山核桃林地土壤肥力狀況及其空間分布特征

張紅桔， 馬閃閃， 趙科理,3， 葉正錢， 汪智勇， 白 珊

（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 省部共建亞熱帶森林培育國家重點(diǎn)實(shí)驗室，浙江 杭州 311300；2.浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院 浙江省土壤污染生物修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗室，浙江 杭州311300；3.浙江大學(xué) 浙江省亞熱帶土壤與植物營養(yǎng)重點(diǎn)研究實(shí)驗室，浙江杭州310058；4.浙江省杭州市臨安區(qū)農(nóng)林技術(shù)推廣中心，浙江 杭州311300）

山核桃Carya cathayensis是中國特有的高檔干果和木本油料植物，主要分布在浙皖交界的天目山地區(qū)，包括浙江臨安、淳安、桐廬以及安徽寧國等地區(qū)。山核桃產(chǎn)品因其獨(dú)特的口味和較高的營養(yǎng)價值，越來越受到人們的青睞［1］。隨著山核桃產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，栽植規(guī)模的不斷擴(kuò)大，山核桃產(chǎn)業(yè)已成為山核桃產(chǎn)區(qū)林農(nóng)主要經(jīng)濟(jì)來源。為了提高收入，林農(nóng)施肥水平不斷提高，以提高林地土壤肥力。由于缺乏對山核桃產(chǎn)區(qū)立地環(huán)境的具體研究以及技術(shù)指導(dǎo)，林農(nóng)長期施用單一化學(xué)肥料，導(dǎo)致了土壤養(yǎng)分不平衡，引起土壤酸化等問題［2］，降低了山核桃產(chǎn)區(qū)土壤肥力，甚至導(dǎo)致山核桃病蟲害加劇。例如現(xiàn)在盛行的干腐病，是由于長期施用氮肥所致［3－4］。這嚴(yán)重破壞了山核桃的適生土壤環(huán)境，從而影響了山核桃的產(chǎn)量與品質(zhì)。目前，已對山核桃土壤性質(zhì)、葉片、果仁［5－7］以及影響山核桃產(chǎn)量的環(huán)境因子進(jìn)行了研究［8－10］，并相繼對山核桃林地土壤肥力狀況進(jìn)行了調(diào)研［11－12］，而對于山核桃主產(chǎn)區(qū)林地土壤肥力水平分級研究較少，且對于山核桃產(chǎn)地土壤肥力狀況的空間異質(zhì)性研究并未涉及。由于地理位置、林農(nóng)經(jīng)營方式以及施肥水平的不一致性，可能導(dǎo)致山核桃產(chǎn)區(qū)土壤肥力存在區(qū)域性差異。鑒于此，本研究以杭州市臨安區(qū)山核桃主產(chǎn)區(qū)為研究對象，通過科學(xué)合理的采樣策略研究和樣品分析測定，研究了山核桃林地土壤的pH值、有效磷、速效鉀、堿解氮、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)現(xiàn)狀和空間分布特征，及其與山核桃產(chǎn)量的關(guān)系，并對土壤肥力水平進(jìn)行分級，以期明確臨安主產(chǎn)區(qū)山核桃林地土壤肥力水平狀況，并更直觀地了解山核桃產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分以及土壤pH值的空間變化，為山核桃林地土壤養(yǎng)分管理和山核桃安全生產(chǎn)合理布局提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

浙江省杭州市臨安區(qū)（30°14′N，119°42′E）被譽(yù)為 “山核桃之鄉(xiāng)”。 山核桃是臨安的主要經(jīng)濟(jì)作物，其面積和產(chǎn)量分別占全國60%和70%以上，主要分布在西部山區(qū)的7個鎮(zhèn)，包括湍口鎮(zhèn)、清涼峰鎮(zhèn)、河橋鎮(zhèn)、昌化鎮(zhèn)、龍崗鎮(zhèn)、島石鎮(zhèn)和太陽鎮(zhèn)。臨安屬季風(fēng)型氣候，溫暖濕潤，光照充足，雨水充沛，四季分明。臨安年平均氣溫為16.4℃，7月平均氣溫為29.1℃，極端最高氣溫為41.7℃，1月平均最低氣溫為4.1℃，極端最低氣溫為－13.0℃，年平均降水量為1 628.6 mm，降水集中在4－9月，年平均日照時數(shù)為1 847.3 h，無霜期為235 d。山核桃林地多分布在海拔50～1 200 m的丘陵山地，土壤類型主要為油黃泥、黃紅泥、鈣質(zhì)頁巖土、黃泥土［13］。

