基于GIS的南疆果園土壤肥力評(píng)價(jià)

賴 寧，陳署晃，付彥博，黃 建，耿慶龍

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)遙感中心，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】土壤是生物、氣候、母質(zhì)、地形、時(shí)間等自然因素和人類(lèi)活動(dòng)綜合作用產(chǎn)物，能夠有效協(xié)調(diào)作物生長(zhǎng)發(fā)育所需的水、肥、氣、熱等條件，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。目前，在南疆核桃紅棗園存在土壤肥力主控因素不明、施肥不合理，導(dǎo)致樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)失調(diào)、產(chǎn)量不穩(wěn)定、果品品質(zhì)下降，土壤養(yǎng)分比例失衡，需要對(duì)南疆核桃紅棗園土壤肥力狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。土壤肥力是土地生產(chǎn)力的基礎(chǔ)，其高低決定了作物的生產(chǎn)潛力[2]，果園土壤肥力的高低直接影響果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育和果實(shí)的產(chǎn)量品質(zhì)，對(duì)其土壤肥力的客觀評(píng)價(jià)和合理分析，可揭示土壤養(yǎng)分的空間分布與各區(qū)域土壤肥力狀況，為其科學(xué)精準(zhǔn)施肥、防治土壤退化和提升地力等提供科學(xué)依據(jù)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要采用土壤質(zhì)量動(dòng)力學(xué)法、土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)法、主成分分析和模糊數(shù)學(xué)等方法進(jìn)行土壤養(yǎng)分分區(qū)和綜合肥力評(píng)價(jià)[3-7]。近年來(lái)，運(yùn)用GIS和相關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)建立多評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，已廣泛應(yīng)用于土壤養(yǎng)分空間變異和肥力評(píng)價(jià)研究。劉茂等[8]以土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、pH、鹽分和有效鋅作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用特爾斐法和模糊數(shù)學(xué)對(duì)庫(kù)爾勒市香梨園土壤肥力評(píng)價(jià)。任艷芳等[9]以土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用主成分分析和模糊數(shù)學(xué)隸屬度函數(shù)，評(píng)價(jià)了貴州開(kāi)陽(yáng)縣茶園土壤肥力質(zhì)量。李強(qiáng)等[10]選取pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、全氮、有效磷、速效鉀、有效鋅、有效鉬等為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用模糊數(shù)學(xué)對(duì)云南曲靖煙區(qū)土壤肥力適宜性評(píng)價(jià)。徐澤等[11]選用pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、交換性鎂、有效錳和有效硼等為評(píng)價(jià)因子，應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)了重慶市永川區(qū)典型茶園土壤肥力。趙蛟等[12]選取全氮、堿解氮、有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀等9個(gè)土壤肥力指標(biāo)，利用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)了建甌市毛竹林土壤肥力?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】國(guó)內(nèi)外學(xué)者在進(jìn)行研究時(shí)多是選取土壤肥力的養(yǎng)分指標(biāo)，以土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、有效鋅等為評(píng)價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用主成分分析、模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)模型等方法，評(píng)價(jià)土壤肥力狀況，選擇土壤物理性狀，土壤生物指標(biāo)等因子開(kāi)展綜合評(píng)價(jià)相對(duì)較少。針對(duì)新疆干旱區(qū)綠洲核桃紅棗園土壤養(yǎng)分分區(qū)肥力評(píng)價(jià)研究未見(jiàn)報(bào)道?；贕IS研究新疆溫宿縣核桃和紅棗果園土壤肥力水平?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以溫宿縣核桃紅棗園土壤為研究對(duì)象，選取影響土壤肥力因素的化學(xué)因素、物理因素指標(biāo)，即土壤鹽分含量、有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅、有效硼、土壤質(zhì)地和質(zhì)地構(gòu)型作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，綜合用于層次分析法、特爾斐法、模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)溫宿縣核桃紅棗園土壤肥力，為南疆果園肥力評(píng)價(jià)、核桃紅棗合理科學(xué)施肥、果園地力提升和林果提質(zhì)增效提供技術(shù)支持。

