?不同土地利用方式土壤肥力調(diào)查與評(píng)價(jià)

摘要：以長(zhǎng)沙市菜園、果園和茶園土壤為研究對(duì)象，分析了長(zhǎng)沙市不同土地利用方式的土壤肥力現(xiàn)狀，評(píng)價(jià)其肥力等級(jí)。結(jié)果表明：（1）長(zhǎng)沙市研究區(qū)土壤養(yǎng)分中pH值變異系數(shù)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(shù)最大，屬于高度變異。（2）3種土地利用方式土壤pH值在養(yǎng)分分級(jí)中以二級(jí)與三級(jí)為主，全市耕地的土壤平均酸堿度呈酸性，存在土壤酸化問(wèn)題。（3）土壤有機(jī)質(zhì)、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(lèi)土壤養(yǎng)分最高，其次為果園，茶園土壤養(yǎng)分含量最低，這主要與不同的管理方式和施肥狀況有關(guān)。總體而言，研究區(qū)土壤酸化問(wèn)題依然存在，需進(jìn)一步調(diào)控酸堿度，且不同土地利用方式土壤養(yǎng)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(guān)鍵詞：土地利用方式；土壤肥力；土壤養(yǎng)分；長(zhǎng)沙市

中圖分類(lèi)號(hào)：S158.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)，為作物提供生存環(huán)境，沒(méi)有充足的土壤資源，人類(lèi)將無(wú)法生存與發(fā)展[1]。表征土壤肥力的主要指標(biāo)有土壤酸堿度、有機(jī)質(zhì)、以及氮、磷、鉀等養(yǎng)分。土壤養(yǎng)分作為土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分和土壤肥力的重要指標(biāo)，對(duì)土壤質(zhì)量的好壞有決定性的影響，直接影響植物生長(zhǎng)發(fā)育及最終的產(chǎn)量和品質(zhì)[2-4]。吳強(qiáng)建等[5]通過(guò)對(duì)果園土壤肥力狀況的分析評(píng)測(cè)，總結(jié)了土壤肥力的分布特征，為果園提供了有效的高產(chǎn)措施，因此土壤肥力現(xiàn)狀及分布特征的探究對(duì)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[6-7]。

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

1 材料與方法

1.1 區(qū)域概況及取樣

長(zhǎng)沙市位于中國(guó)東南部，湖南省東部偏北，東經(jīng)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(fēng)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(gè)土壤樣品，采樣時(shí)選擇有代表性地塊，用“S”形布點(diǎn)法采集0～20 cm耕層土壤樣品，每個(gè)樣點(diǎn)由15～20個(gè)分點(diǎn)混合而成。帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，剔除動(dòng)植物殘?jiān)入s質(zhì)并過(guò)篩保存待測(cè)。

1.2 樣品檢測(cè)與分析

參照鮑士旦[14]的方法完成土壤樣品指標(biāo)的測(cè)定，采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)，采用電位法測(cè)定pH值，采用半微量開(kāi)式法測(cè)定全氮，采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定速效氮，采用鉬銻抗比色法測(cè)定有效磷，采用乙酸銨浸提–火焰光度法測(cè)定速效鉀，采用熱HNO3浸提–火焰光度法測(cè)定緩效鉀。同時(shí)，依據(jù)《全國(guó)第二次土壤普查技術(shù)規(guī)程》土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行指標(biāo)分級(jí)，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2019和SPSS 25數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用最小顯著差數(shù)法（LSD）檢驗(yàn)法進(jìn)行顯著性分析，采用Origin 2018軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 描述性統(tǒng)計(jì)分析

表2表明，研究區(qū)土壤pH值均呈強(qiáng)酸性與弱酸性，均值為4.51～5.83；有機(jī)質(zhì)、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(shù)的大小表示耕地土壤肥力指標(biāo)空間變異性的大小，變異系數(shù)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(shù)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(duì)應(yīng)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(biāo)均屬于中等變異。

2.2 土壤酸堿度

長(zhǎng)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(xiàn)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(qiáng)酸性，菜園與果園分別為5.83和5.42，呈微酸性。土壤pH值進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)如圖1，茶園主要分布在三級(jí)和五級(jí)，果園主要分布在三級(jí)，菜園主要是分布在二級(jí)與三級(jí)，一級(jí)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(jī)質(zhì)

長(zhǎng)沙市3種土地利用方式土壤有機(jī)質(zhì)差異顯著（圖2），平均值由大到小表現(xiàn)為：菜園＞果園＞茶園，其中菜園與果園有機(jī)質(zhì)顯著高于茶園（P＜0.05），菜園與果園差異不顯著。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤養(yǎng)分的主要來(lái)源，能反映土壤肥力的高低。結(jié)果顯示研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量平均值為20.17 g/kg，整體處于中等水平。土壤有機(jī)質(zhì)分級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖2，茶園主要分布在四級(jí)，果園與菜園主要分布在三級(jí)（占比分別為70.83%和91.67%）。果園中有4.17%分布在二級(jí)，處于較高水平，菜園與果園有機(jī)質(zhì)平均含量分別為23.89和22.08 g/kg，處于養(yǎng)分分級(jí)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(zhǎng)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(duì)不同土地利用方式土壤全氮含量進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)（圖3）表明，全氮等級(jí)在四個(gè)等級(jí)中有分布（除一級(jí)高水平外），茶園以三級(jí)與五級(jí)土壤為主，果園以三級(jí)土壤為主，菜園以二級(jí)與三級(jí)土壤為主；二級(jí)土壤在菜園占比最高，為41.67%；三級(jí)土壤在果園占比最高，分別為54.17%；四、五級(jí)土壤均在茶園占比最高，分別為20%和41.67%；與有機(jī)質(zhì)呈現(xiàn)規(guī)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(yǎng)分分級(jí)中較低水平。

