县农技中心,安徽涡阳 233600
  • 6. 六安市园林绿化管理局,安徽六安 237000
  • 基金项目: 国家财政专项测土配方施肥补贴项目(2005—2015年)资助。
  • 摘要:  【目的】 土壤有效硫是作物硫素营养的主要来源,在获取省域范围耕地土壤有效硫基础数据和硫肥试验研究结果的基础上,以地统计学特征分析和新的土壤有效硫分级指标统计为手段,研究全省土壤有效硫时空变化特点和区域性分布现状,掌握全省耕地土壤硫养分丰缺状况及供给水平,为科学施肥提供依据。 【方法】 选择安徽省砂姜黑土、潮土、黄褐土、水稻土等11个土类,采集农田0—20 cm耕层土样34.5万个。通过大样本数据的统计分析,利用ArcGIS进行Kriging插值的地统计学分析,按照本省耕地土壤有效硫新的丰缺分级标准,即极缺 (< 10.0 mg/kg)、缺乏 (10 ~16 mg/kg)、较缺乏 (16~22 mg/kg)、中等 (22~34 mg/kg) 和丰富 (> 34 mg/kg) 五级,结合第二次土壤普查分级指标对应分析,进行省域耕地土壤有效硫丰缺现状和时空分布研究。 【结果】 1) 全省耕地土壤有效硫含量范围在0.10 ~101.90 mg/kg之间,平均值为24.99 mg/kg,中位数为21.00 mg/kg。2) 全省耕地土壤缺硫概率较大。有效硫含量处于极缺 (< 10 mg/kg)、缺乏 (10 ~16 mg/kg) 与较缺乏 (16 ~22 mg/kg) 水平的分别占总样本数的13.76%、20.91%和18.43%。3) 省域总体缺硫状况由东向西递增、南北向中间趋减。按不同农业区域比较,淮北平原的宿州、亳州和阜阳市缺硫最严重,其次是皖南山区,又以黄山市、铜陵市土壤缺硫较严重。4) 土壤类型和时空变化上,以棕壤、黄潮土、粗骨土、红壤、黄壤、紫色土和砂浆黑土等缺硫最为严重。与20年前研究分析比较,沿江平原、江淮丘陵和皖西农区缺硫趋势减弱,而皖南山区土壤缺硫状况明显加重。目前,棕壤、砂姜黑土和黄棕壤缺硫频率和风险增大,而黄潮土、黄褐土和灰潮土缺硫频率降低。 【结论】 省域耕地缺硫 (< 22 mg/kg) 面积约311.19 × 104 hm2,占全省耕地总面积的53.10%。针对棕壤、砂浆黑土、黄潮土、红壤等九类土壤缺硫比率高 (39.67% ~56.89%之间) 的现状,应推荐含硫化肥或补施硫肥,降低作物缺硫风险。

    English Abstract

    • 国内外有关土壤氮、磷、钾大量元素及其区域分布的研究比较多,而对中微量元素研究则相对较少。硫是植物必需的营养元素,需求量和磷相当,有些作物需硫甚至超过磷[1]。土壤有效硫是作物硫素营养的主要来源,土壤缺硫的地区有亚洲、大洋洲、非洲、西欧和北美,几乎遍及世界各地[12]。国际上自1960年以来,关于植物的硫素营养和土壤硫的含量分布、有机硫的转化、硫的循环以及土壤、植物中硫的测定等都进行了大量的研究。迄今,国外对土壤硫素状况和硫肥肥效已取得不少研究结果,澳大利亚、新西兰、南美和北美以及非洲和亚洲的热带地区均有区域性有效硫报道[1, 34]

      进入20世纪90年代,我国学者相继对天津、山东、江苏、湖南、四川、陕西等地区的土壤有效硫状况及硫肥效应进行了研究[12, 5]。安徽省的研究亦卓有成效[6],上世纪70年代,祁敏在安徽省安庆地区进行了土壤有效硫的调研;90年代,章力干等对安徽淮北土壤有效硫状况及其影响因素进行了特征性分析[78],胡正义等对安徽省黄潮土、灰潮土、砂姜黑土、黄褐土、黄红壤和水稻土等土壤耕层的硫形态组份进行了分析[9],但总体上局限在跨大区代表性取样分析,对安徽省大范围农田尺度的土壤硫素状况和时空变化仍缺乏系统的研究。

