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青海省春油菜区土壤养分状况及施肥策略

徐倩 宋佳 田汇 张洋 胥婷婷 张荣 左亚杰 马爱生 姚致远 高亚军

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青海省春油菜区土壤养分状况及施肥策略

    作者简介: 徐倩 E-mail: qianxu99@foxmail.com;
    通讯作者: 高亚军, E-mail:yajungao@nwsuaf.edu.cn

Status of soil nutrients of spring rapeseed planting area and fertilization strategy in eastern Qinghai Province

    Corresponding author: GAO Ya-jun, E-mail:yajungao@nwsuaf.edu.cn
  • 摘要: 目的 海拔高度、成土母质、气候条件、种植品种、耕作方式和施肥水平等因素对农田土壤肥力产生深刻影响。调查明确青海省春油菜区土壤养分的空间分布现状,有助于制定合理的施肥策略和实现该地区春油菜高产优质以及农业的可持续发展。 方法 2015年在青海省东部的湟中、大通和互助三个春油菜主产县,依据各乡镇油菜种植面积大小,共采集了103个耕层土壤样品。测定土壤主要养分含量,并结合ArcGIS中的Kriging插值法研究春油菜田土壤肥力现状及其空间分布特征。 结果 土壤各养分平均含量分别为有机质26.81 g/kg (中等)、全氮1.97 g/kg (丰富)、速效磷19.03 mg/kg (中等)、速效钾164.27 mg/kg (丰富)、有效铁12.02 mg/kg (丰富)、有效锰6.43 mg/kg (中等)、有效铜0.70 mg/kg (中等)、有效锌1.81 mg/kg (中等)、有效硼0.27 mg/kg (缺乏)。三县土壤全氮和速效磷含量达到中等水平以上的比例分别为94%和91%。速效钾和有效锌含量区域差异较大,速效钾缺乏及以下比例有23.0%,主要分布在湟中和互助县,有效锌缺乏及以下比例有36.9%,主要分布在互助县;有效硼缺乏及以下比例高达93.2%,主要分布在互助和大通县。 结论 青海省春油菜土壤氮磷钾养分含量整体偏高,相应化肥减量空间较大。大通、互助两县应合理减施氮肥;湟中、大通两县应降低磷肥施用量;针对湟中和互助县的速效钾含量缺乏地区应适当增施钾肥。土壤有效硼除湟中县的部分地区外均缺乏严重,有效锌含量缺乏的土壤主要分布在互助县,针对以上区域应合理增施硼肥和锌肥,防止作物因缺素而限制产量和品质的提高。养分的平衡供应将有利于提高肥料利用率,实现春油菜产业的可持续发展。
  • 图 1  土壤采样点分布图

    Figure 1.  Distribution of soil sampling sites

    图 2  土壤有机质和氮磷钾空间分布

    Figure 2.  Spatial distribution of soil organic matter and NPK

    图 3  土壤微量元素空间分布

    Figure 3.  Spatial distribution of soil micronutrients

    表 1  土壤养分分级标准

    Table 1.  Standards for grading of soil nutrients in farmlands

    养分
    Nutrient
    很丰富
    Very rich
    丰富
    Rich
    中等
    Moderate
    缺乏
    Deficient
    很缺乏
    Serious deficient
    极缺乏
    Extremely deficient
    有机质 Organic matter (g/kg) > 40 30~40 20~30 10~20 6~10 < 6
    全氮Total N (g/kg) > 2.0 1.5~2.0 1.0~1.5 0.75~1.0 0.50~0.75 < 0.50
    速效磷Available P (mg/kg) > 40 20~40 10~20 5~10 3~5 < 3
    速效钾Available K (mg/kg) > 200 150~200 100~150 50~100 30~50 < 30
    有效铁 Available Fe (mg/kg) > 20 10~20 4.5~10 2.5~4.5 < 2.5
    有效锰 Available Mn (mg/kg) > 30 15~30 5~15 1~5 < 1
    有效铜 Available Cu (mg/kg) > 1.8 1.0~1.8 0.2~1.0 0.1~0.2 < 0.1
    有效锌 Available Zn (mg/kg) > 5.0 2.0~5.0 1.0~2.0 0.5~1.0 < 0.5
    有效硼 Available B (mg/kg) > 2.0 1.0~2.0 0.5~1.0 0.25~0.50 < 0.25
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    表 2  青海省东部地区春油菜田土壤养分含量

