平和縣典型蜜柚果園土壤養(yǎng)分狀況綜合評價

沈彥輝，劉文龍，2，王懷利，2，陳宏坤，2，3*， 付強強

(1.金正大生態(tài)工程集團股份有限公司，山東臨沭 276700；2.養(yǎng)分資源高效開發(fā)與綜合利用國家重點實驗室，山東臨沭 276700；3.金正大諾泰爾化學(xué)有限公司，貴州甕安 550400)

土壤養(yǎng)分豐缺以及供應(yīng)強度直接影響琯溪蜜柚的正常生長發(fā)育，因此對優(yōu)質(zhì)蜜柚的產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生不同程度的影響[1-3]，土壤肥力是反映土壤肥沃程度的重要指標(biāo)，為土壤提供作物生長發(fā)育所需各種養(yǎng)分的能力，采用綜合評價土壤肥力的技術(shù)手段獲取土地質(zhì)量狀況信息，進而科學(xué)有效地進行農(nóng)業(yè)開發(fā)工作。近年來國內(nèi)外科研工作者研究的熱點是科學(xué)、合理地對土壤肥料狀況做出評價，進而構(gòu)建系統(tǒng)的土壤肥力評價體系[4-6]。土壤肥力受很大內(nèi)在和外在因素的影響，土壤肥力狀況差異很大，對其進行公正客觀的評價比較困難。依據(jù)經(jīng)驗對養(yǎng)分形態(tài)進行簡單的描述是傳統(tǒng)意義上的土壤質(zhì)量評價方法。近年來，隨著各學(xué)科間的交叉融合，數(shù)學(xué)方法逐步應(yīng)用于土壤質(zhì)量評價體系中，使土壤肥力評價向指標(biāo)化和定量化的方向發(fā)展。目前綜合評價土壤肥力狀況常用的方法主要有主成分分析法[7-8]、指數(shù)合法[9-11]、模糊綜合評價法[12]、聚類分析法[13-14]、屬性識別模型[15]、灰色關(guān)聯(lián)分析法[16]、Fuzzy綜合分析法、基于GIS技術(shù)的評價方法[7，16]等。在具體的研究過程中，由于國際上沒有統(tǒng)一的土壤肥力評價標(biāo)準(zhǔn)以及區(qū)域土壤的差異性，需要根據(jù)所研究地區(qū)的實際情況選取科學(xué)、適宜的評價方法。

