我国是化肥的使用大国，化肥的使用对我国粮食的增产起着至关重要的作用，但不合理施用化肥已经给我国生态环境造成了较大污染。2017年我国农作物化肥施用量为5258.3万t，占世界施用量的27%，高居世界第一^[1]。以氮、磷肥为例，我国每年农业施入土地的氮肥损失为124.8kg/hm²，磷肥损失为38.8kg/hm²，过量施用的氮磷养分通过地表径流和下渗方式进入河流、湖泊和地下水，造成严重的水体富营养化，地下水硝酸盐、亚硝酸盐污染等问题^[2]。围绕农业化肥农药减施，我国提出“一控两减三基本”的战略目标，制定了我国到2020年化肥使用量零增长行动方案，旨在大力推进化肥减量提效，积极探索产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的现代农业发展之路^[2]。如何有效降低肥料和农药的施用，提高肥料的利用率和高效施肥已经成为我国亟待解决的问题。

油菜（Brassica napus L.）是中国第一大油料作物，也是继水稻、玉米、小麦后的第四大农作物。以2018年为例，我国油菜种植总面积高达655万hm²，菜籽总产量高达1328万t，平均产量为2027kg/hm^2[1]。此外，油菜是一种生物能源作物，对于解决不断增加的人口与能源需求之间的矛盾是十分重要的，它还具有花用、菜用、蜜用、肥用等功能^[3-4]。青海省地处青藏高原，海拔高、太阳辐射强、气候冷凉、日照时间长、空气湿度小、昼夜温差大，是适宜春油菜生长的地区之一^[5]，种植面积达14.6万hm²，仅次于内蒙古（24.6万hm²）和甘肃（17.4万hm²），占我国春油菜种植面积的五分之一^[6-8]。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，春油菜已成为青海省第一大经济作物，在青海省农业生产中占有主导地位。春油菜生育期短，发育进程快，是一种养分需求较大的作物，有研究表明，氮、磷、钾肥的施用对增加春油菜产量作用十分显著，肥料的施用对春油菜的稳产和增产有着不可替代的作用^[9]。

土壤肥力是制约油菜生产的主要因素之一。全面认识和科学评价青海省春油菜主产区土壤养分状况，是进行土壤养分科学管理的前提和基础，对发展油菜产业具有积极的意义。众所周知，土壤是时空连续的变异体，具有高度的空间变异性^[10]，在各种尺度上均存在着土壤养分的空间变异^[11]。地理统计学方法通常用于描述区域变量的空间分布和空间自相关特征，有助于预测未采样点的值^[12-14]。近年来，许多学者采用地理信息系统及地统计学^[15-16]等方法对我国油菜种植区土壤养分空间变异进行了较为深入的研究，取得了大量研究成果，但这些研究大都集中在长江流域的冬油菜产区，而基于田块和特定区域尺度对高寒山区春油菜田土壤肥力状况整体分析评价的研究还较为少见。本研究通过大范围的调查采样，测定耕层土壤主要养分含量、分析农户施肥现状，结合ArcGIS中的Kriging插值法研究了春油菜区耕层土壤肥力分布特征及质量评价，旨在为青海省春油菜产区土壤养分管理和合理施肥提供科学依据。对于施肥过量的油菜田，研究降低化肥用量、提高肥料利用率的效果与潜力，集成化肥减施、油菜提质增效的技术，建立一套适合甘蓝型春油菜高效施肥模式，对青海春油菜可持续发展、保护青藏高原生态环境产区具有十分重要的意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区域为青海省东南部春油菜主产区，地处东经100°51′～102°46′，北纬35°27′～37°23′，为典型的高原大陆性气候，日照时间长，昼夜温差大，作物生长季为180～240d，主要为麦-油轮作、油-油连作的栽培模式。该区域土壤类型主要为黑钙土、栗钙土、灰钙土、灌淤土和潮土，成土母质主要为第四纪黄土母质。9个县区春油菜种植面积占全省种植面积的60%左右，是青海省主要的油菜集中种植地，具有较好的代表性。湟中县、大通回族土族自治县（大通县）隶属西宁市，位于青海省东部，年平均气温4.9～5.1℃，常年油菜种植面积约3万hm²。互助土族自治县（互助县）、循化撒拉族自治县（循化县）、化隆回族自治县（化隆县）、平安和乐都区位于青海省东部，隶属海东市，地形南高北低，海拔1780～4636m，年平均温度2.2～8.5℃，年平均降水量264～477mm，常年油菜种植面积约5万hm²。尖扎县位于青海省东南部，黄南藏族自治州北部，尖扎县属于农牧交错地带，草场多，耕地相对较少，境内海拔1960～4614m，年平均温度7.9℃，年平均降水量342mm。贵德县位于青海省东部、海南藏族自治州东南部，境内海拔2710～5011m，年平均温度7.2℃，年平均降水量250～559mm^[17-18]。各县区土壤采样点样本量、耕地面积、常年春油菜种植面积及其占耕地面积的比例如表1所示。

