筠連縣龍塘村和五鳳村土壤肥力調查及改良對策

張正安，徐成容，王三秀，廖義濤，李 琳，李文龍，鄭舒婷

（1.宜賓學院資源與環境工程學院，四川宜賓644007；2.四川中環立新環保工程咨詢有限公司，四川巴中636000；3.興文縣環境監測站，四川宜賓644400；4.宜賓學院后勤管理處，四川宜賓644007）

土壤肥力指的是土壤利用自身營養條件為植物生長與發育提供條件的能力[1]，這是土壤的基本性質，也是土壤作為自然資源服務于農業生產的基礎. 土壤改良是提高農業生產力的有效方法，可促進土壤養分源源不斷地供給農作物生長. 由于我國城市化進程加速，農業耕地逐漸被城市建設占用而減少，為了滿足對糧食的需求，人們過量使用農藥化肥，使得土壤的理化性質惡化、肥力下降. 而土壤改良不僅可提高土壤肥力，還能增強土壤的保水、保肥性能，從而提高糧食產量. 因此，提高土壤的肥力是全面提高耕地生產能力的必然要求，土壤自身肥力充足，可以減少作物生長后期投入的肥料，降低農民生產成本，對全面提高農業發展水平有著重要意義.

宜賓市筠連縣因山地地形和雨水淋洗導致土壤養分流失特別嚴重，五鳳村與龍塘村地處筠連鎮西部山區，是筠連縣的貧困村，產業以經濟作物種植、畜禽飼養為主. 然而因其土壤貧瘠，大大降低了農作物的生產率以及其他農副產品的生產. 為了提高筠連縣土壤肥力，促進農業生產，本文選擇筠連縣五鳳村與龍塘村土壤作為研究對象，檢測分析了其土壤肥力，并根據檢測結果提出對土壤改良施肥建議，以期為當地土壤施肥改良提供理論依據.

1 材料與方法

1.1 土樣的采集

試驗所用土壤均采自宜賓市筠連縣的五鳳村及龍塘村中的耕種土壤，土樣采集主要包括了布點和采樣兩個過程.

（1）布點：主要有梅花布點、對角線布點、蛇形布點、網格布點等方法，如表1所示.

表1 十處土樣布點方法Table 1 Methods for the distribution of ten soil samples

布點時先向當地村民咨詢了土地的利用現狀、主要農作物種類、地形、人為干擾等狀況，然后進行現場調查，選擇10 個代表性的土壤采樣地塊，即生基坡、大坪上茶林、石革澇、十灣頭、戰坑、大灣、喬地灣、趙家灣、平家寨、大片10 個采樣地塊. 根據每個采樣地塊的地形、海拔、形狀，選擇合適的布點方法，每塊地布設5 個以上的采樣點，采樣點盡量遠離公路、化糞池等人為因素干擾，保證采樣點具有代表性.

（2）采樣：對每個采樣點的耕作層（0～20 cm，如果土壤厚度小于20 cm，采至母質層即可）進行柱狀采樣，然后將所有采樣點采取的土壤充分混合均勻，采用四分法選取（1～2）kg 土壤裝入采樣袋，作為該塊地的代表土樣.

1.2 土樣的制備與保存

將生基坡、大坪上茶林、石革澇、十灣頭、戰坑、大灣、喬地灣、趙家灣、平家寨、大片10 個地塊的代表土樣分別平攤至搪瓷盤中，放于實驗室自然風干至穩定恒重. 風干后的土壤剔除根莖、石塊等雜質，選取一定量風干處理后的土壤進行研磨、過篩（根據所分析土壤肥力指標檢測方法要求選擇合適的土壤篩），然后轉移入棕色玻璃廣口瓶中，放在陰涼干燥處保存，待檢測分析.

1.3 肥力檢測

主要測試土壤中的pH、有機質含量、有效磷含量、速效鉀含量、水解性氮等，檢測方法如表2所示.

表2 分析方法Table 2 Analysis methods

2 實驗結果與分析

2.1 pH含量檢測分析

龍塘村和五鳳村土壤pH 的測定結果如圖1 所示，檢測結果表明10 個采樣點土樣均呈現酸性，符合我國南方土壤的特點. 由圖1 可以看出十灣頭pH值最高為5.6，大坪上茶林pH 值最低為4.2，根據土壤pH 值小于5.0 呈強酸性，pH 值范圍為5.0～6.5 呈酸性的特點，說明大坪上茶林、石革澇、大灣、喬地灣、大片五處的土壤呈強酸性，生基坡、十灣頭、戰坑、趙家灣、平家寨五處的土壤呈酸性.

圖1 各采樣點土壤pH值Fig.1 Soil pH at each sampling point

酸性土壤是指土壤中鉀、鈉等離子大量流失而導致pH 小于7的土壤[2].由于我國南方高溫多雨、濕熱同季，使土壤風化和成土作用強烈，生物物質循環十分迅速導致鹽基高度不飽和，同時鐵鋁氧化物有明顯積聚，所以大部分土壤呈酸性，pH 值一般在4.5～6.土壤中的酸性物質還有以下幾方面來源：

①雨水中含有的碳酸.