圖1 研究區(qū)采樣點(diǎn)示意
Fig. 1 Sampling sites of the study area

1 材料與方法

1.1 材 料

新疆阿克蘇地區(qū)，溫宿縣位于天山中段的托木爾蜂南麓，塔里木盆地北部邊緣，地理位置79°28′～81°30′E，40°52′～42°15′N(xiāo)。氣候特征表現(xiàn)為熱量充足，日照長(zhǎng)，降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈。年均氣溫10.1℃，≥0℃積溫4 096.5℃，≥10℃積溫3 676.2℃，無(wú)霜期185 d，年平均降水量65.4 mm，屬于典型溫帶大陸性荒漠氣候。圖1

在2015年10月，對(duì)新疆溫宿縣7.45×104hm2核桃紅棗園進(jìn)行野外調(diào)查取樣。綜合土壤肥力、類(lèi)型、質(zhì)地，以溫宿縣耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用了地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，建立了半方差函數(shù)模型，分析其土壤性質(zhì)空間變異特征，確定溫宿縣核桃紅棗園土壤合理取樣間隔和樣點(diǎn)空間布局。半方差函數(shù)模型[13]如下：

其中Z(x)是空間區(qū)域內(nèi)x位置上某土壤特性的觀測(cè)值。h為樣本的位置間距矢量。r(h)是點(diǎn)與點(diǎn)之間距離h的半方差。

采用Cochran法[14]確定取樣數(shù)量，其計(jì)算公式為：

n=(t×Std)2/d2.

n為需要的取樣數(shù)量，t為與顯著性水平(95%)相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)偏差，Std為樣本標(biāo)準(zhǔn)差，d=樣本平均值×相對(duì)誤差(%)。

綜合土壤理化性質(zhì)及養(yǎng)分空間變異特征布設(shè)合理采樣點(diǎn)1 465個(gè)。有研究表明果園土壤養(yǎng)分水平方向變異性表現(xiàn)為150 cm<100 cm<200 cm<50 cm，垂直方向表現(xiàn)為40～60 cm<20～40 cm<0～20 cm[15,16]；為了避免因采樣帶來(lái)的數(shù)據(jù)誤差，采用以果樹(shù)為中心，采用"米"字形，以150 cm為半徑采樣，取樣深度0～60 cm，采用四分法取約0.50 kg土樣帶回實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)過(guò)風(fēng)干、研磨、過(guò)篩、混勻、裝瓶后備測(cè)試分析。圖1，表 1

表1 土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
Table 1 Classification standards of soil nutrient status

養(yǎng)分名稱(chēng)Nutrient name分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Classi cation standard豐Abundant平Avg缺Lack123456有機(jī)質(zhì)Organic matter(g/kg)>4030～4020～3010～206～10<=6全氮Total N(g/kg)>2.01.5～2.01.0～1.50.75～1.00.5～0.75<=0.5堿解氮Hydrolysable N(mg/kg)>150120～15090～12060～9030～60<=30速效磷Available P(mg/kg)>4020～4010～205～103～5<=3速效鉀Fast-acting K(mg/kg)>200150～200100～15050～10030～50<=30有效鋅Available Zn(mg/kg)>21～2<1有效錳Available Mn(mg/kg)>107～10<7有效硼Available B(mg/kg)>1.00.5～1.0<0.5有效銅Available Cu(mg/kg)>1.00.2～1.0<0.2有效鐵Available Fe(mg/kg)>10.05～10<5

1.2 方 法

1.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取與測(cè)定

評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取是保證評(píng)價(jià)準(zhǔn)確和精確的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)研究區(qū)土壤類(lèi)型和果樹(shù)的生理特征，遵循重要性、易獲取性、差異性、穩(wěn)定性等原則，參考《耕地質(zhì)量等級(jí)》(GB/T 33469-2016》，確定以果園土壤鹽分含量、有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅、有效硼、土壤質(zhì)地和質(zhì)地構(gòu)型作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