注：大通县全称为大通回族土族自治县，互助县全称为互助土族自治县，循化县全称为循化撒拉族自治县，化隆县全称为化隆回族自治县。下同。

1.2 土样采集

2015年10月，在青海省东部春油菜主产区湟中、大通和互助3县依据各乡镇油菜种植面积大小，选择油菜种植较多且集中连片的乡镇，每个乡镇选2～4个村，在每个村随机选择3～4个春油菜种植户作为调查对象，逐户调查春油菜品种、产量、肥料种类、施肥量等情况，同时进行土壤样品采集，共布设103个土壤采样点^[30-31]；2017年10月，按照同样的调查和采样方法对青海省春油菜主产区尖扎、循化、化隆、平安、乐都、贵德6县区进行实地调研，共布设120个土壤采样点，2次不同时期的耕层土壤取样均是在春油菜收获后的农田内均匀选取3个点，按照“随机”“等量”“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0～20cm耕层土壤，3个点的土壤捏碎、混匀后取500g装入样品袋，作为1个分析样品代表该样点土样。采集的土样带回实验室内自然风干磨细过筛（1和0.25mm）后备用。研究区域9个春油菜主产县区共布设223个土壤样点（图1）。

研究区内土壤采样点分布受该区域地形特征及春油菜种植的限制，因此土壤采样点的分布不均匀，但这是研究区春油菜种植现状的真实反映，能够代表研究区内的真实情况。尖扎、贵德两县土壤采样点样本量较少，是由于其春油菜种植面积、耕地面积相对较小，但春油菜种植面积占耕地面积的比例均大于10%，样点具有一定代表性。乐都区春油菜种植面积占耕地面积的比例仅为8.41%，但该区土壤采样点样本量为30个，分布较均匀，分析结果可以代表该区实际情况（表1）。

1.3 养分测定方法及分级标准

采集的土样有机质采用重铬酸钾容量法-外加热法，全氮采用半微量凯氏法，全磷采用HClO₄-H₂SO₄ 消煮-钼锑抗比色法，全钾采用NaOH熔融-火焰光度法；有效磷采用0.5mol/L NaHCO₃ 浸提-钼锑抗比色法，速效钾采用1mol/L NH₄OAc浸提-火焰光度法；有效铁、锰、铜、锌采用DTPA-TEA浸提-AAS法，有效硼采用沸水浸提-甲亚胺比色法^[32]。

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^[31，33]（表2）。

注：SOM为有机质，TN、TP、TK分别为全氮、全磷、全钾，AP、AK、AFe、AMn、ACu、AZn、AB分别为有效磷、速效钾、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌、有效硼。下同。

1.4 土壤综合肥力指数

土壤肥力是土壤物理、化学和生物性质的综合反应^[34]，土壤肥力的评价应以土壤的养分含量为主^[35]。本研究针对青海省春油菜主产区土壤特性，选取有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷等11个土壤肥力评价指标，建立青海省春油菜区土壤肥力评价体系。

