摘要：以長沙市菜園、果園和茶園土壤為研究對象，分析了長沙市不同土地利用方式的土壤肥力現(xiàn)狀，評價其肥力等級。結(jié)果表明：（1）長沙市研究區(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)分分級中以二級與三級為主，全市耕地的土壤平均酸堿度呈酸性，存在土壤酸化問題。（3）土壤有機質(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)?？傮w而言，研究區(qū)土壤酸化問題依然存在，需進一步調(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；長沙市

中圖分類號：S158.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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，沒有充足的土壤資源，人類將無法生存與發(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)，對土壤質(zhì)量的好壞有決定性的影響，直接影響植物生長發(fā)育及最終的產(chǎn)量和品質(zhì)[2-4]。吳強建等[5]通過對果園土壤肥力狀況的分析評測，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沙市土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀，例如長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，筆者以長沙市菜園、果園和茶園3種旱地利用類型為試驗樣本，通過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

長沙市位于中國東南部，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個土壤樣品，采樣時選擇有代表性地塊，用“S”形布點法采集0～20 cm耕層土壤樣品，每個樣點由15～20個分點混合而成。帶回實驗室自然風(fēng)干，剔除動植物殘渣等雜質(zhì)并過篩保存待測。

1.2 樣品檢測與分析

參照鮑士旦[14]的方法完成土壤樣品指標(biāo)的測定，采用重鉻酸鉀容量法測定土壤有機質(zhì)，采用電位法測定pH值，采用半微量開式法測定全氮，采用堿解擴散法測定速效氮，采用鉬銻抗比色法測定有效磷，采用乙酸銨浸提–火焰光度法測定速效鉀，采用熱HNO3浸提–火焰光度法測定緩效鉀。同時，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(zhǔn)進行指標(biāo)分級，分級標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

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

2 結(jié)果與分析

2.1 描述性統(tǒng)計分析

表2表明，研究區(qū)土壤pH值均呈強酸性與弱酸性，均值為4.51～5.83；有機質(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，整體呈強酸性，菜園與果園分別為5.83和5.42，呈微酸性。土壤pH值進行分級評價如圖1，茶園主要分布在三級和五級，果園主要分布在三級，菜園主要是分布在二級與三級，一級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 土壤有機質(zhì)

長沙市3種土地利用方式土壤有機質(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。土壤有機質(zhì)是土壤養(yǎng)分的主要來源，能反映土壤肥力的高低。結(jié)果顯示研究區(qū)土壤有機質(zhì)含量平均值為20.17 g/kg，整體處于中等水平。土壤有機質(zhì)分級評價結(jié)果見圖2，茶園主要分布在四級，果園與菜園主要分布在三級（占比分別為70.83%和91.67%）。果園中有4.17%分布在二級，處于較高水平，菜園與果園有機質(zhì)平均含量分別為23.89和22.08 g/kg，處于養(yǎng)分分級中等水平，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。對不同土地利用方式土壤全氮含量進行分級評價（圖3）表明，全氮等級在四個等級中有分布（除一級高水平外），茶園以三級與五級土壤為主，果園以三級土壤為主，菜園以二級與三級土壤為主；二級土壤在菜園占比最高，為41.67%；三級土壤在果園占比最高，分別為54.17%；四、五級土壤均在茶園占比最高，分別為20%和41.67%；與有機質(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)分分級中較低水平。

2.5 土壤速效氮

長沙市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。對不同土地利用方式土壤速效氮含量進行分級評價，結(jié)果見圖4，菜園以二級土壤為主，處于較高水平，茶園和果園以三級和四級土壤為主，三級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)分分級標(biāo)準(zhǔn)中處于較低水平。

2.6 土壤有效磷

長沙市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。對不同土地利用方式土壤有效磷含量進行分級評價，結(jié)果見圖5。果園與菜園主要以二級土壤為主，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)分分級標(biāo)準(zhǔn)中處于中等水平。

2.7 土壤速效鉀

長沙市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。對不同土地利用方式土壤有效磷含量進行分級評價，結(jié)果見圖6。菜園主要分布在三級，占比為37.50%，果園主要以四級土壤為主，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，處于缺乏水平。

2.8 土壤緩效鉀

長沙市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）。對不同土地利用方式土壤有效磷含量進行分級評價，結(jié)果見圖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，占比分別為62.5%和58.33%，茶園以五級土壤為主，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特性的特點，是土壤生產(chǎn)力的綜合指標(biāo)[15]，土壤酸堿度、有機質(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(zhǔn)（全國土壤普查辦公室），發(fā)現(xiàn)研究區(qū)不同土地利用方式土壤pH值以二級與三級為主（圖1），皆低于第二次土壤普查長沙市土壤pH均值（6.24）[10]，說明研究區(qū)仍然存在土壤酸化問題，而土壤酸化會抑制作物對養(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)過程中，過量施用化肥而輕視有機肥的施用也是造成土壤酸化的原因之一[17]。3種土地利用類型中茶園土壤pH值最低，三級和五級土壤比例占比高，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，茶園土壤酸化趨勢嚴(yán)重，pH值基本上達不到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茶園的要求[19]。