1.2 樣品采集與制備

本研究根據(jù)臨安區(qū)山核桃栽植面積和分布區(qū)域等信息，選取山核桃栽植面積較廣、分布較為集中的湍口鎮(zhèn)、清涼峰鎮(zhèn)、河橋鎮(zhèn)、昌化鎮(zhèn)、龍崗鎮(zhèn)、島石鎮(zhèn)、太陽鎮(zhèn)為山核桃土壤主要采集區(qū)域。根據(jù)以往采樣策略研究的基礎(chǔ)和經(jīng)驗，考慮不同的母巖、土壤類型、地形地貌、樣點(diǎn)分布的均勻度以及樣點(diǎn)對整個連續(xù)分布面的可代表性等多種因素，利用Arc GIS地理信息系統(tǒng)軟件，以研究區(qū)行政區(qū)劃圖、土壤類型圖、山核桃空間分布現(xiàn)狀圖等為底圖，進(jìn)行了實(shí)驗室室內(nèi)布點(diǎn)，按照1 km2山核桃林地布設(shè)1個樣點(diǎn)，形成了研究區(qū)山核桃林地采樣布點(diǎn)圖。

2013年3月和4月，山核桃林地施肥前，進(jìn)行了山核桃林地土壤樣品采集。以研究區(qū)行政區(qū)劃圖、交通圖和采樣布點(diǎn)圖為基礎(chǔ)，采用差分全球定位系統(tǒng)（GPS）野外采樣導(dǎo)航和定位，結(jié)合山核桃實(shí)際分布和種植情況，采用混合法，在7個鎮(zhèn)共采集土壤樣品189個（圖1）。在10 m半徑范圍內(nèi)，按 “梅花”型布點(diǎn)，采集5個子樣點(diǎn)表層0～20 cm的土壤樣品，混合均勻后組成1個混合土樣，樣品質(zhì)量約1 kg·份－1，撿去樹根、草皮和石子等雜物，裝于塑料袋中，帶回實(shí)驗室。同時，記錄采樣點(diǎn)山核桃的立地條件、土壤情況、農(nóng)戶施肥管理和山核桃產(chǎn)量情況等。

土壤樣品在室內(nèi)常溫晾攤自然風(fēng)干，撿除石塊、根系等異物，用木棒磨碎，過2 mm尼龍篩，再從2 mm土壤樣品中取出一部分，用陶瓷研缽研磨過100目篩子，2 mm和100目的土樣分別裝于封口袋中，編號保存?zhèn)溆谩?/p>

圖1 采樣點(diǎn)分布圖Figure 1 Sampling point distribution map

1.3 樣品測定方法

土壤理化性狀的測定均采用常規(guī)分析方法，土壤pH值采用m（土）∶m（水）為1.0∶2.5的懸濁液測定；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法測定；土壤氮采用堿解擴(kuò)散法測定；土壤磷采用鹽酸-氟化銨（HCl-NH4F）浸提，鉬銻抗比色法測定；土壤鉀采用醋酸銨浸提，火焰光度計測定［14］。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

本研究中，采用Excel 2010和SPSS 18.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的描述統(tǒng)計分析、正態(tài)分布檢驗；利用GS+7.0地統(tǒng)計軟件完成地統(tǒng)計分析，半方差模型擬合，以及空間相關(guān)性分析；用Arc GIS 10.2地理信息系統(tǒng)軟件進(jìn)行Kriging空間最優(yōu)無偏插值和空間分析成果圖的制作。

首先，對研究區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。異常值出現(xiàn)概率低，但是異常值的存在會造成研究數(shù)據(jù)的偏態(tài)分布，進(jìn)而影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。由于本研究的樣本容量為189個，樣本容量偏大，因此采用閾值法對數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值檢驗，檢驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)研究區(qū)土壤pH值及養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)異常值均在4個以下，甚至沒有異常值，證明本研究采樣合理。