因子分析能反映出各指标的相对重要性和各指标之间联系的密切程度。KMO检验的结果表明，KMO=0.651>0.6；Bartletr’s球形检验的结果表明，Sig.=0.000<0.01。因此，原有变量间具有相关性，适合做因子分析。因子分析的结果表明，仅有3个公共因子特征值大于1，理论上公共因子选择越多，评估的结果越精确。通过主成分分析可以看出，研究区域土壤肥力指数前6个主成分的累积贡献率为86.08%，表明这6个主成分已解释了全部变量86.08%的信息。因此，选择6个公共因子作为指标相对作用和各指标间内在关联性评估的基准（表3）。

采用模糊数学中综合指数评价模型对青海省春油菜主产区土壤肥力进行综合评价^[36]。参照第二次土壤普查中的土壤各属性分级标准对所选指标参数进行标准化，以消除各参数之间的量纲差别。标准化处理的方法如下：

（1）评价指标隶属度的计算。由于各项指标对土壤肥力的影响具有连续性和渐变性，对表土肥力质量的贡献并不完全相同，因此需要对各项数据进行归一化处理。本研究涉及到的土壤质量评价指标均为土壤养分指标，根据各指标对耕层土壤肥力质量的影响，选用S型隶属度函数对指标进行标准化处理^[37]（图2），即：

$F\left(X_i\right)=\left\{\begin{array}{cc}1.0;& X_i⩾X_2\\ \frac{0.9\left(X_i-X_1\right)}{\left(X_2-X_1\right)}+0.1;& X_1⩽X_i<X_2\\ 0.1;& X_i<X_1\end{array}\right.$

式中：F（X_i）表示第 i 项肥力因子的隶属度值，X_i 表示第 i 项肥力因子的实测值，X ₁ 和X ₂ 分别为对应S型隶属函数折线的转折点取值，i 为参评因子数，取值为1～11。

X₁ 和X₂ 的取值参照第二次土壤普查制定的养分分级标准（表2），X₁ 为各肥力达到缺乏水平的养分临界值，X₂ 为达到丰富水平的养分临界值（表4）。根据各项土壤肥力因子实测值及转折点取值计算各土壤肥力指标的隶属度值。

（2）评价指标权重的计算。权重是各项指标在土壤肥力中的作用和地位、对评价对象的影响程度或贡献率^[38]。为避免人为主观的影响，使权重值更加科学，本文通过主成分分析提取各指标的公因子方差，将各项指标的公因子方差百分比作为各肥力指标的权重^[39]（表5）。

（3）土壤综合肥力指数计算。根据模糊数学中的加乘法原则，土壤肥力综合评价指标（IFI）一般采用下列公式来计算^[39]：$IFI=\sum W_i\times F\left(X_i\right)$

式中：W_i 表示第 i 项土壤肥力评价指标的权重系数，F（X_i）表示第 i 项土壤肥力评价指标的隶属度值。IFI 取值为0～1，其值越高，表明土壤肥力越好。

1.5 半方差分析

半方差函数被广泛应用于区域化变量的空间变异特征分析^[40]。运用GS+7.0软件进行半方差分析，其具体计算公式^[41]如下：

$\gamma \left(h\right)=\frac{1}{2N\left(h\right)}\sum _{i=1}^{N\left(h\right)}{\left[Z\left(x_i\right)-Z\left(x_i+h\right)\right]}^2$

式中：γ（h）是间距为 h 时的半方差；h 是间隔距离；N（h）是间距为 h 时的样本点总数；Z（x_i） 和 Z（x_i +h）分别是对应点在 x_i 和 x_i +h 处的实测值。在半方差分析得到的参数中，块金值表示随机变异，基台值表示空间总变异。块基比为块金值与基台值的比值，描述随机变异的占比情况，反映土壤养分含量的空间相关程度。变程表示空间变异的尺度范围。通常认为块基比≤ 25%时空间相关性较强，为25%～75%时空间相关性中等，≥ 75%时空间相关性较弱。块基比<50%时空间变异由结构性因素主导，>50%时由随机性因素主导^[42-43]。

