筠连县龙塘村和五凤村土壤肥力调查及改良对策

张正安，徐成容，王三秀，廖义涛，李 琳，李文龙，郑舒婷

（1.宜宾学院资源与环境工程学院，四川宜宾644007；2.四川中环立新环保工程咨询有限公司，四川巴中636000；3.兴文县环境监测站，四川宜宾644400；4.宜宾学院后勤管理处，四川宜宾644007）

土壤肥力指的是土壤利用自身营养条件为植物生长与发育提供条件的能力[1]，这是土壤的基本性质，也是土壤作为自然资源服务于农业生产的基础. 土壤改良是提高农业生产力的有效方法，可促进土壤养分源源不断地供给农作物生长. 由于我国城市化进程加速，农业耕地逐渐被城市建设占用而减少，为了满足对粮食的需求，人们过量使用农药化肥，使得土壤的理化性质恶化、肥力下降. 而土壤改良不仅可提高土壤肥力，还能增强土壤的保水、保肥性能，从而提高粮食产量. 因此，提高土壤的肥力是全面提高耕地生产能力的必然要求，土壤自身肥力充足，可以减少作物生长后期投入的肥料，降低农民生产成本，对全面提高农业发展水平有着重要意义.

宜宾市筠连县因山地地形和雨水淋洗导致土壤养分流失特别严重，五凤村与龙塘村地处筠连镇西部山区，是筠连县的贫困村，产业以经济作物种植、畜禽饲养为主. 然而因其土壤贫瘠，大大降低了农作物的生产率以及其他农副产品的生产. 为了提高筠连县土壤肥力，促进农业生产，本文选择筠连县五凤村与龙塘村土壤作为研究对象，检测分析了其土壤肥力，并根据检测结果提出对土壤改良施肥建议，以期为当地土壤施肥改良提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 土样的采集

试验所用土壤均采自宜宾市筠连县的五凤村及龙塘村中的耕种土壤，土样采集主要包括了布点和采样两个过程.

（1）布点：主要有梅花布点、对角线布点、蛇形布点、网格布点等方法，如表1所示.

表1 十处土样布点方法Table 1 Methods for the distribution of ten soil samples

布点时先向当地村民咨询了土地的利用现状、主要农作物种类、地形、人为干扰等状况，然后进行现场调查，选择10 个代表性的土壤采样地块，即生基坡、大坪上茶林、石革涝、十湾头、战坑、大湾、乔地湾、赵家湾、平家寨、大片10 个采样地块. 根据每个采样地块的地形、海拔、形状，选择合适的布点方法，每块地布设5 个以上的采样点，采样点尽量远离公路、化粪池等人为因素干扰，保证采样点具有代表性.

（2）采样：对每个采样点的耕作层（0～20 cm，如果土壤厚度小于20 cm，采至母质层即可）进行柱状采样，然后将所有采样点采取的土壤充分混合均匀，采用四分法选取（1～2）kg 土壤装入采样袋，作为该块地的代表土样.

1.2 土样的制备与保存

将生基坡、大坪上茶林、石革涝、十湾头、战坑、大湾、乔地湾、赵家湾、平家寨、大片10 个地块的代表土样分别平摊至搪瓷盘中，放于实验室自然风干至稳定恒重. 风干后的土壤剔除根茎、石块等杂质，选取一定量风干处理后的土壤进行研磨、过筛（根据所分析土壤肥力指标检测方法要求选择合适的土壤筛），然后转移入棕色玻璃广口瓶中，放在阴凉干燥处保存，待检测分析.

1.3 肥力检测

主要测试土壤中的pH、有机质含量、有效磷含量、速效钾含量、水解性氮等，检测方法如表2所示.

表2 分析方法Table 2 Analysis methods

2 实验结果与分析

2.1 pH含量检测分析

龙塘村和五凤村土壤pH 的测定结果如图1 所示，检测结果表明10 个采样点土样均呈现酸性，符合我国南方土壤的特点. 由图1 可以看出十湾头pH值最高为5.6，大坪上茶林pH 值最低为4.2，根据土壤pH 值小于5.0 呈强酸性，pH 值范围为5.0～6.5 呈酸性的特点，说明大坪上茶林、石革涝、大湾、乔地湾、大片五处的土壤呈强酸性，生基坡、十湾头、战坑、赵家湾、平家寨五处的土壤呈酸性.

图1 各采样点土壤pH值Fig.1 Soil pH at each sampling point

酸性土壤是指土壤中钾、钠等离子大量流失而导致pH 小于7的土壤[2].由于我国南方高温多雨、湿热同季，使土壤风化和成土作用强烈，生物物质循环十分迅速导致盐基高度不饱和，同时铁铝氧化物有明显积聚，所以大部分土壤呈酸性，pH 值一般在4.5～6.土壤中的酸性物质还有以下几方面来源：

①雨水中含有的碳酸.

