全 文 ：植物营养与肥料学报 ２０１５，２１（１）：９２－１０３
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｄｏｉ牶１０１１６７４／ｚｗｙｆ．２０１５０１１０
收稿日期：２０１４－０５－２３ 接收日期：２０１４－０９－０７
基金项目：国家“９７３”课题（２０１１ＣＢ１００５０１）；公益性行业（农业）科研专项经费项目（２０１２０３０３０）资助。
作者简介：李建军（１９８７—），男，河南信阳人，硕士研究生，主要从事土壤肥力与作物生产研究。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｊｙｅｓ＠１２６ｃｏｍ
通信作者 Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｈｕｉｍｉｎ＠ｃａａｓ．ｃｎ；Ｅｍａｉｌ：ｄｊｗｘｌ＠１２６ｃｏｍ
长江中下游粮食主产区２５年来稻田土壤
养分演变特征
李建军１，２，辛景树３，张会民２，段建军１，任 意３，孙 楠２，徐明岗２
（１贵州大学农学院，贵州贵阳 ５５００２５；２中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，农业部
植物营养与养分循环重点实验室，北京 １０００８１；３全国农技推广服务中心，北京 １０００２６）
摘要：【目的】目前我国的水稻产量约占粮食总产量的一半以上，面积占耕地总面积的３０％，为了探明我国水稻土
土壤养分和肥力的演变特征，科学合理地指导稻田土壤养分管理和施肥，本文对长江中下游水稻主产区２０世纪８０
年代以来国家水稻土长期动态监测数据进行了整理分析。【方法】利用时间趋势分析和中值分析的方法对长江中
下游地区稻田土壤养分随时间的变化趋势进行了分析，分别总结了土壤有机质（ＳＯＭ）、全氮（ＴＮ）、碱解氮（ＡＮ）、
有效磷（ＡＰ）和速效钾（ＡＫ）的含量以及土壤ｐＨ在不同监测时期的演变特征和总体变化趋势；用统计分析得出不
同监测时期施肥量的变化情况；运用主成分分析的方法对上述６大肥力指标对该区土壤综合肥力属性的年代变化
趋势所产生的作用和影响进行了分析，得出不同监测时期土壤肥力主要贡献因子和限制性因子的变异情况。【结
果】１）我国长江中下游地区稻田土壤有机质、全氮和碱解氮含量与监测初期相比均略有升高，其中有机质含量从
监测中期到监测后期上升趋势明显 （Ｐ＜００５），碱解氮从监测初期到中期也呈显著性增加趋势 （Ｐ＜００５）；２）监
测２５年来，土壤有效磷含量从１２４ｍｇ／ｋｇ增加到１２９ｍｇ／ｋｇ，土壤速效钾含量总体上呈稳中有升的变化趋势，与
监测初期相比，监测中期和监测后期的速效钾含量分别增加了１３９ｍｇ／ｋｇ和１７９ｍｇ／ｋｇ；３）土壤ｐＨ值总体呈缓
慢降低的趋势，下降了０３７个单位，表明在当前的施肥和田间管理措施下我国水稻土存在一定的酸化趋势；４）土
壤全氮、碱解氮与有机质含量变化存在显著的正相关关系（Ｐ＜００１），且变化趋势基本一致；５）与监测初期相比，
２０ ２５年后水稻土土壤肥力主要贡献因子由全氮、碱解氮和有机质转变为全氮、碱解氮和速效钾，主要限制因素
从有效磷和速效钾含量的缺乏转向ｐＨ值的逐渐降低。【结论】在农民习惯的耕作施肥管理条件下，该地区稻田土
壤养分含量基本呈上升趋势，说明土壤肥力总体上得到了改善；但土壤ｐＨ在一定程度上已显现出对土壤肥力的限
制性作用，所导致的酸化趋势需要关注。另外，从农田养分平衡管理的角度看，土壤速效钾和有效磷仍然是该区稻
田持续生产和农业持续发展的重要影响因素，在施肥过程中对钾与磷的投入仍需加强，而氮肥施用量需要合理
控制。
关键词：常规施肥；稻田；土壤养分；土壤肥力；变化趋势
中图分类号：１５８３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－５０５Ｘ（２０１５）０１－００９２－１２
Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｓｉｎｔｈｅｍａｉｎｒｉｃｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ｒｅｇｉｏｎｓ，ｔｈｅｍｉｄｄｌｅｌｏｗｅｒｒｅａｃｈｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒｏｆＣｈｉｎａ
ＬＩＪｉａｎｊｕｎ１，２，ＸＩＮＪｉｎｇｓｈｕ３，ＺＨＡＮＧＨｕｉｍｉｎ２，ＤＵＡＮＪｉａｎｊｕｎ１，ＲＥＮＹｉ３，ＳＵＮＮａｎ２，ＸＵＭｉｎｇｇａｎｇ２
（１ＣｏｌｅｇｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｅｒｉｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ５５００２５，Ｃｈｉｎａ；２ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄ
ＲｅｇｉｏｎａｌＰｌａｎｎｉｎｇ，ＣＡＡＳ／ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｒｏｐＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，
Ｃｈｉｎａ；３ＴｈｅＣｅｎｔｅｒｏｆＥｘｔｅｎｄｉｎｇａｎｄＳｅｒｖｉｃｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＴｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎＣｈｉｎａ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ】ＩｎＣｈｉｎａ，ｒｉｃｅａｃｃｏｕｎｔｓｆｏｒｍｏｒｅｔｈａｎｈａｌｆｏｆｔｏｔａｌｇｒａｉｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄｍｏｒｅｔｈａｎ３０％
ｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｃｕｌｔｉｖａｔｅｄｌａｎｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｐａｄｄｙｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｅｖｏｌｕｔｉｏｎｗｉｔｈｌａｒｇｅａｒｅａｓｃａｌｅｏｎｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌ
ｌｅｖｅｌｈａｓｎｏｔｂｅｅｎｃａｒｉｅｄｏｕｔ，ｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｄｙｎａｍｉｃａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｎｅｅｄｔｏｂｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓ
１期 李建军，等：长江中下游粮食主产区２５年来稻田土壤养分演变特征
ｓｔｕｄｙａｌｏｎｇｔｅｒｍ，ｓｉｎｃｅ１９８０ｓｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｓｅｔｕｐｆｏｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｓａｎｄｆｅｒｔｉｌｉｔｙｉｎｔｈｅｍａｊｏｒｒｉｃｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒｅｇｉｏｎｓ，ｔｈｅｍｉｄｄｌｅｌｏｗｅｒｒｅａｃｈｏｆＹａｎｇｔｚｅ
ＲｉｖｅｒｏｆＣｈｉｎａ．【Ｍｅｔｈｏｄｓ】Ｔｈｅｔｅｍｐｏｒａｌｃｈａｎｇｅａｎｄｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｗｅｒｅｃａｒｉｅｄｏｕｔｆｏｒｔｈｅｓｏｉｌ
ｎｕｔｒｉｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｐａｄｄｙｆｉｅｌｄｓ．Ａｔｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｐａｄｄｙｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｓｏｖｅｒｔｉｍｅｉｎ
ｔｈｅａｒｅａｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｕｓｉｎｇｔｅｍｐｏｒａｌｃｈａｎｇｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｖｅｓｔａｔｉｓｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｏｖｅｒａｌｔｒｅｎｄａｂｏｕｔｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒ（ＳＯＭ），ｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ（ＴＮ），ａｌｋａｌｉｎｅｈｙｄｒｏｌｙｚａｂｌｅＮ
（ＡＮ），ａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ（ＡＰ），ａｖａｉｌａｂｌｅｐｏｔａｓｓｉｕｍ（ＡＫ）ｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｓｏｉｌｐＨｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
ｐｅｒｉｏｄｓ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｔｒｅｎｄｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｅｒｉｏｄｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｕｓｉｎｇｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ
ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｆｉｎａｌｙ，ｔｈｅｒｏｌｅａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｓｉｘｆｅｒｔｉｌｉｔｙｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ，ａｔｔｈｅｔｅｍｐｏｒａｌｔｒｅｎｄｏｆｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄｗｉｔｈｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆ
ｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆａｃｔｏｒａｎｄｌｉｍｉｔｉｎｇｆａｃｔｏｒｏｆｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｅｒｉｏｄｓ．【Ｒｅｓｕｌｔｓ】１）
Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｆｉｒｓｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅ，ＳＯＭ，ＴＮａｎｄＡＮｓｌｉｇｈｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄａｆｔｅｒ２０－２５ｙｅａｒｓ，ＳＯＭｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍｍｉｄｄｌｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅｔｏｔｈｅｌａｔｅｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅ（Ｐ＜００５），ｗｈｉｌｅＡＮａｌｓｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍｆｉｒｓｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅｔｏｔｈｅｍｉｄｄｌｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅ（Ｐ＜００５）．２）ＡＰｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ１２４ｍｇ／ｋｇ
ｔｏ１２９ｍｇ／ｋｇ．Ｓｉｍｉｌａｒｌｙ，ＡＫｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１３９ｍｇ／ｋｇａｎｄ１７９ｍｇ／ｋｇｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅ
ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅａｎｄｌａｔｅｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｆｉｒｓｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅ．３）ＩｎｇｅｎｅｒａｌｓｏｉｌｐＨｗａｓ
ｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ０３７ｕｎｉｔｓ，ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｆａｍｅｒ’ｓｈａｂｉｔｕａｌｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｆｉｅｌｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔｌｅｄｔｏ
ｓｏｉｌａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｐａｄｄｙｆｉｅｌｄｓｏｉｌｓ．４）Ｔｈｒｅｅｎｕｔｒｉｅｎｔｉｎｄｅｘｅｓ（ＳＯＭ，ＴＮ，ａｎｄＡＮ）ｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｓ（Ｐ＜００１），ｗｉｔｈａｓｉｍｉｌａｒｔｅｍｐｏｒａｌｃｈａｎｇｅｔｒｅｎｄｓ．５）Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｆｉｒｓｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
ｓｔａｇｅ，２０－２５ｙｅａｒｓｌａｔｅｒ，ｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓｆｏｒｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｉｎｔｈｅｓｅｐａｄｄｙｆｉｅｌｄｓｗｅｒｅｃｈａｎｇｅｄｆｒｏｍＴＮ，
ＡＮａｎｄＳＯＭｔｏＴＮ，ＡＮａｎｄＡＫ．ＴｈｅｍａｉｎｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄｆａｃｔｏｒｓｆｏｒｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｗｅｒｅｃｈａｎｇｅｄｆｒｏｍｔｈｅｄｅｆｉｃｉｔｓｏｆＡＰ
ａｎｄＡＫｔｏｔｈｅｄｅｃｌｉｎｅｄｐＨｖａｌｕｅ．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ】Ｉｎｇｅｎｅｒａｌ，ｔｈｅｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｕｎｄｅｒｆａｍｅｒ’ｓｈａｂｉｔｕａｌ
ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｔｈｅｐａｄｄｙｆｉｅｌｄｓ，ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔａｐｐｅａｒｅｄｔｈａｔｔｈｅ
ｓｏｉｌａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｂｅｃａｍｅｔｈｅｒｅｓｔｒｉｃｔｆａｃｔｏｒｓｆｏｒｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｆｒｏｍｔｈｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆｆａｒｍｌａｎｄｎｕｔｒｉｅｎｔ
ｂａｌａｎｃｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｓｏｉｌａｖａｉｌａｂｌｅｐｏｔａｓｓｉｕｍａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｒｅｓｔｉｌｔｈｅｋｅｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅｉｎｐａｄｄｙｓｏｉｌ．Ｐｏｔａｓｓｉｕｍａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｉｎｐｕｔｓｎｅｅｄｓｔｏｂｅ
ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｉｎｔｈｅｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｎｅｅｄｓｔｏｂｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｃｏｎｔｒｏｌｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ牷ｐａｄｄｙｆｉｅｌｄ牷ｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｓ牷ｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙ牷ｃｈａｎｇｅｔｒｅｎｄ
水稻是我国最重要的粮食作物，长江中下游地
区则是我国最重要的水稻种植和分布区。２０１０年
长江中下游地区水稻种植面积为１４９×１０７ｈｍ２，占
全国水稻种植面积的４９８７％，总产量９８５×１０６ｔ，
占全国稻谷总产量的５０３３％［１］。因此保持并不断
提高我国包括长江中下游地区的水稻产量对我国粮
食安全具有举足轻重的作用。然而水稻单产高低和
水稻土土壤肥力状况很大程度上取决于土壤养分含
量及其比例，监测、分析我国及长江中下游地区水稻
土土壤养分状况及其演变特征对我国粮食生产和粮
食安全以及水稻土科学管理都具有重要的现实
意义。
目前关于土壤养分的研究和监测工作已有大量
报道。如自全国第二次土壤普查以来，我国农田土
壤氮、磷持续盈余且盈余量持续加大，钾亏缺逐年缓
和，有机质含量除东北地区外大部分地区呈上升趋
势［２－３］。我国耕地土壤在常规施肥管理水平下从
１９８５ １９９７年有机质和氮、磷、钾含量不断提高；
１９９８ ２００６年间土壤肥力状况基本稳定，其中有效
磷稳中有升，速效钾变化不大，不同区域土壤养分含
量和ｐＨ值的变化趋势存在一定差异［４］。张世熔等
对１９８０和 ２０００年河北省曲周县１２４个样点耕层土
壤有效磷和速效钾含量的分析结果表明，２０００年该
县土壤有效磷和速效钾平均含量为 ８８ｍｇ／ｋｇ和
９００ｍｇ／ｋｇ，分别比 １９８０年增加 ６９２％ 和降
低４６１％［５］。
对水稻土土壤养分含量和动态研究也有不少报
道，如我国南方水稻主产区１９８７ ２００６年土壤有
机质平均含量由２８６ｇ／ｋｇ上升到 ３３４ｇ／ｋｇ，增幅
为１６８％，随种植年限的增加土壤有机质略呈上升
３９
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
趋势［６］。刘畅等对不同施肥措施下亚热带稻田土
壤有机碳、全氮的演变特征及其耦合关系进行了研
究，结果表明，１９８６ ２００３年不施肥处理稻田的土
壤有机碳和全氮含量略呈下降趋势；施化肥处理的
土壤有机碳和全氮含量分别提高了１３％和１８％，土
壤Ｃ／Ｎ为８５ １２９［７］。１９９０ ２００５年南方冲积
性水稻土施氮、磷、钾化肥或氮磷钾化肥与有机肥配
施处理的速效钾呈上升趋势［８］。另外近期有研究
表明，我国主要农田土壤酸化严重［９］，尤其是红壤
酸化已经成为南方稻田作物生长的重要限制因
子［１０－１１］。长达２０年的红壤耕地 ｐＨ值定位观察试
验也发现土壤ｐＨ值平均每１０年下降０８，其中江
西兴国农田定位观察试验点的土壤 ｐＨ值平均降幅
达０９４个单位［１２－１３］。
然而综合目前有关农田土壤养分和肥力演变的
一系列研究不难发现，在国家层面和大区域尺度上对
水稻土土壤养分和肥力的长期动态变化过程的分析
和研究还比较缺乏，其演变特征尚不明确，尤其是有
关土壤肥力演变过程中主要限制和贡献因子的研究
还未见报道。因此，本研究整理并分析了农业部１９８８
年以来长江中下游地区稻田土壤养分的监测数据资
料，旨在揭示２５年来在我国农民习惯施肥管理方式
下，稻田土壤养分的长期变化趋势，并进一步分析稻
田土壤肥力属性的年代差异，为稻田土壤肥力培育和
制订更科学的施肥策略提供重要的参考依据。
１ 材料与方法
长江中下游双季和单季稻区共有８０个国家水
稻土养分长期动态监测点，分布在江苏（８）、上海
（３）、浙江（７）、安徽（１５）、江西（８）、湖北（１３）、湖南
（２６）等七省市（图１）。本区属亚热带湿润季风气
候，稻作生长季 ２１０ ２６０ｄ，≥１０℃积温 ４５００
６５００℃，日照时数７００ １５００ｈ，稻作期降水量７００
１６００ｍｍ。稻作土壤在平原地区多为新积土、潮
土和沼泽土，在丘陵山地多为红壤、黄壤、黄棕壤和
黄褐土。监测点绝大部分从１９８８年开始监测记录，
期间又做部分调整，并新增加了一些监测点位，因此
将８０个监测点划分为监测初期（１９８８ １９９２年）、
监测中期（１９９３ ２００７年）和监测后期（２００８
２０１２年）３个时间段进行分析，以避免个别年份点
位差异对土壤养分指标演变规律造成影响。另外，
为减少个别年份年际间气候变异的影响，分别以前
５年（１９８８ １９９２年）和后５年（２００８ ２０１２年）的
养分含量中值表示监测初期和监测后期的养分
状况。
监测项目每个监测点设对照（不施肥）和常规
施肥（农民习惯施肥）两个处理。依照当地农民习
惯进行施肥、轮作及水肥管理，并记录不同时期的施
肥量、肥料种类、养分含量、作物类型等信息。每季
水稻收获后采集耕层土壤（０—２０ｃｍ）样品，用常规
分析方法［１４］测定有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速
效钾以及土壤ｐＨ值等土壤肥力指标。试验数据采
用ＭＳＥｘｃｅｌ２００７软件进行整理；运用Ｓｉｇｍａｐｌｏｔ１００
和ＳＰＳＳ１７０进行相关分析及显著性检验；采用ＳＡＳ
软件结合周波等［１５］的方法作主成分分析。
另外，鉴于算术平均数容易受一组数据中极端
数值（特大或特小）的影响，代表性较差，所以本研
究中有关土壤养分和施肥量演变趋势的数据均以中
值表示。不同监测时期土壤养分与施肥量中值之间
采用 Ｋｒｕｓｋａｌ－ＷａｌｉｓＨ单向显著性检验 （Ｐ＜
００５）；基本思想是，如果多个总体的中位数无显著
图１ 长江中下游区国家水稻土长期动态监测点位置
Ｆｉｇ．１ ＭａｐｏｆｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｌｏｎｇｔｅｒｍｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｉｔｅｓｏｆｐａｄｄｙｓｏｉｌｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅａｎｄｌｏｗｅｒｒｅａｃｈｅｓｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒ
４９
１期 李建军，等：长江中下游粮食主产区２５年来稻田土壤养分演变特征
差异，或者说多个总体有共同的中位数，那么这个共
同的中位数应在各样本组中均处在中间位置上，于
是，每组样本中大于该中位数或小于该中位数的样
本数目应大致相同。
２ 结果与分析
２１ 土壤养分变化趋势
２１１土壤有机质 纵观整个变化过程，长江中下
游区稻田土壤有机质含量总体略呈上升趋势，经过