    Table 2.  Soil nutrient contents of spring rapeseed farmland in eastern Qinghai Province

    地点
    Location
    养分
    Nutrient
    有机质 (g/kg)
    SOM
    全氮 (g/kg)
    Total N
    速效氮 (mg/kg)
    Available N
    速效磷 (mg/kg)
    Available P
    速效钾 (mg/kg)
    Available K
    有效铁 (mg/kg)
    Available Fe
    有效锰 (mg/kg)
    Available Mn
    有效铜 (mg/kg)
    Available Cu
    有效锌 (mg/kg)
    Available Zn
    有效硼 (mg/kg)
    Available B
    湟中县
    Huangzhong
    最大值Max 33.60 1.94 39.11 48.74 390.00 19.48 9.32 1.53 12.22 1.26
    最小值Min 13.41 0.74 12.30 4.88 60.00 4.38 3.36 0.37 0.73 0.19
    均值Mean 23.36 1.32 28.30 22.83 166.80 10.16 6.17 0.87 3.27 0.49
    标准差SD 5.07 0.35 5.92 10.58 92.14 3.29 1.45 0.34 3.07 0.25
    变异系数CV (%) 21.73 26.28 20.93 46.33 55.24 32.40 23.43 38.85 93.71 51.27
    大通县
    Datong
    最大值Max 56.81 2.96 59.41 42.91 520.00 24.69 11.02 2.05 4.99 0.48
    最小值Min 19.37 1.39 24.04 7.99 60.00 8.29 3.62 0.40 0.61 0.13
    均值Mean 32.42 2.29 33.31 20.05 201.25 14.49 6.59 0.95 1.67 0.33
    标准差SD 8.32 0.41 7.36 9.35 115.26 4.47 1.86 0.43 0.95 0.11
    变异系数CV (%) 25.65 17.81 22.08 46.65 57.27 30.87 28.21 45.22 56.81 32.57
    互助县
    Huzhu
    最大值Max 44.51 3.64 70.59 44.22 460.00 17.72 9.51 1.11 5.98 0.44
    最小值Min 9.52 0.88 18.74 6.44 65.00 3.71 3.88 0.20 0.32 0.01
    均值Mean 25.92 2.13 33.90 16.81 146.67 11.78 6.48 0.51 1.18 0.15
    标准差SD 7.61 0.56 9.55 7.67 78.39 3.40 1.04 0.20 0.87 0.11
    变异系数CV (%) 29.37 26.19 28.17 45.60 53.44 28.86 16.09 39.79 73.86 74.23
    总体
    Total
    最大值Max 56.81 3.64 70.59 48.74 520.00 24.69 11.02 2.05 12.22 1.26
    最小值Min 9.52 0.74 12.30 4.88 60.00 3.71 3.36 0.20 0.32 0.01
    均值Mean 26.81 1.97 32.40 19.03 164.27 12.02 6.43 0.70 1.81 0.27
    标准差SD 7.91 0.61 8.56 9.11 93.13 3.92 1.36 0.36 1.86 0.21
    变异系数CV (%) 29.49 30.78 26.43 47.87 56.69 32.63 21.21 51.70 103.18 77.11
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-02-02
  • 刊出日期:  2019-01-01

青海省春油菜区土壤养分状况及施肥策略

    作者简介:徐倩 E-mail: qianxu99@foxmail.com
    通讯作者: 高亚军, yajungao@nwsuaf.edu.cn
  • 1. 西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌 712100
  • 2. 青海大学农林科学院土壤肥料研究所,青海西宁 810016
  • 3. 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室,陕西杨凌 712100

