河南省花生主产区土壤养分状况评价及施肥改进建议

沈云亭,索炎炎，张 翔，司贤宗，余 琼，余 辉，孙艳敏，吴继华，陈 雷

(1.河南省农业对外经济合作中心,河南 郑州 450007； 2.河南省农业科学院 植物营养与资源环境研究所，河南 郑州 450002； 3.正阳县花生研究所，河南 正阳 463600； 4.濮阳市农业科学院，河南 濮阳 457000； 5.商丘市农林科学院，河南 商丘 476000)

花生(ArachishypogaeaL.)是我国重要的油料作物，种植面积超过466.67万hm2，年产量超过1 700万t，总产量居全国油料作物之首，约占全国油料作物总产量的35.5%，在保障我国食用油脂安全中具有举足轻重的地位。2016年河南省花生种植面积达133.33万hm2，已经成为河南省第三大作物，总产和单产均居全国首位[1]。花生生长所必需的大量元素(氮、磷、钾)、中微量元素(硫、镁、钙、锌、铁等)主要来源于土壤。土壤养分状况是花生优质高产的关键条件之一。目前，关于土壤中养分状况的研究较多[2-5]，沈阿林等[6]认为，河南省花生产区土壤存在有机质缺乏，全氮水平偏低，磷素含量上升，速效钾含量下降，硫素供应水平不足及土壤微量元素严重缺乏等现象。但由于花生生产上存在施肥量大、施肥种类不平衡、不能根据花生品种的营养需求和区域特点进行针对性施肥等问题，导致花生连作部分产区土壤恶化(如酸化、养分供应失衡等)，不利于产量和品质提高。另外，随着河南省农业种植制度的调整，花生种植面积逐渐扩大，新种植区土壤养分丰缺状况尚不清楚，配套的科学施肥管理技术还有待完善。鉴于此，为全面了解河南省花生产区土壤营养元素丰缺状况，选取4个河南省花生主产区，采集有代表性的土壤样品，并对其pH值、有机质、全氮、速效磷、速效钾、有效硫、有效铁、有效锌等对花生生长较为重要的营养元素进行分析，以期为建立区域花生科学施肥措施，推进花生优质、绿色、安全生产及生态环境安全，实现可持续发展提供技术支撑。

1 材料和方法

1.1 研究区域概况

研究在河南省驻马店市正阳县(豫南产区)、南阳市方城县(豫西南产区)、濮阳市清丰县(豫北产区)和商丘市民权县(豫东产区)4个典型花生种植区进行。土壤以砂姜黑土、黄褐土、砂质潮土、壤质潮土等类型为主。根据区域位置、土壤类型、气候特点等因素，将河南省花生产区分为豫南、豫西南、豫北、豫东产区。不同产区花生生育期内气象参数见表1。豫南产区属于大陆性湿润季风气候，豫西南、豫北、豫东产区为温带半湿润大陆性季风气候。花生生育期内平均气温、总积温变幅分别为24.89～25.59 ℃、3 160.77～3 249.41(℃·d)，其中，豫北产区明显低于豫南、豫西南和豫东产区。花生生育期内降水量变幅为484.66～538.64 mm，其中，以豫南产区最高，豫北产区最低。豫南、豫西南和豫东产区为夏花生种植区，豫北产区为麦套花生种植区。

表1 河南省花生产区气象参数Tab.1 Regional climatic parameters in the peanut production areas of Henan Province

1.2 土壤养分指标获取与分级标准

于2018年花生种植前，采用S法采集0～20 cm的耕层土壤样品10～15个，充分混匀后，四分法保留1 kg。豫南、豫北、豫东、豫西南产区采集的样本数分别为48、21、23、30个，共获得122个样品。风干后过筛，采用常规分析方法[7]测定pH值及有机质、全氮、速效磷、速效钾、有效硫、有效铁、有效锌含量。其中，pH值用pH计法(水、土质量比为2.5∶1)测定；有机质含量采用重铬酸钾容量法测定；全氮含量采用凯氏定氮法测定；速效磷含量采用钼锑抗显色法测定；速效钾含量采用火焰光度计法测定；有效硫含量采用硫酸钡比浊法测定；有效铁、有效锌含量采用DTPA溶液浸提-原子吸收光谱法测定。参考第2次土壤普查各指标的分级标准[8]，将土壤pH值划分为酸性(pH值<5.5)、弱酸性(pH值5.5～6.5)、中性(pH值6.5～7.5)和碱性(pH值>7.5)4个等级，将土壤养分指标划分为缺乏、中等和丰富3个等级(表2)。