地統(tǒng)計學(xué)中，半方差分析和Kriging插值都要求數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，否則可能產(chǎn)生比例效應(yīng)，會影響基臺值和塊金值，降低估計精度［15］。正態(tài)檢驗的方法主要有直方圖法、P—P和Q—Q正態(tài)概率圖檢驗、偏度峰度聯(lián)合檢驗法、夏皮洛-威爾克檢驗、χ2法檢驗、科爾莫戈洛夫-斯米爾洛夫檢驗法［16］。由于本研究的樣本容量為189個，屬于大樣本，因此使用峰度偏度聯(lián)合檢驗法對異常值處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗。檢驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀的偏度和峰度不同程度降低，并符合正態(tài)分布，而土壤有效磷和pH值的偏度和峰度值仍然偏大，不符合正態(tài)分布，為此需對這兩者進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。對不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)進(jìn)行對數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)現(xiàn)，兩者的偏度和峰度明顯降低，并且能較好地符合正態(tài)分布或者近似正態(tài)分布。結(jié)果見表1。

2 結(jié)果與討論

2.1 研究區(qū)土壤養(yǎng)分及pH值描述統(tǒng)計分析

由表2可知：研究區(qū)山核桃林地土壤pH值平均為pH 5.23，范圍為pH 4.19～7.52，且僅有4個樣品pH值超過pH 7.0，故土壤屬于酸性土壤。然而研究區(qū)位于天目山系石灰?guī)r母巖的土壤上，土壤應(yīng)該偏堿性，這說明研究區(qū)土壤酸化嚴(yán)重。土壤有機(jī)質(zhì)為9.7～67.7 g·kg－1，平均值為31.6 g·kg－1。土壤堿解氮為 56.61～268.97 mg·kg－1，平均為 155.40 mg·kg－1。土壤有效磷為 1.37～143.28 mg·kg－1， 平均為 14.04 mg·kg－1。 土壤速效鉀為 18.92～255.74 mg·kg－1， 平均為 85.73 mg·kg－1。

表1 處理前后土壤養(yǎng)分及pH值的偏度和峰度Table 1 Skewness and kurtosis of soil nutrients and pH before and after treatment

表2 土壤養(yǎng)分的描述統(tǒng)計分析Table 2 Statistical analysis of soil nutrient contents

2.2 研究區(qū)土壤肥力基本狀況

土壤的肥力狀況需要借助土壤肥力水平分級標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行評價。由于對山核桃林地土壤的研究較少，迄今還沒有相應(yīng)的肥力分級標(biāo)準(zhǔn)來衡量山核桃土壤的肥力狀況。本研究以農(nóng)業(yè)上采用的常規(guī)農(nóng)作物肥力等級劃分標(biāo)準(zhǔn)為參考，如表3所示。

由表3可知：土壤pH值大部分為pH 4～6，其中有87%的土壤pH值在pH 6以下，僅有13%的土壤屬于堿性和微酸性。土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)主要分布在第3等級和第4等級，所占比例為54%，小于10.0 g·kg－1的僅有0.5%，說明有機(jī)質(zhì)比較豐富。土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍較高，主要處在分級標(biāo)準(zhǔn)的第3等級，且所占比例為76%。堿解氮大于200 mg·kg－1的區(qū)域占15%，小于100 mg·kg－1的區(qū)域僅有8%。與堿解氮相反，土壤有效磷普遍不足，63%的土壤有效磷不足10 mg·kg－1，其中不足5 mg·kg－1的區(qū)域占40%，超過10 mg·kg－1的占37%。土壤速效鉀較豐富，其中大于50 mg·kg－1的區(qū)域占80%，即大部分區(qū)域都處在第2等級及以上，而低于50 mg·kg－1的只占20%。

根據(jù)ZHANG等［17］對變異系數(shù)的劃分，當(dāng)變異系數(shù)小于10%時屬于弱變異，10%～90%為中等變異，大于90%則為高度變異。由表2可知：研究區(qū)土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀均屬于中等程度變異，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異較小。其中土壤pH值變異系數(shù)僅為12.24%，說明研究區(qū)土壤pH值較為接近，最大值只是屬于個別現(xiàn)象，絕大多數(shù)采樣點(diǎn)土壤都呈酸性。在上述養(yǎng)分指標(biāo)中，有效磷變異系數(shù)最大，達(dá)到了141.03%，屬于高度變異。結(jié)合前面的土壤養(yǎng)分等級評價結(jié)果，表明研究區(qū)土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有明顯的變異性，質(zhì)量分?jǐn)?shù)高低差異較大。