摘要:  目的 海拔高度、成土母质、气候条件、种植品种、耕作方式和施肥水平等因素对农田土壤肥力产生深刻影响。调查明确青海省春油菜区土壤养分的空间分布现状,有助于制定合理的施肥策略和实现该地区春油菜高产优质以及农业的可持续发展。 方法 2015年在青海省东部的湟中、大通和互助三个春油菜主产县,依据各乡镇油菜种植面积大小,共采集了103个耕层土壤样品。测定土壤主要养分含量,并结合ArcGIS中的Kriging插值法研究春油菜田土壤肥力现状及其空间分布特征。 结果 土壤各养分平均含量分别为有机质26.81 g/kg (中等)、全氮1.97 g/kg (丰富)、速效磷19.03 mg/kg (中等)、速效钾164.27 mg/kg (丰富)、有效铁12.02 mg/kg (丰富)、有效锰6.43 mg/kg (中等)、有效铜0.70 mg/kg (中等)、有效锌1.81 mg/kg (中等)、有效硼0.27 mg/kg (缺乏)。三县土壤全氮和速效磷含量达到中等水平以上的比例分别为94%和91%。速效钾和有效锌含量区域差异较大,速效钾缺乏及以下比例有23.0%,主要分布在湟中和互助县,有效锌缺乏及以下比例有36.9%,主要分布在互助县;有效硼缺乏及以下比例高达93.2%,主要分布在互助和大通县。 结论 青海省春油菜土壤氮磷钾养分含量整体偏高,相应化肥减量空间较大。大通、互助两县应合理减施氮肥;湟中、大通两县应降低磷肥施用量;针对湟中和互助县的速效钾含量缺乏地区应适当增施钾肥。土壤有效硼除湟中县的部分地区外均缺乏严重,有效锌含量缺乏的土壤主要分布在互助县,针对以上区域应合理增施硼肥和锌肥,防止作物因缺素而限制产量和品质的提高。养分的平衡供应将有利于提高肥料利用率,实现春油菜产业的可持续发展。

English Abstract

  • 我国在20世纪80年代进行的第二次全国土壤普查明确了主要农田土壤的养分含量和分布等情况,为我国农业生产提供了大量的重要信息[1]。但是近年的研究表明,不同的作物轮作体系、耕作方式和施肥策略等因素的改变使得我国耕地土壤有机质出现明显变化[25],且不同区域的土壤养分状况变异也较大[6]。因此,为了充分合理地利用现有土壤的肥力,必须了解土壤肥力空间变异情况,并以此为依据优化施肥措施,进而实现农业的可持续发展。

    油菜是我国最重要的油料作物,提供了60%左右的国产食用植物油[7]。目前关于春油菜的研究基本侧重于施肥、育种和耕作技术[810],关于春油菜产区土壤养分现状的报道较少,现有资料也是局限于单独一个县[1112]。丛日环等[13]分析了长江中下游不同冬油菜种植区的土壤养分状况,结果表明冬油菜种植区土壤有机质、全氮和有效磷含量均处于适宜/丰富的水平,但是三熟制地区仍有相当比例需要提高土壤有效硼。张智等[14]运用地统计学和ArcGIS技术相结合的方法,对湖北、湖南、江西三省土壤样品的微量元素养分含量的分布特征和空间变异进行研究发现,与第二次土壤普查相比,土壤有效态铁、锰、铜含量均有大幅度提升,鲜有土壤缺乏;锌和硼增幅相对较小,且仍有30.8%和17.7%的耕地处于缺乏状态。综上所述,目前我国油菜土壤养分等方面的研究主要集中在长江流域的冬油菜产区,而有关高寒山区春油菜土壤养分等方面的研究还比较少见。

    青海省是我国春油菜主产区之一,春油菜种植面积达14.8万公顷,仅次于内蒙古 (31.3万公顷) 和甘肃 (16.8万公顷),占我国春油菜种植面积的五分之一[15]。据统计资料表明,春油菜种植面积占青海省油料作物种植面积的98.19%,产量达31.04万吨[16]。近年来高产、优质和双低甘蓝型春油菜杂交种的育成以及大面积推广种植,为青海省农业生产带来巨大的经济效益,油菜成为全省第一大经济作物,在青海省农业生产中占有主导地位[17]。农户调查表明青海省东部农业区66%种植油菜的农户获得的油菜产量处于中等水平,一半左右的农户氮磷肥施用不合理,微量元素肥料的投入量基本为零[18]。因此,为了进一步提升春油菜产量,合理指导农户施肥必须先了解春油菜产区土壤养分现状。

    青海东部高寒山区是青海省三大油菜生产基地之一,湟中、大通和互助三县是东部地区主要的油菜种植县,种植面积大、范围广,具有很强的代表性。本研究运用ArcGIS中的Kriging插值法研究了以上三县土壤养分含量及其空间分布特征,旨在为春油菜产区土壤养分平衡管理和科学施肥提供依据。

