基于基本地块养分数据的尖山农场土壤肥力变化规律分析_徐宁.pdf

黑 龙 江 八 一 农 垦 大 学 学 报第 35 卷收稿日期：2021-10-13基金项目：黑龙江省自然科学基金（黑龙江省 LH2021C084）；垦区社会公益性事务专项（农业农村部 KJZCZ202005）。作者简介：徐宁（1983-），男，副研究员，东北农业大学毕业，现主要从事马铃薯栽培和育种方面的研究工作。基于基本地块养分数据的尖山农场土壤肥力变化规律分析徐宁1，张洪亮1，张荣华1，高世杰2，许亚坤1（1.黑龙江省农垦科学院经济作物研究所，哈尔滨 150030；2.北大荒农垦集团尖山农场有限公司）摘要：通过对地处黑土核心区的北大荒农垦集团尖山农场有限公司各管理区基本地块土壤养分年度状况分析，获得了该地区土壤在长期人为耕作条件下的近五年养分变化规律，为今后该地区黑土地保护措施的制定和科学施肥耕作方式的改进提供理论支持。试验采用连续跟踪调查的方式，对尖山农场 443 个地块进行连续 5 年（2015-2019）的土壤养分（有机质，碱解氮，有效磷，速效钾，pH 值）数据跟踪测定和土壤综合肥力指数的计算，并对各管理区土壤养分变化规律进行分别论述。结果表明，尖山农场土壤有机质含量变化趋势为上升，碱解氮含量变化趋势为下降，有效磷和速效钾含量变化趋势为波动性，且在波动中上升，pH 值和土壤综合肥力指数随年份的增加呈“V”字形变化，并在波动中上升。整体看，近年来尖山农场土壤养分条件处于回升阶段，据分析土壤养分提升过程中秸秆还田、科学施肥、大型农机和免耕农机的使用起到正向的作用。关键词：黑土；基本地块；土壤肥力；变化规律；综合肥力指数中图分类号：S158.2文献标识码：A文章编号：1002-2090（2023）01-0018-07Analysis of Soil Fertility Change in Jianshan Farm Based on Nutrient Data ofMany Basic Parcels of LandXu Ning1，Zhang Hongliang1，Zhang Ronghua1，Gao Shijie2，Xu Yakun1（1.Institute of Economic Crops，Heilongjiang Academy of Agricultural Reclamation Sciences，Harbin 150030；2.Jianshan Farm Co.，Ltd of Beidahuang Agricultural Reclamation Group）Abstract：The status of soil nutrients every year were analyzed which belonged to Jianshan farm of Beidahuang agriculturalreclamation group located in the core area of black soil.Under farming conditions，the change rule of soil nutrients in 5 years wasobtained.Provided theoretical support for black soil protection and scientific fertilization.It was continuous tracking test，the data of443 parcels of land were measured for 5 years（organic matter，alkaline hydrolysable nitrogen，available phosphorus，availablepotassium and pH），by calculation get the integrated fertility index，and classified according to the management area.The results showthat organic matter has an upward trend，alkaline hydrolysable nitrogen had a downward trend，The trend of available phosphorus andavailable potassium was fluctuant and increased.On the whole，the soil nutrients of Jianshan farm were getting better.Because of strawreturning，scientific fertilization，the use of large-scale agricultural machinery and the use of no tillage agricultural machinery.Key words：black soil；parcel of land；soil fertility；change law；integrated fertility index北大荒农垦集团有限公司（以下简称北大荒集团）地处东北黑土区核心区域，典型黑土耕地面积290 万 hm2，约占东北典型黑土区耕地面积的 15%，主要集中在松嫩平原、三江平原两大平原耕作区1。北大荒集团所在区域土壤养分丰富，物理性质较好，适宜耕作，是中国最重要的粮食产区和商品粮基地。东北黑土区年均粮食产量可达 1.3 亿 t2，其中北大荒集团粮食产量在 2 000 万 t 以上，并保持多年稳定。以往研究表明，土壤肥力供给能力的大小和施肥方式方法的好坏是影响粮食产量变化的重要因子3，因此，详细了解黑土肥力现状和变化规律，对维持黑土耕地质量、保障国家粮食安全具有重大意义。目前，因退化问题，黑土被广泛关注，有诸多关于东北黑土区土壤养分变化趋势的报道。