覃懷德 吳炳孫 吳敏 韋家少 何鵬 王大鵬 高樂(lè)

摘 要 運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)和GIS相結(jié)合對(duì)瓊中縣橡膠園土壤磷素營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行了空間變異特征及分區(qū)管理研究。結(jié)果表明，瓊中縣膠園各土層土壤全磷和有效磷含量的最大相關(guān)距離是17.23～52.09 km，全磷含量以大塊狀變異為主，有效磷含量各等級(jí)的分布為大、小塊狀交叉分布；瓊中縣橡膠園0～20 cm土層、20～40 cm土層全磷含量處于第五等級(jí)的極低水平的比例分別為91.22%和82.8%，0～20 cm土層有效磷含量多數(shù)處于中等偏上水平，而20～40 cm土層有效磷含量處于第5等級(jí)及以下的極低水平的比例為60.6%；應(yīng)用空間疊加方法，進(jìn)行了橡膠園土壤磷素管理分區(qū)，瓊中縣膠園可分為11個(gè)管理分區(qū)，在膠園施肥管理中應(yīng)根據(jù)不同管理分區(qū)的特點(diǎn)采取不同的磷素營(yíng)養(yǎng)管理措施。

關(guān)鍵詞 橡膠園；土壤磷素；空間變異；分區(qū)管理

中圖分類號(hào) S158.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

天然橡膠是重要的國(guó)防戰(zhàn)略物資，主要來(lái)源于巴西橡膠樹(shù)。巴西橡膠樹(shù)在我國(guó)主要種植在海南、云南、廣東等地。海南省瓊中縣廣泛種植橡膠樹(shù)，是該縣重要的經(jīng)濟(jì)作物。磷素對(duì)橡膠樹(shù)生長(zhǎng)具有非常重要的作用，供磷不足， 橡膠幼樹(shù)葉片數(shù)量減少， 根系不發(fā)達(dá)， 干圍增長(zhǎng)慢[1]。何向東等[2]的研究表明，海南橡膠園土壤磷素營(yíng)養(yǎng)多數(shù)地區(qū)呈降低趨勢(shì)。土壤在成土過(guò)程中受到不同的物理、化學(xué)、生物等自然因素的影響， 使其具有高度的空間異質(zhì)性[3]。土壤的空間變異一直是土壤科學(xué)研究的熱點(diǎn)，Burgess等[4]于20 世紀(jì)70年代將地統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法引入土壤科學(xué)研究領(lǐng)域，克服了經(jīng)典的Fisher統(tǒng)計(jì)理論在研究土壤性質(zhì)空間變異性規(guī)律方面的不足。地統(tǒng)計(jì)學(xué)側(cè)重于區(qū)域變量空間結(jié)構(gòu)的分析、模擬和空間插值，GIS側(cè)重于空間顯示和查詢[5]。前人應(yīng)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)和GIS相結(jié)合對(duì)土壤養(yǎng)分空間變異規(guī)律進(jìn)行了很多的研究，取得了很好的結(jié)果[6-10]。目前，應(yīng)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法在大區(qū)域內(nèi)對(duì)橡膠園磷素營(yíng)養(yǎng)的空間變異和分區(qū)管理的研究很少。本研究應(yīng)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)和GIS相結(jié)合的方法對(duì)瓊中縣膠園土壤磷素營(yíng)養(yǎng)的空間變異進(jìn)行分析，進(jìn)一步進(jìn)行磷素營(yíng)養(yǎng)分區(qū)管理分析，為橡膠園的合理施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

