鄧耀輝，葉 鈺

（1. 長沙市農(nóng)業(yè)技術推廣中心，湖南 長沙 410031；2. 長沙縣農(nóng)業(yè)技術推廣中心，湖南 長沙 410199）

水稻是我國最主要的糧食作物，其產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)1/3 左右。1980—2010 年間，我國水稻播種面積略有減少，但稻谷產(chǎn)量提高60%以上，而近10 年間水稻播種面積和總產(chǎn)量基本保持穩(wěn)定，繼續(xù)維持和提升稻田的生產(chǎn)力對于保障我國糧食安全具有重要意義[1]。稻田生產(chǎn)力取決于土壤肥力狀況和施肥管理，因此了解近40 年間稻田土壤肥力變化特征，提出優(yōu)化施肥管理建議，對進一步培肥稻田土壤和保障水稻的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)具有重要指導作用[2]。

關于農(nóng)田土壤肥力的時空演變近年來備受關注，已有較多報道，但不同區(qū)域呈現(xiàn)出差異性變化特征。武紅亮等[2]分析了全國136 個水稻土肥力監(jiān)測點肥力變化，發(fā)現(xiàn)1988—2016 年間我國水稻土有機質與全氮基本保持穩(wěn)定，速效磷和速效鉀快速提高，pH 值則呈下降趨勢。毛偉等[3]發(fā)現(xiàn)1984—2014 年間揚州市農(nóng)田土壤有機質、全氮和速效磷均顯著提升，但速效鉀含量明顯降低。任雪菲等[4]對比分析了洞庭湖區(qū)農(nóng)田土壤在第二次土壤普查（1982）和測土配方施肥調查（2010）期間的肥力變化，發(fā)現(xiàn)有機質和速效氮磷鉀養(yǎng)分均明顯提高，但土壤酸化趨勢明顯，酸性障礙的比例由26%增至53%?？梢?，開展區(qū)域性土壤肥力監(jiān)測與變化特征分析，有助于準確掌握土壤培肥需求和制定科學施肥方案。

湖南是我國水稻生產(chǎn)大省，水稻播種面積和產(chǎn)量常年位居全國三甲[1]。長沙市作為湖南省會，其所屬長沙縣、寧鄉(xiāng)市、瀏陽市和望城區(qū)水稻播種面積和產(chǎn)量均位居全省縣域前列。其中長沙縣、寧鄉(xiāng)市和瀏陽市是典型丘陵區(qū)，而望城區(qū)則歸屬洞庭湖區(qū)，代表了湖南省主要類型糧食主產(chǎn)縣。分析近40 年間長沙市稻田土壤肥力變化特征，可為市域乃至全省稻田的保育及科學施肥提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

長沙市位于湖南省東部偏北，東北、西北兩端山地環(huán)繞，中部遞降趨于平緩，湘江由南而北斜貫中部，南部丘崗起伏，北部平坦開闊，山地、丘陵、崗地、平原大體各占四分之一。土壤類型以紅壤和水稻土為主，分別占土壤總面積的70%與25%。屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫16.8 ～17.3 ℃，年均降水量1 358.6～1 552.5 mm。常年稻田面積24 萬hm2，稻谷產(chǎn)量200 萬t，稻田主要種植模式為一季稻—油菜（綠肥/蔬菜）、早稻—晚稻—冬閑（綠肥）[5]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

第二次土壤普查（以下簡稱“二普”）數(shù)據(jù)（1979—1982）來源于《長沙市土壤》[6]。2021 年土壤肥力指標數(shù)據(jù)來源于全市60 個稻田質量監(jiān)測點土樣檢測數(shù)據(jù)，委托湖南省土壤肥料研究所嚴格按照耕地質量監(jiān)測相關技術規(guī)程取樣、檢測。

1.3 數(shù)據(jù)處理

二普原始數(shù)據(jù)無法獲得，通過提取《長沙市土壤》中各類型水稻土均值、標準誤差和樣本量，使用網(wǎng)站https://www.statstodo.com/CombineMeansSDs.php 進行換算，得到總體樣品均值及標準誤差。為更直觀對比土壤pH 值、有機質和養(yǎng)分含量分布區(qū)間變化，采用湖南省二普的分級標準進行區(qū)間劃分和計算分布頻率[4]。2021 年監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計及圖表制作采用Excel軟件。

