新化县水稻土pH值、有效养分变化规律与分析

康六生，刘 林，陈武忠，鲁艳红，孙玉桃，廖育林

（1. 新化县农业局，湖南 新化 417600；2.湖南省土壤肥料研究所，湖南 长沙 410125；3.农业部湖南耕地保育科学观测实验站，湖南 长沙 410125）

新化县水稻土pH值、有效养分变化规律与分析

康六生1，刘 林1，陈武忠1，鲁艳红2,3，孙玉桃2，廖育林2,3

（1. 新化县农业局，湖南 新化 417600；2.湖南省土壤肥料研究所，湖南 长沙 410125；3.农业部湖南耕地保育科学观测实验站，湖南 长沙 410125）

对新化县2007～2016年稻田耕层土壤pH值、有机质、有效磷和速效钾养分含量现状进行了调查，并与1987年第二次土壤普查数据进行了对比分析。结果表明，新化县稻田耕层土壤酸化趋势明显，pH值平均值为5.6；处于强酸性状态的稻田面积大幅增加，占比较第二次土壤普查提高了36.0个百分点。耕层土壤有机质含量增加，平均值为37.2 g/kg；耕层土壤中有效磷大幅提升，平均值为13.72 mg/kg；耕层土壤速效钾平均含量74.3 mg/kg。从总体上看，新化县稻田当前土壤肥力状况与全国水稻土变化趋势一致，土壤酸化加剧，有机质与速效钾含量稳定增长，有效磷由大面积缺乏向过量累积方向发展，且养分间存在发展不平衡现象。

水稻土；pH值；有效养分；变化；新化县

土壤肥力包括土壤的养分状况以及土壤环境条件[1]，一般在生产应用上，常用N、P、K和有机质等养分含量来衡量土壤肥力的高低，是土壤肥力的核心部分[2]。水稻土中，速效磷，速效钾、有机质、缓效钾与水稻产量都具有较高的正相关性[3]，是指导水稻科学施肥的重要依据。我国较全面的土壤理化性状相关数据大多来源于1987年的第二次土壤普查资料，在过去的30 a，种植业结构、作物产量、施肥习惯、施肥水平等均发生了较大变化，原有的土壤养分普查数据已不能充分反映当前实际的土壤养分状况，有必要对当前水稻土酸化情况、养分特点及变化趋势进行调查。因此，笔者以新化县2007～2016年间采集的5 804个稻田土样和1987年的4 579个稻田土样的数据为依据，对水稻土相关性状进行了分析比较。

1 材料与方法

1.1 样品采集

1.1.1 采样单元确定为确保数据的可比性，采样点原则上设置在第二次土壤普查时进行过剖面调查的地块。以土种为基础，依据面积比例进行整体布局，小土种一般不少于3个点，面积6.67 hm2以下的土种采集1～2个点，最大面积土种采集约100个点；同时兼顾熟制、作物类型等因素。采用GPS定位，记录经纬度。按此采点方法，从2007～2016年共确定采样单元5 804个，调查面积9.4 千hm2，代表面积35.5 千hm2。

1.1.2 样品的采集采集时间在作物收获后进行采集，采集深度一般为耕层0～20 cm土壤，采用S形布点，随机、等量和多点混合，每个样品取15～20个样点。

1.2 测定项目及检测方法

土壤pH值采用酸度计法，有机质采用重铬酸钾氧化容量法，有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色紫外分光光度法，速效钾采用醋酸铵浸提-火焰光度法[4]。

1.3 对比数据获取

对比数据来源于1987年第二次土壤普查资料。

1.4 数据统计

各检测指标数据平均值为该指标全部样品每点测定值与该点代表面积的加权平均值，作图与分析采用Excel 2003软件。

2 结果与分析

2.1 土壤pH值基本现状与变化

从土壤理化性状检测结果统计可知（表1），新化县水稻土耕作层土壤pH值变化范围较广，中值5.6，酸性最强的达到了3.3，酸性极强；平均值5.6，比湖南省平均值低0.3[5]，变异系数15.7，这表明当地水稻土土壤酸碱度变异相对较小，以酸性土壤为主。在受调查的地块中，不同pH值区间内的水田面积进行统计如图1，在受调查的地块中，pH值小于5.5，处于强酸性状态的土壤为6 123 hm2，占65.1%。可见，新化县目前水稻土强酸性土壤占比很高，对水稻的正常生长有一定影响。

表1土壤理化性状检测结果

图1新化县不同pH值区间内的水田面积组成变化

与第二次土壤普查进行对比，耕作层土壤酸碱度极值均减小，变异增大，平均值下降0.6，下降幅度9.8%，pH值低于5.5的强酸性水田面积大幅增加，占比提高了36.0个百分点，而pH值在5.5～7.5之间的面积急剧减少。因此，水稻土在近30 a间，耕层土壤酸化趋势明显。在今后的农业生产中，应注意地力的培肥管理，高度重视对酸性土壤的治理工作，并加大科学施肥力度，缓解土壤酸化进程，改善土壤化学环境，维持水田的持续产出能力。