原產(chǎn)于我國福建省漳州市平和縣琯溪河畔的琯溪蜜柚[Citrusgrandis(L.)Osbeck.cv.‘Guanximiyou’]，栽培歷史悠久，種植面積大，目前平和縣已成為我國最大的柚類生產(chǎn)基地縣和出口基地縣，享有“世界柚鄉(xiāng)”和“中國柚都”的美譽。前人針對平和縣蜜柚果園土壤養(yǎng)分的豐缺狀況做了一定的研究，取得了一定進展[1-3]。土壤在空間上具有高度的異質(zhì)性，是時空連續(xù)變異體，且隨著肥料施用種類、施用量的變化、種植年限的增加及生態(tài)系統(tǒng)因子的變化，土壤的養(yǎng)分狀況在一定程度上也會隨之發(fā)生相應(yīng)改變。因此，科學(xué)、準(zhǔn)確、系統(tǒng)地掌握當(dāng)前平和縣各蜜柚種植區(qū)土壤肥力狀況是琯溪蜜柚生產(chǎn)中科學(xué)施肥和營養(yǎng)調(diào)控的關(guān)鍵。筆者從生產(chǎn)實際出發(fā)，選取平和縣42個蜜柚果園土壤樣本，在土壤肥力指標(biāo)定量描述的基礎(chǔ)上，通過主成分分析和聚類分析，對福建省漳州市和平縣蜜柚果園土壤養(yǎng)分狀況進行系統(tǒng)綜合評價，對蜜柚種植區(qū)土壤肥力狀況進行等級劃分，旨在為激活土地的潛在生產(chǎn)能力、科學(xué)平衡施肥、提高肥料利用率、土壤培肥管理、測土肥料配方設(shè)計和生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)蜜柚提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗地概況平和縣地處福建省閩南金三角的漳州市西南部，九龍江西上游，地跨116°54′～117°31′E、24°02′～24°35′N，根據(jù)區(qū)域內(nèi)地形和氣候條件的差異，以大芹山脈為分界線將其分為東西兩半縣。東半縣地勢相對平坦，向北傾斜，海拔低，大部分在300 m以下，發(fā)育為丘陵河谷平原，農(nóng)業(yè)種植以種植琯溪蜜柚為主；西半縣地勢向西傾斜，海拔在300～400 m，發(fā)育為中低山地貌，農(nóng)業(yè)種植以種植水稻(OryzasativaL.)和“白芽奇蘭”茶(CamelliasinensisL.cv.‘Baiya-qilan’)等為主。地處南亞熱帶，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，全年平均氣溫17.5～21.3 ℃，日照和太陽輻射時間中等，年平均霜期41.3 d，春秋冬溫差小，氣候溫暖，夏季較長，酷熱嚴(yán)寒少見，雨季長、雨量充沛，年平均降雨量1 600～2 000 mm，年平均蒸發(fā)量1 400 mm，但降雨不均衡，干濕季明顯，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣候條件優(yōu)異。土壤以水稻土、磚紅性紅壤、紅壤為主，面積分別為10.04%、24.01%和53.13%。

1.2土壤采集與測定根據(jù)福建省漳州市平和縣蜜柚的分布狀況，2016年實地調(diào)查了平和縣的小溪鎮(zhèn)、山格鎮(zhèn)、文峰鎮(zhèn)、南勝鎮(zhèn)、坂仔鎮(zhèn)、安厚鎮(zhèn)、大溪鎮(zhèn)、霞寨鎮(zhèn)、九峰鎮(zhèn)、蘆溪鎮(zhèn)、五寨鄉(xiāng)、國強鄉(xiāng)、崎嶺鄉(xiāng)、長樂鄉(xiāng)等地區(qū)的42個規(guī)模種植的蜜柚果園。采樣點分布采用如下原則[17]：①果園代表性原則。取樣果園面積不小于3 300 m2；②分布均勻性原則。每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)各選取一個沖積物發(fā)育的果園土壤、低海拔山地果園土壤、相對海拔較高的山地果園土壤。調(diào)查了解蜜柚的種植環(huán)境和近2年的施肥情況及田間管理等情況后，按田間統(tǒng)計方法分別采集各蜜柚果園代表性蜜柚土壤，取樣點地塊面積為0.05～0.67 hm2，采用定位系統(tǒng)精準(zhǔn)定位，采集土壤樣品時，在蜜柚植株下離根莖40～60 cm處(避開施肥區(qū))采樣，在已確定的采樣點，清除土壤表面枯枝落葉，以反映采樣地點的真實養(yǎng)分狀況和供肥能力。采樣時使用人工土壤取土器按照“S”型取樣法采集9～12個土壤樣品，混合均勻后作為該點土樣(約1.5 kg)，共采集42個。土樣經(jīng)編號登記、自然風(fēng)干、去雜磨細后，分別過2.0 mm和0.2 mm孔徑的尼龍篩裝袋備用。

土壤測定指標(biāo)包括：pH，土壤有機質(zhì)、土壤中的全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、速效錳、速效鋅、速效硼、交換性鈣、交換性鎂13個指標(biāo)，每個樣品重復(fù)3次。測定方法參考鮑士旦[18]《土壤農(nóng)化分析》。

