石雨荷，王 智，2，3，朱香梅，李 晴，朱 玨，邵勝?gòu)?qiáng)，任 軼，劉 松，劉湘丹，2，3，童巧珍，2，3*

(1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)，湖南長(zhǎng)沙 410208；2.湖南省中醫(yī)藥管理局湘產(chǎn)大宗道地藥材種質(zhì)資源及規(guī)范化種植重點(diǎn)研究室，湖南長(zhǎng)沙 410208；3.湖南省普通高等學(xué)校中藥現(xiàn)代化研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙 410208；4.湖南省人民政府辦公廳鄉(xiāng)村振興工作隊(duì)，湖南長(zhǎng)沙 410029)

土壤作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要載體，為動(dòng)植物吸收養(yǎng)分、合成有機(jī)物質(zhì)提供了場(chǎng)所，同時(shí)也為人類(lèi)提供了賴(lài)以生存的必需品。土壤資源的利用以及土壤質(zhì)量的好壞程度決定了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的高低。充分合理利用和保護(hù)土壤資源的核心途徑需要提高土壤肥力來(lái)實(shí)現(xiàn)[1]。土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)包含全氮、全磷、全鉀、水解氮、有效磷、速效鉀、微量營(yíng)養(yǎng)元素等在內(nèi)的養(yǎng)分指標(biāo)，該指標(biāo)能夠根據(jù)土壤自身的情況結(jié)合作物需肥規(guī)律，科學(xué)地解決作物需肥與土壤供肥之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)作物間養(yǎng)分平衡供應(yīng)，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本、提高作物產(chǎn)量、改善產(chǎn)品品質(zhì)的目的[2]。同時(shí)，土壤安全可以判斷作物能不能在該土地上種植、有沒(méi)有必要在這里種植的問(wèn)題，是糧食安全、生態(tài)環(huán)境安全、水質(zhì)安全以及人類(lèi)健康發(fā)展的基本保障。

為了貫徹落實(shí)《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃》的要求，省政府辦公廳駐村工作隊(duì)以沅陵市麻溪鎮(zhèn)馬家村為試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行全域土地綜合整治，目的是提高土地利用效率、優(yōu)化鄉(xiāng)村空間布局、保障土地資源持續(xù)利用發(fā)展[3]，從而逐步縮減城鄉(xiāng)差異、激活鄉(xiāng)村發(fā)展動(dòng)力、改善人居與自然環(huán)境，最終實(shí)現(xiàn)全面鄉(xiāng)村振興[4]。沅陵市麻溪鎮(zhèn)馬家村于2013年被列為國(guó)家級(jí)貧困村，2016年實(shí)現(xiàn)整體脫貧。該村落地廣人稀，長(zhǎng)期以來(lái)以一二產(chǎn)業(yè)為主，有一定的種植業(yè)、畜牧養(yǎng)殖業(yè)的基礎(chǔ)。然而，全村有85%以上具有勞動(dòng)力的村民大部分在外務(wù)工或是從商，留下的多數(shù)為年長(zhǎng)者，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)、交通、通信等各方面都有一定的滯留。因此，省政府辦公廳駐村工作隊(duì)決定請(qǐng)專(zhuān)家組開(kāi)展了該區(qū)域土壤養(yǎng)分及重金屬積累的調(diào)查研究，激活并合理利用該地域的“生態(tài)經(jīng)濟(jì)”，讓外地打工人愿意回家、主動(dòng)回家，既帶動(dòng)了全村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，又照顧到了身邊人。此次試驗(yàn)對(duì)馬家村中的毛坪、毛崗頭、唐家、梁家4個(gè)不同地區(qū)采取土壤樣本，分別進(jìn)行水分、有機(jī)質(zhì)、土壤養(yǎng)分、6種重金屬含量的測(cè)定，評(píng)價(jià)馬家村土壤質(zhì)量的優(yōu)劣和土壤重金屬的分布規(guī)律，以期根據(jù)土壤的豐缺和污染程度對(duì)相應(yīng)作物的合理布局和科學(xué)施肥提供指導(dǎo)意見(jiàn)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況麻溪鋪鎮(zhèn)坐落于湖南省懷化市沅陵縣西南部，位于109°28′44.58″～110°25′3.52″E、26°18′49.55″～28°22′4.32″N。該區(qū)域呈現(xiàn)“Ⅱ”狀，即南北寬、中間窄、東高西低，呈現(xiàn)丘陵山崗地貌，稻田平底居多，平均海拔450 m，最高峰為紅山界。氣候溫和濕潤(rùn)，夏無(wú)酷暑，冬無(wú)嚴(yán)寒。年平均氣溫15.0 ℃，最高氣溫39.8 ℃，最低氣溫-3.5 ℃，年降水量1 440 mm，年日照時(shí)數(shù)為677～1 067 h，具有顯著的中亞熱帶季風(fēng)氣候特征?？偯娣e為96 km2，森林覆蓋面積為28.59 km2，耕地面積為6.67 km2。