1.6 数据分析

试验基础数据使用Excel2019进行处理，利用SPSS 19.0软件的描述统计模块进行平均值、标准差、变异系数分析，因子分析模块进行主成分分析。运用地统计学软件GS+7.0和ArcGIS 10.2软件平台进行半变异函数计算、理论模型拟合、指标空间插值以及图形绘制等。

2 结果与分析

2.1 土壤养分指标及土壤综合肥力指数的描述统计分析和半方差分析

对青海省春油菜主产区223个耕层土壤样点的统计分析表明（表6），土壤全钾、有效锰含量及土壤综合肥力指数服从正态分布，有机质、全氮、全磷、有效磷、速效钾、有效铁、有效锌含量服从对数正态分布，有效铜和有效硼含量服从平方根正态分布（K-S检验，P>0.05）。变异系数可以反映土壤特性的空间变异程度，变异系数最大的为有效锌，达100.21%，变异强度较高，且远高于其他指标。其他指标的变异系数为20.59%～75.27%，属于中等程度变异，其中有效磷、速效钾、有效铜、有效硼离散程度较高。

注：SOM、TN、TP、TK指标的最大值、最小值及均值、标准差单位为g/kg，AP、AK、AFe、AMn、ACu、AZn、AB指标的最大值、最小值及均值、标准差单位为mg/kg。* 表示经过变换后符合正态分布的K-S检验值。

由半方差函数计算与模型拟合结果可知（表7），有机质、全磷、速效钾、有效锰、有效铜、有效锌的最优拟合模型为指数模型，全氮、有效铁、有效硼、土壤综合肥力指数的最优拟合模型为球状模型，全钾、有效磷的最优拟合模型为高斯模型。各指标的半方差函数的决定系数为0.471～0.977，说明理论模型拟合具有一定合理性。有机质、全钾、有效磷、速效钾、有效锰的块基比 ≤ 25%，表明其具有较强的空间相关性；全氮、全磷、有效铁、有效铜、有效锌、有效硼、土壤综合肥力指数的块基比介于25%与75%之间，表明其具有中度的空间相关性；且各指标块基比均小于50%，说明各养分指标均受气候、地形、母质以及土壤类型等结构因素主导，而受随机因素（人为因素）的影响较小。

2.2 青海省春油菜区土壤有机质、氮、磷、钾含量及其分布

土壤有机质是表征土壤肥力和质量的重要因子，对改善土壤性质以及植物的生长起着重要作用，是评价土壤肥力和质量的重要指标^[44]。9县区春油菜土壤有机质含量变幅为4.50～66.57g/kg，均值为24.60g/kg，变异系数为35.57%（表6）。根据养分分级标准（表2），青海省春油菜主产区9县区17.55%的土壤有机质含量处于丰富及以上水平（即>30g/kg），中等水平的占71.81%，缺乏水平（<20g/kg）的土壤也不容忽视，占比达10.64%（表8）。从空间分布可以看出（图3），大通县土壤有机质含量最高，平均值为32.42g/kg，处于丰富水平，且达到中等水平以上（>20g/kg） 的比例为100.00%，由北向南呈现递减的趋势。乐都区土壤有机质含量最低，平均值为19.40g/kg，处于缺乏水平，且达到缺乏水平（10～20g/kg） 的比例为45.70%。

土壤全氮是主要的土壤氮库，可以为作物生长提供氮素营养。9县区土壤全氮含量为0.36～3.77g/kg，平均值为1.77g/kg（表6）。根据分级标准，全氮含量丰富及以上（>1.5g/kg）的占70.27%，中等（1～1.5g/kg）水平的占32.05%（表8）。其中湟中县土壤全氮含量最低，平均只有1.32g/kg，大通县的最高，平均为2.29g/kg。9县区土壤全磷含量均值为0.99g/kg，处于丰富水平（0.8～1g/kg）， 67.94%的土壤全磷含量达到丰富水平以上（>0.8g/kg）（表6、表8）。大通、湟中与互助3县平均全磷含量均较高（>1.0g/kg），而尖扎县平均全磷含量最低，仅有0.70g/kg。土壤中全钾含量很高，为17.15～46.26g/kg，平均值为29.64g/kg，处于很丰富水平（>25g/kg）（表6）。大通、湟中与互助3县土壤全钾含量均较高（平均全钾含量40g/kg左右），而另外6县区普遍较低（平均只有20g/kg左右）（图3）。