②微生物以及植物根部所產生的代謝物質.

③有機物分解過程中產生的有機酸.

④硫化亞鐵氧化生成的硫酸.

⑤化肥的分解.

大坪上茶林、石革澇、大灣、喬地灣、大片五處土壤呈強酸性，可能是由于這五處采樣地海拔相對較高，土壤風化和雨水淋溶程度高，富鋁化作用顯著所致.

2.2 有機質檢測分析

圖2 是各采樣點土壤有機質含量的統計，由圖可以看出各采樣點土壤中的有機質含量變化差異很大，最高的為大坪上茶林，有機質含量為45.2 g/kg，最低的是平家寨，有機質含量為22.9 g/kg. 根據有機質含量在20 g/kg以上的土壤稱為有機質土壤、含量在20 g/kg以下的土壤稱為礦質土壤的劃分，由此可判斷龍塘村和五鳳村土壤中有機質含量較豐富，均屬于有機質土壤類別.

圖2 各采樣點土壤有機質含量Fig.2 Soil organic matter content at each sampling point

有機質是土壤中各種動植物殘體在土壤微生物的作用下形成的一類特殊的高分子化合物. 有機質的來源主要是在成土過程中，最早出現在母質的有機質的微生物及其殘體，隨著成土的進行，動植物殘體加入土壤中，成為土壤有機質最廣泛的來源[3]. 有機質對土壤的保肥能力及農作物對土壤中養分的吸收均有很好的促進作用. 龍塘村和五鳳村全年高溫多雨、植被茂盛，微生物活動范圍廣，同時當地農民長期有施用農家肥和秸稈返田的良好習慣，所以有機質含量較為豐富.

2.3 速效鉀檢測分析

龍塘村和五鳳村土壤中速效鉀含量的測定結果如圖3 所示，可見各采樣點的速效鉀含量在（50～100）mg/kg 之間，速效鉀含量最高的是十灣頭，速效鉀含量為96.78 mg/kg，最低的是生基坡，速效鉀含量為53.78 mg/kg，由于速效鉀含量一般在（20～200）mg/kg，所以五鳳村與龍塘村的速效鉀含量在全國范圍內屬于中等偏下，這可能是由于筠連縣降水充沛，山地坡度大，導致土壤中鉀鈉等易溶于水的離子大量流失所致.

速效鉀是指土壤中農作物可以直接吸收并利用的鉀，主要由膠體上吸附的交換性鉀與土壤溶液中游離的鉀離子構成，前者占90%以上. 由于其含量受到施肥、基質、氣候條件等影響，所以變化很大，低的不到10 mg/kg，高的超過800 mg/kg，但是一般的范圍都在（20～200）mg/kg. 在我國主要由于降水、地形的原因，導致有效鉀的含量變幅由北向南逐步減少，有明顯的地帶性分布特征.

2.4 有效磷檢測分析

由于實驗條件有限的原因，本文只分析了生基坡、大坪上茶林、石革澇、十灣頭等四地塊有效磷含量情況，結果如圖4 所示，可見各采樣點有效磷含量變化范圍在（12.18～19.08）mg/kg 之間. 對于酸性土壤來言，有效磷的含量在0～15 mg/kg 為低等水平，（16～30）mg/kg 為中等水平，大于30 mg/kg 為高等水平. 由圖可知，大坪上茶林、石革澇、十灣頭的土壤中有效磷含量為低等水平，生基坡的有效磷含量為中等水平.

土壤中可被植物吸收的磷組分稱為有效磷，其中包括了全部水溶性磷、部分吸收態磷以及有機態磷，有的土壤中還包括了某些沉淀態磷[4]. 土壤中的有效磷含量是衡量土壤磷素養分供應水平高低的指標，它在一定程度反映了土壤中磷素的貯量和供應能力. 根據pH 檢測結果得知，大坪上茶林、石革澇、十灣頭等采樣點的土壤呈強酸性，易導致土壤中有效磷的溶解流失，這可能是其土壤中有效磷偏低的重要原因.

圖4 各采樣點有效磷含量Fig.4 Available phosphorus content at each sampling point

2.5 水解性氮檢測分析

龍塘村和五鳳村土壤中水解性氮含量的測定結果于圖5 所示. 由圖看出水解性氮的含量基本在（900～1 400）mg/kg 之間，其中最高的是大片，水解性氮含量為1 406.38 mg/kg，最低的是生基坡，水解性氮的含量為904.06 mg/kg，土壤中的水解性氮的含量一般在（500～3 000）mg/kg 之間，較高的氮素含量往往被看作土壤肥沃程度的重要標志[5].

