?長沙市水稻主產(chǎn)區(qū)監(jiān)測點位耕地質(zhì)量評價?

摘要：為全面掌握長沙市稻田土壤耕地質(zhì)量的現(xiàn)狀，指導(dǎo)長沙市稻田耕地質(zhì)量保育與提升、科學(xué)施肥及水稻增產(chǎn)，于2022年在長沙市水稻主產(chǎn)區(qū)設(shè)置60個省級大田監(jiān)測點，采集并測定土壤樣品，對耕層土壤容重、酸堿度（pH值）、有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀與緩效鉀7項耕地質(zhì)量指標(biāo)進行評價。結(jié)果表明：（1）長沙市耕地土壤pH值的變異系數(shù)小，屬于小變異；而土壤速效鉀、緩效鉀和有效磷屬于高度變異，容重、有機質(zhì)和全氮屬于中等變異。（2）土壤容重、有效磷、速效鉀差異比較大，一級到五級均有涉及；土壤有機質(zhì)、土壤全氮、土壤緩效鉀含量較高，三級（中級）及以上占比分別為85.00%、98.33%和79.99%。（3）土壤肥力指標(biāo)綜合得分表明，土壤肥力差異的影響指標(biāo)依次為土壤全氮含量/有機質(zhì)含量、速效鉀含量、緩效鉀含量、有效磷含量、容重和pH值?？傮w來說，長沙市水稻主產(chǎn)區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際中應(yīng)根據(jù)土壤肥料情況科學(xué)增施磷、鉀肥，提升土壤肥力水平；部分土壤存在酸化問題，需要進一步控酸，進行土壤改良。

關(guān)鍵詞：耕地質(zhì)量；肥力等級；稻田；長沙

中圖分類號：S159 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-060X（2024）07-0060-05

Evaluation of Cultivated Land Quality at Monitoring Sites in Main Rice Producing

Areas of Changsha

WU Ming-cong1，WANG Wei2，HU Ming-yong2，JIANG Yu2，CHEN Yi3，ZOU Shuo3，XIONG Zhan1

（1. Changsha County Bureau of Agriculture and Rural Affairs， Changsha 410100， PRC; 2. Changsha Agricultural Technique

Promotion Center， Changsha 410016， PRC; 3. Changsha Agricultural Comprehensive Administrative Law Enforcement

Bureau， Changsha 410016， PRC）

Abstract： In 2022， 60 provincial field monitoring sites were set up in the main rice producing areas of Changsha to comprehensively grasp the current situation of cultivated land quality in paddy fields in Changsha and guide the conservation and improvement of soil quality， the rational fertilization， and the increase in rice yield in Changsha. Soil samples were collected for the measurement of surface soil bulk density， pH， organic matter， total nitrogen， available phosphorus， rapidly available potassium， and slowly available potassium. The following results were obtained. （1） The soil pH in Changsha had a low coefficient of variation， showing small variations. The rapidly available potassium， slowly available potassium， and available phosphorus presented high variations， while the bulk density， organic matter， and total nitrogen showcased moderate variations. （2） Soil bulk density， available phosphorus， and rapidly available potassium had large variations， involving grades 1 to 5. The soil had high content of organic matter， total nitrogen， and slowly available potassium， and the proportions of the samples with the three indicators in grade 3 （intermediate） and above were 85.00%， 98.33%， and 79.99%， respectively. （3） The comprehensive score of soil fertility showed that the factors influencing soil fertility were in a descending order of total nitrogen/organic matter ratio， rapidly available potassium， slowly available potassium， available phosphorus， bulk density， and pH. According to the results， the application of phosphorus and potassium fertilizers should be increased according to the soil conditions to improve the soil fertility in the main rice producing areas in Changsha. Some fields suffer from soil acidification， and measures need to be taken to reduce acid for soil remediation.

Key words： cultivated land quality; fertility grade; paddy field; Changsha

引用格式：吳明聰，王偉，胡明勇，等. 長沙市水稻主產(chǎn)區(qū)監(jiān)測點位耕地質(zhì)量評價[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024（7）：60-64.