9 县区土壤有效磷平均含量为40.55 mg/kg，整体属于很丰富的水平，但变异系数高达75.27%，最大值是最小值的39 倍（表6）。研究区域79.15%的土壤有效磷含量达到丰富及以上水平（>20 mg/kg），中等（10～20 mg/kg）水平的占19.07%，仅有1.78%的处于缺乏水平（表8）。其中乐都区与平安区有效磷含量均比较丰富，平均值分别高达81.68 和76.42 mg/kg，互助县有效磷含量最低，平均只有16.81 mg/kg。土壤速效钾含量平均值为146.39 mg/kg，整体属于中等水平，达到丰富及以上水平（>150 mg/kg）的占37.13%，处于中等水平（100～150 mg/kg）的占53.29%，处于缺乏及以下水平（<100 mg/kg）的占比达到9.58%（表6、表8）。土壤速效钾含量为29.74～520.00 mg/kg，同样具有较大变幅（变异系数为58.17%）（表6）。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，乐都区与贵德县速效钾含量平均值最低（110 mg/kg左右）（图4）。

注：表中数据为ArcMap计算得到的土壤养分各等级分布面积占研究区域面积的百分比。

2.3 青海省春油菜区土壤微量元素养分含量及其分布

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。9县区土壤有效铁含量平均为11.96mg/kg，整体属于丰富水平，丰富及以上水平的土壤占73.40%，处于中等水平的占26.60%（表6、表8）。9县区中平均有效铁含量最高的是大通县与化隆县（均约为15mg/kg），循化县的平均值最低，有87.32%的土壤铁含量属于缺乏水平。土壤有效锰含量平均为6.32mg/kg，整体属于中等水平，处于中等水平的土壤占99.83%，仅有0.17%的土壤有效锰含量缺乏，没有有效锰含量丰富的土壤（表6、表8）。有效锰含量变化范围为2.68～11.40mg/kg，变异系数22.59%，是所有养分中变幅最小的，在各县区之间差异很小（表6）。土壤有效铜含量变化范围为0.08～3.11mg/kg，平均值为0.69mg/kg，整体属于中等水平，有86.50%的土壤有效铜含量属于中等水平，13.50%属于丰富水平（表6、表8）。大通县的有效铜平均含量最高（0.95mg/kg），尖扎县与循化县的最低，分别为0.35和0.37mg/kg。

土壤有效锌含量分布范围为0.10～12.22mg/kg，均值为1.42mg/kg，达到中等水平（1～2mg/kg），有55.35%的油菜田有效锌含量属于中等水平， 12.00%的属于丰富水平，而缺乏的高达32.64%（表6、表8）。湟中县的有效锌平均含量最高（3.27mg/kg），尖扎县最低（0.85mg/kg）。土壤有效硼含量变化范围为0.01～1.45mg/kg，均值为0.34mg/kg，属于缺乏水平，缺乏及极缺乏的土壤高达91.63%，处于中等水平的仅有8.37%（表6、表8）。湟中县的土壤有效硼平均值最高（0.49mg/kg），互助县的最低，只有0.15mg/kg，其所有土壤样品的有效硼含量均属于缺乏及以下水平（图5）。