2.5 土壤速效氮

長(zhǎng)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(duì)不同土地利用方式土壤速效氮含量進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)圖4，菜園以二級(jí)土壤為主，處于較高水平，茶園和果園以三級(jí)和四級(jí)土壤為主，三級(jí)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(xiàn)出一致規(guī)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(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中處于較低水平。

2.6 土壤有效磷

長(zhǎng)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(duì)不同土地利用方式土壤有效磷含量進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)圖5。果園與菜園主要以二級(jí)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(jí)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(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中處于中等水平。

2.7 土壤速效鉀

長(zhǎng)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(duì)不同土地利用方式土壤有效磷含量進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)圖6。菜園主要分布在三級(jí)，占比為37.50%，果園主要以四級(jí)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(jí)，處于缺乏水平。

2.8 土壤緩效鉀

長(zhǎng)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(duì)不同土地利用方式土壤有效磷含量進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)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(jí)，占比分別為62.5%和58.33%，茶園以五級(jí)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(jié)論

土壤肥力作為土壤基本屬性，具有全面反映土壤各項(xiàng)特性的特點(diǎn)，是土壤生產(chǎn)力的綜合指標(biāo)[15]，土壤酸堿度、有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷與速效鉀是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)[5]，依據(jù)《全國(guó)第二次土壤普查技術(shù)規(guī)程》土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（全國(guó)土壤普查辦公室），發(fā)現(xiàn)研究區(qū)不同土地利用方式土壤pH值以二級(jí)與三級(jí)為主（圖1），皆低于第二次土壤普查長(zhǎng)沙市土壤pH均值（6.24）[10]，說(shuō)明研究區(qū)仍然存在土壤酸化問(wèn)題，而土壤酸化會(huì)抑制作物對(duì)養(yǎng)分的吸收[16]，嚴(yán)重影響了作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。在農(nóng)作物種植生產(chǎn)過(guò)程中，過(guò)量施用化肥而輕視有機(jī)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(lèi)型中茶園土壤pH值最低，三級(jí)和五級(jí)土壤比例占比高，與韓文炎等[18]提出的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茶園土壤肥力標(biāo)準(zhǔn)相比，茶園土壤酸化趨勢(shì)嚴(yán)重，pH值基本上達(dá)不到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茶園的要求[19]。

根據(jù)分析結(jié)果和《全國(guó)第二次土壤普查技術(shù)規(guī)程》來(lái)看，果園和菜園的土壤有機(jī)質(zhì)和速效氮、全氮處于中、高等級(jí)，含量較豐富（圖2～4）。合理施肥是我國(guó)“化肥零增長(zhǎng)”行動(dòng)的主要內(nèi)容之一[20]。因此，菜園應(yīng)適當(dāng)控制氮、磷、鉀投入，優(yōu)化養(yǎng)分管理，減少不合理施肥可能帶來(lái)的問(wèn)題。茶園處于養(yǎng)分分級(jí)中的四級(jí)和五級(jí)，屬于缺乏水平，原因可能是果園和菜園有機(jī)肥施用量較茶園多，且管理較為精細(xì)。當(dāng)前研究菜園土壤的有效磷含量均較高，主要分布在一級(jí)和二級(jí)（圖5），在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)有針對(duì)性地減少無(wú)機(jī)磷肥的施用，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)有機(jī)肥投入品質(zhì)量監(jiān)測(cè)把關(guān)，避免有機(jī)肥中磷含量過(guò)高造成土壤中磷的高量積累，增加磷淋洗或徑流損失對(duì)環(huán)境和人體健康的威脅[21-22]。當(dāng)前茶園和果園的速效鉀大部分處于三級(jí)和四級(jí)（圖6、圖7），屬于中低水平，緩效鉀處于四級(jí)與五級(jí)，屬于缺乏水平，因此在生產(chǎn)中應(yīng)注重增加鉀肥的施用。綜上，研究區(qū)土壤酸化問(wèn)題依然存在，需進(jìn)一步調(diào)控酸堿度，在實(shí)際管理過(guò)程中，推薦菜園和果園進(jìn)行減量施肥，生產(chǎn)中優(yōu)化施用化肥結(jié)構(gòu)、改進(jìn)施肥方式、有機(jī)肥替代等措施，另外有必要針對(duì)茶園土壤進(jìn)行土壤培肥，加強(qiáng)茶園有機(jī)肥與化肥氮肥結(jié)合施用，以保障茶樹(shù)對(duì)土壤氮素與有機(jī)質(zhì)的需求，實(shí)現(xiàn)土壤養(yǎng)分的平衡和高效供給。

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（責(zé)任編輯：肖彥資）

基金項(xiàng)目：長(zhǎng)沙市化肥減量增效與耕地質(zhì)量保護(hù)提升專(zhuān)項(xiàng)（長(zhǎng)財(cái)農(nóng)指〔2023〕77號(hào)）

作者簡(jiǎn)介：王沖勇（1968—），男，湖南寧鄉(xiāng)市人，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)實(shí)用技術(shù)推廣與應(yīng)用工作。

通信作者：胡明勇