評(píng)價(jià)指標(biāo)采用常規(guī)分析方法測(cè)定[17]，土壤有機(jī)質(zhì)(OM)采用重鉻酸鉀外加熱氧化法測(cè)定，全氮(TN)采用凱氏蒸餾法測(cè)定；堿解氮(AN)采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；速效磷(AP)采用NaHCO3浸提鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀(AK)采用1 mol/L NH4Ac浸提火焰光度法測(cè)定；有效Cu、Fe、Zn、Mn采用DTPA浸提，原子吸收分光光度法測(cè)定；有效B用沸水浸提，采取甲亞胺比色法測(cè)定。參照《全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》[18]，對(duì)研究區(qū)土壤化學(xué)性質(zhì)狀況進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。土壤質(zhì)地和質(zhì)地構(gòu)型通過(guò)土壤采樣、挖取土壤剖面觀察和參考《新疆土壤》[19]判定。表1

1.2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬函數(shù)與權(quán)重的確定

運(yùn)用層次分析法，根據(jù)指標(biāo)的農(nóng)學(xué)意義并咨詢專(zhuān)家，將研究區(qū)13個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)按照相互之間的隸屬關(guān)系構(gòu)造層次結(jié)構(gòu)，第一層為目標(biāo)層，即果園土壤肥力；第二層為準(zhǔn)則層，即為相對(duì)共性因素，包括土壤養(yǎng)分、土壤環(huán)境；第三層為指標(biāo)層，即各準(zhǔn)則層對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，如土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效鐵、鹽分含量和土壤質(zhì)地等。表2

表2 土壤鹽分含量評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
Table 2 Classification standards of soil salinity status

鹽分含量Soil salinity status(g/kg)非鹽漬化Non-salinization輕鹽化鹽漬化Light salinization中鹽化鹽漬化Medium salinization重鹽化鹽漬化Severe salinization鹽土solonchak< 2.52.5～6.06.0～12.012.0～20.020.0

采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)模型，根據(jù)作物效應(yīng)曲線將選定的13個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)變成范圍為0.1～1.0的無(wú)量綱值，其值的大小反映了其隸屬程度，最大值1.0，表示果園土壤肥力最為良好的狀態(tài)，最小值0.1，表示土壤肥力的嚴(yán)重缺乏或各肥力因子間不協(xié)調(diào)。列出評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度函數(shù)類(lèi)型及閾值。表3

表3 各評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度函數(shù)類(lèi)型及閾值
Table 3 Membership function type and threshold of each evaluation index

評(píng)價(jià)指標(biāo)Evaluation index隸屬函數(shù)類(lèi)型Membership function type下限Lower limit上限Upper limit有機(jī)質(zhì)Organic matter(g/kg)戒上型 Upper limit type6.0040.00全氮Total N(g/kg)戒上型 Upper limit type0.502.00堿解氮Hydrolysable N(mg/kg)戒上型 Upper limit type30150速效磷Available P(mg/kg)戒上型 Upper limit type3.0040.00速效鉀Fast-acting K(mg/kg)戒上型 Upper limit type30200有效鋅Available Zn(mg/kg)戒上型 Upper limit type1.002.00有效錳Available Mn(mg/kg)戒上型 Upper limit type7.0010.00有效硼Available B(mg/kg)戒上型 Upper limit type0.501.00有效銅Available Cu(mg/kg)戒上型 Upper limit type0.201.00有效鐵Available Fe(mg/kg)戒上型 Upper limit type5.0010.00鹽分含量Soil salinity status(g/kg)戒下型 Lower limit type12.002.50土壤質(zhì)地 Soil Texture概念型 Conceptual type--質(zhì)地構(gòu)型Texture form概念型 Conceptual type--