2.4 青海省春油菜主产区土壤肥力综合评价

根据土壤综合肥力指数计算公式，计算青海省春油菜主产区223个土壤样品的综合肥力指数（IFI），其中，平均值为0.61，变幅为0.28～0.89，标准差为0.13，变异系数为20.59%（表6）。土壤的肥力水平是诸多肥力指标综合作用的反映，目前有关土壤肥力等级的划分在国内还没有统一的标准^[45]。本文为了避免人为主观的影响，土壤肥力等级划分以春油菜田土壤的综合肥力指数作为评价指标，采用等间距法将春油菜田土壤肥力状况分为5个等级^[46]：Ⅰ级，IFI ≥0.80（土壤肥力好）；Ⅱ级， 0.60 ≤IFI<0.80（土壤肥力较好），Ⅲ级，0.40 ≤IFI<0.60（土壤肥力中等），Ⅳ级，0.20 ≤ IFI<0.40（土壤肥力较差）；Ⅴ级，IFI<0.20（土壤肥力差）。研究结果表明（图6），青海省春油菜主产区土壤肥力较好，整体肥力较高，各县区排序为：大通县（0.728，较好）> 湟中县（0.652，较好）> 平安县（0.616，较好）> 互助县（0.604，较好）> 贵德县（0.595，中等）> 化隆县（0.591，中等）> 乐都县（0.582，中等）> 循化县（0.554，中等）> 尖扎县（0.518，中等）。其中，土壤肥力中等（0.40～0.60）的占49.56%，主要分布在研究区域的南部地区及互助县部分地区； 土壤肥力较好（0.60～0.80）的占50.44%，主要分布在研究区域的北部地区（图6、图7）。对9个县区土壤综合肥力指数与油菜籽粒产量进行相关性分析，结果表明，土壤综合肥力指数与油菜籽粒产量呈正相关（r=0.68，P<0.05），这意味着土壤肥力越高产量就越高。

3 讨论

3.1 青海省春油菜区土壤养分分布特征

土壤肥力是土壤最重要的生态功能之一，掌握土壤养分的空间分布是管理好土壤养分和合理施肥的基础^[47]。采用Kriging法对各养分进行插值，并赋值到耕地评价单元，可以更加直观地了解土壤养分的空间分布特征^[15]。本研究结果表明，青海省东南部春油菜主产区土壤全氮、全磷、全钾和有效磷含量均处于中等以上水平。与第二次土壤普查结果相比^[48]，有机质、全氮、碱解氮和有效磷含量均有大幅度上升，速效钾含量明显下降但依旧处于中等水平，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。土壤养分含量丰富可能是由于：（1）春油菜区一年种植一季油菜，土壤养分的消耗较小，且淋洗损失少^[9]；（2）进入土壤的有机物料（作物残茬、有机肥、秸秆还田等）较多，而气候冷凉矿化分解较少。有效磷含量较第二次土壤普查结果明显提升，造成土壤有效磷含量增加的原因可能是该地区施磷量的增加，也可能与油菜根系分泌物可以活化土壤难溶性磷有关^[49]。青海省春油菜主产区9个县区内的调研结果表明， 55.00%的农户施磷量超过当地最高推荐施磷量（农户调研数据，未展示）。土壤速效钾含量降低可能是由于钾的携出量大而输入量少。随着农业水平的不断提高以及氮磷化肥施用量的逐年增加，土壤中的钾素已经不能满足油菜的生长需求^[50]。青海省春油菜主产区9个县区内的调研结果表明：调查区农户钾肥投入严重不足，长此以往将不利于该地区钾素的养分循环和农业可持续生产。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^[51]。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，风化作用较弱，矿物中的磷钾难以释放，淋失少，因此土壤全磷全钾含量很丰富^[31]。

微量元素在土壤中含量很低，但在促进作物生长、改善农产品品质、提高氮磷钾肥料利用率等方面起着十分重要的作用^[15]。微量元素缺乏可能会成为作物产量增加的限制因素，过多亦会造成作物毒害。因此，明确土壤中微量元素的含量及分布情况，有助于正确判断微量元素的供给情况。青海省主要春油菜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。从土壤微量元素空间分布来看，土壤有效铁区域性差异较大，有效锰和有效铜各县区丰缺比例与整体一致。有效锌缺乏的土壤占比达32.64%，且各县区土壤均出现了不同程度锌缺乏的现象（图5）。土壤微量元素含量的差异，主要是由母质不同引起的，不同的轮作制度、管理模式、肥料类型等也可能导致土壤微量养分的差异^[15]。在长期的人为耕作活动中，土壤微量元素的空间分布除了自然状态下的成土母质、土壤类型与地貌类型等结构性因素影响外，外源输入包括大气干湿沉降、动植物的残体分解、土壤施肥甚至是杀虫剂等随机性因素也会对土壤微量元素的空间分布产生较大影响，进而使得土壤微量元素含量存在差异性^[44，52]。与第二次土壤普查结果相比，9县区土壤有效硼含量明显降低，平均含量仅有0.34mg/kg，缺乏现象严重（表6）。青海省春油菜产区土壤有效硼缺乏是由于油菜需硼量较大；因而携出量较大；此外，当地农民深受传统施肥习惯的影响，中微量元素肥料的投入基本为空白。长期以往不仅导致土壤缺硼现象严重，还限制了该地区油菜的产量，造成养分投入比例失衡，进一步引发环境和生态问题。

