长沙水稻主产区土壤肥力现状评价?

胡明勇 任正伟 王伟 王少希 杨鳌 冯秋分 文丽

摘要： 2023年，从长沙市稻田主产区长沙县、望城区、宁乡市、浏阳市4个县（市、区）的稻田中采集340个土壤样点，测定了土壤pH值、有机质、全氮、碱解氮、有效磷与速效钾养分含量。结果表明：（1）长沙水稻主产区的土壤肥力特征差异较大，其中，长沙县、望城区和浏阳市的土壤pH值变异系数最小，属于小变异；4个县（市、区）的有机质、全氮和碱解氮属于中等变异；4个县（市、区）的土壤有效磷及长沙县、浏阳市和宁乡市的速效钾变异系数较大，属于高度变异。（2）4个县（市、区）土壤pH值以二级与三级为主，存在土壤酸化问题。（3）土壤有机质、全氮与碱解氮含量较丰富，有效磷含量一般，速效钾含量普遍偏低。综之，研究区土壤酸化问题依然存在，需进一步调控酸碱度。

关键词： 土壤肥力；土壤养分；稻田；长沙

中图分类号：S159文献标识码：A文章编号：1006-060X（2024）02-0047-06

Evaluation of Current Soil Fertility in Main Rice Producing Areas of Changsha

HU Ming-yong1，REN Zheng-wei1，WANG Wei1，WANG Shao-xi1，YANG Ao1，FENG Qiu-fen2，WEN Li2

（1. Changsha Agricultural Technology Extension Center， Changsha 410016， PRC; 2. Hunan Soil and Fertilizer Institute，

Changsha 410125， PRC）

Abstract：In 2023， 340 soil samples were collected from paddy fields in four counties （cities and districts） in the main rice producing areas of Changsha City， including Changsha County， Wangcheng District， Ningxiang City， and Liuyang City， and the nutrient contents of soil pH value， organic matter， total nitrogen， alkali-hydrolyzed nitrogen， available phosphorus， and rapidly available potassium were determined. The results are as follows. （1） The characteristics of soil fertility in the main rice producing areas of Changsha are different. The variation coefficient of soil pH value in Changsha County， Wangcheng District， and Liuyang City is the smallest， indicating a small variation. The organic matter， total nitrogen， and alkali-hydrolyzed nitrogen in the four counties （cities and districts） belong to moderate variation. The variation coefficient of soil available phosphorus in the four counties （cities and districts）， as well as that of rapidly available potassium in Changsha County， Liuyang City， and Ningxiang City are large， which belong to high variation. （2） Soil pH value in the four counties （cities and districts） is mainly secondary and tertiary， and there are soil acidification problems. （3） The content of soil organic matter， total nitrogen， and alkali-hydrolyzed nitrogen is rich， while the content of available phosphorus is general， and the content of rapidly available potassium is generally low. In general， the problem of soil acidification still exists in the study area， and the pH should be further regulated.

Key words：soil fertility; soil nutrients; paddy field; Changsha

水稻是我國的主要粮食作物，其产量与土壤肥力状况密切相关。土壤肥力是各种土壤性质的综合表现，是供给和协调植物生长所需的水分、养分等生活条件的能力[1]，稻田土壤肥力影响着水稻的生长发育、产量及稻米品质[2-4]。长期以来，我国耕地面积少、土壤复种指数高、农作物连作、化肥农药施用不科学等多种因素导致土壤肥力下降、经济效益失衡[5-8]。近年来，城市化进程加速，这些问题越来越严重，因此客观评价土壤肥力状况，探究土壤养分等级，对改良土壤[9]、促进作物产量[10]、推进农业可持续发展具有重大意义。

长沙市作为优质稻米生产基地，是湖南粮食重要生产区，但2015—2020年粮食同比减少8万t（湖南省统计年鉴），然而针对长沙稻田土壤肥力状况的研究却很少，土壤养分等级评价的报道不多。基于此，迫切需要监测长沙市稻田主产区的土壤肥力状况，探究土壤主要养分的分级状况。因此，笔者从长沙水稻主产区（长沙县、望城区、宁乡市和浏阳市）采集了340个土壤样点，分析了4个县（市、区）稻田土壤pH值、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾指标，并进行肥力等级评价，以期科学合理地评价长沙水稻主产区4个县（市、区）稻田土壤肥力现状，为土壤培肥改良和科学施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 区域概况及取样

长沙市位于中国东南部，湖南省东部偏北，东经111°53′～114°15′，北纬27°51′～28°41′，总面积约为11 816.0 km2。境内属于亚热带季风气候，年平均气温为16.8～17.3℃，年平均降水量为1 358.6～1 552.5 mm，年日照为1 400～2 200 h。