土壤酸堿度是土壤養(yǎng)分的重要特征之一，不僅影響土壤微生物活性，而且與土壤養(yǎng)分的形成、轉(zhuǎn)化以及有效性有密切關(guān)系，也是影響土壤肥力的主要因素之一［18］。山核桃適宜生長在微酸性及以上的土壤中。調(diào)查顯示山核桃出現(xiàn)連片的葉片黃化，枯萎，根系死亡嚴(yán)重現(xiàn)象時，林地土壤pH值均小于pH 5.0。洪游游等［11］的研究結(jié)果表明：土壤pH值在20世紀(jì)末為pH 6.0～7.0，然而本研究土壤pH值僅為pH 5.23，在山核桃生育期pH值可能更低。由此可知：山核桃林地土壤嚴(yán)重酸化。隨著山核桃市場需求量的增加，林農(nóng)為了提高山核桃產(chǎn)量，大量施肥，以提高山核桃生長所需的養(yǎng)分。已有研究發(fā)現(xiàn)：施肥是導(dǎo)致土壤酸化的主要因素［19］。研究區(qū)大量施用的氮肥，僅一部分被植物所吸收，大部分氮經(jīng)過硝化作用產(chǎn)生酸，造成土壤酸化［12］。土壤酸化又會影響山核桃對營養(yǎng)元素的吸收，從而導(dǎo)致山核桃產(chǎn)量和品質(zhì)下降［20］。

表3 土壤肥力水平分級標(biāo)準(zhǔn)及各等級所占比例Table 3 Classification standard of soil fertility and its proportion

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)，影響作物對微量元素的吸收，從而影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)［21］。有研究表明［22］：土壤有機(jī)質(zhì)與其他速效養(yǎng)分不同，它在植物生長期間變化較小，并保持相對穩(wěn)定。這是研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)變異系數(shù)偏小，質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不明顯的主要原因。研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)平均值達(dá)31.6 g·kg－1，處在分級標(biāo)準(zhǔn)的第3等級。林地土壤有機(jī)質(zhì)豐富。調(diào)查發(fā)現(xiàn)［23］：土壤有機(jī)質(zhì)與土壤堿解氮呈極顯著正相關(guān)，研究區(qū)大量氮肥的施用，不僅使土壤堿解氮普遍較高，還提高了有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。同時，山核桃樹木常年枯枝落葉堆積，無人清掃，也是導(dǎo)致林區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)豐富的原因之一。

氮素是植物所必須的營養(yǎng)元素之一。研究區(qū)氮素水平高低能有效反映林農(nóng)施肥狀況。調(diào)查發(fā)現(xiàn)：林農(nóng)大多施用氮磷鉀復(fù)合肥，研究區(qū)土壤堿解氮普遍較高，平均值達(dá)155.4 mg·kg－1，而且質(zhì)量分?jǐn)?shù)處在第3等級和第4等級的區(qū)域占91%。顯然，這與研究區(qū)大量施肥有關(guān)?；试诜纸膺^程中會產(chǎn)生二氧化碳以及各種有機(jī)酸，二氧化碳除被植物吸收外，溶解在土壤水分中形成碳酸以及各種有機(jī)酸、無機(jī)酸，一方面加劇了土壤酸化，另一方面則促進(jìn)土壤中難溶性礦質(zhì)養(yǎng)分的溶解，從而增加土壤中的有效養(yǎng)分［24］。

缺磷是植物生長的主要限制因素之一［25］。初步調(diào)查發(fā)現(xiàn)：品質(zhì)好的山核桃大部分都生長于石灰性母質(zhì)發(fā)育的土壤上，而這種類型的土壤磷養(yǎng)分一般都比較貧瘠［26］。石灰?guī)r土壤含有大量可交換性鈣，磷易與鈣形成磷酸二鈣、磷酸八鈣、羥基磷灰石以及難溶的磷灰石等磷酸鈣鹽沉淀，是降低磷的有效性的主要途徑［27］。有研究表明［28］：土壤有效磷達(dá)10 mg·kg－1的時候才能滿足山核桃的生長。研究區(qū)63%的土壤有效磷不足10 mg·kg－1，所以研究區(qū)土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)亟待提高。施肥特別是酸性肥料和氮肥的施用有助于提高土壤磷的有效性［29］，因此，為了提高磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)，林農(nóng)不同程度施用氮肥，而研究區(qū)有效磷變異系數(shù)達(dá)141.03%，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)高低差異顯然與林農(nóng)施肥管理水平不同密切相關(guān)。