采用特爾斐法，咨詢相關(guān)專(zhuān)家，建立判別矩陣，確定目標(biāo)層特征向量Bi，采用相關(guān)系數(shù)法，分析指標(biāo)層各指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)，構(gòu)建相關(guān)系數(shù)矩陣，確定各指標(biāo)的特征向量Ci。各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重為目標(biāo)層特征向量Bi與指標(biāo)層特征向量Ci的乘積，各指標(biāo)的權(quán)重。圖2，表4

1.2.3 綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的計(jì)算

采用域法識(shí)別特異值，即平均值±3 倍標(biāo)準(zhǔn)差去除異常值，在此區(qū)間外的數(shù)據(jù)定位特異值，然后分別用正常最大值或最小值代替特異值。利用 SPSS20.0軟件對(duì)樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性分析，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行K-S(Kolmogorov-Smimov)檢驗(yàn)。采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件 GS+ 9.0 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行半方差函數(shù)的計(jì)算和理論模型擬合。利用Arc GIS10.2GIS軟件，采用國(guó)家大地坐標(biāo)系CGCS2000，完成地圖矢量化、空間分析，屬性提取等數(shù)據(jù)處理工作。采用模糊綜合評(píng)價(jià)法Fuzzy綜合評(píng)判法進(jìn)行綜合。綜合評(píng)價(jià)指數(shù) IFI(Integrated Fertility Index)公式[4]如下：

式中：n為參評(píng)指標(biāo)數(shù)量，fi為第i個(gè)指標(biāo)的隸屬度，wi為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。0

圖2 層次模型
Fig.2 Diagram of hierarchical model表4 各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重Table 4 Weights of the evaluation indexes

評(píng)價(jià)指標(biāo)Evaluation index土壤養(yǎng)分B1Soil nutrients 微量元素B2Microelement土壤環(huán)境B3Soil environment0.543 70.206 60.249 7權(quán)重Weight有機(jī)質(zhì)Organic matter0.230 7--0.125 4全氮Total N0.196 8--0.107 0堿解氮Hydrolysable N0.192 1--0.104 4速效磷Available P0.189 3--0.102 9速效鉀Fast-acting K)0.191 1--0.103 9有效鋅Available Zn-0.191 7-0.039 6有效錳Available Mn-0.231 8-0.047 9有效硼Available B-0.191 7-0.039 6有效銅Available Cu-0.192 7-0.039 8有效鐵Available Fe-0.192 1-0.039 7鹽分含量Soil salinity status--0.334 30.083 5土壤質(zhì)地--0.321 70.080 3質(zhì)地構(gòu)型0.343 90.085 9

1.3 數(shù)據(jù)處理

為對(duì)研究區(qū)土壤肥力有整體認(rèn)識(shí)，在 SPSS20.0軟件對(duì)1 465個(gè)采樣點(diǎn)樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 果園土壤肥力指標(biāo)

研究表明,溫宿縣核桃和紅棗果園土壤有機(jī)質(zhì)含量較低，平均值為9.59 和10.92 g/kg，中等變異；土壤全氮含量偏低，分別有69.37%和60.79%的土壤樣品處于“缺”的水平，平均含量分別為0.66和0.70 g/kg，屬中等變異；土壤堿解氮含量整體偏低，分別有87.99%和85.90%的土壤樣品處于“缺”的水平，平均含量分別為39.50和43.55 mg/kg，屬中等變異；土壤有效磷含量中等，分別有55.25%和62.11%的樣品處于“平”的水平，平均值分別為18.60和16.40 mg/kg，變異性高，屬?gòu)?qiáng)變異，這是溫宿縣10萬(wàn)畝生態(tài)園土壤質(zhì)地為沙土，質(zhì)地構(gòu)型為漏沙型，不保水保肥，土壤速效磷含量低所造成的；土壤速效鉀含量屬于中高水平，分別有61.86%和55.07%的樣品處于"平"的水平，有36.34%和44.05%的樣品處于"豐"的水平，平均含量分別為140.40和148.72 mg/kg，中等變異；土壤有效銅含量較高，分別有64.56%和88.68%的樣品處于"豐"的水平，平均含量分別為1.37和1.67 mg/kg，中等變異；核桃園土壤有效硼含量中等，有50.63%的樣品處于"平"水平，平均含量為0.83 mg/kg，紅棗園土壤有效硼含量處于中高水平，有52.83%的樣品處于"豐"水平，平均含量為1.10 mg/kg，兩類(lèi)果園土壤有效硼變異性均屬中等變異；土壤有效錳較低，分別93.67%和86.79%的樣品處于"缺"的水平，平均含量分別為4.68和5.21 mg/kg，中等變異；土壤有效鋅含量處于中低水平，分別有54.93%和48.00%的樣品處于"缺"的水平，平均含量分別為1.46和1.44 mg/kg，中等變異；土壤有效鐵含量較高，分別有49.37%和60.38%的樣品處于"豐"的水平，平均含量分別為11.25和13.04 mg/kg，中等變異；土壤鹽分含量較低，分別有89.19%和88.55%的樣品屬非鹽漬化土壤，平均鹽分含量分別為1.38和1.40 g/kg，屬中等變異。表5，圖3，表6