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2024.007.013

收稿日期：2024-04-28

作者簡介：吳明聰（1978—），男，湖南長沙市人，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管。

通信作者：王偉

土壤是農(nóng)作物生長的基地，優(yōu)質(zhì)安全的稻米需要適宜的稻田土壤肥力，而稻田土壤肥力很大程度上由稻田土壤耕地質(zhì)量決定[1-2]。長沙市是湖南重要的糧食生產(chǎn)區(qū)，根據(jù)《湖南省統(tǒng)計年鑒》，2015—2020年湖南省糧食生產(chǎn)總面積和糧食總產(chǎn)量出現(xiàn)了“雙減”，分別減少了1.47萬hm2和207萬t。土壤養(yǎng)分含量是評價耕地質(zhì)量的指標(biāo)，是水稻栽培和人工施肥調(diào)控的依據(jù)，其豐缺狀況直接影響水稻的生長發(fā)育，最終影響水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)[3-4]。長沙市水稻主產(chǎn)區(qū)的耕地質(zhì)量評價，尤其是長期監(jiān)測點位的評價對指導(dǎo)長沙市耕地質(zhì)量保育與提升，加強耕地質(zhì)量管理，提升長沙市水稻單位面積產(chǎn)量和品質(zhì)均有積極作用[5]。

研究團隊在長沙市水稻主產(chǎn)區(qū)設(shè)置的60個省級大田監(jiān)測點，采集了水稻田土壤樣品，測定耕層土壤容重、酸堿度（pH值）、有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀和緩效鉀共7項土壤肥力指標(biāo)，并進行耕地質(zhì)量評價，以期科學(xué)合理評價長沙市水稻主產(chǎn)區(qū)的土壤肥力狀況，為稻田土壤改良、科學(xué)施肥及水稻增產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測點概況

長沙市位于中國東南部，湖南省東部偏北，湘江下游和長瀏盆地西緣。地域范圍為東經(jīng)111°53′～

114°15′，北緯27°51′～28°40′。長沙東西長約230 km，

南北寬約88 km，轄湘江新區(qū)、芙蓉、天心、開福、雨花和望城6區(qū)，及長沙縣、寧鄉(xiāng)市和瀏陽市。

截至2022年，根據(jù)《湖南省土壤監(jiān)測規(guī)程》要求，長沙市設(shè)置了60個省級大田監(jiān)測點（長沙縣15個、望城區(qū)10個、瀏陽市15個、寧鄉(xiāng)市20個），基本覆蓋了主要所轄縣市區(qū)及其主要土壤類型與耕作制度（圖1）。監(jiān)測點土類以水稻土為主，潴育型水稻土為主要亞類，并分布于砂礫巖、板頁巖、花崗巖、石灰?guī)r、第四紀紅土及河流沖積物6種主要成土母質(zhì)的8個土種上，耕地質(zhì)地以重壤、粘土、中壤及沙壤為主。

1.2 樣品檢測與分析

主要監(jiān)測耕層土壤容重、酸堿度（pH值）、有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀和緩效鉀共7項土壤肥力指標(biāo)，其中土壤基本理化性質(zhì)參照魯如坤[6]的方法完成，土壤容重采用環(huán)刀法，土壤pH值采用水浸法（水∶土=2.5∶1），土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀–容量法，有效磷采用鉬銻抗比色法，全氮采用半微量開式法，速效鉀采用乙酸銨浸提–火焰光度法，堿解氮采用堿解擴散法，緩效鉀采用硝酸浸提–火焰光度法[7]。土壤監(jiān)測指標(biāo)分級依據(jù)《全國第二次土壤普查技術(shù)規(guī)程》土壤養(yǎng)分含量分級標(biāo)準[8]，具體分級標(biāo)準見表1。樣品監(jiān)測數(shù)據(jù)年限為2022年。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用SPSS 25、Excel 2020和Origin 2018軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 描述性統(tǒng)計分析

對長沙市60個省級稻田監(jiān)測點位的土壤肥力指標(biāo)進行統(tǒng)計分析（表2），結(jié)果表明研究區(qū)土壤pH值均呈酸性、弱酸性或中性，均值為5.82；土壤容重、有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀均值分別為1.16 g/cm3、32.05 g/kg、1.90 g/kg、23.95 mg/kg、

