?耕地土壤pH值和有機質含量空間分布特征及影響因素

葉鈺 徐澤 陽冬秀 張丹 蘇翔 吳海勇

摘要：為了解長沙縣耕地土壤有機質豐缺狀況和空間分布特征，采集了長沙縣2 118份耕層（0～20 cm）土壤樣本，測定土壤pH值、土壤有機質含量，分析了不同母巖母質、土壤質地、土地利用方式對土壤pH值和有機質含量的影響。結果表明：長沙縣耕地土壤主要以微酸性為主，其中部和北部耕地土壤酸性更強；土壤有機質含量較高，呈北高南低的分布趨勢；不同母巖母質中，除砂巖風化物發育的土壤呈酸性，其他類型的母巖母質形成的土壤均呈弱酸性，土壤有機質含量平均值范圍為27.2～38.3 g/kg；不同土壤質地中，輕壤的pH均值最高，為6.3，砂壤的pH均值最低，為5.5，有機質含量排序為輕壤＞砂壤＞中壤＞黏土＞重壤；不同土地利用方式中，水田的pH值平均為5.92，有機質含量平均為34.2 g/kg，旱地的pH平均值是5.89，有機質含量平均為30.5 g/kg。

關鍵詞：土壤pH值；土壤有機質；分布特征；影響因素；長沙縣

中圖分類號：S158.2文獻標識碼：A文章編號：1006-060X（2024）03-0037-04

Spatial Distribution Characteristics of pH Value and Organic Matter Content in Farmland Soil and Influencing Factors in Changsha County

YE Yu1，XU Ze1，YANG Dong-xiu1，ZHANG Dan1，SU Xiang1，WU Hai-yong2

（1. Agriculture and Rural Bureau of Changsha County， Changsha 410100， PRC; 2. Hunan Soil and Fertilizer Institute，

Changsha 410128， PRC）

Abstract： In order to understand the abundance and spatial distribution characteristics of organic matter in farmland soil in Changsha County， 2 118 soil samples from farmland （0–20 cm） in Changsha County were collected. The pH value and organic matter content in soil were measured， and the effects of different parent rock materials， soil texture， and land use methods on pH value and organic matter content in soil were analyzed. The results show that the farmland soil in Changsha County is mainly slightly acidic， with stronger acidity observed in the central and northern parts of the farmland soil. The organic matter content in soil is relatively high， showing a distribution trend of high in the north and low in the south. Among different parent rock materials， only the soil developed by sandstone weathering is acidic， and the soil formed by other types of parent rock materials is slightly acidic. The average organic matter content in soil ranges from 27.2 to 38.3 g/kg. Among different soil textures， the mean pH value of light soil is the highest （6.3）， and that of sand soil is the lowest （5.5）. The organic matter content in descending order is light soil > sandy soil > medium soil > clay > heavy soil. Among different land use methods， the average pH value and organic matter content of paddy fields are 5.92 and 34.2 g/kg， respectively. The average pH value and organic matter content of dry land are 5.89 and 30.5 g/kg， respectively.

Key words： pH value in soil; organic matter in soil; distribution characteristics; influencing factors; Changsha County

土壤是農業生產之根本，也是人類賴以生存的物質基礎[1]。土壤酸堿度是一項重要的土壤屬性，直接影響著土壤養分的存在狀態和有效性，是評價土壤質量和生態功能的重要指標[2]。土壤有機質是土壤肥力的物質基礎，對改善土壤物理、化學性質以及作物的生長起著重要作用[3]。兩者受到母質、海拔高度、氣候、生物、成土時間等自然因素的影響，同時與施肥、土地利用、耕作等人為因素密切相關。

近年來，隨著經濟社會的發展，耕地土壤有機質減少、土壤酸化、土壤污染及土壤侵蝕等問題日益突出，耕地保護也成為了生態環境保護的重要一環。為此，分析耕地pH值和土壤有機質含量的分布及其影響因素，不僅對耕地土壤改良保護和合理高效施肥具有重要參考作用，同時還能在土壤養分可持續利用及區域生態環境建設方面發揮重要作用。國內已有對土壤pH值和有機質的空間分布和影響因素初探[4-7]，但對長沙縣耕地土壤屬性空間分布特征及影響因素的研究鮮有報道。筆者以長沙縣耕地土壤為對象，探究該區域內土壤pH值與有機質含量的空間分布特征，并從母巖母質、土壤質地、和土地利用方式這3個方面進行分析，揭示外部因素對土壤pH及有機質含量的影響程度，旨在豐富長沙縣耕地土壤研究的相關內容，為區域耕地保護、土壤生態安全等提供重要參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