2.2 土壤有效养分基本现况与变化

2.2.1 土壤有机质土壤有机质是衡量土壤肥力高低的一项重要指标，是作物高产稳产的基础条件。结果统计表明（表1），土壤有机质变化范围为15.9～104.0 g/kg，含量变幅大，变异系数为30.6，中值37.4 g/kg，平均值37.2 g/kg，比湖南省平均值高3.3 g/kg[5]。不同含量区间内的面积统计如图2，其中有机质含量高于30.0 g/kg的有6 923 hm2，占73.6%，小于10 g/kg的有8 hm2，占0.1%。可见，水稻土有机质普遍含量较高，为耕地肥力做出了重要贡献，给水稻生产提供了有利条件。

与第二次土壤普查结果比较，耕作层有机质含量极值增大，平均含量增加2.3 g/kg，增幅6.6%，空间变异增大，含量高于30.0 g/kg的水田面积小幅提高了5.2%（图2）。尽管自1987年以来，调查区域内人畜粪便利用率明显减少，绿肥面积逐年萎缩，甚至有相当一部分水田有机肥施用量为零，如2015年的一次调查中，有58.6%的农户基本不施有机肥，有46.0%的面积不施有机肥，平均施用量仅7 770 kg/hm2，但当前水稻土有机质含量反而小幅增长，可能与作物产量不断提高通过作物根茬残留在土壤中导致有机质积累有关。

2.2.2 土壤有效磷土壤速效磷是土壤磷素养分供应水平的重要指标[6]。统计表明（表1），新化县土壤有效磷为2.41～93.60 mg/kg，变异系数66.3，不同点位差异很大。中值13.68 mg/kg，平均值13.72 mg/kg，比湖南省平均值低4.18 mg/kg[4]。不同含量区间内的面积统计如图3，有效磷含量高于15.00 mg/kg的面积占57.9%，小于5.00 mg/kg的占6.2%。

第二次土壤普查后，农业生产中肥料的大量使用导致耕层土壤中有效磷出现了大幅提升（图3），平均增加了7.17 mg/kg，增幅达到了109.5%，年均增幅3.6%。大于10.00 mg/kg的水田面积由55.2%上升到93.8%。根据谢卫国[7]的研究，水稻生产有效磷含量丰缺指标高、中、低分级阈值为16.5和6.5 mg/kg，有效磷含量达到高肥力等级的土壤面积比例为24.7%，中肥力等级的土壤面积比例为62.3%，低肥力等级的土壤面积比例为13.0%。

2.2.3 土壤速效钾一般情况下，速效钾含量都是判断土壤钾素丰缺的重要指标。调查表明（表1），新化县水田速效钾平均含量74.3 mg/kg，比湖南省平均值低22.5 mg/kg[5]。样点含量变异系数为63.7，水田地块之间差异较大，速效钾含量高于50.0 mg/kg的面积占62.6%。

与第二次土壤普查相比，耕层土壤中速效钾有较大幅度的提升（图4），平均增加了13.6 mg/kg，增幅达到22.4%，年均增幅0.7%。小于50.0 mg/kg的水田面积由42.0%下降为37.4%。根据水稻生产速效钾含量丰缺指标高、中、低分级阈值140和65 mg/kg[7]，则速效钾含量达到高肥力等级的土壤面积比例为9.3%，中肥力等级的土壤面积比例为39.9%，低肥力等级的土壤面积比例为50.8%。

3 讨论与结论

导致土壤酸化的原因有自然因素和人为因素，但自然酸化速度非常缓慢。已有研究表明施肥、耕作等农业措施等人为因素大大加速了土壤的酸化进程[8]，尤其在农业土壤的酸化中占主导地位。肥料施用产生的单位面积酸性物质的量远大于单位面积的酸沉降量，施用氮肥引起的土壤酸化作用较酸沉降的影响大25倍[9]。当前我国农民为了获取作物高产量，不合理和盲目过量施肥现象相当普遍，尤其在经济发达地区极为突出。调查区域内水稻土普遍快速酸化的结果，也与当前农户氮肥过量施用及浅施、表施、一次施用等粗放的肥料管理行为有较大的关系。在湖南水稻施肥技术指标体系研究中，水稻单季氮肥最佳施用量应在138～172.5 kg/hm2之间为宜[7]，而调查地农户氮肥平均用量达到186 kg/hm2，明显高于最适氮肥施用量。张晓玲[10]研究认为对酸化土壤的管理，应注重合理施肥，加强氮素管理，增施有机肥及秸秆，减低H+产生强度；同时优化耕作制度，推广水旱轮作、间作套种等栽培制度，减缓土壤酸化趋势；并配合施用石灰等土壤改良剂，配施其他碱性肥料，提高已酸化土壤的pH值。