由于施入土壤中的氮容易轉(zhuǎn)化，隨雨水淋失，磷易于被土壤固定，而鉀不會發(fā)生形態(tài)的轉(zhuǎn)化，因此研究區(qū)土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)高低能夠很好地反映林農(nóng)施肥狀況。高產(chǎn)山核桃林的最低肥力要求中土壤速效鉀不得低于55 mg·kg－1。肥力等級評價結(jié)果顯示：土壤速效鉀大于50 mg·kg－1的區(qū)域占80%?？梢?，研究區(qū)山核桃土壤速效鉀絕大部分能滿足山核桃生長且質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對較高，從而也反映出林農(nóng)施肥量較大。

2.3 研究區(qū)土壤養(yǎng)分及pH值的空間變異結(jié)構(gòu)

變異系數(shù)僅僅反映了樣本的總體特征，并不能準(zhǔn)確反映空間的變化規(guī)律，即不能反映土壤養(yǎng)分的結(jié)構(gòu)性和隨機(jī)性、相關(guān)性和獨(dú)立性。地統(tǒng)計學(xué)能夠很好地反映研究區(qū)土壤養(yǎng)分含量的空間變異結(jié)構(gòu)。因此，本研究采用地統(tǒng)計學(xué)方法對土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行了半方差函數(shù)變異性分析，使用GS+7.0軟件對土壤養(yǎng)分及pH值數(shù)據(jù)進(jìn)行了半方差模型擬合，得到各養(yǎng)分及pH值的半方差函數(shù)理論模型及相關(guān)參數(shù)（表4）。由表4可知：土壤pH值較好地符合高斯模型，土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮符合指數(shù)模型，土壤有效磷和速效鉀較好地符合球狀模型。

土壤養(yǎng)分異質(zhì)性是隨機(jī)因素與結(jié)構(gòu)因素共同作用的結(jié)果。在半方差函數(shù)模型中，塊金值（C0）表示由人為活動等非自然因素引起的變異，屬于隨機(jī)變異；基臺值（C）表示系統(tǒng)內(nèi)的總變異；塊基比C0/（C0+C）表示隨機(jī)因素引起的空間變異在系統(tǒng)變異中所占的比例，是反映區(qū)域化變量空間相關(guān)性程度的重要指標(biāo)。當(dāng)C0/（C0+C）＜25%時，表明變量具有強(qiáng)烈的空間自相關(guān)，即主要受到結(jié)構(gòu)性變異的影響；當(dāng)C0/（C0+C）為25%～75%時，變量屬于中等程度空間自相關(guān)；當(dāng)C0/（C0+C）＞75%，變量空間自相關(guān)程度較弱，即主要受隨機(jī)因素影響［30］。變程表示在一定尺度下變量空間相關(guān)性的作用范圍，在變程范圍內(nèi)變量存在空間相關(guān)性，超過變程則不存在。由表4可見：pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮塊基比均小于25%，表明這三者的變異主要是由土壤母質(zhì)、類型等結(jié)構(gòu)性因素引起。但是由于三者變程較小，尤其是堿解氮，變程僅為0.81 km，這主要是由于受到人為施肥的廣泛影響，從而削弱了三者各自的相關(guān)性。有效磷、速效鉀塊基比為25%～75%，屬于中等程度空間自相關(guān)，說明有效磷和速效鉀受到結(jié)構(gòu)性和隨機(jī)性因素的雙重作用。

表4 研究區(qū)土壤養(yǎng)分及pH值的變異函數(shù)理論模型及其相關(guān)參數(shù)Table 4 Theoretical model of variability function and and its related parameters of soil nutrients and pH in the study area