各指标的变异系数<10%属弱变异；介于10%～100%，属中等变异；>100%，属强变异[9]。

表2 土壤养分分级标准Tab.2 Standards for grading of soil nutrients

1.3 数据统计与分析

采用平均值±3倍标准差法剔除异常值，采用 Microsoft Excel 2013 软件进行数据整理和表格绘制。

2 结果与分析

2.1 河南省不同花生产区土壤pH值状况及评价

由表3可以看出，从平均来看，河南省花生产区土壤pH值平均为6.53，变幅为4.73～9.04，变异系数为22.96%，pH值<5.5、pH值>7.5所占比例较大，分别为41.80%、36.07%。不同花生产区相比，豫南、豫西南产区土壤分别呈酸性、弱酸性，豫北和豫东产区呈碱性。4个产区变异系数变幅为2.87%～13.43%，其中，豫西南产区变异系数最大(13.43%)，属中等变异，豫北产区变异系数最小(2.87%)，属弱变异。

表3 河南省不同花生产区土壤pH值状况及评价Tab.3 Status and evaluation of soil pH value in different peanut production areas of Henan Province

2.2 河南省不同花生产区土壤有机质含量状况及评价

由表4可以看出，从平均来看，河南省花生产区有机质含量为15.61 g/kg，变幅为7.16～26.10 g/kg，变异系数为22.02%，有92.62%的土壤有机质处于缺乏水平，7.38%的土壤有机质处于中等水平。不同花生产区相比，土壤有机质含量平均值大小表现为豫南产区(17.15 g/kg)>豫东产区(15.62 g/kg)>豫西南产区(15.42 g/kg)>豫北产区(12.38 g/kg)；不同花生产区有机质变异系数的变幅为12.71%～27.60%，其中，豫东产区变异系数最大，豫南产区变异系数最小；从分级所占比例来看，豫南、豫北、豫东、豫西南产区土壤有机质含量缺乏所占比例分别为93.75%、100.00%、86.96%、90.00%。可见，河南省花生各产区土壤有机质较为缺乏。

表4 河南省不同花生产区土壤有机质含量状况及评价Tab.4 Status and evaluation of soil organic matter content in different peanut production areas of Henan Province

2.3 河南省不同花生产区土壤大量元素含量状况及评价

由表5可以看出，从平均来看，河南省花生产区土壤全氮含量为1.01 g/kg，变幅为0.35～1.71 g/kg，变异系数为28.18%，全氮含量缺乏、中等所占比例分别为45.08%、48.36%。不同产区相比，土壤全氮含量平均值大小顺序为豫南产区(1.18 g/kg)>豫东产区(1.01 g/kg)>豫西南产区(0.97 g/kg)>豫北产区(0.66 g/kg)；变异系数以豫东产区最大(30.56%)，豫南产区最小(18.00%)；从分级所占比例来看，豫北产区土壤全氮含量缺乏所占比例最大(90.48%)，豫南产区土壤全氮含量缺乏所占比例最小(14.58%)，豫东、豫西南产区土壤全氮含量缺乏所占比例居中，分别为52.17%、56.67%。

表5 河南省不同花生产区土壤大量元素含量状况及评价Tab.5 Status and evaluation of soil macroelement content in different peanut production areas of Henan Province

对土壤速效磷含量而言，从平均来看，河南省产区土壤速效磷含量为37.92 mg/kg，变幅为3.72～127.81 mg/kg，变异系数为62.61%，缺乏、中等、丰富所占比例分别为7.38%、36.07%、56.56%，说明河南省产区土壤速效磷含量主要处于中等偏上水平。不同花生产区土壤速效磷含量平均值大小顺序为豫南产区(53.89 mg/kg)>豫西南产区(33.26 mg/kg)>豫东产区(28.23 mg/kg)>豫北产区(18.71 mg/kg)；变异系数大小顺序为豫西南产区(67.00%)>豫北产区(65.74%)>豫东产区(56.23%)>豫南产区(40.55%)；从分级所占比例来看，豫南、豫北、豫东、豫西南产区土壤速效磷含量处于中等、丰富所占比例分别共为100.00%、71.42%、91.30%、96.67%，可见，河南省花生生产中应控制磷肥施用。