      综合国内外有关土壤有效硫研究的大部分文献,内容多集中在作物硫营养肥效和植物缺硫机理等基础性研究方面,调查一般采用土壤大比例尺代表性采样的方法,缺少广泛、系统性的农田土壤硫素分布现状调查和测定数据,研究结论不能客观反映省域硫元素分布规律。近年开始的有效硫地统计学分析,国内外研究结果基本相似,如陕西、河北土壤有效硫最大相关距离为30 ~60 km,空间变异具有渐变性。土壤有效硫含量易受人为活动如施肥、耕作的影响,此类变异的随机性、结构性、独立性与相关性反映出一定区域局部的定量变化特征[5]。在缺硫指标方面,国外确定的土壤缺硫临界值一般为10 ~12 mg/kg,与国内同类研究相比明显偏低,究其原因主要是国外土壤有效硫评价方法和临界指标研究所用的植物是牧草或燕麦,其吸硫量和干物质产量较低[1011]。自第二次土壤普查后30年间,国内仍普遍使用土壤有效硫4级丰缺指标,即:极缺 (< 8 mg/kg)、缺乏 (8 ~16 mg/kg)、潜在性缺乏 (16 ~30 mg/kg) 和充足 (> 30 mg/kg)[1, 67]。从研究与应用现状分析,由于我国农作物产量水平的提高及作物肥效试验的扩大,该指标已难以满足作物实际缺硫估计的要求,尤其在大田生产上指导性不强。

      2005年以来,随着测土配方施肥项目的开展,安徽省先后有95个县 (市、区) 完成了有效硫等中微量元素营养的调查采样、分析,进行了小麦、油菜、水稻等作物多年多点试验66个 (油菜试验25个,水稻试验27个,小麦、玉米、大豆轮作试验计14个)。根据田间试验及相关分析,率先研究并制订了《硫肥合理施用技术规程》(DB34/T2846-2017),将有效硫丰缺指标更新调整为五级,即:极缺 (< 10.0 mg/kg)、缺乏 (10 ~16 mg/kg)、较缺乏 (16 ~22 mg/kg)、中等 (22 ~34 mg/kg) 和丰富 (> 34 mg/kg)[12]。在此基础上,本文收集整理了测土配方施肥项目10年来获取的全省土壤有效硫数据、试验分析与空间数据并组织专家进行审核,开展了耕地土壤有效硫丰缺现状及时空变异研究,旨在研究全省农田土壤有效硫丰缺现状、分布特征和变化规律,探讨不同土壤类型有效硫差异和省域硫养分空间变异结构,对掌握安徽省耕地硫元素有效供给状况和推进科学施用硫肥技术具有十分重要的作用。

      • 安徽省位于我国的东南部,地处长江、淮河的中下游,介于东经114°54′ ~119°37′、北纬29°41′ ~34°38′之间。根据安徽省第二次土壤普查土壤分类系统 (1988年) 划分,全省共有砂姜黑土、黄褐土、潮土、水稻土等13个土类、34个亚类、218个土种,其中水稻土、潮土、砂姜黑土、黄褐土等4个土类包括耕地土种167个,占土种的72%。

      • 2005年以来,在安徽省砂姜黑土、潮土、水稻土等11个土类,按农区耕地每10公顷左右取一个代表性土样的方法,采集0—20 cm土层土壤样品,共采集了 (包括90%的耕地类型和少量园地土种) 34.5万个耕层土样。依照《测土配方施肥技术规范》,统一标准采样、风干、磨碎、过1 mm筛和分析。

      • 磷酸盐–乙酸浸提–硫酸钡比浊法。

      • 对调查分析区域内土壤样品所获得土壤硫养分状况数据,采用传统统计学方法进行数据处理。通过3σ准则处理特异值,即样本平均值加减三倍标准差,在此区间以外的数据均定为特异值,然后分别用正常最大值和正常最小值代替特异值[13]。特异值识别和处理后的样本其描述性分析利用Excel软件进行。