表5 溫宿縣果園土壤養(yǎng)分和微量元素含量描述性統(tǒng)計(jì)
Table 5 Descriptive statistics of soil nutrients and microelement in orchards in Wensu County

核桃園 Walnut orchards紅棗園 Jujube orchards均值Mean標(biāo)準(zhǔn)差SD變異系數(shù)CV(%)均值Mean標(biāo)準(zhǔn)差SD變異系數(shù)CV(%)有機(jī)質(zhì)Organic matter(g/kg)9.59 4.83 50.40 10.92 4.21 38.50 全氮Total N(g/kg)0.66 0.24 35.70 0.70 0.22 30.79 堿解氮Hydrolysable N(mg/kg)39.50 22.61 57.24 43.55 17.94 41.19 速效磷Available P(mg/kg)18.60 24.99 134.38 16.40 18.40 112.16 速效鉀Fast-acting K(mg/kg)140.40 55.40 39.46 148.72 46.87 31.52 有效銅Available Cu(mg/kg)1.37 0.86 63.01 1.67 0.62 37.09 有效硼Available B(mg/kg)0.83 0.47 56.70 1.10 0.47 42.49 有效錳Available Mn(mg/kg)4.68 1.72 36.72 5.52 1.54 27.84 有效鋅Available Zn(mg/kg)1.46 1.29 88.22 1.631.44 88.40 有效鐵Available Fe(mg/kg)11.25 7.09 62.98 13.04 6.09 46.69

圖3 溫宿縣果園土壤養(yǎng)分豐缺狀況
Fig.3 The soil nutrient level status of orchards in Wensu County表6 溫宿縣果園土壤鹽分含量描述性統(tǒng)計(jì)Table 6 Descriptive statistics of soil salinity status in orchards in Wensu County

均值Mean標(biāo)準(zhǔn)差SD變異系數(shù)CV(%)非鹽漬化Non-salinization(%)輕鹽化鹽漬化Light salinization(%)中鹽化鹽漬化Medium salinization(%)重鹽化鹽漬化Severe salinization(%)核桃園Walnut orchards1.38 1.28 92.74 89.19 9.61 0.90 0.30 紅棗園Jujube orchards1.40 0.93 66.65 88.55 10.57 0.88 0.00

2.2 果園土壤肥力評(píng)價(jià)