長沙縣是長江中下游地區農業產業發展重點縣，位于湖南省東部偏北（112°58′～113°30′ E，28°02′～28°39′ N），湘江下游東岸，全縣總面積1 756 km2，轄區內共18個鎮（街道），分別為開慧鎮、金井鎮、福臨鎮、青山鋪鎮、高橋鎮、北山鎮、安沙鎮、路口鎮、春華鎮、果園鎮、長龍街道、湘龍街道、星沙街道、泉塘街道、黃花鎮、梨街道、黃興鎮和江背鎮。長沙縣屬中亞熱帶向北亞熱帶過渡的大陸性季風濕潤氣候，四季分明，寒冷期短，炎熱期長。區域內雨水充足，年均降水量1 472.9 mm，年平均蒸發量1 194. 9 mm，平均相對濕度81%。年平均氣溫17.6℃，年平均無霜期260 d，年平均日照1 510.9 h。土壤類型以紅壤、水稻土為主，其他還有紫色土、潮土等。成土母巖母質主要為板巖頁巖風化物、第四紀紅色黏土、花崗巖風化物、近代河流沖擊物，以及部分砂巖風化物、石灰巖風化物和紫色砂頁巖風化物。

1.2 土壤取樣方法

在長沙縣轄區內采集具有代表性的土壤樣品2 118份，采用五點式取樣法，采樣深度為0～20 cm，剔除動植物殘體、礫石等雜質混合均勻后，用四分法收集1 kg左右，風干、混勻、磨細、過篩儲存待測。采樣點利用GPS定位經緯度和海拔。

1.3 土壤測定方法

土壤pH采用電位法測定（水土比為1∶1）；有機質含量采用重硌酸鉀容量法-外加熱法。試驗數據采用Excel 2013進行統計。

土壤pH值和有機質分級標準參照第二次全國土壤普查養分分級標準，將土壤有機質分為6級，分別為豐富、較豐富、中等、較缺乏、缺乏和極缺乏；將pH值分為6級，分別為強堿性、堿性、中性、微酸性、酸性和強酸性（表1）。

2 結果與分析

2.1 土壤pH值和有機質含量的分布特征

2.1.1 土壤pH值狀況及分布特征 數據統計結果表明，長沙縣耕地土壤pH值的變幅為4.4～8.4，平均值為5.9，總體呈現微酸性，變異系數為10.94%，屬于小變異。pH值在5.5～6.5之間的樣點最多，占總樣點的46.1%，其次，4.5～5.5的樣點占32.4%，6.5～7.5、7.5～8.5、4.5、8.5的樣點數占比分別為20.8%、0.6%、0.1%和0，長沙縣耕地土壤整體偏酸性。

從區域分布來看，pH值低于5.5的土壤主要分布在長沙縣中部和北部。從各鄉鎮耕地土壤pH均值比較來看，所有鄉鎮pH均值都在5.5～6.5區間內，其中，高橋鎮、黃興鎮、江背鎮和湘龍街道的pH均值都在6.0以上，其余14個鎮（街道）的pH均值在6.0以下。

2.1.2 土壤有機質含量狀況及分布特征 長沙縣耕地土壤有機質含量范圍為6.4～90.8 g/kg，均值為33.9 g/kg，土壤有機質含量30.0～40.0 g/kg的樣點數占45.3%，大于40.0 g/kg的樣點數占21.6%，20.0～30.0 g/kg的樣點數占26.9%，小于10.0 g/kg的樣點數極少。說明長沙縣耕地土壤有機質含量總體偏高，土壤肥力水平高，達到了高產農田的要求。

按區域分布來看，采樣點所在的18個鎮（街道）中，黃興鎮、江背鎮、梨街道、湘龍街道、長龍街道和星沙街道這6個處于長沙縣南部的區域土壤有機質均值在30.0 g/kg以下，其余12個鄉鎮土壤有機質均值都在30.0 g/kg以上，整體呈北高南低的分布趨勢。