        由于采样点过多时随机误差增加,可能降低土壤有效养分空间预测精度,同时为减轻插值分析计算量,本研究用ArcGIS10.1的Create Random Points工具对样本进行随机处理,全省共生成50374个采样点进行插值分析。在进行养分空间克里格 (Kriging) 插值前,先进行养分的空间趋势效应分析,以反映土壤肥力因子的空间分布特点,为土壤养分数据进行空间插值提供准确的阶数参数,避免在阶数选择上造成可能误差[1415]

      • 安徽省各年度土壤有效硫统计分析结果表明 (表1),全省土壤有效硫含量范围在0.10 ~101.90 mg/kg之间,平均值为24.99 mg/kg,中位数为21.00 mg/kg,两者有一定的偏差,说明平均值受全省有效硫样本数据的极值尤其是最大值的影响较大。由峰度值2.74也表明,全省有效硫含量数据分布略呈扁平状态,没有明显的尖峰;偏度值1.43说明,土壤有效硫含量数据为左偏分布,数据向极小值方向相对集中,即土壤有效硫的中心趋向分布被较低值影响而使其呈非标准态的正态分布。2005—2014年,多数年份的土壤有效硫统计分析总体趋势与上述分析相似。

        表 1  安徽省土壤有效硫描述性统计表

        Table 1.  Descriptive statistics of soil available sulfur in Anhui province

        年度
        Year
        样本数
        Sample No.
        平均值
        Mean
        标准误差
        Error
        中位数
        Median
        标准差
        SD
        方差
        Variance
        峰度
        Kurtosis
        偏度
        Skewness
        最小值
        Min.
        最大值
        Max.
        置信度
        Confidence
        2005 26999 29.09 0.13 20.5 21.45 459.9 1.17 1.39 0.1 101.4 0.26
        2006 42429 23.57 0.08 19.3 15.45 238.8 1.09 1.08 0.1 86.3 0.15
        2007 43517 23.97 0.06 20.7 13.29 176.7 1.46 1.16 0.1 78.0 0.12
        2008 51268 26.26 0.07 23.0 16.59 275.2 2.63 1.44 0.1 97.2 0.14
        2009 49317 23.75 0.06 20.8 13.79 190.2 2.76 1.46 0.3 85.5 0.12
        2010 50671 24.34 0.08 20.4 16.90 285.7 2.70 1.48 0.1 99.7 0.15
        2011 20477 26.24 0.12 22.3 16.69 278.6 2.52 1.45 0.1 101.9 0.23
        2012 24925 25.90 0.11 22.4 16.64 276.9 1.41 1.17 0.1 95.5 0.21
        2013 23432 25.07 0.11 21.2 16.21 262.8 1.76 1.29 0.1 90.5 0.21
        2014 12373 22.74 0.15 18.3 16.60 275.5 1.78 1.36 0.2 90.1 0.29
        全样统计*
        Total
        345408 24.99 0.03 21.0 16.26 264.2 2.47 1.43 0.1 101.9 0.05
        注(Note):* 2005—2014 年全省采集全部样品的数据汇总统计 Statistics of all the samples from 2005 to 2014.
      • 表2分析表明,本省耕地土壤缺硫明显。按照本省有效硫五级指标和全国第二次土壤普查有效硫指标分别统计分析,全省耕地土壤有效硫含量处于极缺 (< 10 mg/kg) 和缺乏 (10 ~16 mg/kg) 水平的分别占总样本数的13.76%和20.91%,即有效硫明显缺乏的样本数占全省总样本数的34.67%,有效硫处于较缺乏 (16 ~22 mg/kg) 水平的占18.43%。

        表 2  土壤有效硫分级指标及安徽省耕地土壤硫在各级中的比例

        Table 2.  The grades of soil available S contents and the percentages of farmlands in each grade in Anhui Province

