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摘 要 利用盈江县测土配方施肥项目土样测试数据和全国第二次土壤普查数据，对土壤养分现状及变化进行分析研究。结果表明：盈江县耕地养分总体为有机质、全氮、碱解氮、速效磷含量中等偏丰富，速效钾不足。变化趋势呈现出土壤有机质和全氮向中等水平变化，碱解氮和速效磷表现出增加，速效钾下降。土壤总体偏酸，有酸化趋势。利用聚类分析法进行分析，盈江县耕地分为四类：高有机质，高氮，钾中等，缺磷区，占全县耕地的3.87%；高有机质，高氮，磷中等，缺钾区，占全县耕地的13.39%；有机质丰富，氮磷中等，缺钾区，占全县耕地的20.32%，是粮经作物的次产区；有机质、氮中等，磷丰富，缺钾区，占全县耕地的62.42%，是粮经作物的主产区。
关键词 土壤；养分；特征；聚类分析
中图分类号 S158 文献标识码 A
The Farmland Soil Nutrient Characteristics Analysis
and Application in Yingjiang County
ZHANG Guoyun1，GUO Jin2，SUN Jiangjing3，ZHOU Xinwei1，KANG Yunchang1
1 Soil and Fertilizer Workstation Dehong Prefecture， Mangshi， Yunnan 678400，Chian
2 Yunnan Agri-environmental Protection and Monitoring Center， Kunming， Yunnan 650034，Chian
3 Soil and Fertilizer Workstation of Yingjiang county，Yingjiang Yunnan， 678403，Chian
Abstract The date of soil testing and formulating fertilization project and the second national soil survey were used to analyze the soil nutrient status and variation in Yingjiang County. The results showed that the farmland nutrients in Yingjiang for organic matter， total nitrogen， alkali-hydrolyzable nitrogen content and the average available phosphorus are rich， while the available potassium is deficient. Variation tendency revealed the soil organic matter and total nitrogen reduced to the secondary level and the alkali-hydrolysable N and available P increased but the available K decreased. The overall soil nutrient characteristic tends to acidification. Cluster analysis showed that the farmland soil could be divided into four categories， the first one is accounting for 3.87% of the total farmland， the soil with high organic matter， high nitrogen and phosphorus medium but potassium deficiency， and the second one is accounting for 13.39% of the total farmland， the soil with high organic matter and nitrogen and phosphorus reduced to the secondary level