3.2 青海省春油菜肥料运筹

氮、磷、钾是植物生长发育所必需的三大营养元素，在油菜生长、干物质累积及产量形成过程中起重要作用，是油菜高产优质的首要保障^[53-55]。化肥是重要的农业投入品，是粮食的“粮食”，但我国油菜生产中施肥对产量的贡献率为42.5%，氮、磷、钾养分利用率均不高，平均仅为27.0%、 18.9%和36.3%^[56]。因此，化肥合理运筹是实现油菜产业稳产高产、高效与环保的一个重要途径。土壤养分分布结果表明，青海省春油菜9个主产县区全氮含量丰富及以上（>1.5g/kg）的占70.27%， 67.95%的土壤全磷含量达到丰富及以上水平（>0.8g/kg），79.15%的土壤有效磷含量达到丰富及以上水平（>20mg/kg），这表明该区域土壤具有较高的供氮、供磷能力。养分资源投入调查结果表明（数据未展示），青海省春油菜种植农户存在氮磷肥投入过多、微量元素投入空白的现象，种植户氮肥投入偏高以上的有38.28%，磷肥投入偏高以上的有55.00%。因此，建议平安区全域，乐都区东南部、互助县西南部、湟中县西部、贵德县北部和大通县东南部区域降低施氮量，贵德、平安、乐都、化隆及循化等县区的绝大部分区域，湟中县西部、尖扎县北部等地区大幅降低磷肥用量。青海省春油菜9个主产县区土壤中全钾含量平均值为29.64g/kg，处于很丰富水平（>25g/kg），该区域农户在油菜生长期间基本上不施用钾肥，然而，仍有小部分的油菜田土壤速效钾含量处于缺乏及以下水平（<100mg/kg）。因此，建议在速效钾含量较低的县区开展钾肥肥效试验，确定是否有可能通过施用钾肥提高油菜产量。

硼是油菜生长发育中不可缺少的微量元素之一，硼能促进油菜生殖器官的生长发育，加强花粉的萌发和花粉管伸长，有利于受精和种子的形成^[57]；硼能参与蛋白质的合成，从而影响生长点分生组织的生长，影响植株叶绿素含量及叶绿体结构^[58]。邹娟等^[59]分析了湖北省30个田间试验油菜施硼的产量效应，发现试验点施硼油菜平均增产428kg/hm²，平均增产率为19.2%，同时，提出土壤有效硼临界值为0.58mg/kg。油菜是一种缺硼敏感且又大面积大区域种植的农作物，掌握土壤中有效硼含量的亏缺状况，有利于制定合理的硼肥施用技术规范，并因地制宜地推广应用。9县区土壤有效锌含量属于缺乏以下的达32.64%，有效硼含量属于缺乏以下的高达91.63%，建议该区域重视锌和硼营养的补充，尤其是尖扎等低锌县区和互助等低硼县区。

