耕地土壤是在自然土壤的基础上,经过长时期耕翻、灌溉、施肥等措施逐步演化形成的。由于各地耕作历史和耕作方式等条件不同,耕地土壤的区域性差异也较大。
5.1.3.1 耕地土壤质地
耕地土壤质地指土壤中各级土粒的百分比。它是衡量土壤肥力好坏的重要标志之一。据石家庄市土壤普查统计结果,各县区土壤母质主要有:山区的花岗岩类、石灰岩类、基性岩类等风化残积坡积母质,山麓平原的洪冲积物,以及河流冲积物和黄土性沉积物。这些特有的成土母质,形成了石家庄市的典型土壤质地。总的来看,质地适中偏轻,多为壤质土。据测定分析,石家庄市土壤中,沙质土占2.39%,沙壤土占19.20%,壤质土占76.22%,粘壤土占2.18%,粘质土仅占0.01%。在各县、市、区中,质地分布很不平衡。平原县、市由于受大沙河、滹沱河、木刀沟、汶河等冲积、摆动的影响,造成沿河两边的土壤质地较轻,沙质、沙壤质土壤比重大。正定县沙土和沙壤占该县土壤面积的18.60%,新乐市沙土、沙壤面积占50%以上,而栾城县、藁城市等县(市)则以轻壤为主,基本没有沙土和沙壤分布。山区丘陵地带发育在残坡积物上的土壤质地也较轻,如井陉县、行唐县沙质、沙壤质土壤面积占残坡积土壤的50%左右。而在山区及丘陵地区的沟谷、盆地中,由于其成土母质为黄土性沉积物和黄土冲积物,则主要是轻壤。
5.1.3.2 耕地土壤结构
土壤结构影响水肥气热的协调性,是反映土壤肥力状况的重要因素之一。土壤结构的形成受气候、母质、耕作、质地等多种因素的影响。山区的自然土壤,因植被覆盖好,气候湿润,有机质积累较多,均有较好的土壤结构。井陉县、平山县、鹿泉市、行唐县、元氏县山区的淋溶褐土、褐土的表层土壤多为团粒结构或微团粒结构,心底土层为屑粒或柱状结构。因其孔隙度适宜,有机质较高,土壤肥力状况较好,自然土壤与耕种土壤结构及肥力性状比较情况见表5.8。
表5.8 自然土壤与耕种土壤结构及肥力性状比较
5.1.3.3 耕地土壤养分
(1)土壤有机质。土壤有机质是土壤的重要组成部分。包括动植物死亡后遗留在土壤中的残体,施入的有机肥料,以及经过微生物作用所形成的腐殖质。腐殖质是土壤有机质的主体,占70%~90%。土壤有机质不仅含有作物生长发育所需要的多种营养元素,而且对土壤的水、热、气等各种肥力因素起着重要的调节作用,对土壤的结构形成和耕性也有影响,因此,它是土壤肥力的物质基础。
1)有机质含量及分布分级:石家庄市土壤有机质(耕层)含量平均值为1.31%,比全省平均值高0.09个百分点,但在全国仍属于中等偏下水平。土壤调查结果分析,山区土壤高于平原土壤;在同一类型土壤中,北部县份大于南部县份,市区土壤大于其他各县土壤。按全国土壤有机质分级标准,将石家庄市土壤有机质分为6级,有机质含量大于4%的1级土壤仅占0.01%,有机质3%~4%的2级土壤占0.61%,有机质2%~3%的3级土壤占5.67%,有机质含量1%~2%的4级土壤占35.60%,有机质含量0.6%~1%的5级土壤和有机质含量少于0.6%的6级土壤分别占17.97%和13.03%。1级、2级土壤零星分布在山间盆地高产地块。3级土壤主要分布在山区和平原县(市)的高产地块和菜田。4级土壤在各县(市)广泛分布,为主要耕作土壤。5级土壤在各县(市)分布也较广泛。6级土壤零星分布于丘陵坡地、河漫滩及古河道沙性耕地。调查分析,石家庄市土壤有机质含量在4级及其以下的占耕地的绝大部分,达到67%,说明石家庄市耕种土壤有机质含量比较贫乏。主要原因:一是随着近几年农作物产量不断提高,土壤肥力消耗亦随之增加;加之有机肥施用量不足,积累水平较低;二是石家庄市各县、市气候条件适合好气性微生物活动,加上连年干旱,不断耕作,均加速了土壤有机质的分解矿化作用,不利于腐殖质的形成和积累。
2)土壤类型与有机质含量的关系:从调查结果总体上看,石家庄市土壤有机质普遍偏低,但由于受成土母质、气候、海拔高度以及人为耕作等因素的影响不同,各种土壤类型的有机质含量差异较大。山区棕壤、淋溶褐土、褐土的有机质含量最高,达到3.03%~5.63%。山区沟谷地带、山麓平原的土壤,如褐土类的石灰性褐土、潮褐土和潮土类的潮土等,有机质含量一般为1%~1.06%。这些土壤是本区的主要耕作土壤。由于长期受到人为耕作的影响,有机质含量与成土母质的关系已不明显,受耕作措施、培肥状况影响较大。有机质含量最低的是发育在丘陵区的粗骨土、河滩地及河流故道的新积土、风沙土和多种褐土性土,其有机质含量多为5~6级,变动幅度为0.39%~0.93%。因其成土年限短,植被覆盖度小,水土流失较重,土壤不仅缺乏有机质,且其他养分状况也极差,不利于作物生长。