but lack of potassium， then the third one is accounting for 20.32% of the total farmland， which is the secondary producing area， the soil with medium level of organic matter and nitrogen and rich of phosphorus but lack of potassium， the last one is accounting for 62.42% of the total farmland which is the main producing area.
Key words Soil；Nutrient；Characteristic；Clustering analysis
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.04.013
土壤是农业生产的基础，植物生产的基地，人类耕作的对象，一切科学栽培技术措施的实施都是建立在土壤基础上[1]。了解土壤肥力状况及其变化趋势，对指导施肥决策具有实际意义。土壤肥力是土壤的基本属性，肥力水平是诸多肥力因素的综合反映[2]，许多学者对区域土壤养分及肥力状况采用BP神经网络法[3]、指数和法[4]、模糊评价法[5]等方法进行分析研究，在生产中发挥了很好的指导作用，但用简单的数量指标来分析复杂的土壤肥力亦值得探讨。全国第二次土壤普查，查清了土壤类型、分布及养分状况。多年来，土壤养分因种植制度、施肥水平、利用方式、土壤改良等因素的变化而变化[6]，不同区域土壤肥力随着时间的推移发生非均衡性富集和耗减，土壤养分供给失衡[7]，农田生态环境恶化，生产效益降低，严重影响施肥的有效性[8]。本文利用盈江县测土配方施肥项目中耕地地力调查数据与第二次土壤普查数据（德宏州土壤普查办，德宏土壤，1986）进行分析，旨在探明盈江县区域土壤肥力状况，分析存在问题，为提高农业生产效益，促进农业可持续发展，制定耕地质量保护策略提供依据。 1 材料与方法
1.1 研究区概况
盈江县位于滇西边陲，与缅甸毗邻，有耕地面积347.11 km2，位于东经97°31′40"～98°15′0"，北纬24°24′1"～24°20′10"。属亚热带季风气候，年平均气温19.3 ℃，降雨量1 464 mm，坝区无霜期324.4 d，年均日照2 356.3 h。坝区炎热，山区冷凉，海拔高差大，立体气候明显，盆坝开阔，山地层叠。耕地土壤分布9个土类，13个亚类，49个土属，52个土种。坝区以水稻-冬马铃薯、水稻-西瓜、水稻-冬玉米为主，山区以玉米、甘蔗、茶叶为主。
1.2 方法
1.2.1 样品采集与制备 按国家农业部《耕地地力调查与评价》[9]要求进行，参照《土壤普查技术》[10]及第二次土壤普查取样点位（461个），根据当地地形地貌，兼顾不同土壤类型采集土壤样品（图1）。2009年夏粮收获后，按照“随机”、“等量”、“多点”的原则，在代表性田块用“S”型采样法采集表层（0～20 cm）（多年生作物采集0～40 cm）土壤10个点形成混合样，GPS定位，用四分法取约1 kg土壤样品，用塑料袋装好，做好标记，共采集样品620个，带回检测室，供检测分析。
1.2.2 检测分析方法 本次调查，土壤养分检测按《土壤分析技术规范》[11]进行，pH（土水比1 ∶ 2.5）测定方法NY/T 395-2000标准，玻璃电极法（0rion-210酸度计）；有机质测定方法NY/T1121.2-2006标准，重铬酸钾氧化容量法；全氮测定方法GB7173-87标准，半微量凯氏法（QSY-21D凯氏定氮仪）；碱解氮测定方法用碱解扩散法；速效磷测定方法用GB12297-90标准，钼锑抗比色法（721分光光度计）；速效钾测定方法是NY/T889-2004标准，原子吸收光度法（TAS-990原子吸收分光光度计）。普查时，pH、有机质、全氮、碱解氮检测方法与本次调查相同，速效钾采用四苯硼钠比浊法，速效磷采用盐酸-氟化铵法[10]。
1.2.3 土壤肥力分级标准 依据全国第二次土壤普查分级标准[12-13]，土壤酸碱性评价为，pH>8.5为碱性，7.5 1.2.4 聚类分析 以欧氏距离为衡量区域间差异大小的依据，采用离差平方和法进行区域间养分系统聚类[14-15]。