    • 青海省东部位于青藏高原和黄土高原的过渡地带,属于高原大陆性气候,具有海拔高、气温低、昼夜温差大、降雨少而集中、日照长、太阳辐射强等特点。研究区位于青海省东部的湟中、大通和互助三县 (图1),地理坐标为北纬36°13′~37°23′,东经100°51′~102°45′,海拔2656 m左右,年均气温4.9~5.8℃,年平均日照2453~2582 h,年降水量为477.4~523.3 mm,年蒸发量为900~1763 mm,无霜期61~170 d。成土母质主要为第四纪黄土母质,湟中县土壤类型为黑钙土、栗钙土、灌淤土;大通县土壤类型为黑钙土、潮土、盐化潮土;互助县土壤类型为黑钙土、栗钙土、灰钙土。

      图  1  土壤采样点分布图

      Figure 1.  Distribution of soil sampling sites

    • 2015年10月,在青海省东部春油菜主产区湟中、大通和互助三县依据各乡镇油菜种植面积大小,分别选择15、20、13个油菜种植较多且集中连片的乡镇,每个乡镇选2~4个村进行土壤样品采集,共布设103个土壤采样点 (图1)。在每个样点采用“S”型路线取样,按照“随机”、“等量”和“多点混合”的原则进行采样,避开路边、沟边、田埂、肥堆等特殊部位,采集油菜收获后0—20 cm耕层土壤,并利用手持GPS记录采样点经纬度。三个县分别采集25、24和54个土壤样品,用四分法将每个土壤样品保留500 g,带回实验室,风干磨细过筛 (1 mm和0.25 mm),用于土壤养分的测定。

    • 土壤养分测定指标及分析方法:有机质采用重铬酸钾容量法—外加热法;全氮采用半微量开氏法;速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提—钼锑抗比色法;速效钾采用1 mol/L NH4OAc浸提—火焰光度法;有效铁、锰、铜、锌采用DTPA-TEA浸提—原子吸收分光光度法;有效硼采用沸水浸提—甲亚胺比色法测定[19];速效氮采用1 mol/L KCl浸提 (水土比为10∶1),AA3型连续注射流动分析仪测定。

      春油菜区土壤各营养元素养分分级指标以中国第二次土壤普查制定的养分分级标准为依据[1, 2021] (表1)。

    • 采用Excel 2016软件进行数据处理,土壤属性采用ArcGIS 10.2中的空间Kriging插值法转换成栅格图,通过地统计模块将栅格属性赋值到评价单元,按照分级标准划分并绘制成土壤各养分空间分布图。

    • 根据养分分级标准 (表1),青海东部春油菜主产区湟中、大通、互助三县77%的土壤有机质含量分布在中等和丰富水平 (即20~40 g/kg),其中中等和丰富水平的土样占比分别为52%和25% (图2)。达到很丰富 (> 40 g/kg) 水平的比例为5%,没有处于极缺乏 (< 6 g/kg) 水平的土壤。三县春油菜土壤有机质含量变幅在9.52~56.81 g/kg之间,均值为26.81 g/kg,变异系数为29.49% (表2)。从有机质的空间分布可以看出,调查的三县中以大通县土壤有机质含量最高,平均值为32.42 g/kg,处于丰富水平,且达到中等 (> 20 g/kg) 水平以上的比例为96%,由北向南呈现递减的趋势 (图2)。

      图  2  土壤有机质和氮磷钾空间分布

      Figure 2.  Spatial distribution of soil organic matter and NPK

      养分
      Nutrient
      很丰富
      Very rich
      丰富
      Rich
      中等
      Moderate
      缺乏
      Deficient
      很缺乏
      Serious deficient
      极缺乏
      Extremely deficient
      有机质 Organic matter (g/kg) > 40 30~40 20~30 10~20 6~10 < 6
      全氮Total N (g/kg) > 2.0 1.5~2.0 1.0~1.5 0.75~1.0 0.50~0.75 < 0.50
      速效磷Available P (mg/kg) > 40 20~40 10~20 5~10 3~5 < 3
      速效钾Available K (mg/kg) > 200 150~200 100~150 50~100 30~50 < 30
      有效铁 Available Fe (mg/kg) > 20 10~20 4.5~10 2.5~4.5 < 2.5
      有效锰 Available Mn (mg/kg) > 30 15~30 5~15 1~5 < 1
      有效铜 Available Cu (mg/kg) > 1.8 1.0~1.8 0.2~1.0 0.1~0.2 < 0.1
      有效锌 Available Zn (mg/kg) > 5.0 2.0~5.0 1.0~2.0 0.5~1.0 < 0.5
      有效硼 Available B (mg/kg) > 2.0 1.0~2.0 0.5~1.0 0.25~0.50 < 0.25