340个研究样本采集自长沙县（96个）、望城区（68个）、宁乡市（97个）、浏阳市（79个）这4个县（市、区）。在2023年3—4月，原则上每个种植主体采集1～6个早稻土壤样品，采样时选择有代表性地块，用“S”形布点法采集0～20 cm耕层土壤样品，每个样点由15～20个分点混合而成。带回实验室自然风干，剔除动植物残渣等杂质并过筛保存。

1.2 样品检测与分析

参照鲍士旦[11]的方法完成土壤样品指标的测定，土壤酸碱度、有机质、全氮、碱解氮、有效磷与速效钾是衡量土壤肥力的重要指标[12-13]，采用重铬酸钾容量法测定土壤有机质，采用电位法测定pH值，采用半微量开式法测定全氮，采用钼锑抗比色法测定有效磷，采用乙酸铵浸提–火焰光度法测定速效钾，采用碱解扩散法测定碱解氮。同时，依据《全国第二次土壤普查技术规程》土壤养分含量分级标准进行指标分级[14]，分级标准见表1。

1.3 数据统计与分析

利用SPSS 25、Excel 2019和Origin 2018软件进行数据统计分析与作图。

2 结果与分析

2.1 描述性统计分析

研究对4个县（市、区）稻田采样点的土壤肥力指标进行统计分析（表2），结果表明研究区土壤pH值均呈酸性与弱酸性，均值为5.31～6.33；有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾均值分别为21.89～40.82 g/kg、1.44～2.18 g/kg、137.77～207.96 mg/kg、6.05～21.74 mg/kg和80.92～151.44 mg/kg。变异系数的大小表示耕地土壤肥力指标空间变异性的大小，变异系数小于15%为小变异，在16%～35%之间为中等变异，大于36%为高度变异[15]。其中长沙县、望城区和浏阳市pH值的变异系数小，分别为8.01%、8.81%和7.36%，属于小变异；4个县（市、區）的有机质、全氮和破解氮属于中等变异；有效磷变异程度最高，4个县（市、区）的变异系数均属于高度变异；长沙县、浏阳市和宁乡市的速效钾属于高度变异。综合来看，长沙水稻主产区的土壤肥力特征差异较大。

2.2 土壤pH值

4个县（市、区）土壤pH值差异显著（图1A），平均值由大到小为：宁乡市＞长沙县＞望城区＞浏阳市，其中长沙县与望城区pH值显著低于宁乡市，显著高于浏阳市。土壤pH值进行分级评价如图1B，发现pH值皆不含五级，长沙县与望城区pH值只分布在一级、二级和三级，且长沙县一级与二级土壤占比高于望城区；浏阳市pH值只分布在二级与三级。一级土壤在宁乡市占比最高，为15.31%；二级土壤在长沙县占比最高，为48.45%；三级土壤在浏阳市占比最高，为76.25%。4县（市、区）土壤pH值等级均以二级与三级为主。

2.3 土壤有机质

4个县（市、区）土壤有机质含量差异显著（图2A），平均值由大到小为：宁乡市＞望城区＞长沙县＞浏阳市，其中长沙县与望城区有机质含量显著低于宁乡市，显著高于浏阳市。土壤有机质含量进行分级评价如图2B，发现长沙县有机质等级在五个等级中均有分布，而望城区与宁乡市有机质等级未分布在五级，浏阳市有机质等级未分布在一级。一级土壤在宁乡市占比最高，为44.90%；二级土壤在望城区占比最高，为68.11%；三级、四级与五级土壤均在浏阳市占比最高，分别为42.50%、42.50%和3.75%。除浏阳市土壤有机质等级以三级与四级为主外，其余县（市、区）以一级与二级为主。

2.4 土壤全氮

4个县（市、区）土壤全氮含量差异显著（图3A），平均值由大到小为：宁乡市＞长沙县＞望城区＞浏阳市，其中长沙县与望城区全氮含量显著低于宁乡市，显著高于浏阳市。土壤全氮含量进行分级评价如图3B，发现长沙县与浏阳市全氮等级在五个等级中均有分布但长沙县主要以一级与二级土壤为主，浏阳市主要以二级与三级土壤为主；望城区全氮等级未分布在五级，宁乡市全氮等级只分布在一级、二级和三级。一级土壤在宁乡市和长沙县占比较高，分别为63.27%和45.36%；二级土壤在望城区占比最高，为59.42%；三级土壤在浏阳市占比最高，为60.00%；四级土壤和五级土壤在4个县（市、区）的占比均较低。浏阳市土壤全氮等级以二级与三级为主，其余县（市、区）以一级与二级为主。