2 結(jié)果與分析

2.1土壤養(yǎng)分基本狀況根據(jù)調(diào)查的42個土壤數(shù)據(jù)分析結(jié)果，平和縣蜜柚果園土壤大、中、微量養(yǎng)分含量狀況存在較大差異(表1)。其中差異最大的大量元素為速效鉀，其含量為32.01 ～ 976.54 mg/kg，相差30倍，標(biāo)準(zhǔn)差為205.96，變異系數(shù)高達97.19%；中量元素鈣、鎂含量差異較大的為交換性鈣，其含量為20.36～597.14 mg/kg，相差30倍，標(biāo)準(zhǔn)差為150.69，變異系數(shù)達69.43%；差異最大微量元素為速效鋅，其含量為0.14 ～12.74mg /kg，相差91倍，標(biāo)準(zhǔn)差為3.03，變異系數(shù)高達97.04%；琯溪蜜柚適宜生長的pH為5.5～6.5，該次調(diào)查所取42個土壤pH平均值為4.65，大部分土壤pH在3.94～5.00，占總數(shù)的76.19%，不適合蜜柚的生長。大量元素全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀含量的平均值為0.66 g/kg、0.84 g/kg、7.18 g/kg 、51.84 mg/kg、109.33 mg/kg、211.91 mg/kg；中量元素鈣鎂含量的平均值為217.26、61.12 mg/kg；微量元素速效錳、速效鋅、速效硼含量的平均值為18.26、3.12、0.10 mg/kg(表2)；有機質(zhì)含量的平均值為13.71 g/kg?？傮w來看，平和縣蜜柚果園土壤養(yǎng)分狀況為大量元素全磷和速效磷、微量元素速效鋅含量較為豐富，然而普遍存在缺大量元素氮、鉀、中量元素鈣、鎂和微量元素硼的情況。

表1 平和縣琯溪蜜柚果園土壤養(yǎng)分含量

2.2土壤養(yǎng)分間的相關(guān)性對土壤養(yǎng)分含量進行主成分分析的前提條件是確定各土壤養(yǎng)分之間是否存在相關(guān)性，假如表征土壤間各養(yǎng)分含量相關(guān)性大小的相關(guān)性系數(shù)均小于0.3，且統(tǒng)計檢驗未通過，那么原有挑選的變量就不適于進行因子(主成分)分析[20]。由表2可知，土壤中任一養(yǎng)分含量指標(biāo)與土壤中其他養(yǎng)分指標(biāo)存在不同程度的相關(guān)性?；谕寥鲤B(yǎng)分指標(biāo)間的相關(guān)性，直接根據(jù)各養(yǎng)分指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系對土壤肥力狀況進行系統(tǒng)綜合評價時，由于潛在信息重疊的出現(xiàn)，在一定程度上影響了評價結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了使評價結(jié)果更加精準(zhǔn)，將表 2 中不同養(yǎng)分含量之間的相關(guān)系統(tǒng)通過Bartlett球度進行檢驗，結(jié)果表明，相伴概率為0.000，通常認(rèn)為，相伴概率小于0.05的顯著水平，均可作為因子進行因子(主成分)分析。因此，該研究基于以上的分析結(jié)果認(rèn)為利用主成分分析法對該區(qū)域復(fù)雜的養(yǎng)分指標(biāo)體系進行信息提取是可行的。

表2 琯溪蜜柚果園土壤養(yǎng)分間相關(guān)性分析

注：*為顯著水平，**為極顯著水平

Note：* stands for significant differences;** stands for very significant differences

