?不同土地利用方式土壤肥力調查與評價

摘要：以長沙市菜園、果園和茶園土壤為研究對象，分析了長沙市不同土地利用方式的土壤肥力現狀，評價其肥力等級。結果表明：（1）長沙市研究區土壤養分中pH值變異系數最小，屬于小變異；3種土地利用方式中菜園的土壤有效磷變異系數最大，屬于高度變異。（2）3種土地利用方式土壤pH值在養分分級中以二級與三級為主，全市耕地的土壤平均酸堿度呈酸性，存在土壤酸化問題。（3）土壤有機質、全氮、速效氮與有效磷含量為適量水平，緩效鉀含量普遍偏低。菜園的各類土壤養分最高，其次為果園，茶園土壤養分含量最低，這主要與不同的管理方式和施肥狀況有關。總體而言，研究區土壤酸化問題依然存在，需進一步調控酸堿度，且不同土地利用方式土壤養分含量存在差異，建議采取維持氮肥與磷肥用量、增加鉀肥用量的施肥措施。

關鍵詞：土地利用方式；土壤肥力；土壤養分；長沙市

中圖分類號：S158.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2024）04-0042-06

Investigation and Evaluation of Soil Fertility Under Different Land Use Patterns： A Case Study of Changsha City

WANG Chong-yong，HU Ming-yong，WANG Shao-xi，REN Zheng-wei，WANG Wei，ZHANG Da-wei，HUANG Kai，LIU Yi

（Changsha Agro-Tech Extension and Service Center， Changsha 410016， PRC）

Abstract： In this study， we investigated the land use patterns and soil fertility levels of vegetable gardens， orchards， and tea gardens in Changsha City， China. The following results were obtained. （1） Soil pH showed the lowest coefficient of variation， indicating low variability; soils in vegetable gardens showed the highest coefficient of variation in available phosphorus， suggesting high variability. （2） Soil pH of the three land use patterns was primarily classified as Grade 2 and Grade 3; the soils of arable lands generally exhibited acidic pH values， indicating soil acidification. （3） Soil organic matter， total nitrogen， available nitrogen， and available phosphorus were at adequate levels， while fixed potassium was generally low. Soil nutrients were highest in vegetable gardens， followed by orchards， with tea gardens having the lowest nutrient content， mainly due to different management practices and fertilization conditions. Overall， soil acidification remains a concern within the study area， necessitating further pH adjustments. Given the variations in soil nutrient content across different land use patterns， it is recommended to maintain current levels of nitrogen and phosphorus fertilization and increase potassium fertilizer applications.

Key words： land-use pattern; soil fertility; soil nutrient; Changsha City

土壤是農業的基礎，為作物提供生存環境，沒有充足的土壤資源，人類將無法生存與發展[1]。表征土壤肥力的主要指標有土壤酸堿度、有機質、以及氮、磷、鉀等養分。土壤養分作為土壤生態系統的重要組成部分和土壤肥力的重要指標，對土壤質量的好壞有決定性的影響，直接影響植物生長發育及最終的產量和品質[2-4]。吳強建等[5]通過對果園土壤肥力狀況的分析評測，總結了土壤肥力的分布特征，為果園提供了有效的高產措施，因此土壤肥力現狀及分布特征的探究對指導農業可持續發展具有重要意義[6-7]。

研究不同土地利用方式下土壤養分的特征，對選擇優化土地利用方式、提高研究區土壤生產力和土地管理水平有參考作用[8-9]。目前，許多學者從不同的角度研究分析了長沙市土壤養分現狀，例如長沙市稻田土壤肥力變化特征[10]、不同地區茶園土壤肥力特征[11-12]，或不同林地土壤肥力[13]等，而對耕地不同利用方式下土壤養分現狀的研究較少。因此，筆者以長沙市菜園、果園和茶園3種旱地利用類型為試驗樣本，通過了解各土地利用方式土壤肥力現狀和土壤養分特征的差異，為不同土地利用方式土壤養分的科學管理與平衡施肥提供理論依據。

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，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。

研究涉及菜園、果園、茶園共3種土地利用方式。2023年9月每種土地利用方式采集24個土壤樣品，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待測。

1.2 樣品檢測與分析

參照鮑士旦[14]的方法完成土壤樣品指標的測定，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，采用堿解擴散法測定速效氮，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，采用熱HNO3浸提–火焰光度法測定緩效鉀。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，分級標準見表1。