②微生物以及植物根部所产生的代谢物质.

③有机物分解过程中产生的有机酸.

④硫化亚铁氧化生成的硫酸.

⑤化肥的分解.

大坪上茶林、石革涝、大湾、乔地湾、大片五处土壤呈强酸性，可能是由于这五处采样地海拔相对较高，土壤风化和雨水淋溶程度高，富铝化作用显著所致.

2.2 有机质检测分析

图2 是各采样点土壤有机质含量的统计，由图可以看出各采样点土壤中的有机质含量变化差异很大，最高的为大坪上茶林，有机质含量为45.2 g/kg，最低的是平家寨，有机质含量为22.9 g/kg. 根据有机质含量在20 g/kg以上的土壤称为有机质土壤、含量在20 g/kg以下的土壤称为矿质土壤的划分，由此可判断龙塘村和五凤村土壤中有机质含量较丰富，均属于有机质土壤类别.

图2 各采样点土壤有机质含量Fig.2 Soil organic matter content at each sampling point

有机质是土壤中各种动植物残体在土壤微生物的作用下形成的一类特殊的高分子化合物. 有机质的来源主要是在成土过程中，最早出现在母质的有机质的微生物及其残体，随着成土的进行，动植物残体加入土壤中，成为土壤有机质最广泛的来源[3]. 有机质对土壤的保肥能力及农作物对土壤中养分的吸收均有很好的促进作用. 龙塘村和五凤村全年高温多雨、植被茂盛，微生物活动范围广，同时当地农民长期有施用农家肥和秸秆返田的良好习惯，所以有机质含量较为丰富.

2.3 速效钾检测分析

龙塘村和五凤村土壤中速效钾含量的测定结果如图3 所示，可见各采样点的速效钾含量在（50～100）mg/kg 之间，速效钾含量最高的是十湾头，速效钾含量为96.78 mg/kg，最低的是生基坡，速效钾含量为53.78 mg/kg，由于速效钾含量一般在（20～200）mg/kg，所以五凤村与龙塘村的速效钾含量在全国范围内属于中等偏下，这可能是由于筠连县降水充沛，山地坡度大，导致土壤中钾钠等易溶于水的离子大量流失所致.

速效钾是指土壤中农作物可以直接吸收并利用的钾，主要由胶体上吸附的交换性钾与土壤溶液中游离的钾离子构成，前者占90%以上. 由于其含量受到施肥、基质、气候条件等影响，所以变化很大，低的不到10 mg/kg，高的超过800 mg/kg，但是一般的范围都在（20～200）mg/kg. 在我国主要由于降水、地形的原因，导致有效钾的含量变幅由北向南逐步减少，有明显的地带性分布特征.

2.4 有效磷检测分析

由于实验条件有限的原因，本文只分析了生基坡、大坪上茶林、石革涝、十湾头等四地块有效磷含量情况，结果如图4 所示，可见各采样点有效磷含量变化范围在（12.18～19.08）mg/kg 之间. 对于酸性土壤来言，有效磷的含量在0～15 mg/kg 为低等水平，（16～30）mg/kg 为中等水平，大于30 mg/kg 为高等水平. 由图可知，大坪上茶林、石革涝、十湾头的土壤中有效磷含量为低等水平，生基坡的有效磷含量为中等水平.

土壤中可被植物吸收的磷组分称为有效磷，其中包括了全部水溶性磷、部分吸收态磷以及有机态磷，有的土壤中还包括了某些沉淀态磷[4]. 土壤中的有效磷含量是衡量土壤磷素养分供应水平高低的指标，它在一定程度反映了土壤中磷素的贮量和供应能力. 根据pH 检测结果得知，大坪上茶林、石革涝、十湾头等采样点的土壤呈强酸性，易导致土壤中有效磷的溶解流失，这可能是其土壤中有效磷偏低的重要原因.

图4 各采样点有效磷含量Fig.4 Available phosphorus content at each sampling point

2.5 水解性氮检测分析

龙塘村和五凤村土壤中水解性氮含量的测定结果于图5 所示. 由图看出水解性氮的含量基本在（900～1 400）mg/kg 之间，其中最高的是大片，水解性氮含量为1 406.38 mg/kg，最低的是生基坡，水解性氮的含量为904.06 mg/kg，土壤中的水解性氮的含量一般在（500～3 000）mg/kg 之间，较高的氮素含量往往被看作土壤肥沃程度的重要标志[5].