        分级
        Grade
        安徽省标准Anhui grade 国家标准National grade*
        S
        (mg/kg)
        样点数
        Sample No.
        频率 (%)
        Percentage
        S
        (mg/kg)
        样点数
        Sample No.
        频率 (%)
        Percentage
        极缺Scarce < 10 47543 13.76 < 8 29849 8.64
        缺乏Deficient 10~16 72235 20.91 8~16 89929 26.04
        较缺乏Low 16~22 63673 18.43 16~30 124557 36.06
        不缺Medium 22~34 84018 24.32 > 30 101073 29.26
        丰富High > 34 77939 22.56
        注(Note):*国家标准为全国第二次土壤普查有效硫分级The national grade is the “Classification of soil available sulfur in 2nd National Soil Survey”.
      • 采用本省有效硫五级分类,制做全省土壤有效硫地理分布图 (图1),得出省域分布规律如下:缺硫 (< 16 mg/kg) 主要集中在淮北平原区、皖西大别山和长江以南的西部冲积平原及丘陵山区;在安徽省域的沿淮至长江流域的广大中部地区,土壤不缺硫或丰富,其中,沿涡河的谯城、涡阳,沿长江的宿松、望江、池州 (市),安徽东、中部的天长、来安、全椒、庐江和居巢等区域土壤有效硫也明显高于其他地区;在全省土壤缺硫区域向硫丰富过渡地带,土壤多为潜在性缺硫或不缺硫;极缺硫 (< 10 mg/kg) 仅出现在缺硫分布区,且面积相对较小,呈分散状分布。

        图  1  安徽省土壤有效硫分布

        Figure 1.  Spatial distribution of soil available sulfur in Anhui Province

      • 图2显示,省域总体缺硫现状为由东向西递增、南北向中间趋减,较直观地反映出安徽省耕地土壤有效硫现状。缺硫区域特点呈现趋势为:由东向西呈直线型,逐渐增加,养分空间克里格 (Kriging) 插值的趋势效应为Ⅰ阶;由南向北呈“U”型,为先增加后减少再增加,趋势效应为Ⅱ阶。

        图  2  土壤有效硫趋势分析图

        Figure 2.  Trend analysis graph of soil available sulfur

      • 安徽省耕地总面积587.64万hm2 (2015年统计年鉴数据),土壤缺硫 (< 16 mg/kg) 和较缺硫 (16~22 mg/kg) 耕地面积约311.19万hm2,占全省耕地总面积的53.10%。从各市耕地土壤缺硫和较缺硫比率看,宿州、亳州和阜阳三市缺硫状况最为严重,都达到80%。缺硫耕地面积以阜阳市最大,达51.73万hm2,其次是亳州市和宿州市,分别为48.70和47.29万hm2,三市耕地缺硫面积占全省缺硫总面积的47.27%。黄山市、铜陵市土壤缺硫也较为严重,其缺硫面积均超过本地区耕地面积的60%。其他各市土壤缺硫状况相对较轻,一般占耕地总面积的20%~50%;马鞍山和芜湖两市土壤缺硫状况最轻,占本地区耕地面积不足25% (表3)。

        表 3  安徽省各市各级有效硫含量土壤面积及比例

        Table 3.  Area and percentage of soil with available sulfur content in different grades in the cities of Anhui Province

