库尔勒市香梨园土壤肥力评价

刘 茂 ，王雪梅 ，陈波浪 ，柴仲平，丁 阔 ，王 成

（1.新疆农业大学 草业与环境科学学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.新疆师范大学 地理科学与旅游学院，新疆 乌鲁木齐 830054）

库尔勒市香梨园土壤肥力评价

刘 茂1，王雪梅2，陈波浪1，柴仲平1，丁 阔1，王 成1

（1.新疆农业大学 草业与环境科学学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.新疆师范大学 地理科学与旅游学院，新疆 乌鲁木齐 830054）

为了掌握库尔勒市香梨园土壤肥力的基本情况，从而为香梨施肥与生产提供科学指导，应用GIS技术和模糊综合评价法，从库尔勒全市中选取100个香梨园，对其土壤肥力情况进行了调查与评价。结果表明：库尔勒市香梨园土壤肥力水平普遍较低，土壤肥力水平主要分布在3级和4级，这两个肥力等级的香梨园面积占所调查的香梨园总面积的81.89%；香梨园土壤肥力的主要障碍因素是有机质、全氮和碱解氮，其含量均处于相对较低水平，并伴有轻度盐化作用。文中的评价结果，可用以指导香梨的优化平衡施肥，提高库尔勒香梨园土壤生产力。

香梨园；土壤肥力；模糊综合评价法；库尔勒市

土壤肥力是水、肥、气、热状况在土壤中的综合表现，是农业持续发展的重要基础，是评价土壤质量的重要指标之一[1-2]。国内外有很多关于土壤肥力质量评价方法的论述，国外学者主要运用土壤质量动力学方法、土壤质量综合评分法、多变量指标克立格法等方法进行评价[3-5]，而国内的大多数专家学者则运用因子分析法、主成分分析法、聚类分析法等统计方法来综合评价土壤肥力水平[6-10]。近年来，GIS技术逐渐应用到土地质量评价中[11-14]，运用GIS和相关统计技术建立多指标评价体系，对土壤肥力进行综合评价和快速信息查询、地图和图表输出等，不仅加快了评价的速度，也保证了评价结果的准确性和精确性，对于土壤质量评价研究和土壤资源可持续利用均有重要意义。

库尔勒香梨是新疆特色林果业的优势树种，已成为南疆环塔里木盆地区域特色林果的优势产业[15-17]。目前，在新疆南部库尔勒市香梨果园中存在土壤肥力主控因素不明、施肥不合理，导致香梨树体营养严重失调、产量不稳定、果品品质下降等突出问题。针对这些问题，运用GIS技术和模糊综合评价法，对库尔勒市香梨园土壤肥力情况进行了调查与评价，分析了库尔勒香梨园土壤养分的丰缺状况，明确了土壤肥力的障碍因素，以期为香梨园的科学施肥、调节树体的营养平衡、提高香梨产量、改善果品品质而提供理论依据。

1 研究区概况

库尔勒全市总面积7 116.9 km2，海拔918.7 m，地处天山南麓，塔里木盆地东北边缘，孔雀河冲洪积平原上。属典型的温暖带大陆性干旱荒漠气候，年平均气温10.7～11.2 ℃，主导风向为东北风，年平均积温（≥10 ℃）在4 200 ℃以上，无霜期170～227 d，年日照时数2 762.1～3 186.3 h，年平均相对湿度45.0%～50.3%，干燥度39.6～63.3。根据库尔勒市2010年的统计资料，全市香梨园的核定面积为45 135.04 hm2，果园土壤类型主要为灌淤土和潮土类。

2 材料与方法

2.1 样点布设与采样

样点布设是土壤肥力调查与评价工作的重要环节之一，正确的样点布设能够确保获取信息的典型性和代表性，可以提高土壤肥力调查与评价的准确性和可靠性。本研究根据果园土壤肥力调查与评价工作的需要，收集整理了库尔勒市2010年土地利用现状图（1︰10 000）、行政区划图（1︰10 000）和果园用地地块图（1︰10 000）等基础图件及库尔勒市自然和经济的相关数据（2010年库尔勒市统计年鉴），在库尔勒市行政辖区香梨种植区域内大致等间距选取100个香梨园，于2012年9月初，利用GPS定位技术，组织人员在所选库尔勒市香梨园内采集土壤样品，在香梨树冠幅内进行土钻取样，土壤样品采用固定深度法分层（0～10、10～30、30～60 cm共3层）获取，每个果园采集5～7个样点的土样，并将其分层混合，经过风干、磨细、过筛、混匀、装瓶后备测定分析之用。

