長沙水稻主產區土壤肥力現狀評價?

胡明勇 任正偉 王偉 王少希 楊鰲 馮秋分 文麗

摘要： 2023年，從長沙市稻田主產區長沙縣、望城區、寧鄉市、瀏陽市4個縣（市、區）的稻田中采集340個土壤樣點，測定了土壤pH值、有機質、全氮、堿解氮、有效磷與速效鉀養分含量。結果表明：（1）長沙水稻主產區的土壤肥力特征差異較大，其中，長沙縣、望城區和瀏陽市的土壤pH值變異系數最小，屬于小變異；4個縣（市、區）的有機質、全氮和堿解氮屬于中等變異；4個縣（市、區）的土壤有效磷及長沙縣、瀏陽市和寧鄉市的速效鉀變異系數較大，屬于高度變異。（2）4個縣（市、區）土壤pH值以二級與三級為主，存在土壤酸化問題。（3）土壤有機質、全氮與堿解氮含量較豐富，有效磷含量一般，速效鉀含量普遍偏低。綜之，研究區土壤酸化問題依然存在，需進一步調控酸堿度。

關鍵詞： 土壤肥力；土壤養分；稻田；長沙

中圖分類號：S159文獻標識碼：A文章編號：1006-060X（2024）02-0047-06

Evaluation of Current Soil Fertility in Main Rice Producing Areas of Changsha

HU Ming-yong1，REN Zheng-wei1，WANG Wei1，WANG Shao-xi1，YANG Ao1，FENG Qiu-fen2，WEN Li2

（1. Changsha Agricultural Technology Extension Center， Changsha 410016， PRC; 2. Hunan Soil and Fertilizer Institute，

Changsha 410125， PRC）

Abstract：In 2023， 340 soil samples were collected from paddy fields in four counties （cities and districts） in the main rice producing areas of Changsha City， including Changsha County， Wangcheng District， Ningxiang City， and Liuyang City， and the nutrient contents of soil pH value， organic matter， total nitrogen， alkali-hydrolyzed nitrogen， available phosphorus， and rapidly available potassium were determined. The results are as follows. （1） The characteristics of soil fertility in the main rice producing areas of Changsha are different. The variation coefficient of soil pH value in Changsha County， Wangcheng District， and Liuyang City is the smallest， indicating a small variation. The organic matter， total nitrogen， and alkali-hydrolyzed nitrogen in the four counties （cities and districts） belong to moderate variation. The variation coefficient of soil available phosphorus in the four counties （cities and districts）， as well as that of rapidly available potassium in Changsha County， Liuyang City， and Ningxiang City are large， which belong to high variation. （2） Soil pH value in the four counties （cities and districts） is mainly secondary and tertiary， and there are soil acidification problems. （3） The content of soil organic matter， total nitrogen， and alkali-hydrolyzed nitrogen is rich， while the content of available phosphorus is general， and the content of rapidly available potassium is generally low. In general， the problem of soil acidification still exists in the study area， and the pH should be further regulated.

Key words：soil fertility; soil nutrients; paddy field; Changsha

水稻是我國的主要糧食作物，其產量與土壤肥力狀況密切相關。土壤肥力是各種土壤性質的綜合表現，是供給和協調植物生長所需的水分、養分等生活條件的能力[1]，稻田土壤肥力影響著水稻的生長發育、產量及稻米品質[2-4]。長期以來，我國耕地面積少、土壤復種指數高、農作物連作、化肥農藥施用不科學等多種因素導致土壤肥力下降、經濟效益失衡[5-8]。近年來，城市化進程加速，這些問題越來越嚴重，因此客觀評價土壤肥力狀況，探究土壤養分等級，對改良土壤[9]、促進作物產量[10]、推進農業可持續發展具有重大意義。

長沙市作為優質稻米生產基地，是湖南糧食重要生產區，但2015—2020年糧食同比減少8萬t（湖南省統計年鑒），然而針對長沙稻田土壤肥力狀況的研究卻很少，土壤養分等級評價的報道不多?；诖?，迫切需要監測長沙市稻田主產區的土壤肥力狀況，探究土壤主要養分的分級狀況。因此，筆者從長沙水稻主產區（長沙縣、望城區、寧鄉市和瀏陽市）采集了340個土壤樣點，分析了4個縣（市、區）稻田土壤pH值、有機質、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀指標，并進行肥力等級評價，以期科學合理地評價長沙水稻主產區4個縣（市、區）稻田土壤肥力現狀，為土壤培肥改良和科學施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 區域概況及取樣

長沙市位于中國東南部，湖南省東部偏北，東經111°53′～114°15′，北緯27°51′～28°41′，總面積約為11 816.0 km2。境內屬于亞熱帶季風氣候，年平均氣溫為16.8～17.3℃，年平均降水量為1 358.6～1 552.5 mm，年日照為1 400～2 200 h。