对土壤速效钾含量而言，从平均来看，河南省产区土壤速效钾含量为120.48 mg/kg，变幅为46.00～410.03 mg/kg，变异系数为44.62%，缺乏、中等、丰富所占比例分别为36.07%、60.66%、3.28%。不同产区相比，土壤速效钾含量平均值以豫东产区最高(140.43 mg/kg),豫北产区最低(77.38 mg/kg)；变异系数以豫西南产区最高(51.47%)，豫南产区最小(25.59%)。从分级所占比例来看，豫南、豫北、豫东、豫西南产区土壤速效钾含量缺乏所占比例分别为20.83%、80.95%、34.78%、30.00%。可见，豫北产区应注意钾肥施用。

2.4 河南省不同花生产区土壤中/微量元素含量状况及评价

硫、铁和锌元素是花生生长较为重要的中/微量元素，河南省不同花生产区土壤有效硫、有效铁、有效锌含量状况及评价如表6。河南省产区土壤有效硫含量平均值为35.60 mg/kg，变幅为3.21～161.00 mg/kg，变异系数为103.58%，属强变异。土壤有效硫含量处于缺乏、中等、丰富所占比例分别为50.00%、9.84%、40.16%。不同产区相比，土壤有效硫含量平均值大小顺序为豫南产区(74.33 mg/kg)>豫东产区(19.35 mg/kg)>豫西南产区(8.23 mg/kg)>豫北产区(3.96 mg/kg)，变异系数大小顺序为豫东产区(67.07%)>豫西南产区(41.00%)>豫南产区(38.71%)>豫北产区(34.16%)。从分级所占比例来看，豫南、豫北、豫东、豫西南产区土壤有效硫缺乏所占比例分别为0、100.00%、47.83%、96.67%，可见豫北和豫西南产区应注重硫肥施用。

河南省产区土壤有效铁含量平均值为90.58 mg/kg，变幅为4.62～344.00 mg/kg，变异系数为92.11%，土壤有效铁含量处于缺乏、中等、丰富所占比例分别为1.64%、24.59%、73.77%。不同产区相比，土壤有效铁含量平均值大小顺序为豫南产区(178.00 mg/kg)>豫西南产区(70.96 mg/kg)>豫东产区(9.98 mg/kg)>豫北产区(7.06 mg/kg)，变异系数大小顺序为豫西南产区(45.29%)>豫南产区(30.43%)>豫北产区(20.35%)>豫东产区(19.92%)；从分级所占比例来看，豫北产区土壤有效铁含量缺乏所占比例为9.52%，豫南、豫东和豫西南产区未发现土壤有效铁缺乏状况，可见，河南省花生产区有效铁资源比较丰富。

表6 河南省不同花生产区土壤中/微量元素含量状况及评价Tab.6 Status and evaluation of soil medium and micro element content in different peanut production areas of Henan Province

河南省产区土壤有效锌含量平均值为1.16 mg/kg，变幅为0.45～4.83 mg/kg，变异系数为59.07%，土壤有效锌含量处于缺乏、中等、丰富所占比例分别为0.82%、51.64%、47.54%。不同产区相比，土壤有效锌含量平均值大小顺序为豫东产区(1.74 mg/kg)>豫西南产区(1.33 mg/kg)>豫北产区(1.02 mg/kg)>豫南产区(0.78 mg/kg)，变异系数大小顺序为豫西南产区(52.65%)>豫东产区(51.81%)>豫北产区(48.65%)>豫南产区(22.36%)。从分级所占比例来看，4个花生产区中，仅豫北产区存在土壤有效锌含量缺乏，所占比例为4.76%，豫南产区土壤有效锌含量中等所占比例高于其他3个区域。总体而言，豫南产区需适当补充锌肥。

3 结论与讨论

本研究中，河南省花生产区有效硫含量的变异系数为103.58%，属于强变异。产区其他7个土壤养分指标的变异系数介于22.02%～92.11%，属于中等变异，且大小顺序为有效铁含量(92.11%)>速效磷含量(62.61%)>有效锌含量(59.07%)>速效钾含量(44.62%)>全氮含量(28.18%)>pH值(22.96%)>有机质含量(22.02%)。其中，有效铁含量的变异强度比较大，变异系数达到了92.11%。河南省花生产区土壤中/微量元素含量和pH值变异系数的平均值均高于单个花生产区，这主要是由于区域间土壤母质与气候条件等差异造成的。