      表 1  土壤养分分级标准

      Table 1.  Standards for grading of soil nutrients in farmlands

    • 全氮是主要的土壤氮库,可以为作物生长提供氮素营养。湟中、大通和互助三县土壤全氮含量很高,在0.74~3.64 g/kg之间,平均值为1.97 g/kg;根据分级标准,全氮含量很丰富 (> 2 g/kg) 和丰富 (1.5~2 g/kg) 的分别占49%和27%,中等 (1~1.5 g/kg) 水平的占18%,仅有6%的土壤全氮处于缺乏和很缺乏级别 (0.5~1 g/kg) (表2图2)。土壤全氮空间分布和有机质较为相似,由北向南呈现递减的趋势,其中湟中县土壤全氮含量最低,平均值为1.32 g/kg,但是也达到了中等 (1~1.5 g/kg) 水平。

      湟中、大通和互助三县土壤速效磷平均含量为19.03 mg/kg,分布特征为西高东低,91%的土壤速效磷达到中等 (> 10 mg/kg) 水平以上。其中分布在中等 (10~20 mg/kg) 和丰富 (20~40 mg/kg) 水平的土壤所占比例分别为57%和28%,达到很丰富 (> 40 mg/kg) 水平的比例为6%,只有9%的土壤速效磷缺乏 (表2图2)。各县土壤速效磷含量均比较丰富,与三县整体速效磷丰缺情况基本一致。湟中、大通和互助三县土壤速效钾处于中等 (> 100 mg/kg) 水平以上的比例占77%,达到很丰富 (> 200 mg/kg) 和丰富 (150~200 mg/kg) 水平的比例分别占29%和18%,处于缺乏 (50~100 mg/kg) 水平的土壤也不容忽视,所占比例为23%,无速效钾含量很缺乏的土壤 (图2)。三县土壤速效钾含量平均为164.27 mg/kg,处于丰富 (150~200 mg/kg) 水平,但速效钾含量存在较大区域性差异,其中速效钾含量很丰富的土壤主要分布在大通县,该县速效钾平均含量为201.25 mg/kg,达到很丰富 (> 200 mg/kg) 水平,而缺乏速效钾的土壤则主要分布在互助和湟中两县,两县分别有30%和24%的土壤处于速效钾缺乏 (50~100 mg/kg) 水平(表2图2)。

    • 明确土壤微量元素含量的分布规律,有助于判断土壤微量元素的养分供应情况,指导微量元素肥料的施用。湟中、大通和互助三县土壤有效铁含量在丰富 (10~20 mg/kg) 和中等 (4.5~10 mg/kg) 水平的比例分别为65%和29%,平均含量为12.02 mg/kg,达到丰富 (10~20 mg/kg) 水平 (表2图3)。不同县之间差异较小,湟中、大通和互助三县有效铁平均含量依次为10.16、14.49和12.02 mg/kg,各县达到中等 (10~20 mg/kg) 及以上的比例分别为92%、100%和98%。

      湟中、大通和互助三县土壤有效锰含量变化范围是3.36~11.02 mg/kg,变幅较小,平均含量为6.43 mg/kg,处于中等 (5.0~15 mg/kg) 水平 (表2)。除10.7%的土壤有效锰含量缺乏 (1.0~5.0 mg/kg) 外,其余89.3%的土壤有效锰含量均达到中等 (5.0~15 mg/kg) 水平,不同县之间无明显区域性差异,各县丰缺比例与整体一致 (图3)。湟中、大通和互助三县土壤有效铜含量在中等 (0.20~1.0 mg/kg) 水平的比例为82.5%,含量达到丰富 (1.0~1.8 mg/kg) 及以上的占17.5%,无有效铜缺乏的土壤。三县土壤有效铜平均值为0.70 mg/kg,含量丰富 (1~1.80 mg/kg) 的土壤主要分布在大通 (33.3%) 和湟中 (32.0%) 两县 (表2图3)。