1.3 數據統計與分析

采用Microsoft Excel 2019和SPSS 25數據分析軟件進行統計分析，采用最小顯著差數法（LSD）檢驗法進行顯著性分析，采用Origin 2018軟件進行數據作圖。

2 結果與分析

2.1 描述性統計分析

表2表明，研究區土壤pH值均呈強酸性與弱酸性，均值為4.51～5.83；有機質、全氮、速效氮、有效磷、緩效鉀、速效鉀均值分別為16.18～23.89 g/kg、0.86～1.43 g/kg、77.11～123.78 mg/kg、14.14～37.46 mg/kg、194.38～226.75 mg/kg和72.13～156.63 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，其中3種不同土地利用方式pH值的變異系數最小，茶園和果園分別為6.80%、15.82%，屬于小變異；3種土地利用方式的有效磷均屬于高度變異，茶園中除pH值外，其余均屬于高度變異，表明對應土壤肥力特征差異較大；菜園中除有效磷為高度變異外，其余肥力指標均屬于中等變異。

2.2 土壤酸堿度

長沙市3種土地利用方式土壤酸堿度差異顯著（圖1），pH值由大到小表現為：菜園＞果園＞茶園，其中菜園與果園pH值顯著高于茶園（P＜0.05），菜園與果園差異不顯著。茶園土壤pH值為4.50，整體呈強酸性，菜園與果園分別為5.83和5.42，呈微酸性。土壤pH值進行分級評價如圖1，茶園主要分布在三級和五級，果園主要分布在三級，菜園主要是分布在二級與三級，一級土壤僅在茶園與果園有所分布，占比分別為20.83%和25.00%。

2.3 土壤有機質

長沙市3種土地利用方式土壤有機質差異顯著（圖2），平均值由大到小表現為：菜園＞果園＞茶園，其中菜園與果園有機質顯著高于茶園（P＜0.05），菜園與果園差異不顯著。土壤有機質是土壤養分的主要來源，能反映土壤肥力的高低。結果顯示研究區土壤有機質含量平均值為20.17 g/kg，整體處于中等水平。土壤有機質分級評價結果見圖2，茶園主要分布在四級，果園與菜園主要分布在三級（占比分別為70.83%和91.67%）。果園中有4.17%分布在二級，處于較高水平，菜園與果園有機質平均含量分別為23.89和22.08 g/kg，處于養分分級中等水平，而茶園平均值僅為15 g/kg，屬于缺乏水平。

2.4 土壤全氮

長沙市3種土地利用方式土壤全氮含量差異顯著（圖3），平均值由高到低依次為菜園＞果園＞茶園。菜園和果園土壤全氮含量較高，平均值分別為1.43和1.18 g/kg，處于中等水平。對不同土地利用方式土壤全氮含量進行分級評價（圖3）表明，全氮等級在四個等級中有分布（除一級高水平外），茶園以三級與五級土壤為主，果園以三級土壤為主，菜園以二級與三級土壤為主；二級土壤在菜園占比最高，為41.67%；三級土壤在果園占比最高，分別為54.17%；四、五級土壤均在茶園占比最高，分別為20%和41.67%；與有機質呈現規律相一致，茶園土壤全氮含量平均值最低，僅為0.88 g/kg，顯著低于其他2種土地利用方式（P＜0.05），處于養分分級中較低水平。

2.5 土壤速效氮

長沙市3種土地利用方式土壤速效氮含量差異顯著（圖4），平均值由高到低依次為菜園＞果園＞茶園。菜園土壤速效氮含量最高，平均值為123.78 mg/kg，處于較高等水平，且顯著高于茶園與果園。對不同土地利用方式土壤速效氮含量進行分級評價，結果見圖4，菜園以二級土壤為主，處于較高水平，茶園和果園以三級和四級土壤為主，三級土壤在茶園占比最高，為33.33%；3種土地利用方式的土壤中速效氮含量與全氮含量表現出一致規律性，茶園土壤速效氮含量平均值最低，僅為77.11 mg/kg，顯著低于其他2種土地利用方式（P＜0.05），在養分分級標準中處于較低水平。