1.2.5 数据处理 采用Excel2010和DPS7.0软件进行数据分析及制图。
2 结果与分析
2.1 土壤养分基本统计分析
盈江县耕地土壤养分统计分析表明（表2），有机质、全氮、速效磷和速效钾测试值变异较大，变异系数在73.0%～86.5%之间；其次是土壤碱解氮测试值，变异系数为46.4%；土壤pH测试值变异较小，变异系数为7.0%。用Pearson法进行相关性分析[14]，结果表明，pH值与有机质、全氮、碱解氮之间存在极显著相关，有机质与全氮、碱解氮、速效磷存在极显著相关，全氮与碱解氮、速效磷及碱解氮与速效磷存在极显著相关，速效磷与速效钾存在极显著相关。
2.2 土壤养分特征及动态变化
2.2.1 pH值、有机质 本次调查结果表明（图2），盈江县耕地土壤58.87%的面积为酸性，39.52%的面积为微酸，总体偏酸。与第二次普查相比，极酸、酸性的耕地面积分别增加0.36%、11.37%，微酸性、中性的耕地面积分别减少9.55%、2.18%，表明耕地土壤有酸化趋势。有机质含量（图3）总体中等偏丰富，与第二次普查相比，含量丰富、缺乏、甚缺水平的面积减少，中等偏丰富的面积比例增加。
2.2.2 全氮、碱解氮 由图4、5表明，盈江县耕地土壤全氮、碱解氮总体含量中等偏丰富，均表现出中等水平面积最大，为63.38%和60.32%。与第二次普查相比，全氮中等水平面积增加13.06%，丰富、缺乏、甚缺水平面积分别减少1.46%、7.33%、4.16%。全氮变化趋势与有机质相似，总体表现出向中等水平变化。碱解氮丰富、中等水平面积增加14.61%、9.34%，缺乏、甚缺水平面积减少12.28%、11.67%，碱解氮含量总体增加。
2.2.3 速效磷、速效钾 盈江县耕地土壤速效磷表现出中等偏丰富（图6）、速效钾表现出亏缺（图7），缺乏、甚缺水平面积比例较大，达73.55%。与第二次普查相比，速效磷丰富水平Ⅱ级增幅最大，增23.8%，甚缺水平VI级面积降幅最大，降31%。速效磷总体含量大幅增加。速效钾丰富水平面积大幅下降，降65.62%，速效钾含量总体呈现大幅下降。
2.3 土壤养分总体特征及动态变化
本次调查结果表明（表3），盈江县耕地土壤pH值为酸性，旱作土低于水稻土，与第二次普查相比较，旱作土、水稻土、全县平均值均下降。不同地类养分含量，除速效磷水稻土高于旱作土外，其余养分旱作土高于水稻土。与第二次普查相比较，旱作土碱解氮、速效磷增加，有机质、全氮、速效钾均下降，降幅依次，速效钾>有机质>全氮；水稻土速效磷增加，其余养分均下降，降幅依次，速效钾>有机质>全氮>碱解氮。全县平均值，碱解氮、速效磷增加，其余养分均下降，降幅依次，速效钾>有机质>全氮。
2.4 区域养分聚类分析
3 讨论与结论
本文通过两次土壤调查比较分析得出，盈江县耕地土壤肥力，单项指标，pH偏酸，且明显下降，蔡泽江等[16]研究表明长期单施化肥pH明显下降，pH较低，容易引起土壤盐基离子的流失，降低土壤养分保肥能力，影响作物生产性能[17]；有机质、全氮均表现出向中等水平集中，但总体含量大幅下降，刘波等[18]研究表明不同耕作方式对土壤理化性状有影响，盈江县旱作土有机质含量丰富，耕作模式单一，效益低，农户只种不养，水稻土中砂泥田、河砂田有机质偏低，复种指数高，效益高，农户注重有机质肥投入或秸秆还田，因此有机质和全氮中等水平比例增加；碱解氮含量中等偏丰富，且有所上升，速效磷大幅上升，速效钾大幅下降，何晓滨等[19]对施肥与土壤养分变化研究得出，长期施肥不协调，导致土壤养分变化，生产中重氮磷，轻钾肥，磷在土壤中不易流失，被土壤固定，多年富集，钾肥投入不足，逐年消耗。 不同地类比较分析，pH、有机质、全氮、速效钾5项指标旱作土、水稻土均下降，速效磷均上升，碱解氮旱作土上升，水稻土下降。熊燕等[20]研究得出作物施肥水平变化及种植制度的改变是土壤养分发生变化的根本原因，复种指数提高，土壤肥力消耗过大，盲目追求产量，过量施用氮肥，用养严重脱节。热坝区农户形成了“夏季抓粮，冬季抓钱”的种植模式，部分区域达一年四熟。
采用聚类分析法，将盈江县耕地分为四类，第一类有机质和氮丰富，钾中等，缺磷；第二类有机质和氮丰富，磷中等，缺钾；第三类有机质丰富，氮磷中等，缺钾；第四类有机质，氮中等，磷丰富，缺钾。总体来看，盈江县土壤缺钾比较严重，一类明显缺磷，二、三、四类明显缺钾。因此，在培肥管理中，应保持均衡肥力，设计作物施肥配方时，钾是重要的添加因子，以满足作物高产稳产的需要。四类为重点区域，面积较大，土壤生产负荷较重，保肥性差，在肥料运筹上应采用少施勤施，有机无机相结合。特别指出的是该区域多为水旱轮作，冬季作物多为经济作物，施肥水平高，土壤中肥料残余量大，后作水稻施肥配方应视前作施肥量做相应调整。同时，积极推进有机质提升项目，增加土壤有机质，引导农民科学施肥，平衡土壤养分，减少环境污染。