3.3 青海省春油菜土壤肥力综合指数

土壤肥力高低不仅受土壤养分和植物吸收能力的独立影响，更取决于各因子的协调程度^[60]。隶属度值为0.1～1.0，最大值1.0表示土壤肥力指标完全满足作物生长；最小值0.1则表示该项指标严重制约土壤肥力，不能满足作物正常生长^[37]。雷达图上每个坐标轴上的点离原点越远，表明该指标属性越好，相反，离坐标原点越近，表明该指标属性状态越差。可见，有效硼隶属度值最小，为0.14；有效锰、有效锌和有机质次之，表明有效硼、有效锰、有效锌和有机质是影响土壤肥力水平的限制性因子；全氮隶属度值为0.81，全磷隶属度值为0.88，全钾隶属度值为0.97，有效磷隶属度为0.84，有效铁隶属度值为0.85，这5项指标均处在较理想的状态（图8）。有效硼隶属度最小，是由于研究区域9个县区土壤有效硼含量处于缺乏水平，说明土壤有效硼是限制整个青海省春油菜主产区土壤肥力水平提升的主要因素。乐都区土壤肥力处于中等水平，除土壤有效硼含量的影响外，有机质含量缺乏也是一个重要的原因。而化隆、循化和尖扎3县则是由于土壤有效锌、有效硼含量缺乏导致的土壤肥力中等。研究区域9个县区土壤有效锰含量变化范围为2.68～11.40mg/kg，平均为6.32mg/kg，属于中等水平，且没有有效锰含量丰富的土壤，整体含量不高，也是影响青海省春油菜主产区土壤肥力的主要因素之一。因此，应适当合理增施锰肥、锌肥、硼肥，打破制约油菜产量提升的瓶颈，实现春油菜高产、优质、可持续发展。

4 结论

总体上，青海省春油菜主产区土壤肥力处于中等偏高水平，土壤各养分平均含量分别为：有机质24.60g/kg（中等），全氮1.77g/kg（丰富），全磷0.99g/kg（丰富），全钾29.64g/kg（很丰富），有效磷40.55mg/kg（很丰富），速效钾146.39mg/kg（中等），有效铁11.96mg/kg（丰富），有效锰6.32mg/kg（中等），有效铜0.69mg/kg（中等），有效锌1.42mg/kg（中等），有效硼0.34mg/kg（缺乏）。不同区域土壤养分含量差异较大，呈现区域不平衡现象。

土壤综合肥力指数法评价结果表明，青海省春油菜主产区土壤肥力综合指数为0.61，土壤肥力较好，整体肥力较高。研究区域9个县区土壤综合肥力指数排序为：大通（0.728，较好）> 湟中（0.652，较好）> 平安（0.616，较好）> 互助（0.604，较好）> 贵德（0.595，中等）> 化隆（0.591，中等）> 乐都（0.582，中等）> 循化（0.554，中等）> 尖扎（0.518，中等）。

根据以上研究结果，对青海省油菜田科学施肥提出如下建议：（1）增施有机肥。青海省是全国五大牧区之一，全省牛（羊）存栏超过2000万头（只），拥有2800余家规模养殖场，每年可提供1500万t左右的有机肥原料，具有实施有机肥替代化肥的资源优势^[61]。所调查的9个县区，除乐都区土壤有机质含量处于缺乏水平外，其他县区均处于中等水平，建议各县区增加春油菜的有机肥投入，提高土壤有机质含量、改善土壤物理性状，降低化肥用量。（2）合理施用氮、磷、钾肥。青海春油菜区土壤全氮、全磷、有效磷含量达到中等水平以上的比例分别为100.00%、99.99%、98.22%；湟中、平安、乐都、贵德4县农户平均氮肥投入量偏高，建议严格控制氮肥的使用，而尖扎、循化、化隆3县要对氮肥进行适当补充；根据分析结果，建议湟中、尖扎、循化、平安、乐都、贵德6县区在春油菜生长中减少磷肥的投入量。土壤全钾含量达到中等水平以上的比例为100.00%，但仍有9.58%的土壤缺乏速效钾，建议乐都区和贵德县开展钾肥肥效试验，确定是否有可能通过施用钾肥提高油菜产量。（3）配施微肥。根据青海省春油菜区主产区土壤现有的肥力水平，在实际生产中应有针对性地配施微肥。研究区域土壤有效锰平均含量为6.32mg/kg，属于中等水平，且没有有效锰含量丰富的土壤，整体含量不高，土壤有效锌和有效硼缺乏及以下比例分别为32.64%和91.63%，建议各县区合理有效地增施锰肥、锌肥、硼肥，避免最小养分限制油菜产量提升。

参考文献