      湟中、大通和互助三县土壤平均有效锌含量为1.81 mg/kg,达到中等 (1.0~2.0 mg/kg) 水平;但含量分布范围在0.32~12.22 mg/kg之间,变幅较大 (变异系数为103.2%) (表2)。土壤有效锌含量处于丰富 (2.0~5.0 mg/kg) 及以上的占20.4%,中等 (1.0~2.0 mg/kg) 水平的比例是42.7%,缺乏 (0.50~1.0 mg/kg) 和很缺乏 (< 0.50 mg/kg) 的土壤分别占34.0%和2.9% (图3)。从各县土壤有效锌分布来看,有效锌含量丰富的土壤主要分布在湟中和大通两县,而缺乏有效锌的土壤则主要分布在互助县。

      湟中、大通和互助三县土壤有效硼含量均值为0.27 mg/kg,缺乏严重;土壤有效硼含量达到中等 (0.50~1.0 mg/kg) 及以上水平的比例仅有6.8%,其余土壤缺乏 (0.25~0.50 mg/kg) 和很缺乏 (< 0.25 mg/kg) 有效硼的比例分别为40.8%和52.4% (表2图3)。湟中和大通两县的土壤有效硼主要处于缺乏水平,比例分别为60.0%和70.8%;互助县土壤有效硼缺乏状况更为严重,81.5%的油菜田土壤有效硼含量处在很缺乏范围。该研究结果表明,湟中、大通和互助三县油菜田土壤有效硼缺乏严重,缺乏程度依次为互助 > 大通 > 湟中。

    • 土壤养分状况调查与评价是进行合理施肥与养分管理的主要依据。调查结果表明,青海省东部春油菜主产区土壤有机质、全氮、速效磷及速效钾含量均处于中等/丰富水平。与第二次土壤普查结果相比各养分均有所变化,有机质、全氮和速效磷含量均有大幅度上升,速效钾含量稳中有升,由此变化趋势可以看出研究区土壤肥力总体得到了进一步提升。刘永忠等[11]的研究结果也表明,与第二次土壤普查结果相比,互助县农田土壤有机质、速效磷和速效钾含量均有上升。土壤养分含量丰富可能是由于春油菜区生长季短,一年种植一季油菜,土壤养分的消耗较小,且淋洗损失少[22]。Kriging差值结果显示,土壤有机质和全氮含量分布规律较为一致,由北向南逐渐降低,其分布规律与研究区海拔变化趋势较为一致。(土壤养分空间分布呈现一定的海拔梯度特征是由于一定范围内海拔下降导致温度升高,微生物对土壤中有机残体的分解速率加快,使得土壤有机质和全氮的累积量变小[23]。有研究表明,单施化肥可以提高土壤有机质含量[24],近年来由于测土配方施肥项目的实施,提高了农民的施肥意识,使耕地有机质含量有所提升[12]。此外,化肥施用量的大幅上升促进了作物产量提高的同时,也增加了土壤中作物残茬和根的有机质输入[25],进一步提高了土壤有机质含量。本研究区土壤有机质含量和长江中下游油菜种植区相比较为接近,但和加拿大东部油菜产区26.0~55.0 g/kg的土壤有机质含量[26]相比仍有较大提升空间。成土母质对土壤形成和发育有很重要的作用,母质可以直接影响土壤矿物和土壤颗粒的组成,同时在很大程度上支配着土壤理化性质及土壤生产力[27]。青海省春油菜区大多是第四纪黄土母质发育的土壤,且气候寒冷干旱,风化作用弱,矿物中的磷钾难以释放,且淋失少,因此土壤全磷、全钾含量很丰富。速效磷含量中等但相比三十多年前却有所提升,可能是由于油菜根系可以活化土壤中的磷,使其成为植物可利用的有效磷[2829]。速效钾含量丰富但区域性差异较大,可能是由于土壤类型的差异导致含量很丰富的土壤主要分布在大通县,含量缺乏的土壤则分布在互助和湟中两县 (图2)。