位于麻溪鋪鎮(zhèn)的馬家村，總面積約占麻溪鋪鎮(zhèn)的10%，現(xiàn)有2.5 km2的耕地面積，但存在許多拋荒田地的現(xiàn)象。馬家村地理?xiàng)l件優(yōu)越，距離縣城為22 km的距離，交通便利。該村落藥用植物資源豐富，小溪水石空隙中、山溝流水礫石間常生長(zhǎng)著極具香味的石菖蒲，荒廢田地里生長(zhǎng)著莖高0.6～1.2 m的薄荷。同時(shí)馬家村具有一定的種植業(yè)、畜牧養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，如駐村企業(yè)沅陵“鳳嬌”碣灘茶有限公司是一家將種植、開(kāi)發(fā)、加工、銷(xiāo)售一體化的3A級(jí)企業(yè)，該企業(yè)為馬家村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了參考模式和基礎(chǔ)保障。

1.2 材料

1.2.1土壤樣品采集。土壤對(duì)象分別為馬家村毛坪、毛崗頭、唐家、梁家。采樣時(shí)間為2021年6月份。采樣方法：土壤樣品均采用隨機(jī)五點(diǎn)法，對(duì) 0～20 cm 耕層土壤進(jìn)行采樣，然后各自取出1 kg混勻后，做好標(biāo)記，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。土樣經(jīng)自然風(fēng)干去掉雜質(zhì)后，以四分法取樣20 g，進(jìn)一步研磨后分別過(guò)1.00、0.25、0.10 mm 尼龍篩，儲(chǔ)存于廣口瓶中，并按照樣品順序依次排列編碼為1～4號(hào)以備用。所有樣品均送至湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)化檢測(cè)中心進(jìn)行檢測(cè)。

1.2.2主要儀器。S220-K型pH計(jì)、TS-8200土壤有機(jī)質(zhì)分析儀、8400凱氏定氮儀、723N可見(jiàn)分光光度計(jì)、M410火焰光度計(jì)、ZA3700原子吸收分光光度計(jì)、AFS-9730雙道原子熒光光度計(jì)、PROD48石墨消化爐、ZQLY-300N恒溫振蕩器、ME204E電子天平、MFLC-24/12D馬弗爐、DS20消解器。

1.2.3試劑。重鉻酸鉀、乙酸銨、溴甲酚綠、碳酸氫鈉、碳酸鈉、去CO2水、氫氧化鈉、氫氟酸、硫酸、硼酸、鹽酸、硝酸、無(wú)水乙醇、硼氫化鉀、鉬酸銨、硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鉀、硫脲、鄰菲羅啉、抗壞血酸、酒石酸銻鉀、甲基紅、高氯酸、氟化銨、二硝基酚、硼氫化鉀。所用試劑為優(yōu)級(jí)純或分析純，均符合測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 方法

1.3.1土壤樣品測(cè)定項(xiàng)目與方法。分析方法參照《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》《中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》《中華人民共和國(guó)林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行土壤樣品分析化驗(yàn)。pH 采用pH計(jì)電位法(NY/T 1121.2—2006)測(cè)定；有機(jī)質(zhì)采用油浴加熱重鉻酸鉀-硫酸氧化容量法(NY/T 1121.6—2006)測(cè)定；堿解氮采用酸堿滴定法測(cè)定，全氮采用凱氏蒸餾法(LY/T 1228—2015)測(cè)定；有效磷采用氟化銨-鹽酸提取-鉬銻抗比色法(NY/T 11217—2014)測(cè)定；速效鉀采用中性乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)法(NY/T 889—2014)測(cè)定；全磷采用氫氧化鈉-鉬銻-分光光度法(NY/T 88—1988)測(cè)定；全鉀采用氫氟酸消解-火焰光度計(jì)法(NY/T 87—1988)測(cè)定。重金屬總汞、總砷及微量元素全硒均采用原子熒光光度計(jì)法(GB/T 22105.1—2008、GB/T 22105.2—2008、NY/T 1104—2006)測(cè)定；總鎘、總鉛、總鉻、全銅采用原子吸收分光光度計(jì)(GB/T 17141—1997、HJ 766—2015)測(cè)定。