96.63 mg/kg和354.80 mg/kg?？姵刹ǖ萚9]的研究發(fā)現(xiàn)，小變異、中等變異和高度變異的變異系數(shù)為分別是小于15%、16%～35%和大于36%。在研究中土壤pH值的變異系數(shù)小，為12.18%，屬于小變異；而土壤速效鉀、緩效鉀和有效磷的變異系數(shù)均高于36%，屬于高度變異，表明這3項肥力指標(biāo)特征差異較大；此外，容重、有機質(zhì)和全氮屬于中等變異，有效磷變異程度最高（129.81%）。

土壤容重是指單位容積原狀土壤干土的質(zhì)量，反應(yīng)土壤結(jié)構(gòu)、透氣性、透水性能以及保水能力的高低[10]。從圖2可看出，土壤容重各級占比分布相對比較均勻，一級到五級均有涉及，分布點位分別有15、14、8、9和14個，各級分布范圍是13.33%～25.00%，表明長沙市不同稻田監(jiān)測點位土壤容重差異較大。其中，三級（中）土壤占比最低，為13.33%；一級（高）、二級（較高）和五級（低）土壤占比差異小，分布范圍為23.33%～25.00%。

土壤有機質(zhì)是反映土壤基礎(chǔ)肥力水平的重要指標(biāo)，其含量高低與土壤肥力關(guān)系密切[11]。從圖3可以看出土壤有機質(zhì)分布為一級（高）14個點位，占比23.33%，二級（較高）21個點位，占比最高35%，三級（中）16個點位，占比26.67%，四級（較低）9個點位，占比15%，五級（低）沒有點位，其中二級（較高）占比最高?？傮w來說長沙市稻田土壤有機質(zhì)含量較高，三級及以上占比85.00%。

土壤酸堿度是土壤基本化學(xué)性質(zhì)之一，強烈影響土壤養(yǎng)分有效性及植物生長，一般適宜范圍為6.5～7.5[12]。由圖4可知，土壤pH值在5個等級中均有分布，其中二級（較高）共有32個點位，占比最高為53.33%，超過半數(shù)以上；其次是三級（中）有16個點位，占比26.67%；然后是一級（高）有8個點位，占比13.33%；最后是四級（較低）和五級（低），僅有2個點位，占比3.33%。這說明長沙市60個稻田監(jiān)測點位的土壤pH值相對比較集中，三級及以上占比93.33%，土壤呈酸性、弱酸性或中性。

土壤中的全氮含量代表著土壤氮素的總貯量及供氮能力，其大小與土壤有機質(zhì)含量成正相關(guān)[13]。由圖5可知，總體來說長沙市稻田監(jiān)測點位全氮含量高，基本上分布在一級、二級和三級，總占比高達98.33%，其中一級（高）有27個點位，占比45.00%；二級（較高）和三級（中）均有16個點位，占比為26.67%；四級（較低）有1個點位，占比1.67%；五級（低）沒有點位。綜合可知，長沙市稻田全氮含量處于較高的水平，土壤的供氮能力較強，三級及以上占比高達98.33%。

土壤有效磷是土壤磷素養(yǎng)分供應(yīng)水平高低的指標(biāo)[14]。由圖6可知，土壤有效磷分級占比由高到低為二級、四級、三級、一級和五級。其中，二級（較高）有19個點位，占比31.67%；四級（較低）有16個點位，占比26.67%；三級（中）有13個點位，占比

21.67%；一級（高）有7個點位，占比11.67%；五級（低）有5個點位，占比8.33%?？傮w來說，長沙市稻田土壤有效磷一級、二級與三級占比合計為65.01%，超過半數(shù)以上，大部分處于中偏上的水平。

鉀是作物生長不可或缺的大量營養(yǎng)元素，土壤速效鉀易被作物吸收[15]。監(jiān)測土壤速效鉀含量的變化趨勢，對合理利用鉀肥資源、提高施鉀效果等具有重要意義。由圖7可知，土壤速效鉀分級由高到低為：四級（較低）、三級（中）、五級（低）、二級（較高）和一級（高），占比依次為45%（27個點位）、20%（12個點位）、16.67%（10個點位）、11.67%

（7個點位）和6.67%（4個點位）?？傮w上看，長沙市稻田監(jiān)測點位土壤速效鉀四級、三級與五級占比高達81.67%，土壤速效鉀等級偏低，三級及以上僅占38.34%。