      微量元素可以促进作物生长发育,提高作物产量和品质,土壤微量元素有效性是表征土壤环境质量的重要因素[30]。根据最小养分律和矿质营养学说,作物生长需要各种营养元素,因此为了避免作物缺素而导致产量和品质下降,有必要查明土壤微量元素含量及分布情况。青海省春油菜主产区土壤有效铁含量丰富,有效锰、有效铜和有效锌的含量处于中等水平,有效硼含量缺乏。土壤有效锌有较大的区域性差异,缺锌土壤主要分布在互助县 (图3)。土壤微量元素含量差异大的原因主要是受局部地形、土壤类型、气候条件等因素的影响,使得土壤矿物的风化分解速率不同[31]。此外,农业生产也是影响土壤微量元素养分含量的因素之一,不同的作物种类、轮作制度和肥料种类等可能导致微量元素含量的差异[14]。本次调研结果显示,三县土壤有效硼含量缺乏现象比较严重,平均含量仅有0.27 mg/kg (表2),有效硼含量缺乏程度依次为互助 > 大通 > 湟中 ( 图3)。青海省春油菜产区土壤有效硼缺乏一方面是由于油菜是需硼量大的作物,随着作物的吸收和收获使得土壤硼转移到作物体内;另一方面是当地农民深受传统施肥习惯的影响[32],主要施用氮磷肥料,不注重硼肥等微量元素肥料的施用。长期以往不仅引起土壤缺硼现象严重,还限制了该地区油菜的产量,进而加剧了农民对氮磷肥料的投入。

      地点
      Location
      养分
      Nutrient
      有机质 (g/kg)
      SOM
      全氮 (g/kg)
      Total N
      速效氮 (mg/kg)
      Available N
      速效磷 (mg/kg)
      Available P
      速效钾 (mg/kg)
      Available K
      有效铁 (mg/kg)
      Available Fe
      有效锰 (mg/kg)
      Available Mn
      有效铜 (mg/kg)
      Available Cu
      有效锌 (mg/kg)
      Available Zn
      有效硼 (mg/kg)
      Available B
      湟中县
      Huangzhong
      最大值Max 33.60 1.94 39.11 48.74 390.00 19.48 9.32 1.53 12.22 1.26
      最小值Min 13.41 0.74 12.30 4.88 60.00 4.38 3.36 0.37 0.73 0.19
      均值Mean 23.36 1.32 28.30 22.83 166.80 10.16 6.17 0.87 3.27 0.49
      标准差SD 5.07 0.35 5.92 10.58 92.14 3.29 1.45 0.34 3.07 0.25
      变异系数CV (%) 21.73 26.28 20.93 46.33 55.24 32.40 23.43 38.85 93.71 51.27
      大通县
      Datong
      最大值Max 56.81 2.96 59.41 42.91 520.00 24.69 11.02 2.05 4.99 0.48
      最小值Min 19.37 1.39 24.04 7.99 60.00 8.29 3.62 0.40 0.61 0.13
      均值Mean 32.42 2.29 33.31 20.05 201.25 14.49 6.59 0.95 1.67 0.33
      标准差SD 8.32 0.41 7.36 9.35 115.26 4.47 1.86 0.43 0.95 0.11
      变异系数CV (%) 25.65 17.81 22.08 46.65 57.27 30.87 28.21 45.22 56.81 32.57
      互助县
      Huzhu
      最大值Max 44.51 3.64 70.59 44.22 460.00 17.72 9.51 1.11 5.98 0.44
      最小值Min 9.52 0.88 18.74 6.44 65.00 3.71 3.88 0.20 0.32 0.01
      均值Mean 25.92 2.13 33.90 16.81 146.67 11.78 6.48 0.51 1.18 0.15
      标准差SD 7.61 0.56 9.55 7.67 78.39 3.40 1.04 0.20 0.87 0.11
      变异系数CV (%) 29.37 26.19 28.17 45.60 53.44 28.86 16.09 39.79 73.86 74.23
      总体
      Total
      最大值Max 56.81 3.64 70.59 48.74 520.00 24.69 11.02 2.05 12.22 1.26
      最小值Min 9.52 0.74 12.30 4.88 60.00 3.71 3.36 0.20 0.32 0.01
      均值Mean 26.81 1.97 32.40 19.03 164.27 12.02 6.43 0.70 1.81 0.27
      标准差SD 7.91 0.61 8.56 9.11 93.13 3.92 1.36 0.36 1.86 0.21
      变异系数CV (%) 29.49 30.78 26.43 47.87 56.69 32.63 21.21 51.70 103.18 77.11