参考文献
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关键词 土壤；养分；特征；聚类分析
中图分类号 S158 文献标识码 A
The Farmland Soil Nutrient Characteristics Analysis
and Application in Yingjiang County
ZHANG Guoyun1，GUO Jin2，SUN Jiangjing3，ZHOU Xinwei1，KANG Yunchang1
1 Soil and Fertilizer Workstation Dehong Prefecture， Mangshi， Yunnan 678400，Chian
2 Yunnan Agri-environmental Protection and Monitoring Center， Kunming， Yunnan 650034，Chian
3 Soil and Fertilizer Workstation of Yingjiang county，Yingjiang Yunnan， 678403，Chian
Abstract The date of soil testing and formulating fertilization project and the second national soil survey were used to analyze the soil nutrient status and variation in Yingjiang County. The results showed that the farmland nutrients in Yingjiang for organic matter， total nitrogen， alkali-hydrolyzable nitrogen content and the average available phosphorus are rich， while the available potassium is deficient. Variation tendency revealed the soil organic matter and total nitrogen reduced to the secondary level and the alkali-hydrolysable N and available P increased but the available K decreased. The overall soil nutrient characteristic tends to acidification. Cluster analysis showed that the farmland soil could be divided into four categories， the first one is accounting for 3.87% of the total farmland， the soil with high organic matter， high nitrogen and phosphorus medium but potassium deficiency， and the second one is accounting for 13.39% of the total farmland， the soil with high organic matter and nitrogen and phosphorus reduced to the secondary level but lack of potassium， then the third one is accounting for 20.32% of the total farmland， which is the secondary producing area， the soil with medium level of organic matter and nitrogen and rich of phosphorus but lack of potassium， the last one is accounting for 62.42% of the total farmland which is the main producing area.