土壤緩效鉀是評價土壤供鉀潛力的指標(biāo)，也是速效鉀的補給來源，緩效鉀的不斷釋放可使速效鉀含量維持在適宜水平[16]。由圖8可知，土壤緩效鉀分級由高到低為：三級（中）、一級（高）與二級（較高）、五級（低）、四級（較低），占比依次為占比43.33%（26個點位）、18.33%（11個點位）、11.67%（7個點位）和8.33%（5個點位）。總體上看，長沙市稻田監(jiān)測點位土壤緩效鉀等級較高，中級及以上占79.99%。

利用主成分分析方法，研究影響稻田土壤肥力差異的主要肥力指標(biāo)。根據(jù)KMO＞0.5和P＜0.05，共提取3個主成分，累積貢獻率為74.40%。因此借助主成分分析評估稻田土壤肥力的主控因子（表3）。第一主成分載荷值大的土壤肥力指標(biāo)為容重、有機質(zhì)和全氮含量，表征的是土壤養(yǎng)分的蓄積能力；第二主成分以有效磷和速效鉀含量為主要的影響因子，反映的是土壤對水稻的速效養(yǎng)分的供給能力；第三主成分以pH值和緩效鉀為主要的影響因子。根據(jù)土壤肥力指標(biāo)綜合得分（圖9），發(fā)現(xiàn)造成稻田土壤肥力差異的影響指標(biāo)依次為土壤全氮含量/有機質(zhì)含量、速效鉀含量、緩效鉀含量、有效磷含量、容重和pH值。

3 討論與結(jié)論

水稻是南方主要的主要糧食作物，也是我國的優(yōu)勢作物，確保其穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)關(guān)系著國民經(jīng)濟發(fā)展，對國家糧食安全起著重要的作用[17]。水稻是長沙市的傳統(tǒng)的優(yōu)勢農(nóng)作物，在生產(chǎn)實際中需要加強用地與養(yǎng)地結(jié)合，以期通過提升耕地質(zhì)量保障其高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)[18]。從長沙市60個省級稻田監(jiān)測點位土壤耕地質(zhì)量評價結(jié)果可看出長沙市稻田土壤耕地質(zhì)量等級較高（均值二級及以上）的指標(biāo)有土壤容重、有機質(zhì)、全氮、有效磷與緩效鉀；等級較低的指標(biāo)以土壤速效鉀為代表；土壤pH值相對集中，均值為5.82。

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)長沙市稻田土壤耕地質(zhì)量存在養(yǎng)分不均衡的問題，土壤全氮、有效磷、土壤速效鉀是決定土壤肥力指標(biāo)的重要指標(biāo)[19]，在今后的生產(chǎn)實際中需要加強土壤磷、鉀恒量監(jiān)控，優(yōu)化區(qū)域間施肥措施，維持高等級土壤養(yǎng)分水平，提升低等級如速效鉀的土壤養(yǎng)分水平；改革施肥技術(shù)，優(yōu)化施肥結(jié)構(gòu)；大力推進以秸稈、綠肥還田為基礎(chǔ)的培肥技術(shù)[20]；還可增施有機肥，包括農(nóng)家肥和商品有機肥，進一步提高土壤有機質(zhì)和肥力水平，保障長沙市農(nóng)業(yè)可持續(xù)與綠色發(fā)展。此外，長沙市稻田土壤pH值均值為5.82，土壤耕地質(zhì)量存在變酸的問題，這與胡明勇等[5]和陳雄鷹等[7]對長沙市稻田土壤的研究結(jié)果一致。但也低于第二次全國土壤普查的長沙市稻田土壤pH值均值（6.24）[21]。在后期指導(dǎo)生產(chǎn)實際可加強酸化土壤綜合治理。根據(jù)土壤酸化程度，分區(qū)分片適量施用生石灰，降低土壤酸度。研究發(fā)現(xiàn)生石灰施用量100～200 kg/667m2，逐步使土壤pH值提高到 6.0 以上。因此，可通過科學(xué)合理施用化學(xué)肥料，避免過量施肥而引起土壤酸化加劇。此外，地方政府要高度重視酸化土壤問題，繼續(xù)開展酸性土壤改良工作。

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（責(zé)任編輯：肖彥資）