２０ ２５年间的演变，从监测初期的２９４ｇ／ｋｇ增加
到监测后期的３０８ｇ／ｋｇ（图２）；尤其从监测中期到
后期，呈显著性上升趋势（Ｐ＜００５）。
２１２土壤全氮 从总体变化情况来看，土壤全氮
的变化趋势与土壤有机质相近，基本呈现上升趋势；
从监测初期到监测中期土壤全氮含量由 １７ｇ／ｋｇ
增加到１８ｇ／ｋｇ；而从监测中期到监测后期没有明
显的增减变化，基本趋于稳定（图３）。
２１３ 土壤碱解氮 该区土壤碱解氮含量总体呈
图２ 长江中下游区稻田土壤有机质含量变化趋势
Ｆｉｇ．２ ＴｒｅｎｄｓｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｉｎｐａｄｄｙｓｏｉｌｉｎｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒｒｅｇｉｏｎ
［注（Ｎｏｔｅ）：盒状图矩形盒中实线代表中值，虚线代表平均值，下四分位数（矩形盒下边缘）和上四分位数（矩形盒上边缘）分别代表全部数
据的２５％和７５％，下边缘线和上边缘线分别代表全部数据的５％和９５％，上下实心点代表异常值 Ｔｈｅｂｏｘｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘｉｎｔｈｅｓｏｌｉｄｌｉｎｅ
ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｍｅｄｉａｎｗｈｉｓｋｅｒｐｌｏｔ，ｔｈｅｄｏｔｅｄｌｉｎｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｍｅａｎ，ｔｈｅｌｏｗｅｒｑｕａｒｔｉｌｅ（ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘｅｄｇｅｓ）ａｎｄｔｈｅｕｐｐｅｒｑｕａｒｔｉｌｅ（ｔｈｅｕｐｐｅｒ
ｅｄｇｅｏｆｔｈｅｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘ）ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ２５％ ｏｆａｌｄａｔａａｎｄ７５％，ｔｈｅｌｏｗｅｒｅｄｇｅａｎｄｔｈｅｕｐｐｅｒｅｄｇｅｌｉｎｅｏｆｔｈｅｌｉｎｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇｔｈｅ５％ ａｎｄ９５％ ｏｆ
ａｌｔｈｅｄａｔａ，ｔｈｅｓｏｌｉｄｄｏｔｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｏｕｔｌｉｅｒｓ．不同字母表示不同监测时期在５％水平差异显著Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓａｒｅ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．］
图３ 长江中下游区稻田土壤全氮含量变化趋势
Ｆｉｇ．３ ＴｒｅｎｄｓｏｆｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｉｎｐａｄｄｙｓｏｉｌｏｆｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒｒｅｇｉｏｎ
［注（Ｎｏｔｅ）：盒状图矩形盒中实线代表中值，虚线代表平均值，下四分位数（矩形盒下边缘）和上四分位数（矩形盒上边缘）分别代表全部数
据的２５％和７５％，下边缘线和上边缘线分别代表全部数据的５％和９５％，上下实心点代表异常值 Ｔｈｅｂｏｘｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘｉｎｔｈｅｓｏｌｉｄｌｉｎｅ
ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｍｅｄｉａｎｗｈｉｓｋｅｒｐｌｏｔ，ｔｈｅｄｏｔｅｄｌｉｎｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｍｅａｎ，ｔｈｅｌｏｗｅｒｑｕａｒｔｉｌｅ（ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘｅｄｇｅｓ）ａｎｄｔｈｅｕｐｐｅｒｑｕａｒｔｉｌｅ（ｔｈｅｕｐｐｅｒ
ｅｄｇｅｏｆｔｈｅｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘ）ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ２５％ ｏｆａｌｄａｔａａｎｄ７５％，ｔｈｅｌｏｗｅｒｅｄｇｅａｎｄｔｈｅｕｐｐｅｒｅｄｇｅｌｉｎｅｏｆｔｈｅｌｉｎｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇｔｈｅ５％ ａｎｄ９５％ ｏｆ
ａｌｔｈｅｄａｔａ，ｔｈｅｓｏｌｉｄｄｏｔｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｏｕｔｌｉｅｒｓ．不同字母表示不同监测时期在５％水平差异显著Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓａｒｅ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．］
５９
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
图４ 长江中下游区稻田土壤碱解氮含量变化趋势
Ｆｉｇ．４ ＴｒｅｎｄｓｏｆａｌｋａｌｉｎｅｈｙｄｒｏｌｙｚａｂｌｅＮｃｏｎｔｅｎｔｉｎｐａｄｄｙｓｏｉｌｉｎｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒｒｅｇｉｏｎ
［注（Ｎｏｔｅ）：盒状图矩形盒中实线代表中值，虚线代表平均值，下四分位数（矩形盒下边缘）和上四分位数（矩形盒上边缘）分别代表全部数
据的２５％和７５％，下边缘线和上边缘线分别代表全部数据的５％和９５％，上下实心点代表异常值 Ｔｈｅｂｏｘｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘｉｎｔｈｅｓｏｌｉｄｌｉｎｅ
ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｍｅｄｉａｎｗｈｉｓｋｅｒｐｌｏｔ，ｔｈｅｄｏｔｅｄｌｉｎｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｍｅａｎ，ｔｈｅｌｏｗｅｒｑｕａｒｔｉｌｅ（ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘｅｄｇｅｓ）ａｎｄｔｈｅｕｐｐｅｒｑｕａｒｔｉｌｅ（ｔｈｅｕｐｐｅｒ
ｅｄｇｅｏｆｔｈｅｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘ）ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ２５％ ｏｆａｌｄａｔａａｎｄ７５％，ｔｈｅｌｏｗｅｒｅｄｇｅａｎｄｔｈｅｕｐｐｅｒｅｄｇｅｌｉｎｅｏｆｔｈｅｌｉｎｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇｔｈｅ５％ ａｎｄ９５％ ｏｆ
ａｌｔｈｅｄａｔａ，ｔｈｅｓｏｌｉｄｄｏｔｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｏｕｔｌｉｅｒｓ．不同字母表示不同监测时期在５％水平差异显著Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓａｒｅ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．］
上升趋势；尤其从监测初期到监测中期，上升趋势明
显（Ｐ＜００５），总体增加了１１ｍｇ／ｋｇ；而监测中期以
后土壤碱解氮含量总体变化趋势相对平缓。
２１４土壤有效磷 长江中下游地区稻田土壤有效
磷含量总体呈上升趋势（图５）；分析结果显示，监测