根據(jù)溫宿縣林業(yè)與草原局2015年的調(diào)查統(tǒng)計(jì)資料，溫宿縣核定紅棗核桃果園面積為74 570.60 hm2，其中核桃園面積為47 357.00 hm2，紅棗園面積為27 213.60 hm2。按照《國(guó)家耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)研究區(qū)果園土壤綜合肥力指數(shù)IFI進(jìn)行分級(jí)，分為高肥力區(qū)(>0.66)、中肥力區(qū)(0.57～0.66)、低肥力區(qū)(0.45～0.57)和極低肥力區(qū)(≤0.45)4個(gè)等級(jí)，計(jì)算所調(diào)查果園土壤各肥力水平的實(shí)體面積。高肥力水平的核桃園面積有3 254.68 hm2，占核桃園總面積的6.87%，這一肥力水平的土壤養(yǎng)分含量高于其他肥力等級(jí)的核桃園，障礙因素少；中肥力水平的核桃園面積有21 617.96 hm2，占核桃園總面積的45.65%，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮含量處于中低水平，有效磷、速效鉀和微量元素處于中高水平，鹽分含量低，屬非鹽漬化和輕度鹽漬化；低肥力的核桃園面積有16 847.1 hm2，占核桃園總面積的35.57%，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮含量處于低水平，有效磷和速效鉀處于中低水平，有效錳含量較低，其他微量元素含量處于中低水平，部分果園土壤存在輕度和中度鹽漬化；極低肥力水平的核桃園面積有5 637.26 hm2，占核桃園總面積的11.91%，土壤養(yǎng)分和微量元素含量均處于低水平，部分果園土壤存在輕度、中度和重度鹽漬化，土壤貧瘠。核桃園土壤肥力水平總體屬中低肥力水平。表7

有764.55 hm2紅棗園土壤肥力處于高肥力水平，占紅棗園總面積的2.81%，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、有效銅、有效鋅、有效錳硼、有效錳和有效鐵處于中高水平，土壤鹽分含量較低，屬非鹽漬化土壤；有12 668.69 hm2紅棗園土壤處于中等肥力，占紅棗總面積的46.55%，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮和有效錳含量處于中低水平，有效磷、速效鉀、有效銅、有效鋅、有效錳和有效鐵處于中高水平，土壤鹽分含量較低，屬非鹽漬化土壤；土壤肥力為低肥力的紅棗園面積有12 069.98 hm2，占紅棗園總面積的44.35%，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效鋅和有效錳含量處于低水平，有效磷、速效鉀、有效銅、有效錳和有效鐵處于中低水平，有部分果園土壤存在輕度和中度鹽漬化；土壤肥力為極低肥力的紅棗園面積有1 710.38 hm2，占紅棗園總面積的6.29%，土壤養(yǎng)分和微量元素含量均處于低水平，部分果園土壤存在輕度、中度和重度鹽漬化，土壤貧瘠。紅棗園土壤肥力總體屬中低肥力水平。有機(jī)質(zhì)、氮素、磷素、有效性錳和鋅缺乏是影響溫宿縣核桃和紅棗果園土壤肥力水平主要障礙因子。表7,圖4

表7 溫宿縣果園土壤肥力水平評(píng)價(jià)
Table 7 Evaluation result of soil fertility level of orchards in Wensu County

土壤肥力水平Soil fertility level肥力綜合指數(shù)(IFI)Integrated fertility index面積Area (hm2)面積比例Area proportion (%)核桃園 Walnut orchards高肥力區(qū)High fertility areaIFI>0.663 254.686.87中肥力區(qū)Middle fertilizer area0.66≥IFI>0.5721 617.9645.65低肥力區(qū)Low fertility area0.57≥IFI>0.4516 847.135.57極低肥力區(qū)Very low fertility areaIFI≤0.455 637.2611.91紅棗園Jujube orchards高肥力區(qū)High fertility areaIFI>0.66764.552.81中肥力區(qū)Middle fertilizer area0.66≥IFI>0.5712 668.6946.55低肥力區(qū)Low fertility area0.57≥IFI>0.4512 069.9844.35極低肥力區(qū)Very low fertility areaIFI≤0.451 710.386.29

圖4 溫宿縣核桃紅棗果園土壤肥力分區(qū)
Fig. 4 The soil fertility zoning map of walnut garden and jujube orchards in Wensu County