瓊中縣位于海南島的中部，東連瓊海市、萬(wàn)寧市，西接白沙黎族自治縣，南與五指山市、保亭黎族苗族自治縣、陵水黎族自治縣毗鄰，北和屯昌縣、澄邁縣、儋州市交界，介于北緯18°43′45"～19°25′20"， 東經(jīng)109°31′37"～110°09′08"之間。境內(nèi)東西寬66.7 km，南北長(zhǎng)76.75 km，總面積2 693.1 km2。瓊中縣地貌呈穹隆山地狀，地勢(shì)自西南向東北傾斜，最高點(diǎn)為西南部的五指山峰，海拔1 867.1 m；最低為白馬嶺林場(chǎng)舊址，海拔僅25 m。瓊中縣的土壤主要由花崗巖和少量紫色砂巖、砂頁(yè)巖、安山巖風(fēng)化而成。土壤類型多樣。按成土母質(zhì)的不同，全縣共分為南方山地灌叢草甸土、黃壤、赤紅壤、磚紅壤、紅色石灰土、紫色土和水稻土7個(gè)土類，14個(gè)亞類，37個(gè)土屬，103個(gè)土種。

1.2 土壤樣品采集與分析

應(yīng)用GPS與瓊中縣行政矢量電子圖結(jié)合指導(dǎo)定位，在2009年8～10月采集樣品，采樣方法為網(wǎng)格采樣法，網(wǎng)格間距為2.5 km×2.5 km，每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)各采集15個(gè)點(diǎn)的橡膠園0～20、20～40 cm土層樣品，總共采集了228個(gè)樣品。樣品先風(fēng)干、后過(guò)篩（篩孔直徑分別為0.25和0.01 mm），進(jìn)行化驗(yàn)分析。全磷測(cè)定方法為氫氧化鈉堿熔-鉬銻抗比色法，有效磷測(cè)定方法為鹽酸-氟化銨法[11]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Fisher統(tǒng)計(jì)學(xué)和地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法相結(jié)合進(jìn)行，F(xiàn)isher統(tǒng)計(jì)采用SAS9.0軟件進(jìn)行，地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用Arcmap9.3的地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析模塊進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 膠園土壤磷素描述性統(tǒng)計(jì)特征

按照海南省第2次土壤普查的土壤養(yǎng)分分類標(biāo)準(zhǔn)，四級(jí)的下限為養(yǎng)分的臨界值，該臨界值符合膠園土壤肥力正常值標(biāo)準(zhǔn)[2]。由表1結(jié)果可見(jiàn)，瓊中縣橡膠園土壤磷素供應(yīng)水平較低，全磷和有效磷含量隨土層的增加而逐漸降低，在橡膠樹(shù)吸收根分布的0～20 cm土層和20～40 cm土層，全磷含量低于臨界值的土壤樣品比例分別為82.46%和87.72%，有效磷含量低于臨界值的土壤樣品比例分別為66.86%和77.63%；全磷含量的變異系數(shù)分別為54.1%和57.57%，屬于中等程度變異，有效磷的變異系數(shù)分別為174.32%和179.95%，屬于強(qiáng)變異，表明瓊中縣膠園磷素營(yíng)養(yǎng)需要進(jìn)行精細(xì)的分區(qū)管理。

2.2 膠園土壤磷素的空間變異結(jié)構(gòu)

由空間變異結(jié)構(gòu)分析可以看出預(yù)測(cè)誤差均值接近于0，均方根誤差與平均標(biāo)準(zhǔn)誤差最接近，標(biāo)準(zhǔn)均方根預(yù)測(cè)誤差接近于1，表明橡膠園各土層全磷和有效磷空間變異結(jié)構(gòu)的半方差函數(shù)模型建立結(jié)果良好（表2）。由表3可以看出瓊中縣橡膠園各土層全磷和有效磷的空間變異結(jié)構(gòu)差異較大，其最大相關(guān)距離在17.23～52.09 km之間，在整個(gè)區(qū)域具有較強(qiáng)的漸變性分布規(guī)律，其全磷含量以大塊狀變異為主，有效磷含量各等級(jí)的分布為大、小塊狀交叉分布，其C0/（C+C0）%在42.07%～80.06%之間，表明在瓊中縣橡膠園中全磷和有效磷養(yǎng)分含量具有中等程度的空間相關(guān)性，全磷和有效磷養(yǎng)分含量的變化主要由土壤母質(zhì)、地形、氣候等非人為的區(qū)域因素（空間自相關(guān)部分）和土壤養(yǎng)分管理等隨機(jī)因素引起。