1.3.2土壤評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)土壤酸堿度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)土壤pH進(jìn)行分級(jí)：pH<4.5，酸性極強(qiáng)；4.5≤pH≤5.5，強(qiáng)酸性；5.59.5，堿性極強(qiáng)。依據(jù)全國(guó)第二次土壤污染普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)土壤 pH 和養(yǎng)分進(jìn)行分級(jí)(表 1)。對(duì)重金屬的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)采用國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GB 15618—1995(表2)。根據(jù)《中華人民共和國(guó)地方病與環(huán)境圖集》將土壤硒含量≤0.2 mg/kg作為低硒區(qū)，>0.2～<0.4 mg/kg 作為中等硒區(qū)，0.4～3.0 mg/kg作為富硒區(qū)，>3.0 mg/kg則視為硒中毒區(qū)。

表1 土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表2 重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析此次試驗(yàn)結(jié)果為 3 次重復(fù)的平均值，采用 Excel 和 SPSS 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH土壤pH與土壤中的微生物活動(dòng)、氮鉀磷等營(yíng)養(yǎng)元素的釋放、土壤保持養(yǎng)分的能力、微量元素的有效性等方面都息息相關(guān)，它是土壤眾多化學(xué)性質(zhì)的綜合反映[5]。從表3可以看出，4個(gè)地區(qū)土壤 pH在6.00～8.24，平均值為 7.65，平均水平為 2級(jí)。毛坪、毛崗頭和梁家地區(qū)土壤均偏弱堿性，唐家地區(qū)土壤偏酸性。

2.2 土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的最重要指標(biāo)，其重要性在于提供植物體所需的養(yǎng)分、改善土壤的吸附能力、絡(luò)合能力、緩沖及離子交換性能等[6]。從表1和表3可以看出，按照分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，毛坪、唐家和梁家土壤有機(jī)質(zhì)含量為4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，屬中等偏低水平，毛崗頭土壤有機(jī)質(zhì)含量豐富，為46.9 g/kg，超過(guò)1級(jí)土壤水平標(biāo)準(zhǔn)(40 g/kg)。結(jié)果表明，毛崗頭較毛坪、唐家和梁家土壤相比，有機(jī)質(zhì)含量豐富，有利于發(fā)展種植產(chǎn)業(yè)。

表3 土壤各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

2.3 土壤養(yǎng)分指標(biāo)氮、鉀、磷作為影響植物生長(zhǎng)發(fā)育、代謝及產(chǎn)品產(chǎn)量、品質(zhì)的決定性因素，也是評(píng)價(jià)土壤養(yǎng)分缺失與否的重要指標(biāo)。測(cè)定全氮、全鉀、全磷含量最重要的目的是從肥力的角度了解土壤供應(yīng)氮素、鉀素、磷素的潛力。若要衡量土壤供給養(yǎng)分能力，即短期內(nèi)給植物提供可吸收的氮鉀磷，則需要根據(jù)堿解氮、有效磷、速效鉀的含量為施肥提供參考[7]。

2.3.1全氮、堿解氮。根據(jù)土壤全氮和堿解氮含量測(cè)定結(jié)果(表3)，馬家村4個(gè)地區(qū)土壤全氮平均含量為1.61 g/kg，堿解氮平均含量為153 mg/kg。總體來(lái)說(shuō)，該地區(qū)土壤氮素的總儲(chǔ)量為2級(jí)水平，供應(yīng)氮能力為1級(jí)水平。其中，又以毛崗頭的氮水平最為突出，全氮含量為2.70 g/kg，堿解氮含量為274 mg/kg，均到達(dá)1級(jí)水平標(biāo)準(zhǔn)。其余3個(gè)地區(qū)全氮、堿解氮水平相差不大，全氮均為3級(jí)水平；唐家堿解氮屬于2級(jí)水平，毛坪、梁家堿解氮均為3級(jí)水平。因此，毛坪、唐家、梁家3個(gè)地區(qū)應(yīng)該注意適當(dāng)增施氮肥以補(bǔ)充植物所需營(yíng)養(yǎng)。