2.2 母巖母質對土壤pH值和有機質含量

2.2.1 母巖母質對耕地土壤pH值的影響 由表2可知，紫色砂頁巖風化物形成的土壤pH值最高，平均值為6.2。砂巖風化物發育的土壤pH值最低，平均值為5.5。除砂巖風化物發育的土壤呈酸性，其他類型的母巖母質形成的土壤均呈弱酸性。

2.2.2 母巖母質對耕地土壤有機質含量的影響 從表3可以看出，不同母巖母質發育的土壤有機質含量平均值范圍為27.2～38.3 g/kg。花崗巖風化物發育的土壤有機質含量最高，為38.3 g/kg。紫色砂頁巖風化物形成的土壤有機質含量最低，平均值為27.2 g/kg。其余類型發育的土壤有機質含量均值在30.3～33.9 g/kg，為較豐富水平。

2.3 土壤質地對pH值和有機質含量的影響

2.3.1 土壤質地對耕地土壤pH值的影響 土壤質地是構成土壤結構體的基本單元，不同質地類型土壤酸堿度差異較大。如表4所示，不同土壤質地的耕地土壤pH均值為5.5～6.3，輕壤最高，平均值為6.3；砂壤最低，平均值為5.5。

2.3.2 土壤質地對耕地土壤有機質含量的影響 如表5所示，不同土壤質地有機質均值范圍為31.7～35.4 g/kg，整體上呈較豐富水平。輕壤質地有機質含量最高，平均值為35.4 g/kg；重壤最低，平均值為31.7 g/kg。不同土壤質地有機質含量排序為：輕壤＞砂壤＞中壤＞黏土＞重壤。

2.4 土地利用方式對pH值和有機質含量

2.4.1 土地利用方式對耕地土壤pH值的影響 水田、旱地是耕地兩大利用類型，具有不同的水分、養分管理模式及種植方式，土壤內部的氧化還原環境也隨之存在差異，影響土壤中氮等元素的轉化過程，進而影響著土壤的酸堿度[8]。如表6所示，水田的pH值平均為5.92，旱地的pH平均值是5.89，2種利用方式下，水田略高于旱地，但差異較小。

2.4.2 土地利用方式對耕地土壤有機質含量的影響 如表7所示，水田有機質平均含量比旱地高3.7 g/kg。

水田的土壤有機質含量范圍為6.4～89.9 g/kg，平均為34.2 g/kg。旱地土壤有機質含量范圍為7.3～90.8 g/kg，平均值為30.5 g/kg，可見水田的土壤有機質含量要明顯高于旱地，這可能是由于水田積水時間長，土壤含氧量低，減緩了腐殖質的礦化，也降低了有機質分解速度。

3 結論與討論

土壤pH值是土壤溶液的重要性質，對土壤中養分的有效性、土壤的理化性質、微生物活動以及植物生長發育均有很大影響[9]。土壤有機質是土壤肥力的物質基礎，對改善土壤物理、化學性質以及作物的生長起著重要作用，在環境保護、農業可持續發展等方面有著重要的意義[10]。

長沙縣耕地土壤整體為酸性，主要以微酸性為主，中部和北部耕地土壤酸性更強。長沙縣耕地土壤有機質含量總體較高，分布整體呈北高南低的分布趨勢。土壤pH值方面，不同母巖母質、土壤質地之間土壤pH值差異較大，除砂巖風化物發育的土壤呈酸性，其他類型的母巖母質形成的土壤均呈弱酸性，不同土壤質地中，輕壤的pH均值最高，為6.3，砂壤的pH均值最低，為5.5；不同利用方式條件下差異較小，水田的pH值平均為5.92，旱地的pH平均值是5.89。土壤有機質含量方面，在不同的母巖母質、不同土壤質地、不同土地利用方式條件下，均表現出比較大差異，不同母巖母質中，土壤有機質含量平均值范圍為27.2～38.3 g/kg；不同土壤質地中，有機質含量排序為輕壤＞砂壤＞中壤＞黏土＞重壤，其中，水田有機質含量平均為34.2 g/kg，旱地有機質含量平均為30.5 g/kg。另外，筆者僅研究了0～20 cm表層土壤，不同深度的土壤屬性所受影響因素和程度有待進一步研究。

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（責任編輯：肖彥資）