340個研究樣本采集自長沙縣（96個）、望城區（68個）、寧鄉市（97個）、瀏陽市（79個）這4個縣（市、區）。在2023年3—4月，原則上每個種植主體采集1～6個早稻土壤樣品，采樣時選擇有代表性地塊，用“S”形布點法采集0～20 cm耕層土壤樣品，每個樣點由15～20個分點混合而成。帶回實驗室自然風干，剔除動植物殘渣等雜質并過篩保存。

1.2 樣品檢測與分析

參照鮑士旦[11]的方法完成土壤樣品指標的測定，土壤酸堿度、有機質、全氮、堿解氮、有效磷與速效鉀是衡量土壤肥力的重要指標[12-13]，采用重鉻酸鉀容量法測定土壤有機質，采用電位法測定pH值，采用半微量開式法測定全氮，采用鉬銻抗比色法測定有效磷，采用乙酸銨浸提–火焰光度法測定速效鉀，采用堿解擴散法測定堿解氮。同時，依據《全國第二次土壤普查技術規程》土壤養分含量分級標準進行指標分級[14]，分級標準見表1。

1.3 數據統計與分析

利用SPSS 25、Excel 2019和Origin 2018軟件進行數據統計分析與作圖。

2 結果與分析

2.1 描述性統計分析

研究對4個縣（市、區）稻田采樣點的土壤肥力指標進行統計分析（表2），結果表明研究區土壤pH值均呈酸性與弱酸性，均值為5.31～6.33；有機質、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀均值分別為21.89～40.82 g/kg、1.44～2.18 g/kg、137.77～207.96 mg/kg、6.05～21.74 mg/kg和80.92～151.44 mg/kg。變異系數的大小表示耕地土壤肥力指標空間變異性的大小，變異系數小于15%為小變異，在16%～35%之間為中等變異，大于36%為高度變異[15]。其中長沙縣、望城區和瀏陽市pH值的變異系數小，分別為8.01%、8.81%和7.36%，屬于小變異；4個縣（市、區）的有機質、全氮和破解氮屬于中等變異；有效磷變異程度最高，4個縣（市、區）的變異系數均屬于高度變異；長沙縣、瀏陽市和寧鄉市的速效鉀屬于高度變異。綜合來看，長沙水稻主產區的土壤肥力特征差異較大。

2.2 土壤pH值

4個縣（市、區）土壤pH值差異顯著（圖1A），平均值由大到小為：寧鄉市＞長沙縣＞望城區＞瀏陽市，其中長沙縣與望城區pH值顯著低于寧鄉市，顯著高于瀏陽市。土壤pH值進行分級評價如圖1B，發現pH值皆不含五級，長沙縣與望城區pH值只分布在一級、二級和三級，且長沙縣一級與二級土壤占比高于望城區；瀏陽市pH值只分布在二級與三級。一級土壤在寧鄉市占比最高，為15.31%；二級土壤在長沙縣占比最高，為48.45%；三級土壤在瀏陽市占比最高，為76.25%。4縣（市、區）土壤pH值等級均以二級與三級為主。

2.3 土壤有機質

4個縣（市、區）土壤有機質含量差異顯著（圖2A），平均值由大到小為：寧鄉市＞望城區＞長沙縣＞瀏陽市，其中長沙縣與望城區有機質含量顯著低于寧鄉市，顯著高于瀏陽市。土壤有機質含量進行分級評價如圖2B，發現長沙縣有機質等級在五個等級中均有分布，而望城區與寧鄉市有機質等級未分布在五級，瀏陽市有機質等級未分布在一級。一級土壤在寧鄉市占比最高，為44.90%；二級土壤在望城區占比最高，為68.11%；三級、四級與五級土壤均在瀏陽市占比最高，分別為42.50%、42.50%和3.75%。除瀏陽市土壤有機質等級以三級與四級為主外，其余縣（市、區）以一級與二級為主。

2.4 土壤全氮

4個縣（市、區）土壤全氮含量差異顯著（圖3A），平均值由大到小為：寧鄉市＞長沙縣＞望城區＞瀏陽市，其中長沙縣與望城區全氮含量顯著低于寧鄉市，顯著高于瀏陽市。土壤全氮含量進行分級評價如圖3B，發現長沙縣與瀏陽市全氮等級在五個等級中均有分布但長沙縣主要以一級與二級土壤為主，瀏陽市主要以二級與三級土壤為主；望城區全氮等級未分布在五級，寧鄉市全氮等級只分布在一級、二級和三級。一級土壤在寧鄉市和長沙縣占比較高，分別為63.27%和45.36%；二級土壤在望城區占比最高，為59.42%；三級土壤在瀏陽市占比最高，為60.00%；四級土壤和五級土壤在4個縣（市、區）的占比均較低。瀏陽市土壤全氮等級以二級與三級為主，其余縣（市、區）以一級與二級為主。

