糧田土壤磷、鉀養分的垂直分布特徵
作者：黃紹文，金繼運，楊俐蘋，程明芳
內容提要：
摘要：本文研究了糧田土壤磷、鉀養分的垂直分布特徵。結果表明，0~20cm土層n(nh4+-n)、p、k、mn、zn、fe、cu等主要養分速效含量明顯高於20~40cm和40~60cm土層，其中0~20cm土層p含量數倍高於20~40cm和40~60cm土層，顯示磷肥應盡可能深施，以提高下部土層p素肥力，改善土壤p素空間分布嚴重不均的狀況；20~40cm和40~60cm土層養分含量差異不大。
不同施肥措施對上部土層（0~20cm）p、k等養分含量有較明顯的影響，而對下部土層（20~40cm和40~60cm）p、k等養分含量影響較小。 對土壤特性，尤其是對土壤養分空間變異的充分了解是管理好土壤養分和合理施肥的基礎[1]。自40年代中期以來，國外對土壤養分空間變異進行了大量的研究[2~9]。
而我國該方面的研究較少[10]，尤其是在有關土壤養分的縱向變異方面。為此，十分有必要研究土壤養分的垂直分布特徵，為養分資源的持續高效利用提供理論基礎。
1. 材料與方法
1.1 樣品採集
在黃淮海平原選擇主要農業自然經濟型別區河北省玉田縣（海河平原）作為本項研究的試區，以有代表性的小麥-玉公尺輪作區和2個鉀肥定位監測點為研究物件。
1.1.1 代表性地塊
從褐土區的林頭屯、彩亭橋、孤樹等3個鄉（鎮）各選擇1個有代表性的糧食地塊，從潮土區的鴉鴻橋、楊家板橋鄉和虹橋鎮的珠
三、蘆家、東會3個村選擇有代表性的糧食地塊各1個。在每個代表性糧食地塊上採取0~20cm、20~40cm、40~60cm土壤樣品。種植制度為小麥-玉公尺。
1.1.2 定位監測點
2023年3月下旬，從郭家屯鄉王各庄村和虹橋鎮小定府村的鉀肥定位試驗點的4個處理上分別採取0~20cm、20~40cm、40~60cm土壤樣品。
每茬作物的n、p2o5、k2o用量分別為150kg/ha、150kg/ha、112.5 kg/ha；有機肥（m）用量（乾重）一般為10000 kg/ha，在春播作物或小麥上作基肥施用。王各庄村定位點，土壤型別為褐土，粘土礦物以雲母為主，土壤質地為粘壤，定位時間從2023年夏玉公尺開始，輪作方式為小麥-夏玉公尺；小定府村定位點，土壤型別為潮土，粘土礦物以蒙脫石為主，土壤質地為粘壤，定位時間從2023年春玉公尺開始，輪作方式為春玉公尺-小麥-夏玉公尺（兩年三作），從2023年改為一年一茬春玉公尺。
1.2 樣品分析
本項研究是在"土壤養分綜合系統評價法與作物高產高效平衡施肥技術"成果的基礎上進行的。該技術的核心是應用聯合浸提劑和系列化操作規程，能快速準確測定和全面評價土壤中各種大、中、微量營養元素狀況和**能力，並在此基礎上實現保證各種營養元素均衡**的平衡施肥技術體系。
p、k、cu、fe、mn、zn的聯合浸提與測定： 浸提劑為asi溶液（0.25mol/l nahco3 - 0.
01mol/l edta - 0.01mol/l nh4f）；p用鉬銻抗比色法測定，k、cu、fe、mn、zn用原子吸收分光光度計測定。nh4+-n、ca、mg的聯合浸提與測定：
浸提劑為1mol/l kcl溶液；nh4+-n用靛酚藍比色法測定，ca、mg用原子吸收分光光度計測定。s的浸提與測定：浸提劑為0.
08mol/l ca(h2po4)2oh2o溶液，用bacl2比濁法測定。有機質（om）：浸提劑為0.
2mol/l naoh - 0.01mol/l edta - 2%甲醇，比色測定。ph：
水土比為2.5∶1，復合電極測定。
2.結果與分析
2.1土壤養分含量的垂直分布
按照土壤養分綜合系統評價法所設定的土壤養分含量臨界值指針對耕層（0~20cm）土壤養分狀況進行了初步評價。表1表明，土壤n、p、k、mn和zn普遍缺乏，其速效含量低於臨界值的土樣數佔總土樣數的百分數分別為100、62.5、100、87.
5和87.5。此外，還有37.
5%的土樣中的fe也低於臨界值，對於它的缺乏也不可忽視。
糧田土壤養分速效含量呈現較明顯的垂直分布規律，總的趨勢是上部土層主要養分速效含量高於下部土層。0~20cm土層n(nh4+-n)、p、k、mn、zn、fe、cu等養分含量明顯高於20~40cm和40~60cm土層， 20~40 cm和40~60cm土層養分含量差異不大（表1）。
土壤速效p和k含量的垂直分布特徵差異較大（（圖1）
）。0~20cm土層分別與20~40cm和40~60cm土層比較，p含量平均分別高出4.7和5.
2倍，而k含量平均分別僅高出26.8%和28.0%。
0~20cm土層p含量數倍高於20~40cm和40~60cm土層，這主要與施入土壤中的p（一般施在0~20cm的耕層範圍內）移動性小而使得所施磷肥絕大部分殘留在耕層，下部土層p一直處於耗竭狀態而難以得到補充，以及目前施磷情況下土壤p收支平衡（一般在0~20cm的耕層範圍內）一般為盈餘[11]等有關。從土壤耕層（0~20cm）速效p的含量來看，供試地塊中屬一般缺磷的地塊佔62.5%，p含量較豐富的地塊佔37.