2.2 评价指标的选取与测定

评价指标的选取是保证评价准确和精确的关键环节。由于库尔勒市梨园范围内光、热、水、土条件差异不大，根据该地区土壤特点和香梨树的生理特征，遵循重要性、易获取性、差异性、稳定性等原则，咨询有关专家，运用特尔斐法选择评价原则，确定以土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、pH值、盐分和有效锌作为评价指标。各评价指标均采用常规分析方法进行测定[18]，土壤有机质的测定采用重铬酸钾外加热法，碱解氮的测定采用碱解扩散法，有效磷的测定采用钼锑抗比色法，速效钾的测定采用火焰光度法，采用凯氏定氮法测定土壤全氮含量，采用玻璃电极法测定土壤pH值，采用火焰原子吸收光谱法测定有效锌含量。根据测定结果，参照表1的土壤养分分级标准，对库尔勒市香梨园土壤肥力状况进行分析与评价。

表1 土壤养分分级标准Table 1 Classification standards of soil nutrient status

2.3 评价指标隶属函数与权重的确定

土壤肥力评价就是对土壤肥力高低的评判和鉴定，评价指标对土壤肥力的影响较为模糊，根据评价指标与土壤肥力的关系以及各个评价指标与作物产量的作用曲线，实际上是评价指标与作物生长效应曲线之关系的数学表达式，可以将肥力评价指标标准化转变成范围为0.1～1.0的无量纲值，其值的大小反映了其隶属程度，最大值1.0表示土壤肥力最为良好的状态，对香梨树的生长提供了合适的条件，最小值0.1表示土壤肥力的严重缺乏或各肥力因子间不协调。各评价指标的隶属度函数类型及阈值见表2。

表2 各评价指标的隶属度函数类型及阈值Table 2 Membership function type and threshold of each evaluation index

由于各养分评价指标对香梨的影响不同，并且各指标的量纲不一，需要根据各个指标对香梨作用效果的不同来确定其权重。本研究采用相关系数法确定各指标的权重，首先求得单项肥力指标间的相关系数（见表3），构建相关系数矩阵，然后根据相关系数矩阵求得某项肥力指标与其他指标间相关系数的平均值，以该平均值与所有指标相关系数平均值总和之比作为该项指标的权重（详见表4）。

表3 单项指标间的相关系数Table 3 Correlation coefficients between the indexes

表4 各评价指标的权重Table 4 Weights of the evaluation Indexes

2.4 综合评价值的计算

利用 ArcGIS9.0、SupMap2003和 MapGIS6.5等GIS软件，采用北京54坐标系统和高斯-克里格投影完成地图矢量化、图形叠加，属性提取、评价单元赋值空间数据处理工作。采用Excel和Access作为数据库、以SPSS10.0作为属性数据统计分析工具，采用模糊综合评价法对供试土样进行肥力评价。模糊综合评价法即 Fuzzy 综合评判法，主要是根据模糊数学中的加乘法原则在相互交叉的同类指标间合成，提供反映土壤肥力状况的综合指标 IFI（Integrated Fertility Index），其计算公式如下：

式中：Wi表示第i个土壤肥力指标的权重值，Qi表示第i个土壤肥力指标的隶属度。土壤肥力综合状况指标 IFI 值越高，代表土壤肥力水平越高，土壤质量越好。

3 结果与分析

3.1 香梨园土壤有机质与全氮的肥力等级分布特征

库尔勒市香梨园土壤有机质与全氮的肥力等级分布特征见表5。库尔勒市香梨园土壤有机质平均含量12.66 g/kg，变化幅度在6.16～18.25 g/kg之间。根据表1的分级标准，库尔勒市香梨园土壤有机质含量主要分布在4级肥力等级内，其占香梨园总面积（指所调查的100个香梨园的总面积，下文同）的79.10%，其余全部集中在5级肥力等级内，占香梨园总面积的20.90%。库尔勒市香梨园土壤有机质平均含量略高于库尔勒市耕地土壤有机质平均含量11.63 g/kg[19]。库尔勒香梨园土壤有机质含量属于中等偏下水平。

表5 库尔勒市香梨园土壤有机质与全氮的肥力等级分布特征Table 5 Distribution characteristics of fertility grades of soil organic matter and total N of fragrant pear orchards in Korla City

库尔勒市香梨园土壤中全氮含量的平均值为0.60 g/kg，其变化幅度在0.18～0.96 g/kg之间。库尔勒市香梨园土壤全氮含量水平在4、5和6级肥力等级内均有分布，其中5级香梨园分布面积相对较大，占香梨园总面积的48.9%，而4级和6级香梨园分别占29.99%和21.11%，说明库尔勒市香梨园土壤全氮营养水平普遍较低。