2 結果與分析

2.1 土壤有機質與全氮含量變化

與二普時期相比，2021 年監(jiān)測結果顯示長沙市稻田土壤有機質平均含量由31.1 g/kg 提升至33.9 g/kg，提升幅度為9.00%（圖1）。有機質分布區(qū)間來看，二普時期，長沙市稻田土壤有機質含量大多在20 g/kg以上，分布在≥40、30～40 和20～30 g/kg 的占比分別為18.27%、41.38%和32.57%；2021 年監(jiān)測結果顯示，稻田土壤有機質含量分布主要分布區(qū)間仍為上述3個，分布頻率分別為25.00%、41.67%和23.33%。根據(jù)土壤有機質豐缺標準，目前長沙市稻田土壤有機質含量總體處于豐富水平。其他研究人員在湖南洞庭湖區(qū)農(nóng)田[4]和揚州市農(nóng)田[3]研究結果均表明，自20 世紀80年代以來土壤有機質含量明顯提高，而且提升幅度都在25%以上。而針對全國不同區(qū)域稻田監(jiān)測結果則顯示，土壤有機質含量無明顯變化[2]。秸稈還田以及作物單產(chǎn)提升導致的根茬還田量增大是土壤有機質含量升高的重要驅動力[3]，而偏施氮磷鉀化肥則會在一定程度降低土壤有機質含量[7]，二者共同作用可能是長沙市稻田土壤有機質含量略有提升的原因。

圖1 近40 年間長沙市稻田土壤有機質平均含量及分布區(qū)間變化

相比于二普時期，2021 年時長沙市稻田土壤全氮平均含量由1.53 g/kg 提升至2.20 g/kg，提高了43.79%（圖2）。兩個時期相比，土壤全氮主要分布區(qū)間也發(fā)生了明顯變化。目前，土壤全氮最主要分布區(qū)間為≥2.0 和1.5～2.0 g/kg，分布頻率分別為71.67%和21.67%；而二普時期的主要分布區(qū)間為≥2.0、1.5～2.0 和1.0～1.5 g/kg，其占比依次為22.25%、46.72%、23.77%。根據(jù)土壤全氮含量豐缺標準，當前長沙市稻田土壤全氮含量總體屬于極豐富水平。相比于揚州市以及全國不同區(qū)域稻田監(jiān)測點平均結果，近40 年間長沙市稻田土壤全氮含量提高幅度更大[2-3]，主要是由于化學氮肥的大量使用。

圖2 近40 年間長沙市稻田土壤全氮平均含量及分布區(qū)間變化

2.2 土壤速效養(yǎng)分含量變化

近40 年間長沙市稻田土壤堿解氮、速效磷、速效鉀平均含量以及分布區(qū)間變化如圖3 所示。二普時期，土壤堿解氮平均含量為140.30 mg/kg，2021 年時已提高至175.18 mg/kg，提高幅度24.86%。相應的分布區(qū)間也發(fā)生了一定的變化。二普時期，稻田土壤堿解氮含量主要分布區(qū)間為≥150 和120～150，各區(qū)間占比依次為41.02%、37.97%。至2021 年，土壤堿解氮含量集中分布在≥150 和120～150 mg/kg，分布頻率分別為68.33%和28.33%，≥150 mg/kg 以上比例明顯提高。目前，長沙市稻田土壤堿解氮含量絕大部分已達到極豐富和豐富水平。

圖3 近40 年間長沙市稻田土壤速效養(yǎng)分平均含量及其分布區(qū)間變化

二普時期，土壤速效磷平均含量僅為5.42 mg/kg，屬于稍缺乏水平，而2021 年監(jiān)測結果顯示其平均含量提高至12.56 mg/kg，提高幅度為131.73%，總體達到中等水平。二普時期，稻田土壤速效磷主要處于缺乏狀態(tài)，含量低于10 mg/kg 的土壤占比達到85.15%。至2021 年，雖然稻田土壤速效磷平均含量成倍提升，但仍處于缺乏狀態(tài)的點位占比還高達61.67%（＜10 mg/kg），而速效磷達到中等（10～20 mg/kg）和豐富（20～40 mg/kg）水平的比例分別上升至20.00%和15.00%。