2.5 土壤碱解氮

4个县（市、区）土壤碱解氮含量差异不太显著（图4A），平均值由大到小为：宁乡市＞长沙县＞望城区＞浏阳市，其中望城区碱解氮含量显著低于宁乡市，浏阳市碱解氮含量显著低于其他3个县（市、区）。土壤碱解氮含量进行分级评价如图4B，发现碱解氮等级皆不含五级，宁乡市碱解氮等级只分布在一级、二级和三级；且除浏阳市外，其他3个县（市、区）碱解氮等级主要分布在一级，均高达76.29%以上。一级土壤在宁乡市占比最高，为86.74%，二级与三级土壤均在浏阳市占比最高，分别为43.75%和21.25%，四级土壤在长沙县占比最高，为5.15%。4县（市、区）土壤碱解氮等级均以一级与二级为主。

2.6 土壤有效磷

4个县（市、区）土壤有效磷含量差异显著（图5A），平均值由大到小为：浏阳市＞宁乡市＞长沙县＞望城区，其中长沙县与宁乡市有效磷含量显著低于浏阳市，显著高于望城区。土壤有效磷含量进行分级评价如图5B，除望城区有效磷等级在一级没有分布外，其他3个县（市）在五个等级中均有分布。一级土壤在浏阳市与宁乡市占比最高，分别为11.25%和5.10%；二级土壤在浏阳市与长沙县占比最高，分别为28.75%和16.49%；三级土壤在长沙县和宁乡市占比最高，分别为27.84%和26.53%；四级土壤在宁乡市和长沙县占比最高，分别为40.82%和34.02%；五级土壤在望城区占比最高，为56.53%。望城区土壤有效磷等级以四级、五级为主，浏阳市以二级、三级与四级为主，长沙县与宁乡市以三级、四级为主。

2.7 土壤速效钾

4个县（市、区）土壤速效钾含量差异显著（图6A），平均值由大到小为：浏阳市＞长沙县＞望城区＞宁乡市，其中望城区速效钾含量显著低于长沙县与浏阳市，显著高于宁乡市。土壤速效钾含量进行分级评价如图6B，发现速效钾等级在五个等级均有分布。一级和二级土壤均在浏阳市占比最高，分别为18.75%和20.00%，三级土壤在长沙县占比最高，为47.42%，四级和五级土壤均在宁乡市占比最高，分别为60.20%和18.37%。宁乡市土壤速效钾等级以四级、五级为主，其余县（市、区）以三级、四级为主。

3 讨论与结论

依据《全国第二次土壤普查技术规程》土壤养分含量分级标准，发现长沙县、望城区、宁乡市、浏阳市4个县（市、区）的稻田土壤pH值以二级与三级为主，皆远低于第二次土壤普查长沙市稻田土壤pH值均值（6.24）[16]，说明研究区稻田仍然存在土壤酸化问题，而土壤酸化会抑制作物对养分的吸收[17]，严重影响稻米的产量和品质。其中浏阳市土壤pH值最低，三级土壤比例占比最高，可能是因为工业生产的酸性气体，通过酸沉降沉积至稻田表面导致土壤pH值降低[18]。因此针对浏阳市稻田土壤需要调控土壤酸碱度，提高土壤养分有效性，促进作物吸收，以达到增产的目的。

研究区土壤有机质与全氮含量差异显著，宁乡市、望城区与长沙县土壤有机质与全氮含量皆以一级和二级为主，而浏阳市土壤有机质含量以三级与四级为主，全氮含量以二级与三级为主，因此针对浏阳市稻田土壤需要进行土壤培肥，提高土壤有机质与全氮含量，保障水稻对土壤碳素与氮素的需求。此外，研究区全氮含量普遍较高可能是与近年来（2014年至今）长株潭地区开展秸秆粉碎就近还田、水稻生产重氮肥有关[19-20]。

研究区碱解氮含量较高，均主要以一级与二级为主，这与全氮的结果保持一致。但土壤有效磷含量一般，其中望城区土壤有效磷等级以四级与五级为主，显著低于其他3个县（市、区）。速效钾等级普遍偏低，速效钾等级以三级与四级为主，可能是与近年来肥料尤其是钾肥价格居高不下，施用钾肥成本较高，农民对钾素的投入较少有关，加之作物收获时不断从土壤中带走钾素，导致土壤钾素的有效性降低[9]。在望城区应加强对磷肥的补充，在望城区与宁乡市应加强对钾肥的补充。

综上，研究区土壤酸化问题依然存在，需进一步调控酸碱度，并建议在农业生产过程中应根据土壤肥力的具体情况科学增施磷、钾和有机质肥料，稳步增加土壤养分的含量，进一步提升土壤肥力。

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（责任编辑：肖彦资）