        地区
        City
        耕地面积Farmland area (× 104 hm2) 占比Percentage (%)
        总面积Total area 缺硫面积S deficiency 极缺Scarce 缺乏Deficient 较缺乏Low 不缺Medium 丰富High
        安庆市Anqing 44.78 22.48 15.78 21.51 12.92 16.57 33.22
        蚌埠市Bengbu 37.74 17.64 5.84 16.81 24.10 32.22 21.02
        亳州市Bozhou 59.92 48.07 24.59 30.90 24.73 15.31 4.47
        池州市Chizhou 13.84 5.95 10.91 14.08 17.99 27.24 29.78
        滁州市Chuzhou 71.58 28.47 10.85 12.43 16.49 25.95 34.28
        阜阳市Fuyang 65.01 51.73 37.31 27.09 15.18 12.88 7.55
        合肥市Hefei 56.08 16.87 8.34 10.17 11.57 22.75 47.17
        淮北市Huaibei 16.81 6.72 4.16 6.27 29.53 42.51 17.53
        淮南市Huainan 14.44 4.39 4.76 10.91 14.72 32.55 37.07
        黄山市Huangshan 6.88 5.47 26.01 30.29 23.25 14.66 5.80
        六安市Lu’an 71.67 35.23 5.66 18.97 24.53 36.96 13.89
        马鞍山市Maanshan 17.52 4.52 1.94 7.44 16.44 29.87 44.32
        宿州市Suzhou 57.14 47.29 31.95 30.99 19.82 14.44 2.79
        铜陵市Tongling 2.58 1.71 13.67 37.36 15.15 18.34 15.49
        芜湖市Wuhu 26.80 6.68 6.75 7.90 10.28 22.69 52.38
        宣城市Xuancheng 24.83 7.96 1.73 7.58 22.74 33.41 34.53
        全省Total 587.64 311.19 13.76 20.91 18.43 24.32 22.56
        注(Note):数据为 2009 至 2014 年采样数据,耕地面积为2015年统计年鉴数据 The data in the table are from 2009 to 2014,and the farmland area is from the statistical yearbook of 2015.
      • 按安徽省的淮北平原、江淮丘陵、沿江平原、皖西山区和皖南山区 (简称淮北、江淮、沿江、皖西和皖南) 五大农区分别统计,不同农区土壤有效硫 (表4) 结果表明,安徽省土壤有效硫平均含量以淮北最低,江淮最高,各农区平均含量依次为:淮北19.46 mg/kg、皖西22.86 mg/kg、皖南24.41 mg/kg、沿江30.13 mg/kg、江淮31.77 mg/kg。土壤有效硫极缺 (< 10 mg/kg) 和缺乏 (10~16 mg/kg) 比率,以淮北最多,占样品总量的46.45%;皖南次之,占38.14%;皖西第三,占30.57%。土壤有效硫较缺乏比率 (16~22 mg/kg),以皖西最高,占样品总量的24.67%;其次为淮北,占21.04%;皖南区略低,占样品总量的19.43%。土壤有效硫不缺 (22~34 mg/kg) 和丰富 (> 34 mg/kg) 比率,沿江占样品总量的59.43%,江淮高达66.67%。江淮与沿江地区土壤有效硫含量较高,应与区域内施肥水平较高以及工矿业排放等因素有密切关系,工业密集区大气中硫污染程度高,可通过降雨或干沉降输入土壤[1, 1516]

        表 4  安徽省农区各级有效硫含量土壤在其总面积中的占比

        Table 4.  Percentage of soil in different available sulfur grades in the area of rural regions in Anhui Province

        农区
        Rural region
        土样数
        Sample No.
        平均值 (mg/kg)
        Mean
        占比Percentage (%)
        极缺Scarce 缺乏Deficient 较缺乏Low 不缺Medium 丰富High
        淮北Huai-bei 72968 19.46 ± 0.09 22.95 23.50 21.04 21.92 10.60
        江淮Jiang-huai 38476 31.77 ± 0.18 6.50 10.91 15.92 29.86 36.81
        沿江Yan-jiang 25822 30.13 ± 0.22 9.68 16.11 14.79 22.45 36.98
        皖西West Anhui 23866 22.86 ± 0.16 8.36 22.21 24.67 32.30 12.47
        皖南South Anhui 20063 24.41 ± 0.24 17.21 20.93 19.43 19.67 22.76
        注(Note):数据为2009至2014年采样数据 The data in the table are from 2009 to 2014.
      • 安徽省砂姜黑土、潮土、水稻土等11个土类 (其中,潮土类按黄潮土、灰潮土亚类分别统计) 有效硫汇总统计结果 (表5) 表明,不同土类以棕壤的有效硫平均值最低,为17.60 mg/kg,其次是黄潮土、粗骨土、红壤、黄壤、紫色土和砂浆黑土,平均值均低于有效硫较缺乏指标 (22 mg/kg);其余土类均高于22 mg/kg,其中水稻土有效硫含量最高,为29.04 mg/kg。从缺硫发生频率看,棕壤、粗骨土和砂姜黑土最容易出现缺硫,有效硫 < 16 mg/kg的频率均达到或超过50%;紫色土、红壤、黄潮土、灰潮土、黄棕壤和黄壤的缺乏 (< 16 mg/kg) 频率分布处于39.67%~45.28%之间;水稻土、黄褐土缺硫风险最低,有效硫 < 16 mg/kg的频率分别为24.14%和25.07%,而不缺硫频率在60%左右。前八类土壤应注意选择含硫化肥和补施硫肥,以提高土壤有效硫含量,降低作物缺硫风险 [1516]