3.2 香梨园土壤各速效养分的肥力等级分布特征

库尔勒市香梨园土壤各速效养分的肥力等级分布特征见表6。由表6可知，库尔勒市香梨园土壤中碱解氮的平均含量为56.85 mg/kg，其变化幅度在45.90～67.40 mg/kg之间，高于库尔勒市耕地土壤中碱解氮的平均含量44.00 mg/kg。库尔勒市香梨园土壤中碱解氮的含量水平主要分布在5级肥力等级内，其占香梨园总面积的61.50%，其余均分布在4级肥力等级内，其占香梨园总面积的38.5%，说明库尔勒市香梨园土壤中碱解氮的含量普遍较低。

表6 库尔勒市香梨园土壤各速效养分的肥力等级分布特征Table 6 Distribution characteristics of fertility grades of soil available nutrients of fragrant pear orchards in Korla City

库尔勒市香梨园土壤中有效磷的平均含量为10.51 mg/kg，其变化幅度在8.36～13.27 mg/kg之间，低于库尔勒市耕地中有效磷的平均含量17.70 mg/kg。库尔勒市香梨园土壤有效磷含量水平主要分布在3级肥力等级内，其占香梨园总面积的73.60%，其余均分布在4级肥力等级内，占香梨园总面积的26.40%，说明库尔勒市香梨园土壤有效磷含量处于中等偏低水平。

库尔勒市香梨园土壤中速效钾的平均含量为166.79 mg/kg，其变化幅度在229.42～113.52 mg/kg之间，略低于库尔勒市耕地土壤中速效钾的平均含量171 mg/kg。库尔勒市香梨园土壤速效钾的含量水平主要集中在2级肥力等级内，其占香梨园总面积的74.5%，其余分别分布在1、3、4级肥力等级内，各等级香梨园面积分别占香梨园总面积的6.20%、11.50%和7.80%，说明库尔勒市香梨园土壤中的速效钾含量丰富。

库尔勒市香梨园土壤中有效锌的平均含量为2.35 mg/kg，其变幅在0.85～4.49 mg/kg之间，远高于库尔勒市耕地土壤有效锌的平均含量0.59 mg/kg。根据土壤中有效锌的分级评价指标，库尔勒市香梨园土壤含锌量普遍丰富，香梨园土壤丰锌面积占香梨园总面积的69.00%，基本不缺锌的香梨园面积占香梨园总面积的30.80%，缺锌的香梨园面积仅占香梨园总面积的0.20%。这一结果说明库尔勒市香梨园土壤有效锌含量相对丰富。

3.3 香梨园土壤pH值与盐分的肥力等级分布特征

土壤酸碱度是土壤形成过程中各种养分综合作用的结果，是土壤多种化学性质的综合反映，它对于土壤的一系列肥力因素又有着深刻的影响。氮素、磷素、钾素和有效锌的有效性较好的pH值范围分别为5.5～8.5、6.0～8.0、5. 5～10.0和4.5～8.0。另外土壤的pH值高，不仅反映了土壤盐分含量高，这会直接毒害作物，还因为降低了微量元素的有效性，缺素严重而影响作物生长。库尔勒市香梨园土壤pH平均值为8.7，其变化幅度在8.3～9.1之间，库尔勒市香梨园土壤pH值多在8.5～9.0之间，基本适宜香梨的种植。

库尔勒市香梨园土壤盐分的肥力等级分布特征见表7。由表7可知，库尔勒市香梨园土壤盐分含量的平均值为3.20 g/kg，其变化幅度在1.10～6.00 g/kg之间，其变幅主要集中在2.50～6.00 g/kg之间，属于轻度盐化土壤，这类香梨园面积占香梨园总面积的72.90%，其余都低于2.50 g/kg，属于非盐化土壤。库尔勒市香梨种植灌水条件相对较好，使得该地区土壤盐分含量相对较低，土壤盐害作用较弱。

表7 库尔勒市香梨园土壤盐分的肥力等级分布特征Table 7 Distribution characteristics of fertility grades of soil salinity of fragrant pear orchards in Korla City