5%；但從下部土層（20~40cm和40~60cm）p的含量來看，供試地塊均處於極缺磷狀態。這種土壤磷空間分布嚴重不均的現象是磷肥利用率難以提高的主要癥結[12]。土壤磷空間分布不均，嚴重影響了作物根系的生長及對養分的吸收，從而導致作物產量的大幅度降低。
0~20cm土層k含量明顯高於20~40cm和40~60cm土層，但其含量在上（0~20cm）下（20~40cm和40~60cm）部土層之間的差異較p相對要小很多。可能的原因是，施入土壤中的k（一般施在0~20cm的耕層範圍內）移動性較p相對較大；下部土層k雖一直處於耗竭狀態，但有來自上部土層（0~20cm）k的部分補充；目前施鉀情況下土壤k收支平衡一般為虧缺[11]。
（表1 ）
表1 糧田不同土層的速效養分（mg/l）和om（%）含量及ph值
注：臨界值（mg/l）：n為50; p為12; k為78; mn為5; zn為2; fe為10; s為12; ca為401; mg為122; cu為1。
糧田不同土層的速效養分（mg/l）和om（%）含量及ph值
2.2 施肥措施對土壤養分含量垂直分布的影響
不同施肥措施對上部土層（0~20cm）養分含量有較明顯的影響，而對下部土層（20~40 cm和40~60cm）養分含量影響較小（（表2）
表2 定位監測點上施肥措施對不同土層速效p和k養分含量的影響
注：單位：mg/l
2.2.1 不同施肥措施對0~20cm土層p含量的影響
兩定位監測點上不同施肥處理在0~20cm土層的p含量趨勢基本相同，即npkm>npm>np>npk。npk處理的土壤p含量較np處理低，這與鉀肥的施用有關。由於鉀肥的施用，npk處理的產量明顯高於np處理，因而npk處理的土壤p素養分支出高於np處理，致使npk處理的土壤p含量低於np處理。
npm和npkm處理的土壤p含量明顯高於npk處理，這與有機肥的施用有關。因為有機肥中含有較豐富的磷，因而配施有機肥的2個處理（npm和npkm）的土壤p素養分盈餘相對較npk處理多，使得npm和npkm處理的土壤p含量較npk處理明顯高。
2.2.2 不同施肥措施對0~20cm土層k含量的影響
兩定位監測點上不同施肥處理在0~20cm土層的k含量差異較大，其中以npkm處理的土壤k含量為最高，以np處理的土壤k含量為最低。在每茬作物施k 112.5kg/ha的情況下，王各庄村和小定府村2個定位監測點土壤速效k含量分別提高了21.
5mg/l、18.6mg/l；在每年只在春播作物或小麥上施用有機肥約10000kg/ha的情況下，王各庄村和小定府村2個定位監測點土壤速效k含量分別提高了6.8mg/l、19.
6mg/l；在有機肥（每年1次）和鉀肥均施用的情況下，王各庄村和小定府村2個定位監測點土壤速效k含量均提高了30.3mg/l。表明單施鉀肥或有機肥，以及配合施用鉀肥和有機肥，均能明顯提高土壤鉀素肥力，其中以鉀肥和有機肥配合施用的效果為最明顯。
2.2.3 不同施肥措施對20~40cm和40~60cm土層p與k含量的影響
兩定位監測點上不同施肥處理在20~40cm、40~60cm土層的p、k含量差異均較小。不同施肥處理的20~40cm 和40~60cm土層p含量範圍，王各庄村定位監測點分別為3.6~5.
8mg/l和2.1~3.9mg/l；小定府村定位監測點分別為2.
2~3.6mg/l和1.5~3.
1mg/l。不同施肥處理的20~40cm 和40~60cm土層k含量範圍，王各庄村定位監測點分別為58.7~66.
5mg/l和54.7~62.6mg/l；小定府村定位監測點分別為31.
3~46.9mg/l和31.3~54.
7mg/l。
3.結論及討論
糧田土壤養分速效含量呈現較明顯的垂直分布規律，總的趨勢是上部土層主要養分含量高於下部土層。0~20cm土層分別與20~40cm和40~60cm土層比較，p含量平均分別高出4.7和5.
2倍，k含量平均分別僅高出26.8%和28.0%。
由於0~20cm土層p含量數倍高於下部土層，磷肥應盡可能深施，以提高下部土層p素肥力，改善土壤p素空間分布嚴重不均的狀況，促進作物根系的正常生長和對養分的吸收。
兩定位監測點上不同施肥處理在0~20cm土層的p、k含量差異均較大，而在20~40cm、40~60cm土層的p、k含量差異均較小。
長期施用鉀肥能顯著提高耕層土壤鉀素肥力。長期以來，由於鉀素收支不平衡，北方土壤鉀的消耗加劇，土壤鉀素肥力下降，缺鉀矛盾日益暴露[13]。對那些供鉀能力屬於中下（有增產作用）的土壤，由於土壤本身提供的鉀素有限，若土壤鉀素長期處於虧缺狀態，則將會嚴重影響農業生產。
為了維持和提高土壤鉀素肥力，使作物高產和穩產，目前必須重視土壤鉀素平衡，合理增施鉀肥。
在施用npk的基礎上，長期配施有機肥能明顯改善耕層土壤磷、鉀等養分狀況。有機肥對培肥和保持土壤肥力作用良好，肥沃的、具有較高養分供給力的土壤，對於提高和穩定作物產量的作用時常不能通過當季施以足量的養分所替代[14]；可減少作物養分供給對當季施肥的依賴，從而可有效地減少因當季化肥施用不當而帶來的風險損失[15]。因此，在有機肥用量銳減的今天，必須十分重視有機肥的施用，以保證農業的持續穩定發展。
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