初期土壤有效磷含量为１２４ｍｇ／ｋｇ，２０ ２５年后
总体含量增加到１２．９ｍｇ／ｋｇ，并且从监测初期到中
期的增长幅度要大于从监测中期到后期的增长
幅度。
图５ 长江中下游区稻田土壤有效磷含量变化趋势
Ｆｉｇ．５ ＴｒｅｎｄｓｏｆａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓｃｏｎｔｅｎｔｉｎｐａｄｄｙｓｏｉｌｉｎｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒｒｅｇｉｏｎ
［注（Ｎｏｔｅ）：盒状图矩形盒中实线代表中值，虚线代表平均值，下四分位数（矩形盒下边缘）和上四分位数（矩形盒上边缘）分别代表全部数
据的２５％和７５％，下边缘线和上边缘线分别代表全部数据的５％和９５％，上下实心点代表异常值 Ｔｈｅｂｏｘｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘｉｎｔｈｅｓｏｌｉｄｌｉｎｅ
ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｍｅｄｉａｎｗｈｉｓｋｅｒｐｌｏｔ，ｔｈｅｄｏｔｅｄｌｉｎｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｍｅａｎ，ｔｈｅｌｏｗｅｒｑｕａｒｔｉｌｅ（ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘｅｄｇｅｓ）ａｎｄｔｈｅｕｐｐｅｒｑｕａｒｔｉｌｅ（ｔｈｅｕｐｐｅｒ
ｅｄｇｅｏｆｔｈｅｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘ）ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ２５％ ｏｆａｌｄａｔａａｎｄ７５％，ｔｈｅｌｏｗｅｒｅｄｇｅａｎｄｔｈｅｕｐｐｅｒｅｄｇｅｌｉｎｅｏｆｔｈｅｌｉｎｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇｔｈｅ５％ ａｎｄ９５％ ｏｆ
ａｌｔｈｅｄａｔａ，ｔｈｅｓｏｌｉｄｄｏｔｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｏｕｔｌｉｅｒｓ．不同字母表示不同监测时期在５％水平差异显著Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓａｒｅ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．］
６９
１期 李建军，等：长江中下游粮食主产区２５年来稻田土壤养分演变特征
２１５土壤速效钾 从图６可以明显看出，近２５年
来长江中下游地区稻田土壤速效钾含量的变化趋势
表现为稳步上升。而对三个监测时期的变化情况进
行差异性分析可得出，每个监测阶段之间都呈现出
显著性差异（Ｐ＜００５）；其中，监测后期土壤速效钾
含量为７４ｍｇ／ｋｇ，与监测中期（７０ｍｇ／ｋｇ）和监测初
期（５６１ｍｇ／ｋｇ）相比，分别提高了７１％和３１９％。
图６ 长江中下游区稻田土壤速效钾含量变化趋势
Ｆｉｇ．６ ＴｒｅｎｄｓｏｆａｖａｉｌａｂｌｅｐｏｔａｓｓｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｉｎｐａｄｄｙｓｏｉｌｉｎｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒｒｅｇｉｏｎ
［注（Ｎｏｔｅ）：盒状图矩形盒中实线代表中值，虚线代表平均值，下四分位数（矩形盒下边缘）和上四分位数（矩形盒上边缘）分别代表全部数据
的２５％和７５％，下边缘线和上边缘线分别代表全部数据的 ５％和９５％，上下实心点代表异常值 Ｔｈｅｂｏｘｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘｉｎｔｈｅｓｏｌｉｄｌｉｎｅ
ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｍｅｄｉａｎｗｈｉｓｋｅｒｐｌｏｔ，ｔｈｅｄｏｔｅｄｌｉｎｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｍｅａｎ，ｔｈｅｌｏｗｅｒｑｕａｒｔｉｌｅ（ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘｅｄｇｅｓ）ａｎｄｔｈｅｕｐｐｅｒｑｕａｒｔｉｌｅ（ｔｈｅｕｐｐｅｒ
ｅｄｇｅｏｆｔｈｅｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘ）ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ２５％ ｏｆａｌｄａｔａａｎｄ７５％，ｔｈｅｌｏｗｅｒｅｄｇｅａｎｄｔｈｅｕｐｐｅｒｅｄｇｅｌｉｎｅｏｆｔｈｅｌｉｎｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇｔｈｅ５％ ａｎｄ９５％ ｏｆ
ａｌｔｈｅｄａｔａ，ｔｈｅｓｏｌｉｄｄｏｔｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｏｕｔｌｉｅｒｓ．不同字母表示不同监测时期在５％水平差异显著Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓａｒｅ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．］
图７ 长江中下游区稻田土壤ｐＨ值的变化趋势
Ｆｉｇ．７ ＴｒｅｎｄｓｏｆｐＨｉｎｐａｄｄｙｓｏｉｌｉｎｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒｒｅｇｉｏｎ
［注（Ｎｏｔｅ）：盒状图矩形盒中实线代表中值，虚线代表平均值，下四分位数（矩形盒下边缘）和上四分位数（矩形盒上边缘）分别代表全部数据
的２５％和７５％，下边缘线和上边缘线分别代表全部数据的 ５％和９５％，上下实心点代表异常值 Ｔｈｅｂｏｘｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘｉｎｔｈｅｓｏｌｉｄｌｉｎｅ
ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｍｅｄｉａｎｗｈｉｓｋｅｒｐｌｏｔ，ｔｈｅｄｏｔｅｄｌｉｎｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｍｅａｎ，ｔｈｅｌｏｗｅｒｑｕａｒｔｉｌｅ（ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘｅｄｇｅｓ）ａｎｄｔｈｅｕｐｐｅｒｑｕａｒｔｉｌｅ（ｔｈｅｕｐｐｅｒ
ｅｄｇｅｏｆｔｈｅｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘ）ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ２５％ ｏｆａｌｄａｔａａｎｄ７５％，ｔｈｅｌｏｗｅｒｅｄｇｅａｎｄｔｈｅｕｐｐｅｒｅｄｇｅｌｉｎｅｏｆｔｈｅｌｉｎｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇｔｈｅ５％ ａｎｄ９５％ ｏｆ
ａｌｔｈｅｄａｔａ，ｔｈｅｓｏｌｉｄｄｏｔｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｏｕｔｌｉｅｒｓ．不同字母表示不同监测时期在５％水平差异显著Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓａｒｅ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．］
２１６土壤ｐＨ值 由图７可知，长江中下游区稻田
土壤ｐＨ值总体呈下降趋势，监测 ２５年后下降了
０３７个单位。尤其从监测初期（６４）到监测中期
（６．０），土壤ｐＨ值下降显著（Ｐ＜００５）。
２２ 施肥用量的变化趋势
通过对长江中下游地区２５年来农民习惯性管