2.3 膠園土壤磷素的空間分布格局

根據(jù)海南省第2次土壤普查的土壤養(yǎng)分分類標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用Kriging最優(yōu)內(nèi)插法繪制了瓊中縣橡膠園各土層的全磷含量和有效磷含量的等值線圖。瓊中縣橡膠園0～20 cm土層、20～40 cm土層全磷含量處于第五等級(jí)的極低水平的比例分別為91.22%和82.8%，0～20 cm土層有效磷含量多數(shù)處于中等偏上水平，而20～40 cm土層有效磷含量處于第五等級(jí)及以下的極低水平的比例為60.6%（表4，圖1）。瓊中橡膠園各土層的全磷含量和有效磷含量呈現(xiàn)較明顯的空間分布格局，各土層全磷含量各等級(jí)的大塊狀分布較明顯，而有效磷含量各等級(jí)的分布為大、小塊狀交叉分布（圖1）。

2.4 膠園土壤磷素的分區(qū)管理

橡膠樹(shù)的吸收根主要為分布在40 cm土層以內(nèi)的側(cè)根，因此，橡膠園0～40 cm土層中的磷素營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)對(duì)橡膠樹(shù)的生長(zhǎng)和產(chǎn)排膠具有十分重要的作用，橡膠園0～40 cm土層土壤全磷和有效磷的不同等級(jí)特征可用于指導(dǎo)橡膠園的磷肥施用管理措施，因此，本研究中把各取樣點(diǎn)0～20 cm土層和20～40 cm土層的全磷含量和有效磷含量分別取平均值，獲得0～40 cm土層全磷含量和有效磷含量，在經(jīng)過(guò)空間變異結(jié)構(gòu)分析、最優(yōu)Kriging插值分析、全磷等值線圖和有效磷含量等值線圖空間疊加分析等一系列過(guò)程后，獲得了瓊中縣橡膠園磷素營(yíng)養(yǎng)空間管理分布圖（圖2）。圖2表明，瓊中縣橡膠園土壤的磷素管理可分為11個(gè)管理分區(qū)，在各分區(qū)內(nèi)可采取不同的磷素營(yíng)養(yǎng)管理措施：

6 ∶ 4（全磷 ∶ 有效磷的等級(jí)）分區(qū)主要分布在黎母山鎮(zhèn)，6 ∶ 5分區(qū)主要分布在黎母山鎮(zhèn)和灣嶺鎮(zhèn)，5 ∶ 5分區(qū)為連續(xù)帶狀分布，主要位于黎母山鎮(zhèn)、營(yíng)根鎮(zhèn)、和平鎮(zhèn)和吊羅山鄉(xiāng)，5 ∶ 6分區(qū)主要分布在灣嶺鎮(zhèn)，其土壤全磷含量和有效磷含量均為極低水平，在磷素營(yíng)養(yǎng)管理上應(yīng)該足量施用磷肥，另外，加大有機(jī)肥的投入，改善土壤結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)土壤磷庫(kù)吸收、固定和釋放磷素營(yíng)養(yǎng)的能力。

5 ∶ 4分區(qū)面積最大，為瓊中最大分區(qū)類型，在瓊中北部、中部、南部和東部膠園均有分布，土壤全磷含量和有效磷含量均較低，在磷素營(yíng)養(yǎng)管理上應(yīng)該足量施用磷肥。5 ∶ 3分區(qū)和5 ∶ 2分區(qū)主要分布在紅毛鎮(zhèn)、什運(yùn)鄉(xiāng)和中平鎮(zhèn)膠園，土壤全磷含量較低，而土壤有效磷含量較高，土壤管理中應(yīng)該重視土壤對(duì)磷素的吸附固定能力，應(yīng)加大有機(jī)肥的投入，從而增加土壤磷庫(kù)中磷素的貯存量。