根據(jù)分析結(jié)果和《全國第二次土壤普查技術(shù)規(guī)程》來看，果園和菜園的土壤有機質(zhì)和速效氮、全氮處于中、高等級，含量較豐富（圖2～4）。合理施肥是我國“化肥零增長”行動的主要內(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的問題。茶園處于養(yǎng)分分級中的四級和五級，屬于缺乏水平，原因可能是果園和菜園有機肥施用量較茶園多，且管理較為精細。當(dāng)前研究菜園土壤的有效磷含量均較高，主要分布在一級和二級（圖5），在生產(chǎn)實踐中應(yīng)有針對性地減少無機磷肥的施用，同時加強對有機肥投入品質(zhì)量監(jiān)測把關(guān)，避免有機肥中磷含量過高造成土壤中磷的高量積累，增加磷淋洗或徑流損失對環(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和四級（圖6、圖7），屬于中低水平，緩效鉀處于四級與五級，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)土壤酸化問題依然存在，需進一步調(diào)控酸堿度，在實際管理過程中，推薦菜園和果園進行減量施肥，生產(chǎn)中優(yōu)化施用化肥結(jié)構(gòu)、改進施肥方式、有機肥替代等措施，另外有必要針對茶園土壤進行土壤培肥，加強茶園有機肥與化肥氮肥結(jié)合施用，以保障茶樹對土壤氮素與有機質(zhì)的需求，實現(xiàn)土壤養(yǎng)分的平衡和高效供給。

參考文獻：

[1] 李新堯，楊聯(lián)安，楊煜岑，等. 獼猴桃園和小麥—玉米輪作田兩種土地利用方式對土壤養(yǎng)分狀況的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2018，36（1）：28-35.

[2] 張汪壽，李曉秀，黃文江，等. 不同土地利用條件下土壤質(zhì)量綜合評價方法[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2010，26（12）：311-318.

[3] 應(yīng)蓉蓉，張曉雨，孔令雅，等. 農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量評價與類別劃分研究[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2020，36（1）：18-25.

[4] 劉明慶，韓笑，楊育文，等. 不同土地利用方式土壤肥力調(diào)查與評價：以浙江省建德市葛塘村為例[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2023，39（3）：394-401.

[5] 吳強建，肖委明，趙曉東，等. 江西井岡蜜柚種植區(qū)果園土壤肥力現(xiàn)狀及區(qū)域分布特征[J]. 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報，2022，39（5）：1025-1032.

[6] RECENA R，F(xiàn)ERNáNDEZ-CABANáS V M，DELGADO A. Soil fertility assessment by Vis-NIR spectroscopy：predicting soil functioning rather than availability indices[J]. Geoderma，2019，337：368-374.

[7] 王德彩，葉希琛，張雅梅，等. 利用數(shù)字土壤制圖技術(shù)評價桉樹林土壤肥力[J]. 土壤通報，2021，52（1）：139-147.

[8] 田偉，吳云成，劉明慶，等. 松華壩流域有機蔬菜種植對土壤質(zhì)量的影響評價[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2020，36（12）：1549-1555.

[9] 阿麗婭·阿力木，叢小涵，夏曉瑩，等. 不同土地利用方式下土壤養(yǎng)分特征變化分析[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，59（4）：925-933.

[10] 鄧耀輝，葉鈺. 近40年間長沙市稻田土壤肥力變化特征[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022（8）：36-39.

[11] 楊威，周衛(wèi)軍，張歡，等. 花崗巖母質(zhì)發(fā)育的紅壤茶園土壤肥力特征[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（1）：43-46.

[12] 傅海平，張亞蓮，常碩其，等. 茶園土壤肥力質(zhì)量的綜合評價[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2011，23（3）：78-81.

[13] 陳彩虹，田大倫，方晰，等. 城郊4種人工林林下植被物種多樣性、生物量與土壤養(yǎng)分相關(guān)性[J]. 水土保持學(xué)報，2010，24（6）：213-217.

[14] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析 3版[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[15] 張玲，褚杰，孫昊，等. 北京市大興區(qū)不同類型果園土壤肥力和環(huán)境質(zhì)量研究[J]. 中國土壤與肥料，2023（8）：14-22.

[16] 彭健健，徐堅，王曉曉，等. 楊梅主產(chǎn)區(qū)土壤肥力空間異質(zhì)性及其影響因素：以浙江仙居和臨海為例[J]. 果樹學(xué)報，2023，40（7）：1421-1433.

[17] 賈立輝，朱平，彭暢，等. 長期施肥下黑土碳氮和土壤pH的空間變化[J]. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2017，39（1）：67-73.

[18] 韓文炎，阮建云，林智，等. 茶園土壤主要營養(yǎng)障礙因子及系列茶樹專用肥的研制[J]. 茶葉科學(xué)，2002，22（1）：70-74，65.

[19] 毛娟，旺杰次仁，羅英，等. 林芝茶園土壤養(yǎng)分特征與肥力質(zhì)量評價[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，51（23）：211-218.

[20] 陳翠霞，劉占軍，陳竹君，等. 黃土高原新老蘋果產(chǎn)區(qū)施肥現(xiàn)狀及土壤肥力狀況評價[J]. 土壤通報，2018，49（5）：1144-1149.

[21] KANG L Y，F(xiàn)AN B Q，CHEN S，et al. Fertigation combined with catch crop maximize vegetable yield and minimize N and P surplus[J]."Nutrient Cycling in Agroecosystems，2018，112（1）：87-99.

[22] ZHANG X Y，F(xiàn)ANG Q C，ZHANG T，et al. Benefits and trade-offs of replacing synthetic fertilizers by animal manures in crop production in China：a meta-analysis[J]. Global Change Biology，2020，26（2）：888-900.

（責(zé)任編輯：肖彥資）

基金項目：長沙市化肥減量增效與耕地質(zhì)量保護提升專項（長財農(nóng)指〔2023〕77號）

作者簡介：王沖勇（1968—），男，湖南寧鄉(xiāng)市人，高級農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)實用技術(shù)推廣與應(yīng)用工作。

通信作者：胡明勇