平和县典型蜜柚果园土壤养分状况综合评价

沈彦辉，刘文龙，2，王怀利，2，陈宏坤，2，3*， 付强强

(1.金正大生态工程集团股份有限公司，山东临沭 276700；2.养分资源高效开发与综合利用国家重点实验室，山东临沭 276700；3.金正大诺泰尔化学有限公司，贵州瓮安 550400)

土壤养分丰缺以及供应强度直接影响琯溪蜜柚的正常生长发育，因此对优质蜜柚的产量和品质产生不同程度的影响[1-3]，土壤肥力是反映土壤肥沃程度的重要指标，为土壤提供作物生长发育所需各种养分的能力，采用综合评价土壤肥力的技术手段获取土地质量状况信息，进而科学有效地进行农业开发工作。近年来国内外科研工作者研究的热点是科学、合理地对土壤肥料状况做出评价，进而构建系统的土壤肥力评价体系[4-6]。土壤肥力受很大内在和外在因素的影响，土壤肥力状况差异很大，对其进行公正客观的评价比较困难。依据经验对养分形态进行简单的描述是传统意义上的土壤质量评价方法。近年来，随着各学科间的交叉融合，数学方法逐步应用于土壤质量评价体系中，使土壤肥力评价向指标化和定量化的方向发展。目前综合评价土壤肥力状况常用的方法主要有主成分分析法[7-8]、指数合法[9-11]、模糊综合评价法[12]、聚类分析法[13-14]、属性识别模型[15]、灰色关联分析法[16]、Fuzzy综合分析法、基于GIS技术的评价方法[7，16]等。在具体的研究过程中，由于国际上没有统一的土壤肥力评价标准以及区域土壤的差异性，需要根据所研究地区的实际情况选取科学、适宜的评价方法。

原产于我国福建省漳州市平和县琯溪河畔的琯溪蜜柚[Citrusgrandis(L.)Osbeck.cv.‘Guanximiyou’]，栽培历史悠久，种植面积大，目前平和县已成为我国最大的柚类生产基地县和出口基地县，享有“世界柚乡”和“中国柚都”的美誉。前人针对平和县蜜柚果园土壤养分的丰缺状况做了一定的研究，取得了一定进展[1-3]。土壤在空间上具有高度的异质性，是时空连续变异体，且随着肥料施用种类、施用量的变化、种植年限的增加及生态系统因子的变化，土壤的养分状况在一定程度上也会随之发生相应改变。因此，科学、准确、系统地掌握当前平和县各蜜柚种植区土壤肥力状况是琯溪蜜柚生产中科学施肥和营养调控的关键。笔者从生产实际出发，选取平和县42个蜜柚果园土壤样本，在土壤肥力指标定量描述的基础上，通过主成分分析和聚类分析，对福建省漳州市和平县蜜柚果园土壤养分状况进行系统综合评价，对蜜柚种植区土壤肥力状况进行等级划分，旨在为激活土地的潜在生产能力、科学平衡施肥、提高肥料利用率、土壤培肥管理、测土肥料配方设计和生产优质高产蜜柚提供理论依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况平和县地处福建省闽南金三角的漳州市西南部，九龙江西上游，地跨116°54′～117°31′E、24°02′～24°35′N，根据区域内地形和气候条件的差异，以大芹山脉为分界线将其分为东西两半县。东半县地势相对平坦，向北倾斜，海拔低，大部分在300 m以下，发育为丘陵河谷平原，农业种植以种植琯溪蜜柚为主；西半县地势向西倾斜，海拔在300～400 m，发育为中低山地貌，农业种植以种植水稻(OryzasativaL.)和“白芽奇兰”茶(CamelliasinensisL.cv.‘Baiya-qilan’)等为主。地处南亚热带，属南亚热带季风气候，全年平均气温17.5～21.3 ℃，日照和太阳辐射时间中等，年平均霜期41.3 d，春秋冬温差小，气候温暖，夏季较长，酷热严寒少见，雨季长、雨量充沛，年平均降雨量1 600～2 000 mm，年平均蒸发量1 400 mm，但降雨不均衡，干湿季明显，农业生产气候条件优异。土壤以水稻土、砖红性红壤、红壤为主，面积分别为10.04%、24.01%和53.13%。

1.2土壤采集与测定根据福建省漳州市平和县蜜柚的分布状况，2016年实地调查了平和县的小溪镇、山格镇、文峰镇、南胜镇、坂仔镇、安厚镇、大溪镇、霞寨镇、九峰镇、芦溪镇、五寨乡、国强乡、崎岭乡、长乐乡等地区的42个规模种植的蜜柚果园。采样点分布采用如下原则[17]：①果园代表性原则。取样果园面积不小于3 300 m2；②分布均匀性原则。每个乡镇各选取一个冲积物发育的果园土壤、低海拔山地果园土壤、相对海拔较高的山地果园土壤。调查了解蜜柚的种植环境和近2年的施肥情况及田间管理等情况后，按田间统计方法分别采集各蜜柚果园代表性蜜柚土壤，取样点地块面积为0.05～0.67 hm2，采用定位系统精准定位，采集土壤样品时，在蜜柚植株下离根茎40～60 cm处(避开施肥区)采样，在已确定的采样点，清除土壤表面枯枝落叶，以反映采样地点的真实养分状况和供肥能力。采样时使用人工土壤取土器按照“S”型取样法采集9～12个土壤样品，混合均匀后作为该点土样(约1.5 kg)，共采集42个。土样经编号登记、自然风干、去杂磨细后，分别过2.0 mm和0.2 mm孔径的尼龙筛装袋备用。