4 ∶ 5分區(qū)主要分布在黎母山鎮(zhèn)，土壤全磷含量和有效磷含量均為較低水平，在磷素營(yíng)養(yǎng)管理上應(yīng)該足量施用磷肥；4 ∶ 2分區(qū)、4 ∶ 3分區(qū)、4 ∶ 4分區(qū)主要分布在中平鎮(zhèn)和灣嶺鎮(zhèn)膠園，土壤全磷含量為較低水平，有效磷含量均處于中等水平，磷肥的施用應(yīng)注重“適量”，以減少環(huán)境污染和磷素營(yíng)養(yǎng)的吸附固定，磷肥和解磷菌肥的配合施用，可提高磷肥的利用率。

3 討論與結(jié)論

土壤全磷含量包括有機(jī)磷和無(wú)機(jī)磷兩大類，其中大部分為遲效性狀態(tài)，土壤全磷含量并不能作為土壤磷素供應(yīng)的指標(biāo)。在全磷含量很低的情況下（p<0.9 g/kg），土壤中有效磷的供應(yīng)常不足，但在全磷含量較高的土壤，有效磷也經(jīng)常不能滿足作物的生長(zhǎng)，因此，土壤磷素營(yíng)養(yǎng)狀況需由土壤全磷含量和有效磷含量共同表示。瓊中縣橡膠園土壤磷素供應(yīng)水平較低，其中，全磷含量屬于中等程度變異，而有效磷含量屬于強(qiáng)變異。瓊中縣橡膠園各土層全磷和有效磷的空間變異結(jié)構(gòu)差異較大，在整個(gè)區(qū)域具有較強(qiáng)的漸變性分布規(guī)律，土壤全磷和有效磷養(yǎng)分含量具有中等程度的空間相關(guān)性。

管理分區(qū)是生產(chǎn)上將具有相似生產(chǎn)潛力和養(yǎng)分利用率以及相似環(huán)境效益的區(qū)域作為一個(gè)管理單元進(jìn)行管理，針對(duì)不同單元的土壤養(yǎng)分狀況結(jié)合作物對(duì)養(yǎng)分需求量進(jìn)行變量施肥，該方法不僅能夠發(fā)揮土壤生產(chǎn)潛力，提高肥料利用率，又能提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)、減少環(huán)境污染等，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理的有效方法[12-15]。

本研究對(duì)瓊中縣橡膠園的磷素管理進(jìn)行了分區(qū)，共分為11個(gè)管理區(qū)域，在膠園施肥管理中應(yīng)根據(jù)不同管理分區(qū)的特點(diǎn)采取不同的磷素營(yíng)養(yǎng)管理措施。5 ∶ 4分區(qū)瓊中膠園主要分區(qū)類型，是磷素營(yíng)養(yǎng)管理的重點(diǎn)分區(qū)，土壤全磷含量和有效磷含量均較低，在磷素營(yíng)養(yǎng)管理上應(yīng)該足量施用磷肥。6 ∶ 4， 6 ∶ 5，5 ∶ 5和5 ∶ 6分區(qū)土壤全磷含量和有效磷含量均為極低水平，應(yīng)該足量施用磷肥，加大有機(jī)肥的投入。5 ∶ 3分區(qū)和5 ∶ 2分區(qū)土壤全磷含量較低，在膠園施肥管理時(shí)應(yīng)注重有機(jī)肥的投入，增加磷素的貯存量。4 ∶ 5分區(qū)土壤全磷含量和有效磷含量均為較低水平，應(yīng)該足量施用磷肥；4 ∶ 2分區(qū)、4 ∶ 3分區(qū)、4 ∶ 4分區(qū)土壤全磷含量為較低水平，有效磷含量均處于中等水平，磷肥的施用應(yīng)注重“適量”，以減少環(huán)境污染和磷素營(yíng)養(yǎng)的吸附固定，磷肥和解磷菌肥的配合施用，可提高磷肥的利用率。

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