Key words Soil；Nutrient；Characteristic；Clustering analysis
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.04.013
土壤是农业生产的基础，植物生产的基地，人类耕作的对象，一切科学栽培技术措施的实施都是建立在土壤基础上[1]。了解土壤肥力状况及其变化趋势，对指导施肥决策具有实际意义。土壤肥力是土壤的基本属性，肥力水平是诸多肥力因素的综合反映[2]，许多学者对区域土壤养分及肥力状况采用BP神经网络法[3]、指数和法[4]、模糊评价法[5]等方法进行分析研究，在生产中发挥了很好的指导作用，但用简单的数量指标来分析复杂的土壤肥力亦值得探讨。全国第二次土壤普查，查清了土壤类型、分布及养分状况。多年来，土壤养分因种植制度、施肥水平、利用方式、土壤改良等因素的变化而变化[6]，不同区域土壤肥力随着时间的推移发生非均衡性富集和耗减，土壤养分供给失衡[7]，农田生态环境恶化，生产效益降低，严重影响施肥的有效性[8]。本文利用盈江县测土配方施肥项目中耕地地力调查数据与第二次土壤普查数据（德宏州土壤普查办，德宏土壤，1986）进行分析，旨在探明盈江县区域土壤肥力状况，分析存在问题，为提高农业生产效益，促进农业可持续发展，制定耕地质量保护策略提供依据。 1 材料与方法
1.1 研究区概况
盈江县位于滇西边陲，与缅甸毗邻，有耕地面积347.11 km2，位于东经97°31′40"～98°15′0"，北纬24°24′1"～24°20′10"。属亚热带季风气候，年平均气温19.3 ℃，降雨量1 464 mm，坝区无霜期324.4 d，年均日照2 356.3 h。坝区炎热，山区冷凉，海拔高差大，立体气候明显，盆坝开阔，山地层叠。耕地土壤分布9个土类，13个亚类，49个土属，52个土种。坝区以水稻-冬马铃薯、水稻-西瓜、水稻-冬玉米为主，山区以玉米、甘蔗、茶叶为主。
1.2 方法
1.2.1 样品采集与制备 按国家农业部《耕地地力调查与评价》[9]要求进行，参照《土壤普查技术》[10]及第二次土壤普查取样点位（461个），根据当地地形地貌，兼顾不同土壤类型采集土壤样品（图1）。2009年夏粮收获后，按照“随机”、“等量”、“多点”的原则，在代表性田块用“S”型采样法采集表层（0～20 cm）（多年生作物采集0～40 cm）土壤10个点形成混合样，GPS定位，用四分法取约1 kg土壤样品，用塑料袋装好，做好标记，共采集样品620个，带回检测室，供检测分析。
1.2.2 检测分析方法 本次调查，土壤养分检测按《土壤分析技术规范》[11]进行，pH（土水比1 ∶ 2.5）测定方法NY/T 395-2000标准，玻璃电极法（0rion-210酸度计）；有机质测定方法NY/T1121.2-2006标准，重铬酸钾氧化容量法；全氮测定方法GB7173-87标准，半微量凯氏法（QSY-21D凯氏定氮仪）；碱解氮测定方法用碱解扩散法；速效磷测定方法用GB12297-90标准，钼锑抗比色法（721分光光度计）；速效钾测定方法是NY/T889-2004标准，原子吸收光度法（TAS-990原子吸收分光光度计）。普查时，pH、有机质、全氮、碱解氮检测方法与本次调查相同，速效钾采用四苯硼钠比浊法，速效磷采用盐酸-氟化铵法[10]。
1.2.3 土壤肥力分级标准 依据全国第二次土壤普查分级标准[12-13]，土壤酸碱性评价为，pH>8.5为碱性，7.5
1.2.5 数据处理 采用Excel2010和DPS7.0软件进行数据分析及制图。
2 结果与分析
2.1 土壤养分基本统计分析
盈江县耕地土壤养分统计分析表明（表2），有机质、全氮、速效磷和速效钾测试值变异较大，变异系数在73.0%～86.5%之间；其次是土壤碱解氮测试值，变异系数为46.4%；土壤pH测试值变异较小，变异系数为7.0%。用Pearson法进行相关性分析[14]，结果表明，pH值与有机质、全氮、碱解氮之间存在极显著相关，有机质与全氮、碱解氮、速效磷存在极显著相关，全氮与碱解氮、速效磷及碱解氮与速效磷存在极显著相关，速效磷与速效钾存在极显著相关。