2.3.2全磷、有效磷。磷作為土壤中利用效率較低的營(yíng)養(yǎng)元素之一，現(xiàn)在仍有很多農(nóng)業(yè)土壤中會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重缺磷的現(xiàn)象。從表3可以看出，馬家村土壤全磷平均含量為0.63 g/kg，有效磷平均含量為15.4 mg/kg，該地區(qū)平均含量均處于3級(jí)供應(yīng)水平。其中，梁家全磷、有效磷的含量較其他3個(gè)地區(qū)突出，為2級(jí)水平。而毛坪、毛崗頭、唐家3個(gè)地區(qū)供磷能力較弱，應(yīng)當(dāng)注意施加磷肥以及加強(qiáng)磷肥的土壤管理。

2.3.3全鉀、速效鉀。根據(jù)土壤全鉀、速效鉀含量測(cè)定結(jié)果(表3)，馬家村土壤全鉀平均含量為20.6 g/kg，速效鉀平均含量為160 mg/kg，該地區(qū)平均含量處于2級(jí)水平。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，4個(gè)地區(qū)土壤供鉀潛力相當(dāng)，但是土壤速效鉀含量相差很大，如供鉀能力最強(qiáng)的唐家組，其速效鉀含量(248 mg/kg)高出供鉀能力最弱的毛崗頭含量(57 mg/kg)3.35倍。毛崗頭土壤作為長(zhǎng)期荒置的土地，常年雨水較多，且地勢(shì)較高，導(dǎo)致土壤中鉀元素的流失嚴(yán)重可能是導(dǎo)致該片區(qū)域鉀元素含量低的一個(gè)重要原因。

2.3.4微量元素硒。硒作為人體必需的微量元素之一，缺硒的人群免疫力降低，更容易增加得心腦血管疾病、糖尿病等疾病的風(fēng)險(xiǎn)。因此，適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充硒能夠預(yù)防疾病的產(chǎn)生，而植物中的原生態(tài)硒主要來(lái)源于土壤[8]。大量研究表明，在低硒量的土壤中適當(dāng)增加硒的含量種植水稻、小麥等農(nóng)作物，能夠起到增產(chǎn)效果[9-11]。檢驗(yàn)報(bào)告顯示(表3)，馬家村4個(gè)區(qū)域的全硒含量與有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)，即毛崗頭地區(qū)全硒含量最高，其次為唐家、梁家、毛坪地區(qū)。4個(gè)區(qū)域的全硒水平均未超過(guò)0.4 mg/kg，為中等含硒水平。

2.4 土壤重金屬?gòu)谋?可以看出，馬家村4個(gè)地區(qū)的總汞、總砷、總鉛、總鉻、全銅水平均未超標(biāo)，為安全水平狀態(tài)。然而，馬家村部分區(qū)域的總鎘水平應(yīng)當(dāng)引起重視。按照國(guó)標(biāo)GB 15618—1995分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)業(yè)種植所需的2級(jí)土壤要求當(dāng)土壤pH小于6.5或者6.5～7.5時(shí)，總鎘含量不得超過(guò)0.3 mg/kg，當(dāng)土壤pH大于7.5時(shí)，總鎘含量不得超過(guò)0.6 mg/kg。馬家村的毛坪、毛崗頭和梁家土壤偏弱堿性，pH均大于7.5，其總鎘含量為0.427～0.557 mg/kg，未超出2級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)，土壤質(zhì)量能夠滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求，基本不對(duì)植物和環(huán)境產(chǎn)生污染和危害，保障人體健康發(fā)展。按照分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)pH小于6.5，總鎘含量大于0.20小于等于0.30 mg/kg時(shí)，該土壤為2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可用于保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。而唐家土壤pH為6.00，總鎘含量0.446 mg/kg，稍微超出2級(jí)土壤分級(jí)范圍。因此，若要考慮利用該片土壤種植果蔬、藥用植物等，可以施用石灰、生物炭、赤鐵礦等鎘鈍化劑[12-13]，提高土壤對(duì)鎘的吸附與共沉淀能力，從而降低植物對(duì)鎘的吸收，以保證作物安全、正常生長(zhǎng)。