康日峰和武红亮等4-5doi:10.3969/j.issn.1002-2090.2023.01.004第 35 卷第 1 期2023 年2 月黑 龙 江 八 一 农 垦 大 学 学 报Journal of Heilongjiang Bayi Agricultural University35（1）：1824Feb.2023第 1 期通过时间趋势分析法探讨土壤养分随时间的变化趋势，得出黑土有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量整体呈上升趋势的规律。汪景宽等6采用多点调查的方式，在黑土区分析了土壤肥力质量和变化状况，得到 20 世纪末到 21 世纪初的 30 年间，黑土质量下降明显的结论，分析表明，该结论与“重种轻养”有关。韩秉进等7在分析黑土养分演变规律时发现1979-2002 年间不同养分变化趋势不一，结论将导致土壤矿质养分变化的主导因素指向施肥方法。韩晓增等8的研究结论为，不同耕作、轮作、有机培肥和秸秆还田技术可提升土壤有机质含量，提高黑土地综合生产能力。众多国内外长期施肥研究表明，维持或提高土壤肥力水平最有效方式主要集中在免耕机械的使用、长期科学施肥、有机无机肥配施以及秸秆还田等措施上9-16。前人关于黑土养分含量及变化规律已有大量研究，但多在大尺度范围内或宏观角度研究，对从地块角度研究较少。北大荒集团下属农场种植以地块为基本单位，地块经过长期耕作的影响土壤肥力具有一定的一致性17，因此以地块为基本单位进行评价更符合北大荒集团农业生产的实际。针对地处黑土核心区的尖山农场土壤养分动态演变特征的分析，更加切实地反映尖山农场农业生产实践中养分状况和肥力水平，以期为今后合理调控土壤肥力、提升黑土区耕地质量提供科学依据。1研究地区与研究方法1.1 研究地区概况北大荒农垦集团尖山农场有限公司始建于 1949年 3 月，地处黑龙江省嫩江市、五大连池市与讷河市交界，属松嫩平原腹地，土壤类型以黑土和黑钙土为主。耕地面积 2.67 万 hm2，开垦度较高，下设 7 个管理区（第一管理区 3 920.4 hm2，第二管理区 3 713.13 hm2，第三管理区 2 921.87 hm2，第四管理区 3 624.87 hm2，第五管理区 3 920.4 hm2，第六管理区，2 965.93 hm2，第七管理区 3 090.93 hm2，其辖区它 329.33 hm2）。气候属于寒温带大陆性季风性气候，典型的北方旱地农作物生产区，作物以大豆，玉米为主，辅以马铃薯，高粱，小麦，芸豆等作物，进行三区轮作。年10 积温在 2 0002 300，无霜期 115120 d，降雨量500600 mm。1.2 样品采集及分析2015-2019 年，选择 443 个地块作为数据调查点。调查样点均位于尖山农场境内，其中第一管理区69 点，第二管理区 80 点，第三管理区 57 点，第四管理区 70 点，第五管理区 62 点，第六管理区 44 点，第七管理区 61 点，调查点均处于长期耕作状态下。土壤样品在秋季收获后采集，获取 020 cm 耕层剖面土壤，每个地块取 510 点，采用“S”形布局，混合均匀后按四分法多次分取，风干研磨，分别过 2 mm 和0.15 mm 筛。参照 土壤农化分析 测定土壤养分含量，包括土壤有机质（重铬酸钾外加热法）、碱解氮（碱解扩散法）、有效磷（碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法），速效钾（1 mol L-1NH4OAc 浸提-火焰光度法）和 pH（酸度计测定）等养分含量指标18。1.3 数据分析及计算用 Excel 软件进行土壤养分（有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、pH 值）数据值的统计，通过各个地块年度土壤养分数值的平均值计算各个管理区土壤养分值，同时统计各营养值与时间（年份）的相关性，计算相关性曲线并导出相应公式，对曲线变化进行预测。土壤评价方法采用改进后内梅罗综合指数法的计算19，具体计算公式如下：Pi=（Ci/Xa）（Ci/Xa）（Pi1）CiXa（1）Pi=1+（Ci-Xa）/（Xc-Xa）（1Pi2）XaCiXb（2）Pi=2+（Ci-Xc）/（Xp-Xc）（2Pi3）XbCiXc（3）Pi=3CiXc（4）式中：Pi表示为分肥力系数；Ci表示为该土壤肥力指标测定值。分级标准值（Xa，Xb，Xc）（见表 1）主要参照全国第二次土壤普查标准20（见表 2），当土壤肥力指标测定值（Ci）小于最小值（Xa）时使用公式（1）计算肥力系数，当土壤肥力指标测定值（Ci）大于最小值（Xa）同时小于中间值（Xb）时使用公式（2）计算肥力系数，当土壤肥力指标测定值（Ci）大于中间值（Xb）同时徐宁等：基于基本地块养分数据的尖山农场土壤肥力变化规律分析图 1尖山农场地块分布图Fig.1Land distribution of Jianshan farm19黑 龙 江 八 一 农 垦 大 学 学 报第 35 卷小于最大值（Xc）时使用公式（3）计算肥力系数，当土壤肥力指标测定值（Ci）大于最大值（Xc）时使用公式（4）计算肥力系数。P=（Piavg）2+（Pimin）22（n-1n）（5）公式（5）中：P 表示为综合肥力系数；Piavg与 Pimin分别表示该土壤点各指标分肥力系数中的平均值和最小值；n 为参与评价的土壤指标数量21。代入公式所得最终结果按表 3 进行土壤肥力分级。表 1土壤肥力各属性分级标准值Table 1The grading standard value of soil fertility attributes土壤肥力指标土壤 pH土壤有机质 SOM土壤碱解氮 AN土壤速效磷 AP土壤速效钾 AKXa4.5160550Xb6.5312020150Xc8.5415040200表 2全国土壤二次普查分类标准Table 2The second national classification standard of soil survey土壤肥力级别极高高中上等中下等低极低有机质g kg-143423120.61