2021 年時，長沙市稻田土壤速效鉀的平均含量為121.25 mg/kg，總體處于中等水平，相比于二普時期（73.58 mg/kg）提高了64.79%。土壤速效鉀含量的主要分布區(qū)間已由二普時期的稍缺乏（50～100 mg/kg，占比42.85%）和缺乏（30～50 mg/kg，占比32.06%）水平變化為中等（100～150 mg/kg，占比31.67%）和稍缺乏（占比45.00%），而且目前的豐富（150～200 mg/kg）和極豐富（≥200 mg/kg）水平的樣點比例也均提高至10%以上。由于氮磷鉀化肥的大量施用，洞庭湖農(nóng)田土壤以及全國各地稻田監(jiān)測點的堿解氮、速效磷和速效鉀含量也均有較大幅度提升[2,4]，但在揚州地區(qū)發(fā)現(xiàn)速效鉀含量略有降低[3]。

2.3 土壤pH 值變化

土壤pH 值是土壤酸堿度的常用指標，關系到土壤養(yǎng)分的周轉與有效性以及作物生長的適宜性[4]。2021 年和二普時期土壤pH 值均值和分布區(qū)間如圖4所示。二普時期，長沙市稻田土壤pH 值平均為6.24，到2021 年降低至5.68，降低幅度為0.56 個單位，年均降幅約為0.014 個單位。土壤pH 值的主要分布區(qū)間也由二普時期的中性（6.5～7.5，占比35.51%）和微酸性（5.5～6.5，49.81%）變化為微酸性（占比56.67%）和強酸性（38.33%）。在全國其他地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了類似的變化，如揚州市農(nóng)田土壤pH 值均值在1984～2014年間降低了0.77 個單位[3]，湖南省洞庭湖區(qū)在1982—2010 年間農(nóng)田土壤pH 值平均降低了0.38 個單位[4]，廣東省稻田土壤pH 值在1984—2014 年間平均降低了0.33 個單位[8]。重化肥而輕有機肥、長期偏施氮肥的施肥策略以及水稻產(chǎn)量提高促進鹽基離子的移除等共同造成了稻田土壤酸化的趨勢[9-10]。

圖4 近40 年間長沙市稻田土壤平均pH 值及其分布區(qū)間變化

2.4 土壤肥力變化

通過對比2021 年監(jiān)測數(shù)據(jù)和二普數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，長沙市稻田土壤有機質和養(yǎng)分水平均有不同程度的提高，尤其是速效氮磷鉀養(yǎng)分的供應水平大幅度提升。其中土壤氮素營養(yǎng)水平大多已經(jīng)達到豐富和極豐富水平，最高甚至達到365 mg/kg，也基本消除了土壤速效鉀缺乏的問題，但速效磷素缺乏問題仍然較為突出，土壤酸化趨勢明顯。而查閱《長沙統(tǒng)計年鑒2021》可以發(fā)現(xiàn)，在不考慮復合肥施用的情況下，全市目前氮磷鉀化肥（折純）的投入比約為3 ∶1 ∶2，偏施氮肥的現(xiàn)象仍然較為突出[5]。

3 結論與建議

綜上所述，近40 年間（1982—2021 年）長沙市稻田土壤有機質含量略有增加，土壤全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀含量均有較大幅度增加，土壤pH 值較大幅度下降。目前長沙市稻田土壤全氮和堿解氮含量水平較高，已基本消除土壤速效鉀缺乏問題，但速效磷缺乏問題還較為廣泛，土壤酸化趨勢明顯。

基于這一現(xiàn)狀，為保障稻田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)、控制農(nóng)業(yè)面源污染和增加稻田碳匯，提出如下優(yōu)化施肥對策：（1）繼續(xù)推行測土配方施肥，保障土壤養(yǎng)分供應能力；（2）推進秸稈還田、種植綠肥和增施有機肥，采取有機無機配合施肥方式，在強酸性土壤上可以增施石灰物質等調理材料，抑制土壤酸化趨勢；（3）增加磷肥施用，嚴控氮肥施用和保持鉀肥施用水平，均衡土壤氮磷鉀素營養(yǎng)水平。