(2)土壤氮素。土壤氮素是植物营养元素中三大要素之一。氮素在土壤中主要以有机态存在,故土壤全氮量的多少取决于有机质含量的高低,全氮含量的变化与有机质基本相同。
1)全氮:石家庄市土壤全氮含量平均值为0.08%。在石家庄市各县、市耕地中,全氮含量1级(各级别的氮含量应明确,类似有机质含量)的占0.01%,2级的占0.12%,3级的占3.33%,4级的占40.20%,5级的占49.98%,6级的占0.84%。由以上调查统计可见,4级、5级耕地土壤占耕地面积的90%以上,与有机质含量的趋势一致。
2)碳氮比(C/N):碳氮比(C/N)是指土壤中有机质的碳素含量与全氮之比,它是反映土壤中有机质分解强弱的重要指标。有机质的积累量大于分解量,土壤碳氮比值增高,反之,其比值降低。石家庄市土壤碳氮比平均值为9.6:1,变化幅度在8.5~12.4之间,属全国中等偏低范围,相当于全省的平均水平。石家庄市土壤碳氮比值的趋势是:山地大于平原,北部大于南部。山区各县多为10:1,平原各县一般为(8.5~10):1。不同土类的碳氮比值有明显差异,淋溶褐土、褐土的碳氮比较高,为11:1;丘陵及河谷地带的土壤碳氮比较低,在(8.5~9):1之间山前平原的土壤C/N也较低,为(8.6~9):1。
(3)土壤磷素。磷素是作物生长所必需的三大营养要素之一。土壤中的磷素分为全磷和有效磷两大类。土壤全磷中大部分为难溶态和迟效态磷,不能作为土壤磷素的供应指标,一般以土壤中有效磷的含量多少衡量土壤中磷素供应水平。
1)全磷:石家庄市土壤全磷含量平均值为0.045%,其变化范围为0.02%~0.072%之间。按全国6级分级标准,多属4级、5级,为中下等水平。但各县(市)间全磷含量很不平衡,平原县高于山区县,沙性土壤低于中壤。如平原区正定县的土壤含量为0.071%,而地处山区的井陉县土壤全磷含量仅为0.023%~0.034%。土壤类型不同全磷含量不一。淋溶褐土、褐土、粗骨土等山区土壤全磷含量低,一般在0.017%~0.044%之问,而平原、沟谷土壤的潮褐土等土类,全磷含量相对较高,一般为0.022%~0.058%。这些土壤本身含磷较高,加之历年施磷肥,土壤全磷含量也就高。石家庄市土壤表层全磷含量的分级情况是:1级的占0.42%,2级的占0.60%,3级的占15.14%,4级的占50.64%,5级的占14.83%,6级的占21.72%。
2)有效磷:石家庄市土壤有效磷含量平均值为8.5ppm,变动幅度在5.6ppm~10.6ppm之间。按全国6级分级标准属于3、4级下限,故全市土壤普遍缺磷。各县(市)的土壤有效磷含量不平衡,正定县、栾城县、藁城市、无极等县土壤有效磷含量较高,为10ppm以上;而井陉、平山、赞皇等县仅为5ppm~6ppm。全市土壤表层速效磷含量分级情况是:1级(大于40ppm)的占0.12%,2级的占2.03%,3级的占1720%,4级的占46.08%,5级的占26.05%,6级的占10.34%。有效磷为4,5级的土壤占70%以上。
(4)土壤钾素。土壤钾素也是植物生长发育不可或缺的三因子之一,包括全钾和速效钾。全钾含量水平反映土壤的供钾潜力和储量,速效钾含量水平反映土壤的供钾能力和程度。
1)全钾:石家庄市土壤全钾含量一般在1.47%~1.84%之间,平均为1.65%。按全国分级标准属于3级,为中等偏上水平。石家庄市土壤全钾含量的特点是:含量中等偏上,变幅较小,分布较均匀。石家庄市耕种土壤80%以上属于3级,其他土壤分属于2级、4级、5级、1级、6级的土壤极少。
2)速效钾:石家庄市土壤的成土母质多为含钾较高的花岗片麻岩、洪冲积物、河流冲积物以及黄土状物质等,土壤含钾丰富。石家庄市土壤速效钾平均含量为119ppm,为中等偏上水平。按全国6级分级标准,石家庄市土壤速效钾含量分级情况是:1级的占1.34%,2级的占7.03%,3级的占45.18%,4级的占43.59%,5级的占2.46%,6级的占0.38%。由此可见,石家庄市大部分土壤一般不表现缺钾。