2.4 土壤養(yǎng)分及pH值空間分布特征

為了直觀描述土壤養(yǎng)分及pH值在空間上的分布特征，了解研究區(qū)內(nèi)各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土壤養(yǎng)分狀況，本研究在半方差函數(shù)分析的基礎(chǔ)上，利用擬合得到的理論模型及其相關(guān)參數(shù)，結(jié)合土壤肥力等級評價標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用普通克里格方法進(jìn)行了最優(yōu)無偏插值，繪制了土壤養(yǎng)分及pH值的空間分布圖（圖2）。

由圖2可見：土壤pH值呈近似 “U”型分布格局，除了幾個高值斑塊區(qū)土壤偏堿性外，其余大部分區(qū)域土壤呈酸性，并由南向北酸化程度逐漸增強(qiáng)。土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)由東北向西南逐漸遞減，東部有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對較高。土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)無明顯空間分布特征，區(qū)域內(nèi)有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不明顯且相當(dāng)豐富。土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)由西向東逐漸遞減，并在西北部出現(xiàn)相對高值區(qū)。土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)由中部向東西兩邊遞增，然而土壤有效磷和速效鉀呈斑塊狀的空間分布特征。

從土壤pH值和養(yǎng)分的空間分布情況來看，龍崗、昌化中北部，太陽西南以及清涼峰西部土壤酸化嚴(yán)重，屬于一級，pH值低于pH 5，其余地區(qū)pH值為pH 5～6，pH值處于3級和4級的土壤幾乎沒有。研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)都極其豐富，其中島石、龍崗、昌化、太陽、湍口鎮(zhèn)以及河橋東部有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)都處于3級，且太陽以及太陽和昌化交界處出現(xiàn)了2個高值區(qū)，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于4級，大于40 g·kg－1。清涼峰、河橋中西部以及湍口部分地區(qū)有機(jī)質(zhì)處于2級，質(zhì)量分?jǐn)?shù)也較豐富。與有機(jī)質(zhì)相同，研究區(qū)土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)也很豐富，幾乎所有鎮(zhèn)都處在3級，太陽鎮(zhèn)北部堿解氮達(dá)到了4級。由前面分析可知，研究區(qū)土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)變異較大，在各級均有分布，63%的土壤有效磷不能滿足山核桃正常生長，主要分布在太陽、昌化、龍崗、清涼峰大部分地區(qū)以及河橋、湍口部分地區(qū)，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于10 mg·kg－1，其中龍崗北部、清涼峰西南、太陽和昌化交接地帶有效磷嚴(yán)重不足，低于5 mg·kg－1。其余地區(qū)有效磷能夠很好滿足山核桃生長，尤其是島石、清涼峰和河橋部分區(qū)域有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)極高，處于4級。然而高磷容易造成磷的淋失，因此需要注意磷淋失風(fēng)險。土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)變異性也相對較大，各級均有分布，主要分布在2級以上，且島石南部、昌化中部、河橋中部的高值區(qū)有效鉀大于80 mg·kg－1。研究區(qū)土壤速效鉀均能夠滿足山核桃正常生長。

自然和人為的雙重作用導(dǎo)致土壤養(yǎng)分及pH值空間分布具有較大的變異性，尤其是人為施肥的影響。其次，土壤理化性質(zhì)之間的相互作用不可忽視。由于受到成土母巖、海拔以及人為施肥等因素的影響，導(dǎo)致研究區(qū)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤pH值差異明顯，但是同一鄉(xiāng)鎮(zhèn)pH值變化程度不同，顯然是人為干擾的結(jié)果，尤其是長期施用大量化學(xué)肥料所致。研究區(qū)內(nèi)有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)豐富，但空間分布格局顯示不同鎮(zhèn)之間土壤有機(jī)質(zhì)仍然存在差異。有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的太陽以及昌化，海拔較高，石灰?guī)r面積分布廣，有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累。而海拔較低的河橋、清涼峰以及湍口，石灰?guī)r分布面積小，導(dǎo)致其有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對較低［31］。研究區(qū)內(nèi)有效氮差異不明顯，顯然這與研究區(qū)氮肥施入量相當(dāng)有關(guān)。土壤有效磷與速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)高低差異大，空間分布極為不均。土壤有機(jī)磷的礦化和無機(jī)磷的溶解很大程度上取決于土壤酸度，酸性土壤速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨pH值的升高而增加［32］。由空間分布圖可知土壤pH值較低的區(qū)域其有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對較低，而pH值較高的區(qū)域有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高。速效鉀主要來源于成土母質(zhì)與人為施肥，研究區(qū)施肥水平不同加劇了有效磷與速效鉀的空間分布不均。