3 討 論

由于土壤養(yǎng)分的空間變異性，進(jìn)行區(qū)域土壤肥力水平評(píng)價(jià)時(shí)，在平衡采樣成本和保證一定準(zhǔn)確度的前提下考慮取樣的合理樣本數(shù)和空間布局[20]。綜合土壤類(lèi)型、質(zhì)地、質(zhì)地構(gòu)型、地形地貌，以溫宿縣耕地質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用了地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，建立了半方差函數(shù)模型，分析其土壤養(yǎng)分空間變異特征，確定溫宿縣核桃紅棗園土壤合理取樣間隔和樣點(diǎn)空間布局。采用Cochran法確定合理取樣數(shù)量，參考前人對(duì)南疆果園土壤養(yǎng)分空間變異研究成果，采用以果樹(shù)為中心，采用"米"字形，以150 cm為半徑采樣，取樣深度0～60 cm，布設(shè)代表性強(qiáng)的1 465個(gè)樣點(diǎn)覆蓋溫宿縣所有鄉(xiāng)、村及大隊(duì)。

土壤肥力是土壤的本質(zhì)屬性，是土壤物理、化學(xué)、生物等性質(zhì)的綜合反映，是土壤中水、肥、氣、熱等因素綜合協(xié)調(diào)供應(yīng)植物生長(zhǎng)發(fā)育需要的能力[21]，在土壤肥力評(píng)級(jí)中，所選評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)包含土壤養(yǎng)分含量(有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀、有效鋅等)和所處的物理(質(zhì)地、質(zhì)地構(gòu)型等)、化學(xué)(含鹽量、pH值)生物(土壤微生物、土壤酶)環(huán)境等方面因素[22]。由于土壤微生物和土壤酶的測(cè)試分析條件限制和缺少相應(yīng)分級(jí)指標(biāo)，因此，從指標(biāo)選取的易獲取性和穩(wěn)定性考慮，該文研究中未考慮土壤生物指標(biāo)；經(jīng)測(cè)試分析，溫宿縣核桃紅棗園土壤pH值7.51～8.39，屬堿性土壤，從指標(biāo)選擇的差異性考慮，該文研究中未考慮pH值。

對(duì)溫宿縣核桃紅棗園土壤的13項(xiàng)土壤肥力評(píng)價(jià)指標(biāo)的分析研究表明，從整體上來(lái)看溫宿縣核桃和紅棗果園土壤有機(jī)質(zhì)含量較低、全氮、堿解氮、有效鋅和有效錳含量低，有效磷含量中等，土壤肥力處于中低水平，高肥力果園比例很低。營(yíng)養(yǎng)元素是果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育和果實(shí)形成的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[23]，成齡果樹(shù)樹(shù)體高大，加之高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的需求，其需求的大量礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素和微量元素大部分需要從土壤中加以補(bǔ)充，如果土壤養(yǎng)分投入不足或失衡都會(huì)對(duì)土壤肥力水平造成一定影響[24,25]，建議今后在施肥管理中增施有機(jī)肥，提升土壤有機(jī)質(zhì)含量，重視氮肥、磷肥的施用，補(bǔ)施微量元素錳肥和鋅肥。

4 結(jié) 論

4.1 溫宿縣核桃園和紅棗園土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效鋅和有效錳含量低，有效磷和有效硼含量中等，速效鉀、土壤有效銅、有效鐵含量較高，土壤鹽分含量較低，鹽漬化程度輕。此外，除土壤有效磷的變異系數(shù)為強(qiáng)變異，其余均屬于中等變異。

4.2 溫宿縣核桃紅棗園土壤肥力主要集中在中肥力和低水平，其中核桃園土壤中肥力水平的面積有9 961.39 hm2，占核桃園總面積的45.65%，低肥力水平的面積有7 763.01 hm2，占核桃園總面積的35.57%，極低肥力水平的面積有5 637.26 hm2，占核桃園總面積的11.91%；紅棗園土壤中等肥力水平的面積為5 615.63 hm2，占紅棗總面積的46.55%，低肥力水平的面積為5 350.24 hm2，占紅棗園總面積的44.35%，極低肥力的面積為1 710.38 hm2，占紅棗園總面積的6.29%。