2.2 土壤养分特征及动态变化
2.2.1 pH值、有机质 本次调查结果表明（图2），盈江县耕地土壤58.87%的面积为酸性，39.52%的面积为微酸，总体偏酸。与第二次普查相比，极酸、酸性的耕地面积分别增加0.36%、11.37%，微酸性、中性的耕地面积分别减少9.55%、2.18%，表明耕地土壤有酸化趋势。有机质含量（图3）总体中等偏丰富，与第二次普查相比，含量丰富、缺乏、甚缺水平的面积减少，中等偏丰富的面积比例增加。
2.2.2 全氮、碱解氮 由图4、5表明，盈江县耕地土壤全氮、碱解氮总体含量中等偏丰富，均表现出中等水平面积最大，为63.38%和60.32%。与第二次普查相比，全氮中等水平面积增加13.06%，丰富、缺乏、甚缺水平面积分别减少1.46%、7.33%、4.16%。全氮变化趋势与有机质相似，总体表现出向中等水平变化。碱解氮丰富、中等水平面积增加14.61%、9.34%，缺乏、甚缺水平面积减少12.28%、11.67%，碱解氮含量总体增加。
2.2.3 速效磷、速效钾 盈江县耕地土壤速效磷表现出中等偏丰富（图6）、速效钾表现出亏缺（图7），缺乏、甚缺水平面积比例较大，达73.55%。与第二次普查相比，速效磷丰富水平Ⅱ级增幅最大，增23.8%，甚缺水平VI级面积降幅最大，降31%。速效磷总体含量大幅增加。速效钾丰富水平面积大幅下降，降65.62%，速效钾含量总体呈现大幅下降。
2.3 土壤养分总体特征及动态变化
本次调查结果表明（表3），盈江县耕地土壤pH值为酸性，旱作土低于水稻土，与第二次普查相比较，旱作土、水稻土、全县平均值均下降。不同地类养分含量，除速效磷水稻土高于旱作土外，其余养分旱作土高于水稻土。与第二次普查相比较，旱作土碱解氮、速效磷增加，有机质、全氮、速效钾均下降，降幅依次，速效钾>有机质>全氮；水稻土速效磷增加，其余养分均下降，降幅依次，速效钾>有机质>全氮>碱解氮。全县平均值，碱解氮、速效磷增加，其余养分均下降，降幅依次，速效钾>有机质>全氮。
2.4 区域养分聚类分析
3 讨论与结论
本文通过两次土壤调查比较分析得出，盈江县耕地土壤肥力，单项指标，pH偏酸，且明显下降，蔡泽江等[16]研究表明长期单施化肥pH明显下降，pH较低，容易引起土壤盐基离子的流失，降低土壤养分保肥能力，影响作物生产性能[17]；有机质、全氮均表现出向中等水平集中，但总体含量大幅下降，刘波等[18]研究表明不同耕作方式对土壤理化性状有影响，盈江县旱作土有机质含量丰富，耕作模式单一，效益低，农户只种不养，水稻土中砂泥田、河砂田有机质偏低，复种指数高，效益高，农户注重有机质肥投入或秸秆还田，因此有机质和全氮中等水平比例增加；碱解氮含量中等偏丰富，且有所上升，速效磷大幅上升，速效钾大幅下降，何晓滨等[19]对施肥与土壤养分变化研究得出，长期施肥不协调，导致土壤养分变化，生产中重氮磷，轻钾肥，磷在土壤中不易流失，被土壤固定，多年富集，钾肥投入不足，逐年消耗。 不同地类比较分析，pH、有机质、全氮、速效钾5项指标旱作土、水稻土均下降，速效磷均上升，碱解氮旱作土上升，水稻土下降。熊燕等[20]研究得出作物施肥水平变化及种植制度的改变是土壤养分发生变化的根本原因，复种指数提高，土壤肥力消耗过大，盲目追求产量，过量施用氮肥，用养严重脱节。热坝区农户形成了“夏季抓粮，冬季抓钱”的种植模式，部分区域达一年四熟。
采用聚类分析法，将盈江县耕地分为四类，第一类有机质和氮丰富，钾中等，缺磷；第二类有机质和氮丰富，磷中等，缺钾；第三类有机质丰富，氮磷中等，缺钾；第四类有机质，氮中等，磷丰富，缺钾。总体来看，盈江县土壤缺钾比较严重，一类明显缺磷，二、三、四类明显缺钾。因此，在培肥管理中，应保持均衡肥力，设计作物施肥配方时，钾是重要的添加因子，以满足作物高产稳产的需要。四类为重点区域，面积较大，土壤生产负荷较重，保肥性差，在肥料运筹上应采用少施勤施，有机无机相结合。特别指出的是该区域多为水旱轮作，冬季作物多为经济作物，施肥水平高，土壤中肥料残余量大，后作水稻施肥配方应视前作施肥量做相应调整。同时，积极推进有机质提升项目，增加土壤有机质，引导农民科学施肥，平衡土壤养分，减少环境污染。
参考文献
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