７９
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
理水平下肥料施用量（由于信息记录的原因，本文
以数据相对完善的第一季作物施肥量的变化情况为
例）的统计分析可以看出，肥料总施用量整体上随
时间呈上升趋势，从监测初期的１９４９ｋｇ／ｈｍ２增加
到监测后期的２１９１ｋｇ／ｈｍ２，增加了１２４％。但每
种肥料施用量（氮肥、磷肥、钾肥）的变化趋势却不
尽相同（图８）：氮肥的施用量总体呈上升趋势，由监
测初期的 ３２２３ｋｇ／ｈｍ２增加到监测后期的 ３２４３
ｋｇ／ｈｍ２；磷肥用量从监测初期到监测中期总体上呈
增加趋势，但到监测后期由于数据记录大量的缺失，
具有的信息不能真实地反映农民的磷肥施用情况；
而钾肥的施用量持续增加，并且在监测的每一阶段
都呈现出显著性差异（Ｐ＜００５），由监测初期的
６１２ｋｇ／ｈｍ２分别增加到中期的１０８ｋｇ／ｈｍ２和后期
的 １１９７ ｋｇ／ｈｍ２，增 加 幅 度 分 别 为 ７６５％
与９５６％。
图８ 长江中下游区稻田肥料施用量变化趋势
Ｆｉｇ．８ ＴｒｅｎｄｓｏｆｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｉｎｐａｄｄｙｓｏｉｌｉｎｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒｒｅｇｉｏｎ
［注（Ｎｏｔｅ）：盒状图矩形盒中实线代表中值，虚线代表平均值，下四分位数（矩形盒下边缘）和上四分位数（矩形盒上边缘）分别代表全部数据
的２５％和７５％，下边缘线和上边缘线分别代表全部数据的 ５％和 ９５％，上下实心点代表异常值 Ｔｈｅｂｏｘｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘｉｎｔｈｅｓｏｌｉｄｌｉｎｅ
ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｍｅｄｉａｎｗｈｉｓｋｅｒｐｌｏｔ，ｔｈｅｄｏｔｅｄｌｉｎｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｍｅａｎ，ｔｈｅｌｏｗｅｒｑｕａｒｔｉｌｅ（ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘｅｄｇｅｓ）ａｎｄｔｈｅｕｐｐｅｒｑｕａｒｔｉｌｅ（ｔｈｅｕｐｐｅｒ
ｅｄｇｅｏｆｔｈｅｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｏｘ）ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ２５％ ｏｆａｌｄａｔａａｎｄ７５％，ｔｈｅｌｏｗｅｒｅｄｇｅａｎｄｔｈｅｕｐｐｅｒｅｄｇｅｌｉｎｅｏｆｔｈｅｌｉｎｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇｔｈｅ５％ ａｎｄ９５％ ｏｆ
ａｌｔｈｅｄａｔａ，ｔｈｅｓｏｌｉｄｄｏｔｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｏｕｔｌｉｅｒｓ．不同字母表示不同监测时期在５％水平差异显著 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓａｒｅ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．］
２３ 不同年代土壤肥力演变的主成分分析
从以上对长江中下游地区稻田土壤养分变化趋
势的分析可以看出，从１９８８年到２０１２年间，土壤有
机质、全氮、碱解氮、有效磷以及速效钾的含量均呈
上升趋势，土壤ｐＨ值呈下降趋势；但不同阶段的变
化幅度和差异不尽相同，因此，不同肥力指标随时间
的变化趋势存在较大的差异。由于单个土壤肥力指
标的分析不能很好地反映土壤综合肥力属性的年代
变化规律，故运用主成分分析的方法对土壤有机质、
全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、ｐＨ值６个肥力指标
进行了分析，并分析了其对土壤综合肥力属性的年
代变化趋势所产生的作用和影响。
２３１土壤养分各指标的相关系数矩阵 运用相关
系数公式，计算该区各土壤养分指标之间的相关系
数矩阵（表１）。可以看出，从１９８８年到２０１２年间，
长江中下游粮食主产区稻田土壤全氮、碱解氮与有
机质含量存在显著的正相关关系。
２３２主成分贡献率 根据统计学累计贡献率≥
８５％来提取主成分的原则，本研究分别从监测初期
（１９８８ １９９２）和后期（２００８ ２０１２）同时提取了３
个主成分。监测初期统计结果表明，第１、２、３主成
分对于总方差的贡献率分别为 ５２８％、２０７％、
１７０％，三者之和达到 ９０４％，即前三个主成分能
够把土壤全部指标所提供信息的９０４％反映出来
（表２）。同样，由监测后期的统计结果（表３）也可
以看出，前３个主成分的累计贡献率达到８６５％，
即能够把土壤全部指标所提供信息的８６５％反映
出来。因此，利用主成分分析长江中下游地区稻田
土壤肥力属性的变异情况是可靠的。
８９
１期 李建军，等：长江中下游粮食主产区２５年来稻田土壤养分演变特征
表１ 各土壤养分指标的相关系数
Ｔａｂｌｅ１ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｔａｂｌｅｆｏｒｅａｃｈｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ
项目
Ｉｔｅｍ
ｐＨ
有机质
Ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒ
全氮
ＴｏｔａｌＮ
碱解氮
ＡｌｋａｌｉｎｅＮ
有效磷
ＡｖａｉｌａｂｌｅＰ
速效钾
ＡｖａｉｌａｂｌｅＫ
ｐＨ １０００
有机质Ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒ ０１２５ １０００
全氮ＴｏｔａｌＮ ０１８４ ０９４６ １０００
碱解氮ＡｌｋａｌｉｎｅＮ －０１５８ ０８６６ ０９１３ １０００
有效磷ＡｖａｉｌａｂｌｅＰ －０１７６ －０４１５ －０４１６ －０２２７ １０００
速效钾ＡｖａｉｌａｂｌｅＫ －００２９ －０４７１ －０３６４ －０２６８ －０１５８ １０００
注（Ｎｏｔｅ）：—Ｐ＜００５；— Ｐ＜００１
表２ 监测初期（１９８８ １９９２年）主成分分析表
Ｔａｂｌｅ２ Ｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅ（１９８８－１９９２）
主成分
Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ
ｃｏｍｐｏｎｅｎ
相关矩阵的特征值
Ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅｓｏｆｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｍａｔｒｉｘ
各主成分
特征值
ＥＶ
各成分方差占
总方差的比例（％）
ＰＴＶＥＶ
累计百分比
ＣＰ
（％）
提取因子载荷的平方和
Ｓｕｍｏｆｔｈｅｓｑｕａｒｅｓｏｆｔｈｅｏｔｈｅｒｆａｃｔｏｒｌｏａｄｉｎｇ
各因子
特征值
ＣＶＥＦ
贡献率
ＣＲ
（％）
累计贡献率
ＣＣＲ
（％）
１ ３１７ ５２７５ ５２７５ ３１７ ５２７５ ５２７５
２ １２４ ２０６７ ７３４２ １２４ ２０６７ ７３４２
３ １０２ １６９５ ９０３７ １０２ １６９５ ９０３７
４ ０５２ ８６６ ９９０３
５ ００５ ０８３ ９９８６
６ ００１ ０１４ １００００
注（Ｎｏｔｅ）：ＥＶ—Ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅｓ；ＰＴＶＥＶ—Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｖａｒｉａｎｃｅｅｘｐｌａｉｎｅｄｖａｒｉａｎｃｅ；ＣＰ—Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｓ；ＣＶＥＦ—Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ
ｖａｌｕｅｏｆｅａｃｈｆａｃｔｏｒ；ＣＲ—Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｔｉｏ；ＣＣＲ—Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｔｅ．
表３ 监测后期（２００８ ２０１２年）主成分分析
Ｔａｂｌｅ３ Ｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｉｎｔｈｅｌａｔｅｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅ（２００８－２０１２）
主成分
Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ
ｃｏｍｐｏｎｅｎ
相关矩阵的特征值
Ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅｓｏｆｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｍａｔｒｉｘ
各主成分
特征值
ＥＶ
各成分方差占
总方差的比例（％）
ＰＴＶＥＶ
累计百分比
ＣＰ
（％）
提取因子载荷的平方和
Ｓｕｍｏｆｔｈｅｓｑｕａｒｅｓｏｆｔｈｅｏｔｈｅｒｆａｃｔｏｒｌｏａｄｉｎｇ
各因子
特征值
ＣＶＥＦ
贡献率
ＣＲ
（％）
累计贡献率
ＣＣＲ
（％）
１ ２７９ ４６４４ ４６４４ ２７９ ４６４４ ４６４４
２ １４６ ２４２５ ７０６９ １４６ ２４２５ ７０６９
３ ０９５ １５８５ ８６５４ ０９５ １５８５ ８６５４
４ ０５２ ８６１ ９５１５
５ ０２２ ３７４ ９８８９
６ ００７ １１１ １００００
注（Ｎｏｔｅ）：ＥＶ—Ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅｓ；ＰＴＶＥＶ—Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｖａｒｉａｎｃｅｅｘｐｌａｉｎｅｄｖａｒｉａｎｃｅ；ＣＰ—Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｓ；ＣＶＥＦ—Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ
ｖａｌｕｅｏｆｅａｃｈｆａｃｔｏｒ；ＣＲ—Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｔｉｏ；ＣＣＲ—Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｔｅ．
９９
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
２３３特征值和特征向量的计算 表４、表５分别为
监测初期和后期所对应的初始因子载荷矩阵，每一
个载荷量所表示的就是主成分与对应变量的相关系
数。而Ａ１、Ａ２、Ａ３分别为所提取的主成分中每个养
分指标所对应的特征向量。
２３４主要肥力因素分析 提取的主成分是原来各
个指标的线性组合，各指标的权数为特征向量；它所
表示的是各个单项指标对于主成分的重要程度并决
定了该主成分的实际意义。因此，各肥力指标在主
成分中的综合得分，即各肥力指标在３个主成分中
所对应的载荷系数、特征向量（表４、表５）与该主成
分的贡献率（表２、表３）的乘积加和（表６）。由计算
结果分析可以得出，监测初期该区土壤肥力的主要
决定因素是全氮、碱解氮和有机质，主要障碍因素是
土壤有效磷、速效钾含量的缺乏。２０ ２５年后土壤
肥力变化偏向于有效磷和速效钾含量提高，ｐＨ有所
降低；土壤肥力的主要决定因素是土壤全氮、碱解氮
和速效钾，主要限制因素可能为较低的 ｐＨ值。因
此，可以看出，从监测初期到监测后期，土壤肥力的
主要决定指标和限制性因素发生了较大的变化。并
且通过对土壤综合肥力的判别分析发现，两个年代
的土壤综合肥力存在一定差异。
表４ 监测初期（１９８８ １９９２年）初始因子载荷矩阵及特征向量
Ｔａｂｌｅ４ Ｉｎｉｔｉａｌｆａｃｔｏｒｌｏａｄｉｎｇｍａｔｒｉｘａｎｄｆｅａｔｕｒｅｖｅｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅｆｉｒｓｔｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅ（１９８８－１９９２）
肥力指标
Ｆｅｒｔｉｌｉｔｙｉｎｄｅｘ
主成分 Ｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
１ ２ ３
特征向量 Ｆｅａｔｕｒｅｖｅｃｔｏｒ
Ａ１ Ａ２ Ａ３
ｐＨ ００６５ ０５５６ ０７３６ ０１４ ０４２ ０４８
有机质Ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒ ０５５２ －００１４ ００３２ ０６７ －０１１ ０１６
全氮ＴｏｔａｌＮ ０５５２ ００５２ ０００２ ０７４ ０２３ ００４
碱解氮ＡｌｋａｌｉｎｅＮ ０５０７ －０１７５ －０２７０ ０９９ －０５８ －０７２
有效磷ＡｖａｉｌａｂｌｅＰ －０２５１ －０６３８ ０２８５ －２２４ －３５７ ２３９
速效钾ＡｖａｉｌａｂｌｅＫ －０２５８ ０４９９ －０５５０ －５６０ ７７９ －８１８
表５ 监测后期（２００８ ２０１２年）初始因子载荷矩阵及特征向量
Ｔａｂｌｅ５ Ｉｎｉｔｉａｌｆａｃｔｏｒｌｏａｄｉｎｇｍａｔｒｉｘａｎｄｆｅａｔｕｒｅｖｅｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅｌａｔｅｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｇｅ（２００８－２０１２）
肥力指标
Ｆｅｒｔｉｌｉｔｙｉｎｄｅｘ
主成分 Ｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
１ ２ ３
特征向量 Ｆｅａｔｕｒｅｖｅｃｔｏｒ
Ａ１ Ａ２ Ａ３
ｐＨ －００９４ ０３７９ ０８７８ －０１８ ０３７ ０５６
有机质Ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒ ０５７３ ００３６ ００８５ ０６３ ０１６ ０２４
全氮ＴｏｔａｌＮ ０５７１ ０１０６ ００９５ ０７８ ０３３ ０３２
碱解氮ＡｌｋａｌｉｎｅＮ ０５３８ ００８５ －００１１ １０２ ０４０ －０１４
有效磷ＡｖａｉｌａｂｌｅＰ ００６７ ０６４５ －０４５５ ０５５ １７０ －１４２
速效钾ＡｖａｉｌａｂｌｅＫ －０２０７ ０６４９ －００７９ －１７６ ３１２ －１０９
表６ 各肥力指标综合得分值
Ｔａｂｌｅ６ Ｇｅｎｅｒａｌｓｃｏｒｅｓｏｆｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｉｎｄｅｘｅｓ
年份
Ｙｅａｒ
ｐＨ
有机质
Ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒ
全氮
ＴｏｔａｌＮ
碱解氮
ＡｌｋａｌｉｎｅＮ
有效磷
ＡｖａｉｌａｂｌｅＰ
速效钾
ＡｖａｉｌａｂｌｅＫ
１９８８ １９９２ ０１１４ ０１９６ ０２１８ ０２１１ －０６６２ －０７１４
２００８ ２０１２ ０１０４ ０１７０ ０２１７ ０２６１ ０１７６ ０３０５
００１
１期 李建军，等：长江中下游粮食主产区２５年来稻田土壤养分演变特征
３ 讨论与结论
土壤养分盈亏是导致农田土壤肥力时空变化的
主要因素［１６］，而研究表明导致土壤养分盈亏变化的
主要原因之一就是施肥量和施肥种类的变化［１７］。
施肥量的增减和施肥种类的不断变化而导致的农田
养分平衡尤其是氮、磷、钾养分平衡的波动是农田土
壤肥力演变的主要影响因素。
综合２５年来长江中下游地区稻田土壤养分变
化趋势，可以看出，该区稻田土壤肥力总体得到了改
善，除土壤ｐＨ值外，土壤有机质、全氮、碱解氮、有
效磷以及速效钾含量基本呈现上升趋势，与陈斌
等［１８］的观测分析结果一致。土壤有机质的稳定水