2.6 土壤有效磷

長沙市3種土地利用方式土壤有效磷含量差異顯著（圖5），平均值由高到低依次為菜園＞果園＞茶園。菜園土壤有效磷含量最高，平均值為37.46 mg/kg，處于較高等水平，且顯著高于茶園與果園。對不同土地利用方式土壤有效磷含量進行分級評價，結果見圖5。果園與菜園主要以二級土壤為主，處于較高水平，占比分別為50%和45.83%，茶園主要以三級土壤為主，占比為45.83%；茶園土壤有效磷含量平均值最低，僅為14.14 mg/kg，顯著低于其他2種土地利用方式（P＜0.05），在養分分級標準中處于中等水平。

2.7 土壤速效鉀

長沙市3種土地利用方式土壤速效鉀含量差異顯著（圖6），平均值由高到低依次為菜園＞果園＞茶園。菜園土壤速效鉀含量最高，平均值為146 mg/kg，處于中等水平，且顯著高于茶園與果園。對不同土地利用方式土壤有效磷含量進行分級評價，結果見圖6。菜園主要分布在三級，占比為37.50%，果園主要以四級土壤為主，占比為41.67%；茶園土壤速效鉀含量平均值最低，僅為60.5 mg/kg，顯著低于其他2種土地利用方式（P＜0.05），主要分布在五級，處于缺乏水平。

2.8 土壤緩效鉀

長沙市3種土地利用方式土壤緩效鉀含量差異顯著（圖7），平均值由高到低依次為菜園＞果園＞茶園，菜園與果園差異不顯著。菜園土壤緩效鉀含量最高，平均值為231 mg/kg，且顯著高于茶園（P＜0.05）。對不同土地利用方式土壤有效磷含量進行分級評價，結果見圖7。3種土地利用方式緩效鉀整體均處于較低水平，菜園和果園主要分布在四級，占比分別為62.5%和58.33%，茶園以五級土壤為主，占比為50%；茶園土壤緩效鉀含量平均值最低，僅為195 mg/kg，顯著低于其他2種土地利用方式（P＜0.05），處于缺乏水平。

3 討論與結論

土壤肥力作為土壤基本屬性，具有全面反映土壤各項特性的特點，是土壤生產力的綜合指標[15]，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[5]，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（全國土壤普查辦公室），發現研究區不同土地利用方式土壤pH值以二級與三級為主（圖1），皆低于第二次土壤普查長沙市土壤pH均值（6.24）[10]，說明研究區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[16]，嚴重影響了作物的產量和品質。在農作物種植生產過程中，過量施用化肥而輕視有機肥的施用也是造成土壤酸化的原因之一[17]。3種土地利用類型中茶園土壤pH值最低，三級和五級土壤比例占比高，與韓文炎等[18]提出的優質高產茶園土壤肥力標準相比，茶園土壤酸化趨勢嚴重，pH值基本上達不到優質高產茶園的要求[19]。

根據分析結果和《全國第二次土壤普查技術規程》來看，果園和菜園的土壤有機質和速效氮、全氮處于中、高等級，含量較豐富（圖2～4）。合理施肥是我國“化肥零增長”行動的主要內容之一[20]。因此，菜園應適當控制氮、磷、鉀投入，優化養分管理，減少不合理施肥可能帶來的問題。茶園處于養分分級中的四級和五級，屬于缺乏水平，原因可能是果園和菜園有機肥施用量較茶園多，且管理較為精細。當前研究菜園土壤的有效磷含量均較高，主要分布在一級和二級（圖5），在生產實踐中應有針對性地減少無機磷肥的施用，同時加強對有機肥投入品質量監測把關，避免有機肥中磷含量過高造成土壤中磷的高量積累，增加磷淋洗或徑流損失對環境和人體健康的威脅[21-22]。當前茶園和果園的速效鉀大部分處于三級和四級（圖6、圖7），屬于中低水平，緩效鉀處于四級與五級，屬于缺乏水平，因此在生產中應注重增加鉀肥的施用。綜上，研究區土壤酸化問題依然存在，需進一步調控酸堿度，在實際管理過程中，推薦菜園和果園進行減量施肥，生產中優化施用化肥結構、改進施肥方式、有機肥替代等措施，另外有必要針對茶園土壤進行土壤培肥，加強茶園有機肥與化肥氮肥結合施用，以保障茶樹對土壤氮素與有機質的需求，實現土壤養分的平衡和高效供給。

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（責任編輯：肖彥資）

基金項目：長沙市化肥減量增效與耕地質量保護提升專項（長財農指〔2023〕77號）

作者簡介：王沖勇（1968—），男，湖南寧鄉市人，高級農藝師，主要從事農業實用技術推廣與應用工作。

通信作者：胡明勇