图2新化县不同有机质含量区间内的水田面积组成变化

图3新化县不同有效磷含量区间内的水田面积组成变化

图4新化县不同速效钾含量区间内的水田面积组成变化

土壤有机质在土壤肥力上有着重要作用，高的土壤有机质含量与高的产量之间具有显著正相关性[11]。但也有研究认为，并不是有机质越高产量就越高，粮食产量在一定范围内与有机质含量的多少呈正态分布[12]。农田土壤有机质的积累与农户有机肥施用及作物秸秆还田有密切关系，有机肥施用量增加，土壤有机质含量也增加，反之则减少，这种表现呈现阶段性，须经过一段时间的增施，有机质含量就可以增加，相反则减少。而当前有机质含量在农家肥、绿肥等传统有机肥减少的情况下反而小幅增长，这可能与传统有机肥与作物秸秆还田之间此消彼长的情况有关。陆宏等[13]在地力变化研究中认为，随着产量的增加，作物生物学产量也明显增加，通过作物根、茬归还于土壤中的数量也大大增加，刘蝴蝶等[14]也认为，秸秆还田面积和根茬还田数量的增加，使土壤中有机质积累大于分解，因此，在有机肥施用量不增加的情况下，出现了土壤有机质提高现象。在当前水田机械收割率增加，秸秆直接还田量增加，水田复种指数降低的发展趋势下，应根据当地的农业环境情况和土质类型，确定适宜的秸秆还田时间与数量，并与化肥配合施用，充分考虑影响秸秆碳氮等物质释放的因素，增加秸秆还田率，科学合理提升或维持土壤有机质含量。

经过30 a的化肥施用和土壤培肥，特别是部分地区的高量施肥，我国耕地土壤全量养分稳步上升，速效养分明显增加，其中土壤速效磷含量呈显著增加趋势，部分经济作物耕层土壤速效磷含量表现为过量累积[15]。调查研究也表现了类似的结果，有效磷含量高于15 mg/kg的土壤面积大幅增长，且有高磷土壤的出现；土壤速效钾含量也有较大幅度提升，亏缺程度有所减缓，但土壤速效钾仍表现为不足。目前国内农业科研往往可以在特定地区小面积的耕地上不断地刷新作物单产记录，但却难以在区域上大面积实现，其主要原因是对土壤生产力的主控过程认识不清，缺乏既能保水保肥，又能充分发挥高产作物生物学潜力，同时实现水肥高效的土壤[15]。根据赵国栋[16]的土壤肥力相对性研究，对于生态上或微生态上适于此种土壤的植物，其吸收利用能力就强，表现为肥力较高；反之，则表现为肥力较低。在水稻生产管理中，应根据水稻的生长需求，综合协调土壤物理、化学和生物环境条件，在有效养分管理上以其丰缺指标为导向，稳步提高土壤有机质含量，合理控制磷肥用量，防止磷肥污染，仍需重视钾素平衡管理，为水稻生长提供适宜的高产条件。

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（责任编辑：肖彦资）

Variation Analysis on Soil pH Value and Available Nutrients of Paddy Soil in Xinhua County

KANG Liu-sheng1，LIU Lin1，CHEN Wu-zhong1，LU Yan-hong2,3，SUN Yu-tao2，LIAO Yu-lin2,3
（1. Agricultural Bureau of Xinhua County , Xinhua 417600, PRC; 2. Hunan Soil and Fertilizer Research Institute, Changsha 410125, PRC; 3. Scientific Observing and Experimental Station of Arable Land Conservation (Hunan), Ministry of Agriculture, Changsha 410125, PRC）

The status of soil pH value, organic matter, available phosphorus and available potassium were investigated in paddy field from 2007 to 2016, and contrastively analyzed with the data measured in the second national soil surveys in 1987 in Xinhua County. The results showed that soil acidification effect were obvious during these 30 years in paddy field in Xinhua County. The average soil pH value was 5.6. The area of strongly acidic paddy field increased obviously by 36.0% compared with the value in the second national soil surveys. Average soil organic matter in the survey increased to 37.2 g/kg, the average soil available phosphorus was 13.72 mg/kg, and average soil available potassium was 74.3 mg/kg. In general, the variation trend of soil pH value and available nutrients in paddy field of Xinhua County were in correspondence with the state of China characterized of intensified soil acidification, soil organic matter and available potassium stably increasing, excessive accumulation trend of soil available phosphorus, and problem of unbalance among soil nutrients.

paddy soil; pH value; available nutrient; variation; Xinhua

S151.9

：A

：1006-060X（2017）08-0027-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.008.008

2017-05-16

全国测土配肥施肥项目（2016）；国家自然科学基金项目（41401340）；湖南省自然科学基金项目（2016JJ6063）

康六生（1974-），男，湖南新化县人，高级农艺师，主要从事农业土壤肥料技术应用推广工作。

廖育林