平取决于农田有机碳投入和输出之间的平衡［１９］。
马俊永等［２０］研究表明，除增施秸秆外，单施化肥也
能提高土壤有机质含量，而化肥配施秸秆更有利于
土壤有机质的积累。长期定位试验研究发现，秸秆
还田及有机肥配施氮、磷、钾化肥，还能提高土壤耕
层有效磷和速效钾的含量［２１－２２］。然而化肥尤其是
化学氮肥的大量施用可导致农田氮素大量盈余，
１９９５年我国南方的浙江、福建、江西、湖南、广东和
广西６省区农田氮素盈余量分别占输入量的５２％、
１８５％、７６％、１０４％、１８５％和７０％［２３］。沈善敏等研
究指出，长期施磷肥或有机肥能显著扩大土壤有效
磷库，其中２３年不施肥黑土全磷和有效磷含量分别
下降了３７４％和６００％，而施用磷肥则土壤全磷含
量增加了 ５３９％ ６５７％，有效磷增加了 ６ １５
倍［２４－２５］。可见，长期施肥对土壤养分有重要影响，
施肥量的增减和施肥种类的变化直接影响土壤养分
的演变趋势。
长江中下游地区水稻土监测点的数据显示，监
测初期到监测后期肥料的总施用量从１９４９ｋｇ／ｈｍ２
增加到２１９１ｋｇ／ｈｍ２，增加了１２４％，农用氮肥和
钾肥分别增加了０６％和９５６％，磷肥用量从监测
初期到监测中期也呈现增加趋势。而《中国农业年
鉴》的统计结果为，该区监测前期农用氮肥施用量
为５１０１×１０４ ５６６５×１０４ｔ，磷肥施用量为１４１９
×１０４ １６４９×１０４ｔ，钾肥施用量为４０７×１０４
６９９×１０４ｔ，复合肥施用量为６０３×１０４ １２４３×
１０４ｔ。随着人们对施肥的日益重视，该区肥料施用
量，尤其是化肥施用量不断增加，到监测后期，农用
氮肥、磷肥、钾肥和复合肥的施用量分别上升到
６５２８×１０４ ６６２２×１０４ｔ，２１０２×１０４ ２１２８×
１０４ｔ，１４４４×１０４ １５４６×１０４和 ４０１５×１０４
４８５５×１０４ｔ［１］。与监测初期相比，农用氮肥、磷肥、
钾肥和复合肥大约每公顷分别增加了０１０ｔ，００４
ｔ，００７ｔ，０２４ｔ［１］，与该区水稻土监测点的施肥用量
的变化趋势相一致，因此导致土壤有机质、全氮、碱
解氮、有效磷以及速效钾含量基本上都保持上升趋
势。另外，注重秸秆还田，推行浅耕和免耕的耕作方
式也会在一定程度上增加有机质等养分的
积累［２６－２７］。
长江中下游地区稻田土壤 ｐＨ值总体呈逐渐下
降趋势，从１９８８年到２０１２年总体下降了０３７个单
位。长期不合理施用化学肥料可导致土壤酸化，尤
其是化学氮肥对土壤酸化的影响比酸沉降大 ２５
倍［２８－２９］；如果连续施用１０ ２０年，一些农田的耕层
土壤ｐＨ值下降幅度可超过１０个单位，且随施氮
量的增加而明显增加［３０］。该区氮肥施用量２０ ２５
年来每公顷增加了０１０ｔ［１］，是该区ｐＨ值下降的主
要原因。
主要肥力贡献因子和限制因子的变化与化肥投
入量的持续增加有关，随氮肥用量的增加，磷、钾肥
用量也在逐年增加，与监测初期相比，２０ ２５年后
磷肥和钾肥的施用量分别增加了（５８１±１０２）×
１０４ｔ和（９４２±９５）×１０４ｔ，增幅为 ３７９％和
１７０３％［１］。土壤肥力的主要贡献因子从全氮、碱
解氮和有机质转变为土壤全氮、碱解氮和速效钾，主
要限制因素从有效磷和速效钾含量的缺乏转向 ｐＨ
值的逐渐降低，这表明从农田养分平衡管理的角度
来看，土壤速效钾和有效磷仍然是该区稻田持续生
产和农业持续发展的重要影响因素，在施肥过程中
对钾与磷的投入和补充仍需加强，而氮肥施用量需
要合理控制。另外，农田养分含量与作物产量之间
的关系密切，尤其是大区域间农田基础地力的演变
与土壤综合肥力的时空变异存在着深远的联系，但
二者之间又有着显著的区别。以后的研究有待结合
产量等数据进一步深入分析稻田土壤肥力及基础地
力的时空演变特征，以便更加全面地了解农田地力
的演变规律。
致谢：本文的完成得到了全国农技推广服务中
心和中国农业科学农业资源与农业区划研究所各位
专家老师的关心和帮助，在此表示衷心地感谢！同
时感谢沈浦、蔡岸东、岳龙凯、何亚婷在文章修改过
程中给予的建议和协助。
１０１
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
参 考 文 献：
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２０１
１期 李建军，等：长江中下游粮食主产区２５年来稻田土壤养分演变特征
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２０１２，２１（４）：６７３－６７６
［２３］ 鲁如坤，时正元，施建平．等．我国南方６省农田养分平衡
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ＬｕＲＫ，ＳｈｉＺＹ，ＳｈｉＪＰ．Ｎｕｔｒｉｅｎｔｂａｌａｎｃｅｏｆａｇｒｏｅｃｏｓｙｓｔｅｍｉｎ
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２０００，３３（２）：６３－６７
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［２５］ 周宝库，张喜林．长期施肥对黑土磷素积累、形态转化及其
有效性影响的研究［Ｊ］．植物营养与肥料学报，２００５，１１
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［２６］ 江永红，宇振荣，马永良．秸秆还田对农田生态系统及作物
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ＪｉａｎｇＹＨ，ＮｉｎｇＺＲ，ＭａＹＬ．Ｔｈｅｅｆｅｃｔｏｆｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｎｇｏｎ
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Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００１，３２（５）：２０９－２１３
［２７］ 高明，张磊，魏朝富，等．稻田长期垄作免耕对水稻产量及
土壤肥力的影响研究［Ｊ］．植物营养与肥料学报，２００４，１０
（４）：３４３－３４８
ＧａｏＭ，ＺｈａｎｇＬ，ＷｅｉＣＦｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｔｈｅｒｉｃｅ
ｙｉｅｌｄａｎｄｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｉｎｔｈｅｐａｄｄｙｆｉｅｌｄｕｎｄｅｒｌｏｎｇｔｅｒｍｎｏ
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［２８］ 张永春，汪吉东，沈明星，等．长期不同施肥对太湖地区典
型土壤酸化的影响［Ｊ］．土壤学报，２０１０（３）：４６５－４７２
ＺｈａｎｇＹＣ，ＷａｎｇＪＤ，ＳｈｅｎＭＸｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｌｏｎｇｔｅｒｍ
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［２９］ ＢａｒａｋＰ，ＪｏｂｅＢＯ，ＫｒｕｅｇｅｒＡＲｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｌｏｎｇｔｅｒｍｓｏｉｌ
ａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｄｕｅｔｏｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｉｎｐｕｔｓｉｎＷｉｓｃｏｎｓｉｎ［Ｊ］．
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ｌｏｎｇｔｅｒｍｕｓｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓｏｎｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ［Ｊ］．Ｓｏｉｌ
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