2.5 土壤堿解氮

4個縣（市、區）土壤堿解氮含量差異不太顯著（圖4A），平均值由大到小為：寧鄉市＞長沙縣＞望城區＞瀏陽市，其中望城區堿解氮含量顯著低于寧鄉市，瀏陽市堿解氮含量顯著低于其他3個縣（市、區）。土壤堿解氮含量進行分級評價如圖4B，發現堿解氮等級皆不含五級，寧鄉市堿解氮等級只分布在一級、二級和三級；且除瀏陽市外，其他3個縣（市、區）堿解氮等級主要分布在一級，均高達76.29%以上。一級土壤在寧鄉市占比最高，為86.74%，二級與三級土壤均在瀏陽市占比最高，分別為43.75%和21.25%，四級土壤在長沙縣占比最高，為5.15%。4縣（市、區）土壤堿解氮等級均以一級與二級為主。

2.6 土壤有效磷

4個縣（市、區）土壤有效磷含量差異顯著（圖5A），平均值由大到小為：瀏陽市＞寧鄉市＞長沙縣＞望城區，其中長沙縣與寧鄉市有效磷含量顯著低于瀏陽市，顯著高于望城區。土壤有效磷含量進行分級評價如圖5B，除望城區有效磷等級在一級沒有分布外，其他3個縣（市）在五個等級中均有分布。一級土壤在瀏陽市與寧鄉市占比最高，分別為11.25%和5.10%；二級土壤在瀏陽市與長沙縣占比最高，分別為28.75%和16.49%；三級土壤在長沙縣和寧鄉市占比最高，分別為27.84%和26.53%；四級土壤在寧鄉市和長沙縣占比最高，分別為40.82%和34.02%；五級土壤在望城區占比最高，為56.53%。望城區土壤有效磷等級以四級、五級為主，瀏陽市以二級、三級與四級為主，長沙縣與寧鄉市以三級、四級為主。

2.7 土壤速效鉀

4個縣（市、區）土壤速效鉀含量差異顯著（圖6A），平均值由大到小為：瀏陽市＞長沙縣＞望城區＞寧鄉市，其中望城區速效鉀含量顯著低于長沙縣與瀏陽市，顯著高于寧鄉市。土壤速效鉀含量進行分級評價如圖6B，發現速效鉀等級在五個等級均有分布。一級和二級土壤均在瀏陽市占比最高，分別為18.75%和20.00%，三級土壤在長沙縣占比最高，為47.42%，四級和五級土壤均在寧鄉市占比最高，分別為60.20%和18.37%。寧鄉市土壤速效鉀等級以四級、五級為主，其余縣（市、區）以三級、四級為主。

3 討論與結論

依據《全國第二次土壤普查技術規程》土壤養分含量分級標準，發現長沙縣、望城區、寧鄉市、瀏陽市4個縣（市、區）的稻田土壤pH值以二級與三級為主，皆遠低于第二次土壤普查長沙市稻田土壤pH值均值（6.24）[16]，說明研究區稻田仍然存在土壤酸化問題，而土壤酸化會抑制作物對養分的吸收[17]，嚴重影響稻米的產量和品質。其中瀏陽市土壤pH值最低，三級土壤比例占比最高，可能是因為工業生產的酸性氣體，通過酸沉降沉積至稻田表面導致土壤pH值降低[18]。因此針對瀏陽市稻田土壤需要調控土壤酸堿度，提高土壤養分有效性，促進作物吸收，以達到增產的目的。

研究區土壤有機質與全氮含量差異顯著，寧鄉市、望城區與長沙縣土壤有機質與全氮含量皆以一級和二級為主，而瀏陽市土壤有機質含量以三級與四級為主，全氮含量以二級與三級為主，因此針對瀏陽市稻田土壤需要進行土壤培肥，提高土壤有機質與全氮含量，保障水稻對土壤碳素與氮素的需求。此外，研究區全氮含量普遍較高可能是與近年來（2014年至今）長株潭地區開展秸稈粉碎就近還田、水稻生產重氮肥有關[19-20]。

研究區堿解氮含量較高，均主要以一級與二級為主，這與全氮的結果保持一致。但土壤有效磷含量一般，其中望城區土壤有效磷等級以四級與五級為主，顯著低于其他3個縣（市、區）。速效鉀等級普遍偏低，速效鉀等級以三級與四級為主，可能是與近年來肥料尤其是鉀肥價格居高不下，施用鉀肥成本較高，農民對鉀素的投入較少有關，加之作物收獲時不斷從土壤中帶走鉀素，導致土壤鉀素的有效性降低[9]。在望城區應加強對磷肥的補充，在望城區與寧鄉市應加強對鉀肥的補充。

綜上，研究區土壤酸化問題依然存在，需進一步調控酸堿度，并建議在農業生產過程中應根據土壤肥力的具體情況科學增施磷、鉀和有機質肥料，穩步增加土壤養分的含量，進一步提升土壤肥力。

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（責任編輯：肖彥資）