3.4 香梨园土壤肥力评价

根据库尔勒市2010年的统计资料，库尔勒市的核定香梨园面积为45 135.04 hm2。应用累计频率曲线法，计算所调查香梨园土壤各肥力等级的实体面积，可将库尔勒市香梨园分为5个等级（见表8）。土壤肥力等级为1级的香梨园地面积有1 021.41 hm2，占香梨园总面积的2.35%，这一等级香梨园土壤的肥力属中高水平，土壤养分含量高于其他肥力等级的香梨园，土壤生产性能高，无不良障碍因素；土壤肥力等级为2级的香梨园地面积有5 013.79 hm2，占香梨园总面积的13.77%，这一等级香梨园土壤速效养分含量基本处于中等水平，土壤生产性能较高，较少有不良障碍因素，但在土地利用上存在重用轻养的问题；土壤肥力等级为3级的香梨园地面积有26 029.35 hm2，占香梨园总面积的54.70%，这一等级香梨园土壤中的有机质、全氮及速效养分含量都处于中等偏低水平，土壤生产性能中等，由于灌溉条件弱于1级与2级的香梨园，土壤存在轻度盐化作用；土壤肥力等级为4级的香梨园地面积有12 248.26 hm2，占香梨园总面积的27.19%，这一等级香梨园土壤中的有机质、全氮及速效养分含量都处于低水平，土壤存在轻度盐化作用，生产性能较低；土壤肥力等级为5级的香梨园地面积有822.23 hm2，占香梨园总面积的1.72%，这一等级香梨园土壤的保肥和生产性能都较差。综上所述，库尔勒市香梨园土壤肥力水平总体偏低。

表8 库尔勒市香梨园土壤肥力等级评价结果Table 8 Evaluation result of soil fertility grades of fragrant pear orchards in Korla City

4 结 论

（1）库尔勒市香梨园土壤肥力主要呈现以下特点：土壤中有机质含量不丰富，以中等水平为主，略有欠缺，所调查的香梨园中有20.90%的面积处于“缺”的等级中；土壤中氮素较缺乏，其含量处于较低水平，以“缺”为主，香梨园中有70.01%的面积其全氮含量水平处于“缺” 的等级中，有61.50%的香梨园面积处于碱解氮“缺”的等级中；磷素不丰也不缺，所调查的香梨园全部处于“平”的状态；钾素较为丰富，所调查的香梨园中有80.70%的面积处于“丰”的等级中，说明土壤中不缺钾。土壤中的有效锌含量相对较为丰富，所调查的香梨园中有69.00%的面积处于“丰”的等级中，仅有0.20%的面积处于“缺”的等级中。

（2）库尔勒市香梨园土壤肥力水平总体较低，土壤肥力等级主要分布在3级和4级内，其占香梨园总面积的81.89%，表明香梨园生产潜力较高。在土壤肥力等级相对较低的香梨园中，土壤肥力的主要障碍因素是有机质、全氮和碱解氮，其均处于相对较低水平，并伴有轻度盐化作用，都存在重用轻养的现象。

（3）充分利用本次调查与评价结果，可以科学指导香梨园的优化平衡施肥，增施有机肥，实施配方施肥，合理配施氮、磷、钾及微肥，不断培肥地力，提高库尔勒市香梨园土壤的整体生产力，从而实现库尔勒市香梨园的养分资源高效利用和持续生产。

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Soil fertility evaluation of fragrant pear orchard in Korla City

LIU Mao1, WANG Xue-mei2, CHEN Bo-lang1, CHAI Zhong-ping1, DING Kuo1, WANG Cheng1
(1.College of Pratacultural and Environmental Science, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, Xinjiang, China;2.College of Geography Science and Tourism, Xinjiang Normal University, Urumqi 830054, Xinjiang, China)

In order to grasp the basic situation of soil fertility of fragrant pear orchard in Korla City and scientifically guide the fertilization and production of fragrant pear, soil fertility of 100 fragrant pear orchards in Korla City were investigated and evaluated, through applying GIS technology and fuzzy comprehensive evaluation method. The results showed that: the soil fertility levels of fragrant pear orchards in Korla City were general low, and were mainly distributed at the third and fourth grades, which accounting for 81.89% of the total area of investigated fragrant pear orchards. The major influencing factors of soil fertility of fragrant pear orchards were contents of organic matter, total N and alkalihydrolyzable N, and they were all at relatively low levels, and accompanied with low-grade salinization. The evaluation results can guide the balanced fertilization of fragrant pear orchard and improve soil productivity of fragrant pear orchard in Korla.

fragrant pear orchard; soil fertility; fuzzy comprehensive evaluation method; Korla City

10.14067/j.cnki.1003-8981.2015.03.016 http: //qks.csuft.edu.cn

2014-07-28

新疆维吾尔自治区高校科研计划科学研究重点项目（XJEDU2014I017）；土壤学新疆维吾尔自治区重点学科资助项目。

刘 茂，硕士研究生。

柴仲平，副教授，博士。E-mail：chaizhongpingth@sina.com

刘 茂,王雪梅,陈波浪,等. 库尔勒市香梨园土壤肥力评价[J].经济林研究,2015,33(3):93－98.

S661.2；S606＋.2

A

1003—8981(2015)03—0093—06

[本文编校：伍敏涛]