海南省瓊中縣橡膠園土壤磷素空間變異特征及磷肥分區管理分析

覃懷德 吳炳孫 吳敏 韋家少 何鵬 王大鵬 高樂

摘 要 運用地統計學和GIS相結合對瓊中縣橡膠園土壤磷素營養進行了空間變異特征及分區管理研究。結果表明，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等級及以下的極低水平的比例為60.6%；應用空間疊加方法，進行了橡膠園土壤磷素管理分區，瓊中縣膠園可分為11個管理分區，在膠園施肥管理中應根據不同管理分區的特點采取不同的磷素營養管理措施。

關鍵詞 橡膠園；土壤磷素；空間變異；分區管理

中圖分類號 S158.3 文獻標識碼 A

天然橡膠是重要的國防戰略物資，主要來源于巴西橡膠樹。巴西橡膠樹在我國主要種植在海南、云南、廣東等地。海南省瓊中縣廣泛種植橡膠樹，是該縣重要的經濟作物。磷素對橡膠樹生長具有非常重要的作用，供磷不足， 橡膠幼樹葉片數量減少， 根系不發達， 干圍增長慢[1]。何向東等[2]的研究表明，海南橡膠園土壤磷素營養多數地區呈降低趨勢。土壤在成土過程中受到不同的物理、化學、生物等自然因素的影響， 使其具有高度的空間異質性[3]。土壤的空間變異一直是土壤科學研究的熱點，Burgess等[4]于20 世紀70年代將地統計學的方法引入土壤科學研究領域，克服了經典的Fisher統計理論在研究土壤性質空間變異性規律方面的不足。地統計學側重于區域變量空間結構的分析、模擬和空間插值，GIS側重于空間顯示和查詢[5]。前人應用地統計學和GIS相結合對土壤養分空間變異規律進行了很多的研究，取得了很好的結果[6-10]。目前，應用地統計學方法在大區域內對橡膠園磷素營養的空間變異和分區管理的研究很少。本研究應用地統計學和GIS相結合的方法對瓊中縣膠園土壤磷素營養的空間變異進行分析，進一步進行磷素營養分區管理分析，為橡膠園的合理施肥提供依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

瓊中縣位于海南島的中部，東連瓊海市、萬寧市，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109°31′37"～110°09′08"之間。境內東西寬66.7 km，南北長76.75 km，總面積2 693.1 km2。瓊中縣地貌呈穹隆山地狀，地勢自西南向東北傾斜，最高點為西南部的五指山峰，海拔1 867.1 m；最低為白馬嶺林場舊址，海拔僅25 m。瓊中縣的土壤主要由花崗巖和少量紫色砂巖、砂頁巖、安山巖風化而成。土壤類型多樣。按成土母質的不同，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個土類，14個亞類，37個土屬，103個土種。

1.2 土壤樣品采集與分析

應用GPS與瓊中縣行政矢量電子圖結合指導定位，在2009年8～10月采集樣品，采樣方法為網格采樣法，網格間距為2.5 km×2.5 km，每個網格內各采集15個點的橡膠園0～20、20～40 cm土層樣品，總共采集了228個樣品。樣品先風干、后過篩（篩孔直徑分別為0.25和0.01 mm），進行化驗分析。全磷測定方法為氫氧化鈉堿熔-鉬銻抗比色法，有效磷測定方法為鹽酸-氟化銨法[11]。

1.3 數據處理

數據處理采用Fisher統計學和地統計學方法相結合進行，Fisher統計采用SAS9.0軟件進行，地統計學分析采用Arcmap9.3的地統計學分析模塊進行。

2 結果與分析

2.1 膠園土壤磷素描述性統計特征

按照海南省第2次土壤普查的土壤養分分類標準，四級的下限為養分的臨界值，該臨界值符合膠園土壤肥力正常值標準[2]。由表1結果可見，瓊中縣橡膠園土壤磷素供應水平較低，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分別為54.1%和57.57%，屬于中等程度變異，有效磷的變異系數分別為174.32%和179.95%，屬于強變異，表明瓊中縣膠園磷素營養需要進行精細的分區管理。