第2次土壤普查结果显示，河南省耕层土壤pH值及有机质、全氮、速效磷、速效钾含量平均值分别为7.09 g/kg及12.30 g/kg、0.79 g/kg、3.15 mg/kg、122.60 mg/kg[8]。沈阿林等[6]2001年调查发现，河南省花生产区的耕层土壤有机质含量缺乏，铁资源丰富，全氮含量大多低于1 g/kg，速效磷含量多在20～30 mg/kg，速效钾含量多在50～150 mg/kg，有效锌含量平均为0.66 mg/kg，有效硫含量多在10～25 mg/kg。本研究发现，河南省花生产区土壤养分状况表现为，土壤pH值平均值为6.53，较第2次土壤普查降低了0.56个单位，高于我国农田pH值下降的平均值(约0.5个单位)，这可能由于经济作物对土壤酸化程度比粮食作物更为严重[10]。河南省花生产区土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾含量平均值分别为15.61 g/kg、1.01 g/kg、37.92 mg/kg、120.48 mg/kg。其中，土壤有机质、全氮、速效磷含量高于第2次土壤普查和沈阿林等[6]研究结果，这是由于过去20 a来我国农业高投入集约化生产及秸秆还田等因素造成的。施用钾肥可提高花生产量和钾吸收量[11]，河南省花生产区土壤速效钾含量平均值与以往研究结果接近，河南省花生生产上应增施钾肥。河南省花生产区土壤有效硫含量平均值为35.60 mg/kg，缺乏、丰富所占比例分别为50.00%、40.16%。花生是需硫量较大的作物，每生产100 kg花生荚果需要硫0.82 kg[12]，土壤缺硫不利于氮、硫的吸收和作物产量的提高[13-14]，建议缺硫的花生田增施硫肥的同时，还应适当增施氮肥。河南省花生产区土壤有效铁含量丰富，平均值为90.58 mg/kg，但由于花生属机理Ⅰ的植物，其根系缺少麦根酸类植物铁载体，对铁的吸收有限[15]，仍常出现花生缺铁现象。应在花生开花下针期，通过叶面喷施或采用播种时浸种的方式补充铁肥[6]。河南省花生产区土壤有效锌含量平均值为1.16 mg/kg，其中，豫南产区土壤有效锌含量最低(0.78 mg/kg)，应适当补充锌肥。

本研究中4个花生产区的土壤养分状况存在差异，豫南、豫西南产区土壤分别呈酸性、弱酸性，豫北、豫东产区土壤呈碱性；土壤有机质含量与全氮含量具有较高的相关性[2,16]，本研究也发现，土壤有机质和全氮含量具有一致性，4个花生产区表现为有机质含量缺乏的土壤，其全氮含量也偏低，豫南、豫东、豫西南产区土壤有机质、全氮含量均高于豫北产区；各产区土壤速效磷、有效铁含量主要处于中等及丰富水平，具体表现为豫南、豫西南产区土壤速效磷、有效铁含量高于豫东、豫北产区；而各产区土壤速效钾含量主要处于中等及缺乏水平，具体以豫东产区最高，豫北产区最低；土壤有效硫含量与有机质、全氮含量规律一致，豫南产区较高，其他3个产区均偏低，尤其是豫北产区，土壤有效硫含量最低；不同于其他元素，土壤有效锌含量大小顺序为豫东产区>豫西南产区>豫北产区>豫南产区。不同花生产区土壤养分状况差异主要是由区域气候条件、土壤类型及人为施肥管理水平差异所致[17]。

总体而言，河南省花生产区土壤养分状况通过施肥得到了一定改善，但在花生施肥上依然存在以下问题：一是施肥不平衡，表现在重视氮、磷肥的施用，忽视钾、硫肥和微肥的补充；二是没有根据区域土壤、气候特点和品种布局进行针对性施肥。针对这些问题，结合本研究结果，今后河南省花生产区应坚持有机肥与无机肥配合施用、大中微量元素平衡施用的原则，注重增施有机肥和钾肥，严格控制磷肥施用，豫南产区注意补施锌肥，豫东、豫北、豫西南产区注意补施硫肥；同时还应加强花生基因型间需肥规律的差异研究，进行针对性施肥。