2.3土壤主成分分析基于不同養(yǎng)分指標(biāo)間的兩兩相關(guān)矩陣關(guān)系，求出其特征值、特征值的貢獻率以及其累計貢獻率。一般當(dāng)特征值累計貢獻率≥85%時，認(rèn)為該幾個特征值所代表的信息量已達到原始數(shù)據(jù)信息總量的絕大部分。由表3可知，前5個特征值的累計貢獻率已達到要求。表4為前5個特征值的特征向量。由表3、4可知，第1主成分是琯溪蜜柚果園土壤氮、磷、鉀、有機質(zhì)和速效鋅養(yǎng)分狀況的綜合反映；主成分2是琯溪蜜柚果園土壤pH和鈣、鎂及速效錳供應(yīng)狀況的綜合反映；主成分3是琯溪蜜柚果園土壤鉀和速效硼供應(yīng)狀況的綜合反映；主成分4是琯溪蜜柚果園土壤氮供應(yīng)狀況的綜合反映；主成分5是琯溪蜜柚果園土壤有機質(zhì)的綜合反映。

2.4聚類分析根據(jù)不同土壤樣本綜合得分[21]，以歐氏距離為衡量土壤樣本間差異大小的指標(biāo)。采用類平均法進行系統(tǒng)聚類，結(jié)果表明2個樣本分為5類，據(jù)此，將土壤樣本養(yǎng)分狀況分為5個等級：第Ⅰ類(2.8≤F≤4.08)，該類包括3個土樣，所占比例為7.14%；第Ⅱ類(0.47≤F≤1.38)，土樣數(shù)為6個，所占比例為14.29%；第Ⅲ類(-0.04≤F≤0.16)，土樣數(shù)為7個，所占比例為16.67%；第Ⅳ類(-0.69≤F≤-0.19)，土樣數(shù)為19個，所占比例為45.24%，第Ⅴ(-1.4≤F≤-0.91)，土樣數(shù)為7個，所占比例為16.67%。總體來看，琯溪蜜柚土壤養(yǎng)分類型主要集中在Ⅳ類，所占比例為45.24%，主要集中在霞寨鎮(zhèn)、國強鄉(xiāng)、大溪鎮(zhèn)、安厚鎮(zhèn)、五寨鄉(xiāng)、九峰鎮(zhèn)等。第Ⅰ類樣品比例最小，僅為7.14%。各等級比例情況見表5。

表3琯溪蜜柚果園土壤養(yǎng)分的特征值、方差貢獻率和累計貢獻率

Table3Eatures，variancecontributionrateandcumulativecontributionrateofguanxipomeloorchardsoilnutrients

主成分Principal components特征值Eigenvalue貢獻率Contribution rate%累計貢獻率Cumulative contribution rate∥%15.96145.85245.85222.40418.48964.34031.32210.16874.50840.8816.77481.28250.7455.73287.01460.4883.75390.76870.4213.24194.00980.3172.44196.45090.1851.42197.871100.1451.11598.986110.0830.63599.621120.0330.25699.877130.0160.123100

表4 前5個特征值對應(yīng)的特征向量akj

表5 蜜柚果園各等級養(yǎng)分狀況

由表6可知，第Ⅰ類土壤具有較高的養(yǎng)分含量，除速效錳含量外，各養(yǎng)分含量均顯著高于其他4類；第Ⅱ類土壤整體養(yǎng)分含量處于較高水平，除速效磷、有機質(zhì)和速效硼含量外，各養(yǎng)分含量均顯著高于其他3類，此外，速效錳含量顯著高于其他4類；分析表明，Ⅰ類蜜柚果園土壤相對缺錳；Ⅱ類蜜柚果園土壤相對缺磷和鉀；Ⅲ類蜜柚果園土壤相對缺氮、磷和鉀；Ⅳ類蜜柚果園土壤大、中、微量元素均相對缺乏。綜上所述，第Ⅰ類蜜柚果園土壤類型為養(yǎng)分極豐富型土壤；第Ⅱ類為養(yǎng)分豐富型土壤；第Ⅲ類為養(yǎng)分較豐富型，相對第Ⅱ類，土壤大量養(yǎng)分氮、磷和鉀含量相對不足；第Ⅳ類土壤大、中、微量養(yǎng)分含量均缺乏，為養(yǎng)分缺乏型土壤；第Ⅴ類各養(yǎng)分因子均遠低于總體平均水平，為養(yǎng)分極缺乏型土壤。