2.5 土壤養(yǎng)分對山核桃產(chǎn)量的影響

圖2 研究區(qū)土壤理化性質(zhì)及產(chǎn)量空間分布圖Figure 2 Spatial distribution of soil physical and chemical properties and yield in the study area

產(chǎn)量是最直接反映山核桃林地經(jīng)濟(jì)效益的指標(biāo)，更是林農(nóng)密切關(guān)心的問題。盡管山核桃產(chǎn)量會受到氣象等多種因素的影響，但從以往的調(diào)查和果實(shí)分析來看，營養(yǎng)條件是造成山核桃果實(shí)產(chǎn)量大小年的主導(dǎo)因子［33］。

由圖2可知：島石、昌化、太陽等3個鎮(zhèn)山核桃產(chǎn)量較高，河橋西部產(chǎn)量低，而東部地區(qū)產(chǎn)量高。其余鎮(zhèn)山核桃產(chǎn)量較低，尤其是龍崗鎮(zhèn)，產(chǎn)量偏低。

結(jié)合研究區(qū)土壤養(yǎng)分及pH值分布圖可知：產(chǎn)量較高的島石、昌化、太陽、河橋4個鎮(zhèn)土壤pH值相對較高，產(chǎn)量偏低的龍崗鎮(zhèn)土壤pH值極低。山核桃產(chǎn)量高低與土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高低具有較好的對應(yīng)關(guān)系，然而也存在部分區(qū)域不一致現(xiàn)象，產(chǎn)量較低的湍口和龍崗其有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)反而較高。由于研究區(qū)堿解氮相當(dāng)豐富，因此山核桃產(chǎn)量高低已不受土壤堿解氮限制。山核桃產(chǎn)量較高的島石、昌化、太陽、河橋其土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，產(chǎn)量偏低的龍崗其土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)也較低，而湍口和清涼峰山核桃產(chǎn)量與土壤有效磷水平并不一致。與有效磷相似，太陽、昌化、河橋、龍崗的山核桃產(chǎn)量與土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)較為一致，而清涼峰、湍口、島石的山核桃產(chǎn)量與土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)卻并不一致。綜上所述，山核桃產(chǎn)量受土壤pH值及有機(jī)質(zhì)、速效鉀的影響較大，同時可能還受到地質(zhì)、氣象等其他多種因素的影響。

3 結(jié)論

研究區(qū)土壤嚴(yán)重酸化，pH值的平均值僅為pH 5.23，不適宜山核桃的生長。從山核桃養(yǎng)分需求來看，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效鉀都比較充足，而有效磷處于低水平，大部分地區(qū)有效磷不足。

從空間分布情況來看，研究區(qū)7個鎮(zhèn)土壤都應(yīng)注重酸化改良，其中龍崗、昌化、清涼峰西部以及河橋中部酸化嚴(yán)重，應(yīng)引起足夠重視。土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀均能較好滿足山核桃正常生長，但島石北部小部分地區(qū)速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)略顯不足，應(yīng)合理補(bǔ)充鉀肥，島石、昌化、河橋中部以及太陽北部小范圍需要控制鉀肥的施入。研究區(qū)堿解氮相當(dāng)豐富，應(yīng)適當(dāng)減少氮肥施用。昌化、太陽全鎮(zhèn)，龍崗南部、北部，清涼峰南部，湍口南部急需補(bǔ)充施入磷肥，而島石全鎮(zhèn)、清涼峰與河橋交界區(qū)有效磷極其豐富，必須嚴(yán)格控制磷肥的施用，以防止磷淋失對土壤造成污染。此外，研究區(qū)山核桃產(chǎn)量高低不一，其產(chǎn)量受土壤酸堿度、有機(jī)質(zhì)、速效鉀影響較大。因此，研究區(qū)山核桃林地土壤一方面要注重酸化的改良，另一方面要因地制宜控制或施用化學(xué)肥料，保持土壤養(yǎng)分平衡，促進(jìn)山核桃產(chǎn)業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。

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