土壤测定指标包括：pH，土壤有机质、土壤中的全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、速效锰、速效锌、速效硼、交换性钙、交换性镁13个指标，每个样品重复3次。测定方法参考鲍士旦[18]《土壤农化分析》。

2 结果与分析

2.1土壤养分基本状况根据调查的42个土壤数据分析结果，平和县蜜柚果园土壤大、中、微量养分含量状况存在较大差异(表1)。其中差异最大的大量元素为速效钾，其含量为32.01 ～ 976.54 mg/kg，相差30倍，标准差为205.96，变异系数高达97.19%；中量元素钙、镁含量差异较大的为交换性钙，其含量为20.36～597.14 mg/kg，相差30倍，标准差为150.69，变异系数达69.43%；差异最大微量元素为速效锌，其含量为0.14 ～12.74mg /kg，相差91倍，标准差为3.03，变异系数高达97.04%；琯溪蜜柚适宜生长的pH为5.5～6.5，该次调查所取42个土壤pH平均值为4.65，大部分土壤pH在3.94～5.00，占总数的76.19%，不适合蜜柚的生长。大量元素全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量的平均值为0.66 g/kg、0.84 g/kg、7.18 g/kg 、51.84 mg/kg、109.33 mg/kg、211.91 mg/kg；中量元素钙镁含量的平均值为217.26、61.12 mg/kg；微量元素速效锰、速效锌、速效硼含量的平均值为18.26、3.12、0.10 mg/kg(表2)；有机质含量的平均值为13.71 g/kg。总体来看，平和县蜜柚果园土壤养分状况为大量元素全磷和速效磷、微量元素速效锌含量较为丰富，然而普遍存在缺大量元素氮、钾、中量元素钙、镁和微量元素硼的情况。

表1 平和县琯溪蜜柚果园土壤养分含量

2.2土壤养分间的相关性对土壤养分含量进行主成分分析的前提条件是确定各土壤养分之间是否存在相关性，假如表征土壤间各养分含量相关性大小的相关性系数均小于0.3，且统计检验未通过，那么原有挑选的变量就不适于进行因子(主成分)分析[20]。由表2可知，土壤中任一养分含量指标与土壤中其他养分指标存在不同程度的相关性。基于土壤养分指标间的相关性，直接根据各养分指标之间的相关关系对土壤肥力状况进行系统综合评价时，由于潜在信息重叠的出现，在一定程度上影响了评价结果的准确性。为了使评价结果更加精准，将表 2 中不同养分含量之间的相关系统通过Bartlett球度进行检验，结果表明，相伴概率为0.000，通常认为，相伴概率小于0.05的显著水平，均可作为因子进行因子(主成分)分析。因此，该研究基于以上的分析结果认为利用主成分分析法对该区域复杂的养分指标体系进行信息提取是可行的。

表2 琯溪蜜柚果园土壤养分间相关性分析

注：*为显著水平，**为极显著水平

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

2.3土壤主成分分析基于不同养分指标间的两两相关矩阵关系，求出其特征值、特征值的贡献率以及其累计贡献率。一般当特征值累计贡献率≥85%时，认为该几个特征值所代表的信息量已达到原始数据信息总量的绝大部分。由表3可知，前5个特征值的累计贡献率已达到要求。表4为前5个特征值的特征向量。由表3、4可知，第1主成分是琯溪蜜柚果园土壤氮、磷、钾、有机质和速效锌养分状况的综合反映；主成分2是琯溪蜜柚果园土壤pH和钙、镁及速效锰供应状况的综合反映；主成分3是琯溪蜜柚果园土壤钾和速效硼供应状况的综合反映；主成分4是琯溪蜜柚果园土壤氮供应状况的综合反映；主成分5是琯溪蜜柚果园土壤有机质的综合反映。

2.4聚类分析根据不同土壤样本综合得分[21]，以欧氏距离为衡量土壤样本间差异大小的指标。采用类平均法进行系统聚类，结果表明2个样本分为5类，据此，将土壤样本养分状况分为5个等级：第Ⅰ类(2.8≤F≤4.08)，该类包括3个土样，所占比例为7.14%；第Ⅱ类(0.47≤F≤1.38)，土样数为6个，所占比例为14.29%；第Ⅲ类(-0.04≤F≤0.16)，土样数为7个，所占比例为16.67%；第Ⅳ类(-0.69≤F≤-0.19)，土样数为19个，所占比例为45.24%，第Ⅴ(-1.4≤F≤-0.91)，土样数为7个，所占比例为16.67%。总体来看，琯溪蜜柚土壤养分类型主要集中在Ⅳ类，所占比例为45.24%，主要集中在霞寨镇、国强乡、大溪镇、安厚镇、五寨乡、九峰镇等。第Ⅰ类样品比例最小，仅为7.14%。各等级比例情况见表5。