圖5 各采樣點水解性氮含量Fig.5 Hydrolytic nitrogen contents at each sampling point

土壤水解性氮又稱為堿解氮或者土壤有效氮，其中包括了無機態氮（銨態氮，硝態氮）以及容易被水解的有機態氮（氨基酸、酰銨和易水解的蛋白質）.水解性氮主要來源于施肥、動植物殘體、生物固氮以及雷電降雨帶來的NH4+-N 和NO3--N. 水解性氮的含量與有機質含量有關，有機質含量越高，熟化程度越高，有效性氮的含量也越高. 由上述有機質含量檢測實驗可知，龍塘村和五鳳村土壤中的有機質含量較豐富，均屬于有機質土壤類別，所以水解性氮含量也較豐富.

2.7 土壤肥力評估

雖然微量元素對植物的作用巨大，但植物對其的需求一般土壤都能滿足，所以土壤肥力的評判指標主要為有機質、有效磷與速效鉀的含量[6-7]. 土壤肥力分級標準及土壤肥力指標檢測值如表3所示.

表3 土壤肥力分級標準及指標檢測值Table 3 Soil fertility grading standard and indicator detection value

通過對表3 土壤肥力分級標準及指標檢測值分析，可以初步得出以下結論：研究區域土壤中有機質的含量范圍為（22.9～45.2）g/kg，此時土壤肥力等級處于二級到三級之間;有效磷的含量范圍為（12.18～19.8）mg/kg，此時土壤肥力等級處于三級左右；速效鉀的含量范圍主要為（53.78～96.78）mg/kg，此時土壤肥力等級處于四級左右. 因此，綜合分析土壤的有機質、有效磷及速效鉀三種養分含量的范圍，根據土壤肥力分級標準，判斷出龍塘村和五鳳村的土壤肥力整體處于中等水平，肥力等級在三級到四級之間.

3 土壤改良建議

筠連縣地形整體呈現出南高北低的態勢，是四川盆地向云貴高原過渡地帶. 筠連縣土壤總共分為5 個土類、6 個亞類、17 個土屬、61 個土種、114 個變種，成土母質含7 個系25 個組群. 筠連縣種植的農作物主要有漆樹、茶樹、水稻、馬尾松、油菜、玉米等及一些家常蔬菜，如：洋蔥、萵苣、紅薯、辣椒、蘿卜等. 根據對筠連縣龍塘和五鳳兩個村的土壤肥力的調查及農作物種植情況分析，并結合筠連縣農業局公布筠連縣土壤問題，把筠連縣的土壤問題分為兩個大類，第一大類是土壤呈酸性，第二大類的土壤養分缺乏. 針對這兩大類問題，建議采取以下改良措施.

（1）施加石灰石調節土壤酸性

石灰法是指將石灰石粉或石灰石用于酸性土壤中和土壤中的活性酸和潛性酸，并與土壤中的活性鐵、錳等生成沉淀，快速而高效的降低土壤酸性程度[8].

我國南方通常施用石灰來改良酸性土壤. 對酸性紅壤施用石灰，主要有以下幾方面優點：

一是供給農作物鈣、鎂等礦質元素；

二是中和土壤酸性，消除毒害；

三是增加土壤的有效養分，提高土壤肥力；

四是改善土壤的物理性狀；

五是能減輕病蟲害的危害[9].

但石灰施用量過多，易導致土壤堿性過高，影響一些作物在中性及酸性條件下吸收利用營養元素如磷、鋅、鎂、鐵、硼等，阻礙作物的生長[10]. 此外，石灰本身在土壤中沒有較高的移動性，經常或大量施用石灰會導致土壤表層產生板結的現象，還會造成營養元素的失調[11-12]. 所以，針對不同的土壤和農作物需要根據實際情況來使用石灰石粉.

實驗結果表明，龍塘和五鳳兩個村土壤pH值變化范圍為4.2～5.6，土壤呈強酸性或酸性，不僅缺失營養不利于植物的生長，還會釋放出很多有毒的物質.生石灰（CaO）在土壤中遇水生成熟石灰，其主要成分Ca(OH)2是一種堿性物質，它與能土壤中的酸性物質發生酸堿中和反應，從而除去土壤中的酸性物質，達到改良土壤的目的. 由于其成本較低，適用于大規模的土壤改良，在筠連縣具有可實施性.

（2）施加有機無機復合肥

有機肥中含有各種營養成分和有益元素，而且養分比例全面，有利于作物吸收，促進植物的生長發育. 通過實驗發現，筠連縣土壤中的速效鉀、有效磷、水解性氮、有機質以及微量元素等養分比較缺乏，這些養分在全國范圍內屬于中等偏下程度. 因此，需要進一步檢測筠連縣不同地區的土壤，再合理的施用鉀肥、磷肥、氮肥等. 為了避免施加肥料而造成土壤肥力的流失，建議使用配合有機肥，其主要作用如下[13]：

（ⅰ）直接供給農作物氮、磷、鉀及微量元素等多種無機營養成分.

（ⅱ）增加土壤中的有機質，改善土壤物理性狀.

（ⅲ）提高化肥肥效，增加土壤對化肥中各種元素的利用率.

（ⅳ）減小能源消耗，減輕環境污染.

因此，在筠連縣各地有針對性施用化肥時，建議使用配合有機肥，既能提高改善效率又能降低成本.