        表 5  安徽省不同土壤有效硫平均含量及各级有效硫的分布频率

        Table 5.  Mean available S contents and the percentages in different sulfur grades of soils in Anhui Province

        土类
        Soil type
        平均值(mg/kg)
        Mean
        样点数
        Sample No.
        占比Percentage (%)
        极缺Scarce 缺乏Deficient 较缺乏Low 不缺Medium 丰富High
        灰潮土Grey fluvo-aquic soil 24.08 10192 21.36 20.16 15.08 22.15 21.25
        黄潮土Yellow fluvo-aquic soil 19.96 35164 20.88 20.87 23.02 23.44 11.80
        粗骨土Rhogosol 19.56 116 26.72 30.17 17.24 12.93 12.93
        红壤Red soil 21.97 2217 17.28 25.17 23.46 16.33 17.77
        黄褐土Yellow-cinnamon soil 28.38 6606 10.40 14.67 17.89 25.55 31.49
        黄壤Yellow soil 20.56 555 12.61 28.29 27.03 18.92 13.15
        黄棕壤Yellow brown soil 24.24 5213 16.96 22.71 17.97 21.89 20.47
        砂姜黑土Lime concretion black soil 18.51 33732 23.35 26.61 20.46 20.78 8.79
        石灰土Lime soil 22.92 550 13.45 25.45 19.64 24.91 16.55
        紫色土Purple soil 18.27 1071 20.26 25.02 26.61 22.69 5.42
        棕壤Brown soil 17.60 916 26.53 29.69 17.03 19.10 7.64
        水稻土Paddy soil 29.04 84107 8.62 15.52 17.50 27.54 30.83
        注(Note):数据为2009至2014年采样平均值 The data in the table are the sampling average from 2009 to 2014.
      • 1996年,张继榛等[7]采集安徽省13种母质、10个土类的耕层土样800个,首次对安徽省土壤有效硫含量进行了较全面的分析。本研究与当时结论作对比,可以看出省域不同地区和土壤有效硫含量发生了变化。1996年,缺硫土壤,淮北 (47.7%) > 皖西 (42.0%) > 沿江 (28.0%) > 皖南 (17.0%) > 江淮 (15.5%),而现在缺硫区域分布为淮北 (46.4%) > 皖南 (38.1%) > 皖西 (30.6%) > 沿江 (25.8%) > 江淮 (17.4%)。淮北、皖西和沿江三区域缺硫比率略降,变化最为明显的是皖南地区土壤缺硫状况明显趋重,其原因主要是皖南地区农作物复种指数很高,大多在200% 或更高,每年从土壤中消耗有效硫数量很大,如肥料结构中硫源断绝,即会发生作物缺硫 [7, 16]

      • 表6对比看出,土壤缺硫状况随着时间的推移发生改变。1996年土壤缺硫最为严重的是黄潮土,缺硫土壤频率高达62.00%,而本研究最为严重的是棕壤和粗骨土,占56.90%。耕地土壤缺硫土类变化最明显的是红壤,其缺硫频率由4.0%增加到42.4%;其次是砂姜黑土和黄棕壤,从缺硫频率20% ~30%上升至40%~50%。红壤和黄棕壤主要分布在皖南和皖西山区,这与上文所述的全省缺硫区域变化规律同步。本研究中,土壤缺硫明显减轻的土壤类型有黄潮土、黄褐土和灰潮土,尤以黄潮土变化最明显,缺硫频率从62.0%降至41.8%,其余频率多集中在40%~45%,由此可见各类土壤均出现了不同程度的缺硫风险。

        表 6  1996年和2014主要土壤中有效硫 < 16 mg/kg的面积在该类土中的占比 (%)