图5 各采样点水解性氮含量Fig.5 Hydrolytic nitrogen contents at each sampling point

土壤水解性氮又称为碱解氮或者土壤有效氮，其中包括了无机态氮（铵态氮，硝态氮）以及容易被水解的有机态氮（氨基酸、酰铵和易水解的蛋白质）.水解性氮主要来源于施肥、动植物残体、生物固氮以及雷电降雨带来的NH4+-N 和NO3--N. 水解性氮的含量与有机质含量有关，有机质含量越高，熟化程度越高，有效性氮的含量也越高. 由上述有机质含量检测实验可知，龙塘村和五凤村土壤中的有机质含量较丰富，均属于有机质土壤类别，所以水解性氮含量也较丰富.

2.7 土壤肥力评估

虽然微量元素对植物的作用巨大，但植物对其的需求一般土壤都能满足，所以土壤肥力的评判指标主要为有机质、有效磷与速效钾的含量[6-7]. 土壤肥力分级标准及土壤肥力指标检测值如表3所示.

表3 土壤肥力分级标准及指标检测值Table 3 Soil fertility grading standard and indicator detection value

通过对表3 土壤肥力分级标准及指标检测值分析，可以初步得出以下结论：研究区域土壤中有机质的含量范围为（22.9～45.2）g/kg，此时土壤肥力等级处于二级到三级之间;有效磷的含量范围为（12.18～19.8）mg/kg，此时土壤肥力等级处于三级左右；速效钾的含量范围主要为（53.78～96.78）mg/kg，此时土壤肥力等级处于四级左右. 因此，综合分析土壤的有机质、有效磷及速效钾三种养分含量的范围，根据土壤肥力分级标准，判断出龙塘村和五凤村的土壤肥力整体处于中等水平，肥力等级在三级到四级之间.

3 土壤改良建议

筠连县地形整体呈现出南高北低的态势，是四川盆地向云贵高原过渡地带. 筠连县土壤总共分为5 个土类、6 个亚类、17 个土属、61 个土种、114 个变种，成土母质含7 个系25 个组群. 筠连县种植的农作物主要有漆树、茶树、水稻、马尾松、油菜、玉米等及一些家常蔬菜，如：洋葱、莴苣、红薯、辣椒、萝卜等. 根据对筠连县龙塘和五凤两个村的土壤肥力的调查及农作物种植情况分析，并结合筠连县农业局公布筠连县土壤问题，把筠连县的土壤问题分为两个大类，第一大类是土壤呈酸性，第二大类的土壤养分缺乏. 针对这两大类问题，建议采取以下改良措施.

（1）施加石灰石调节土壤酸性

石灰法是指将石灰石粉或石灰石用于酸性土壤中和土壤中的活性酸和潜性酸，并与土壤中的活性铁、锰等生成沉淀，快速而高效的降低土壤酸性程度[8].

我国南方通常施用石灰来改良酸性土壤. 对酸性红壤施用石灰，主要有以下几方面优点：

一是供给农作物钙、镁等矿质元素；

二是中和土壤酸性，消除毒害；

三是增加土壤的有效养分，提高土壤肥力；

四是改善土壤的物理性状；

五是能减轻病虫害的危害[9].

但石灰施用量过多，易导致土壤碱性过高，影响一些作物在中性及酸性条件下吸收利用营养元素如磷、锌、镁、铁、硼等，阻碍作物的生长[10]. 此外，石灰本身在土壤中没有较高的移动性，经常或大量施用石灰会导致土壤表层产生板结的现象，还会造成营养元素的失调[11-12]. 所以，针对不同的土壤和农作物需要根据实际情况来使用石灰石粉.

实验结果表明，龙塘和五凤两个村土壤pH值变化范围为4.2～5.6，土壤呈强酸性或酸性，不仅缺失营养不利于植物的生长，还会释放出很多有毒的物质.生石灰（CaO）在土壤中遇水生成熟石灰，其主要成分Ca(OH)2是一种碱性物质，它与能土壤中的酸性物质发生酸碱中和反应，从而除去土壤中的酸性物质，达到改良土壤的目的. 由于其成本较低，适用于大规模的土壤改良，在筠连县具有可实施性.

（2）施加有机无机复合肥

有机肥中含有各种营养成分和有益元素，而且养分比例全面，有利于作物吸收，促进植物的生长发育. 通过实验发现，筠连县土壤中的速效钾、有效磷、水解性氮、有机质以及微量元素等养分比较缺乏，这些养分在全国范围内属于中等偏下程度. 因此，需要进一步检测筠连县不同地区的土壤，再合理的施用钾肥、磷肥、氮肥等. 为了避免施加肥料而造成土壤肥力的流失，建议使用配合有机肥，其主要作用如下[13]：

（ⅰ）直接供给农作物氮、磷、钾及微量元素等多种无机营养成分.

（ⅱ）增加土壤中的有机质，改善土壤物理性状.

（ⅲ）提高化肥肥效，增加土壤对化肥中各种元素的利用率.

（ⅳ）减小能源消耗，减轻环境污染.

因此，在筠连县各地有针对性施用化肥时，建议使用配合有机肥，既能提高改善效率又能降低成本.