2.2 膠園土壤磷素的空間變異結構

由空間變異結構分析可以看出預測誤差均值接近于0，均方根誤差與平均標準誤差最接近，標準均方根預測誤差接近于1，表明橡膠園各土層全磷和有效磷空間變異結構的半方差函數模型建立結果良好（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構差異較大，其最大相關距離在17.23～52.09 km之間，在整個區域具有較強的漸變性分布規律，其全磷含量以大塊狀變異為主，有效磷含量各等級的分布為大、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分含量具有中等程度的空間相關性，全磷和有效磷養分含量的變化主要由土壤母質、地形、氣候等非人為的區域因素（空間自相關部分）和土壤養分管理等隨機因素引起。

2.3 膠園土壤磷素的空間分布格局

根據海南省第2次土壤普查的土壤養分分類標準，應用Kriging最優內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較明顯的空間分布格局，各土層全磷含量各等級的大塊狀分布較明顯，而有效磷含量各等級的分布為大、小塊狀交叉分布（圖1）。

2.4 膠園土壤磷素的分區管理

橡膠樹的吸收根主要為分布在40 cm土層以內的側根，因此，橡膠園0～40 cm土層中的磷素營養供應對橡膠樹的生長和產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特征可用于指導橡膠園的磷肥施用管理措施，因此，本研究中把各取樣點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，在經過空間變異結構分析、最優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程后，獲得了瓊中縣橡膠園磷素營養空間管理分布圖（圖2）。圖2表明，瓊中縣橡膠園土壤的磷素管理可分為11個管理分區，在各分區內可采取不同的磷素營養管理措施：

6 ∶ 4（全磷 ∶ 有效磷的等級）分區主要分布在黎母山鎮，6 ∶ 5分區主要分布在黎母山鎮和灣嶺鎮，5 ∶ 5分區為連續帶狀分布，主要位于黎母山鎮、營根鎮、和平鎮和吊羅山鄉，5 ∶ 6分區主要分布在灣嶺鎮，其土壤全磷含量和有效磷含量均為極低水平，在磷素營養管理上應該足量施用磷肥，另外，加大有機肥的投入，改善土壤結構、增強土壤磷庫吸收、固定和釋放磷素營養的能力。

5 ∶ 4分區面積最大，為瓊中最大分區類型，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，在磷素營養管理上應該足量施用磷肥。5 ∶ 3分區和5 ∶ 2分區主要分布在紅毛鎮、什運鄉和中平鎮膠園，土壤全磷含量較低，而土壤有效磷含量較高，土壤管理中應該重視土壤對磷素的吸附固定能力，應加大有機肥的投入，從而增加土壤磷庫中磷素的貯存量。

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

3 討論與結論

土壤全磷含量包括有機磷和無機磷兩大類，其中大部分為遲效性狀態，土壤全磷含量并不能作為土壤磷素供應的指標。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常不足，但在全磷含量較高的土壤，有效磷也經常不能滿足作物的生長，因此，土壤磷素營養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變異。瓊中縣橡膠園各土層全磷和有效磷的空間變異結構差異較大，在整個區域具有較強的漸變性分布規律，土壤全磷和有效磷養分含量具有中等程度的空間相關性。

管理分區是生產上將具有相似生產潛力和養分利用率以及相似環境效益的區域作為一個管理單元進行管理，針對不同單元的土壤養分狀況結合作物對養分需求量進行變量施肥，該方法不僅能夠發揮土壤生產潛力，提高肥料利用率，又能提高產量、改善品質、減少環境污染等，是農業生產管理的有效方法[12-15]。

本研究對瓊中縣橡膠園的磷素管理進行了分區，共分為11個管理區域，在膠園施肥管理中應根據不同管理分區的特點采取不同的磷素營養管理措施。5 ∶ 4分區瓊中膠園主要分區類型，是磷素營養管理的重點分區，土壤全磷含量和有效磷含量均較低，在磷素營養管理上應該足量施用磷肥。6 ∶ 4， 6 ∶ 5，5 ∶ 5和5 ∶ 6分區土壤全磷含量和有效磷含量均為極低水平，應該足量施用磷肥，加大有機肥的投入。5 ∶ 3分區和5 ∶ 2分區土壤全磷含量較低，在膠園施肥管理時應注重有機肥的投入，增加磷素的貯存量。4 ∶ 5分區土壤全磷含量和有效磷含量均為較低水平，應該足量施用磷肥；4 ∶ 2分區、4 ∶ 3分區、4 ∶ 4分區土壤全磷含量為較低水平，有效磷含量均處于中等水平，磷肥的施用應注重“適量”，以減少環境污染和磷素營養的吸附固定，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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