3 小結(jié)與討論

通過(guò)采取4個(gè)具有代表性的土壤，分析馬家村的土壤養(yǎng)分情況，發(fā)現(xiàn)馬家村大部分地區(qū)土壤偏弱堿性，少數(shù)部分土壤偏弱酸性。弱堿性土壤適用于種植一些能夠適應(yīng)偏中性、微堿性或抗逆能力較強(qiáng)的植物，觀賞植物及果樹(shù)類(lèi)如月季花、石榴花、葡萄、黃桃等，藥用植物如玉竹、山楂、石菖蒲、菊花等。弱酸性土壤適合種植山茶花、茉莉花、百合、枳殼等植物。

林萬(wàn)樹(shù)[14]研究表明有機(jī)質(zhì)含量與全氮、堿解氮含量呈正相關(guān)。通過(guò)此次土壤養(yǎng)分分析報(bào)告也驗(yàn)證了該觀點(diǎn)，土壤有機(jī)質(zhì)水平越高，全氮、堿解氮含量也隨之越高。馬家村土壤平均供氮水平為1級(jí)，供氮能力毛崗頭>唐家>梁家>毛坪。此外，此次試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)土壤全硒含量也與有機(jī)質(zhì)呈正相關(guān)，其中以毛崗頭的全硒含量最為突出。然而，該地區(qū)磷素和鉀素與有機(jī)質(zhì)的關(guān)聯(lián)性不大。供氮能力最強(qiáng)的毛崗頭，全氮、堿解氮均為1級(jí)水平，但其供鉀能力最弱；而供氮能力持中等水平的唐家和梁家，分別供鉀和供磷能力最強(qiáng)；綜合評(píng)分屬毛坪土壤養(yǎng)分最弱。就重金屬而言，采用化學(xué)、生物治理方法適當(dāng)降低土壤中鎘含量，馬家村區(qū)域土壤能夠適用于大部分作物的種植與生長(zhǎng)。

綜上所述，馬家村的土壤肥力狀況良好，有較大的可利用價(jià)值。開(kāi)發(fā)利用麻溪鎮(zhèn)馬家村土地始終應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持因地適種的原則，根據(jù)該原則提出以下幾點(diǎn)建議：

(1)協(xié)調(diào)氮、磷、鉀元素以及其他微量元素之間的平衡。如在氮素含量高的土壤適宜花類(lèi)、果實(shí)類(lèi)作物的生長(zhǎng)，而在氮含量較低的土壤可以適當(dāng)增施有機(jī)肥與氮肥，增強(qiáng)土壤的通透性，保證土壤營(yíng)養(yǎng)的積累與氮素的充分利用。在氮、磷、鉀養(yǎng)分充分的基礎(chǔ)上，還應(yīng)保證土壤中鈣、鋅、硫等在內(nèi)的微量元素的含量。一般而言，缺乏哪種營(yíng)養(yǎng)元素就補(bǔ)充該種肥料，前提是堅(jiān)持適量、平衡原則。

(2)進(jìn)行合理的田間布局與管理。根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥烂娣e，確定適用栽培作物的種類(lèi)與數(shù)量。采用套作、間作、輪作等不同的耕種方式，適當(dāng)發(fā)展林下經(jīng)濟(jì)，將作物的種類(lèi)進(jìn)行合理搭配。如采用中藥材-農(nóng)作物套作模式(木瓜-馬鈴薯)、藥材-藥材輪作模式(紫蘇-薏仁、薄荷-豆科植物)、中藥材與果園、林木間的立體種植模式(金銀花-葡萄、玉竹-黃桃-銀杏)等，實(shí)現(xiàn)“種-產(chǎn)-賞”一體化。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)規(guī)范施肥時(shí)間、施肥數(shù)量和施用方法。如磷肥應(yīng)首先施在旱季作物和豆科作物上，可提高利用率。

(3)加強(qiáng)土壤測(cè)試與田間試驗(yàn)的結(jié)合。依據(jù)行之有效的土地評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)，定期進(jìn)行土壤肥力和土壤安全的評(píng)估，并結(jié)合土壤供肥效能、作物生長(zhǎng)規(guī)律、需肥能力，及時(shí)解決土壤肥力下降、作物肥力供應(yīng)不足、土壤酸堿化、土壤污染等問(wèn)題，真正實(shí)現(xiàn)耕地保護(hù)整體化、空間布局有序化、產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)化、土地資源高效化與可持續(xù)利用發(fā)展。