表3琯溪蜜柚果园土壤养分的特征值、方差贡献率和累计贡献率

Table3Eatures，variancecontributionrateandcumulativecontributionrateofguanxipomeloorchardsoilnutrients

主成分Principal components特征值Eigenvalue贡献率Contribution rate%累计贡献率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个特征值对应的特征向量akj

表5 蜜柚果园各等级养分状况

由表6可知，第Ⅰ类土壤具有较高的养分含量，除速效锰含量外，各养分含量均显著高于其他4类；第Ⅱ类土壤整体养分含量处于较高水平，除速效磷、有机质和速效硼含量外，各养分含量均显著高于其他3类，此外，速效锰含量显著高于其他4类；分析表明，Ⅰ类蜜柚果园土壤相对缺锰；Ⅱ类蜜柚果园土壤相对缺磷和钾；Ⅲ类蜜柚果园土壤相对缺氮、磷和钾；Ⅳ类蜜柚果园土壤大、中、微量元素均相对缺乏。综上所述，第Ⅰ类蜜柚果园土壤类型为养分极丰富型土壤；第Ⅱ类为养分丰富型土壤；第Ⅲ类为养分较丰富型，相对第Ⅱ类，土壤大量养分氮、磷和钾含量相对不足；第Ⅳ类土壤大、中、微量养分含量均缺乏，为养分缺乏型土壤；第Ⅴ类各养分因子均远低于总体平均水平，为养分极缺乏型土壤。

表6 不同等级琯溪蜜柚果园土壤养分指标

注：同列不同小写字母表示不同等级间差异显著(P<0.05)

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

3 结论与讨论

平和县作为我国琯溪蜜柚的主产区，其琯溪蜜柚果园土壤养分状况一直都是科研工作者研究的重点。曾瑞琴[1]、章明清等[2]、黄育宗等[3]对琯溪蜜柚果园土壤养分状况做了不少研究工作，取得了一定的进展。但土壤是一个时空连续的变异体，在空间上具有高度的异质性，且随着生态因子的变化、肥料施用的调整以及种植年限的增长，其养分状况随之发生改变。因此，准确掌握当前和平县琯溪蜜柚果园土壤养分状况，发挥土地的生产潜力，指导果农科学平衡施肥，提高肥料利用率，进而提高琯溪蜜柚的产量和改善其品质具有重要的指导意义。

建议平和县琯溪蜜柚主产区的果园施肥遵循以下原则：①合理使用化肥，除尽量避免施用酸性肥料外，可以适量施用生理碱性肥料调节土壤，如碳酸氢铵、氨水、石灰氮、钙镁磷肥、磷矿石粉、草木灰等，中和酸性，以调节土壤pH。②应适当增施有机肥或者生物菌肥，通过增加土壤微生物的数量，提高土壤有机质含量。③后期施磷肥应注意开沟集中施入或与有机肥以及生物菌肥混合施入；分层施磷肥，由于磷肥在土壤中移动性小，因此，在底层和浅层都要施入磷肥；适量施磷肥，磷肥肥效长，基施一次可管2～3茬，因此不必每茬均施磷肥，同时还要根据目标产量和土壤肥力计算适当用量，考虑氮、磷、钾的平衡。④优先选用碱性钾肥，由于蜜柚属于忌氯果树，不建议施用氯化钾，此时，可通过施用草木灰，进而提高蜜柚品质和产量；采果后，可深埋草木灰，此时，土壤温度较高，施用草木灰不但可以补充营养，还可以中和土壤酸性，有利于来年根系生长；由于长春梢、开花时，环割处未愈合，根系无法从土壤吸收营养，春季采用叶面喷施钾肥，可用多元叶面肥花前2～3次，花后1次，同时可配合农药一起使用。⑤施钙、镁肥，酸性土壤施用石灰，石灰可以降低土壤酸度，增加土壤交换钙、镁的含量；合理施肥，酸性土壤除施石灰外，应多施有机肥，少施氮和钾等酸性肥料，石灰不能与有机肥混施；叶面喷施钙、镁肥，新叶展开期或生长期，叶面喷施硝酸钙、硝酸镁；保持水土，坡地宜修水平梯地。⑥硼肥施入以土壤施肥为主，叶面喷施为辅，这是由于叶片对硼元素的吸收能力相对较差，单靠叶面肥喷施很难满足琯溪蜜柚周年生长对硼元素的需求。硼元素肥料施入应遵循前期多施、后期少施的原则，除作为根外追肥外，剩下的可结合下春肥时混合施入，以确保春梢及幼果的正常生长。