      表 2  青海省东部地区春油菜田土壤养分含量

      Table 2.  Soil nutrient contents of spring rapeseed farmland in eastern Qinghai Province

      图  3  土壤微量元素空间分布

      Figure 3.  Spatial distribution of soil micronutrients

    • 氮磷钾是作物生长所必需的三大营养元素,合理施用氮磷钾肥可以达到作物增产提效的作用,反之无论是施用过量还是不足都会导致肥料利用率低、减少作物产量和威胁生态环境等一系列问题。就施肥对我国长江流域作物产量的贡献率来讲,油菜为56.2%,小麦为48.6%,水稻为29.6%[33],也就是说在土壤肥力基本一致时,油菜更加依赖肥料的施用。可见,施肥已经成为油菜生产的重要技术,肥料投入占油菜生产成本的一半以上[7]。青海省春油菜区湟中、大通和互助三县春油菜土壤氮磷钾养分含量比较丰富,且磷、钾肥属于不可再生资源,在油菜生产过程中应该注意氮磷钾肥的合理施用,避免盲目施肥导致资源浪费的现象。大通、互助两县土壤含氮丰富,农民应适当减少氮肥投入防止投入过量导致的环境问题;湟中、大通两县土壤速效磷含量丰富,降低磷肥施用量可以避免磷肥资源浪费,降低油菜生产成本。湟中县中部地区 (汉东回族乡、西堡镇和共和乡) 和互助县北部地区 (东和乡、林川乡和五峰镇) 土壤速效钾含量缺乏,针对上述缺钾地区应适当增施钾肥,进一步保障作物产量。微量元素铁锰铜锌基本处于丰富/中等水平,互助县缺锌的地区 (西山乡、五峰镇、南门峡镇、五十镇和丹麻镇) 应该适当增施锌肥。

      硼是植物生长必需的微量营养元素之一,施用硼肥有助于植物根、种子和花粉的生长发育,与蛋白质和木质素合成有关,能增进细胞膜的渗透力,对碳水化合物的运转有重要作用。油菜作为硼敏感作物,缺硼会出现“花而不实”现象,造成减产,国内外大量研究已表明施硼可以提高油菜籽粒产量和脂肪含量[26, 3435]。邹娟等[36]在湖北省油菜主产区进行了30个硼肥田间试验,其中21个试验点施用硼肥后增产效果显著,施硼使油菜平均增产428 kg/hm2,平均增产率为19.2%,在冬油菜产区施用硼肥已成为油菜种植的常规农艺措施。徐华丽等[37]调查结果显示,湖北省油菜施用硼肥的比例为58.4%,且硼肥施用的地区差异性较大。在生产中合理控制硼肥用量及选择适宜的施硼技术,可提高缺硼土壤的硼素供应能力[8]。国外有学者研究表明叶面喷施硼肥150~300 g/hm2,可以增加籽粒氮和钙的含量,提高油菜的产量和品质[38]。刘丽君等[39]研究表明硼肥基施加叶面喷施比单纯叶面喷施效果更好,以基施7.5 kg/hm2 + 喷施1.5 kg/hm2增产效果最好,经济效益最高。因此,针对青海省春油菜区土壤缺硼现象,合理增施硼肥是避免最小养分限制的重要施肥策略,是实现青海省春油菜产业减肥增效目标的重点方向。

    • 青海省春油菜区土壤肥力整体处于中等偏高水平。不同区域土壤速效钾含量差异较大,缺乏地区主要分布在湟中和互助县。湟中、大通和互助三县土壤有效硼的平均含量仅为0.27 mg/kg,严重缺硼。除互助县有缺锌现象外,其它微量元素含量在3个县均较为丰富。基于本研究结果,建议今后在春油菜生产中,大通、互助两县应合理减施氮肥;湟中、大通两县应降低磷肥施用量;针对湟中和互助县的速效钾含量缺乏地区应适当增施钾肥;在互助县的缺锌地区应配施锌肥。三县均应在油菜生产过程中增施硼肥,并采用合理的施肥量,防止缺硼导致产量及品质的降低,进一步缓解不同养分的限制从而实现减肥增效。养分的平衡供应将有利于提高肥料利用率,实现春油菜产业的可持续发展。

参考文献 (39)

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