        Table 6.  The percentage of area with available soil S < 16 mg/kg in the main soil groups in 1996 and 2014 in Anhui

        年份
        Year
        黄潮土
        YFA
        灰潮土
        GFA
        紫色土
        Purple soil
        砂姜黑土
        LCB
        黄褐土
        YC
        黄棕壤
        YB
        水稻土
        Paddy soil
        红壤
        Red soil
        1996 62.00 47.00 42.00 34.00 32.00 20.00 15.00 4.00
        2014 41.75 41.52 45.28 49.96 25.07 39.67 24.14 42.45
        变化Variation –20.25 –5.48 3.28 15.96 –6.53 19.67 9.14 38.45
        注(Note):YFA—Yellow fluvo-aquic soil; GFA—Grey fluvo-aquic soil; LCB—Lime concretion black soils; YC—Yellow-cinnamon soils; YB—Yellow brown soil.
      • 对比分析本项目前5年 (2005—2009年) 与后5年 (2010—2014年) 测土数据,土壤有效硫变化为:后5年省域土壤有效硫含量平均值为24.91 mg/kg,比前5年25.04 mg/kg下降了0.13 mg/kg,土壤有效硫含量下降达到显著水平 (P < 0.05)。不同农区分析,淮北平原土壤有效硫含量下降最为明显,由前5年的20.96 mg/kg降到18.98 mg/kg,达到极显著水平 ( P < 0.01);而江淮、皖西、沿江地区后5年土壤有效硫含量平均值分别为32.79、22.53、30.23 mg/kg,较前5年分别增长了0.77、1.36、6.30 mg/kg,增长达到极显著水平 ( P < 0.01);皖南地区变化不显著。

        按照土壤类型分段分析结果表明,水稻土有效硫含量平均值由前5年的30.13 mg/kg降低到后5年的29.70 mg/kg (P < 0.01);砂姜黑土、黄潮土、紫色土有效硫含量平均值分别下降0.37、3.40、9.29 mg/kg ( P < 0.01);灰潮土、红壤、黄褐土、黄棕壤有效硫含量平均值分别增加了3.14、2.88、1.95、1.62 mg/kg ( P < 0.01)。上述研究表明,不同土壤类型有效硫的增加或降低,形成了土壤区域时空变化,但耕作、施肥和环境对土壤有效硫变异的贡献仍有待研究 [7, 1516]

      • 1) 安徽省土壤缺硫状况较为严重,土壤缺硫 (< 16 mg/kg) 和较缺硫 (16~22 mg/kg) 耕地面积约311.19 × 104 hm2,占全省耕地总面积的53.1%。从各市耕地土壤缺硫和较缺硫比率看,宿州、亳州和阜阳三市缺硫状况最为严重,均达到80%以上。五大农区以淮北平原缺硫状况最为严重,缺硫 (< 16 mg/kg) 比率占46.4%。

        2) 安徽省不同土类以棕壤的有效硫平均值最低,为17.60 mg/kg;其次是砂姜黑土、黄潮土、粗骨土、红壤、黄壤和紫色土,平均值低于有效硫较缺乏指标 (22 mg/kg);水稻土有效硫含量最高,平均值为29.04 mg/kg。

        3) 与20年前 (1996年) 相比,土壤有效硫分布状况发生较大变化,其中皖南地区以红壤为主,土壤缺硫状况更加严重。砂姜黑土和黄棕壤缺硫频率和风险增大,而黄潮土、黄褐土和灰潮土缺硫频率降低。以潮土和水稻土为主的沿江地区,作物缺硫较20年前呈减轻的趋势。

        4) 安徽省耕地土壤均出现了不同程度的缺硫状况,对缺硫敏感作物如油菜、小麦等生产有一定程度的影响,其中棕壤、粗骨土和砂姜黑土最容易出现缺硫,紫色土、红壤、黄潮土、灰潮土、黄棕壤和黄壤的缺乏发生频率也比较高。需要加强土壤有效硫定点动态监测,指导农民科学施用硫肥,降低作物缺硫风险。

    参考文献 (16)

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