表6 不同等級琯溪蜜柚果園土壤養(yǎng)分指標(biāo)

注：同列不同小寫字母表示不同等級間差異顯著(P<0.05)

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences between different levels at 0.05 level

3 結(jié)論與討論

平和縣作為我國琯溪蜜柚的主產(chǎn)區(qū)，其琯溪蜜柚果園土壤養(yǎng)分狀況一直都是科研工作者研究的重點。曾瑞琴[1]、章明清等[2]、黃育宗等[3]對琯溪蜜柚果園土壤養(yǎng)分狀況做了不少研究工作，取得了一定的進展。但土壤是一個時空連續(xù)的變異體，在空間上具有高度的異質(zhì)性，且隨著生態(tài)因子的變化、肥料施用的調(diào)整以及種植年限的增長，其養(yǎng)分狀況隨之發(fā)生改變。因此，準(zhǔn)確掌握當(dāng)前和平縣琯溪蜜柚果園土壤養(yǎng)分狀況，發(fā)揮土地的生產(chǎn)潛力，指導(dǎo)果農(nóng)科學(xué)平衡施肥，提高肥料利用率，進而提高琯溪蜜柚的產(chǎn)量和改善其品質(zhì)具有重要的指導(dǎo)意義。

建議平和縣琯溪蜜柚主產(chǎn)區(qū)的果園施肥遵循以下原則：①合理使用化肥，除盡量避免施用酸性肥料外，可以適量施用生理堿性肥料調(diào)節(jié)土壤，如碳酸氫銨、氨水、石灰氮、鈣鎂磷肥、磷礦石粉、草木灰等，中和酸性，以調(diào)節(jié)土壤pH。②應(yīng)適當(dāng)增施有機肥或者生物菌肥，通過增加土壤微生物的數(shù)量，提高土壤有機質(zhì)含量。③后期施磷肥應(yīng)注意開溝集中施入或與有機肥以及生物菌肥混合施入；分層施磷肥，由于磷肥在土壤中移動性小，因此，在底層和淺層都要施入磷肥；適量施磷肥，磷肥肥效長，基施一次可管2～3茬，因此不必每茬均施磷肥，同時還要根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量和土壤肥力計算適當(dāng)用量，考慮氮、磷、鉀的平衡。④優(yōu)先選用堿性鉀肥，由于蜜柚屬于忌氯果樹，不建議施用氯化鉀，此時，可通過施用草木灰，進而提高蜜柚品質(zhì)和產(chǎn)量；采果后，可深埋草木灰，此時，土壤溫度較高，施用草木灰不但可以補充營養(yǎng)，還可以中和土壤酸性，有利于來年根系生長；由于長春梢、開花時，環(huán)割處未愈合，根系無法從土壤吸收營養(yǎng)，春季采用葉面噴施鉀肥，可用多元葉面肥花前2～3次，花后1次，同時可配合農(nóng)藥一起使用。⑤施鈣、鎂肥，酸性土壤施用石灰，石灰可以降低土壤酸度，增加土壤交換鈣、鎂的含量；合理施肥，酸性土壤除施石灰外，應(yīng)多施有機肥，少施氮和鉀等酸性肥料，石灰不能與有機肥混施；葉面噴施鈣、鎂肥，新葉展開期或生長期，葉面噴施硝酸鈣、硝酸鎂；保持水土，坡地宜修水平梯地。⑥硼肥施入以土壤施肥為主，葉面噴施為輔，這是由于葉片對硼元素的吸收能力相對較差，單靠葉面肥噴施很難滿足琯溪蜜柚周年生長對硼元素的需求。硼元素肥料施入應(yīng)遵循前期多施、后期少施的原則，除作為根外追肥外，剩下的可結(jié)合下春肥時混合施入，以確保春梢及幼果的正常生長。