紫紅色砂礫巖丘崗地新墾油茶幼林基地土壤的肥力特征

劉丁林，張楊珠，聶 軍，盛 浩，廖育林，廖超林

（1. 湖南農業大學資源環境學院，湖南 長沙 410128；2. 湖南省土壤肥料研究所，湖南 長沙 410125）

位于中亞熱帶的紅壤丘崗地區水、熱、光資源豐富，生物循環活躍、動植物資源豐富多樣，自然條件較優越，山、丘、崗地等土地資源較多，富產糧、棉、油、果、蔬菜等作物[1]。近年來，國家加大了對油茶的開發力度，在我國南方丘崗荒地開墾了大片的油茶幼林基地。但南方丘崗紅壤荒地土壤瘠薄，酸性強，油茶生長緩慢，經濟效益低，加上開墾時自然植被受損，表土被毀，地表覆蓋度差，造成嚴重的水土流失，嚴重挫傷了茶農的生產積極性[2-3]。因此，加速新墾油茶幼林的生長，防治新墾油茶林的水土流失，是我國油茶生產中亟待解決的一個關鍵技術難題。針對我國南方丘崗地新墾油茶幼林基地地面覆蓋度差，水土流失嚴重的問題，應用地統計學和空間插值方法，開展丘崗地新墾油茶幼林基地的土壤養分狀況及其空間變異規律研究，旨在為防控丘崗地新墾油茶幼林基地的水土流失、促進油茶幼林的快速生長提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

于2012年3月選擇瀏陽市沙市鎮友助村由紫色砂礫巖發育的丘崗地新墾油茶基地中一個地形較為平坦開闊的，包括上、中、下坡及谷底的完整地形單元作為研究對象，該地貌單元的面積為1.062 hm2，地理位置為28°22′N，113°24′E，海拔100~120 m。

1.2 樣品的采集與分析

采用GPS定位技術在試驗區分東、西、北3個方向分別采集上、中、下坡樣各11個，坡谷樣3個，共36個樣。采樣深度為0~20 cm，土樣經風干、混勻、磨細、過篩，分別過2 mm和0.149 mm篩，以制備分析樣。

土壤經濃硫酸-雙氧水消煮，開氏定氮法測氮，釩鉬黃比色法測全磷，火焰光度法測全鉀；土壤有機質用重鉻酸鉀容量法測定；土壤pH值用電位法測定。土壤有效磷用Olsen法測定，土壤堿解氮用堿解擴散法測定，土壤速效鉀用火焰光度法測定。數據分析采用傳統統計學和地統計學相結合的方法，涉及地統計學的主要包括半方差函數及其模型和Kriging插值[4-5]。根據模型參數，在ARCGIS 10中進行Kriging插值生成土壤養分空間分布圖。

2 結果與分析

2.1 土壤有機質含量

從圖2中可知，不同坡向比較，西坡土壤有機質含量略高于北坡，最低是東坡，這是因為開墾時東坡表土被破壞最嚴重，且坡度較大，而北坡最平緩，且表土破壞最輕。不同坡位比較，無論東坡、北坡，還是西坡，土壤有機質含量均是坡谷明顯高于下坡、中坡和上坡土壤，上坡土壤有機質含量平均為6.88 g/kg，中坡為9.42 g/kg，下坡為13.07 g/kg，而坡谷土壤有機質含量為21.07 g/kg，由此可見，土壤有機質含量與地形部位有很好的負相關性，海拔低的地方地勢相對平坦，有機質含量高，而海拔高的地方有機質含量低。由于丘崗地表土壤覆蓋物少，坡地表土流失嚴重，聚集到坡谷，所以坡谷土壤有機質含量高，上坡土壤有機質含量低。因此，開墾種植油茶幼林后，應配合增施有機肥，增加地表覆蓋度，還可以采取套種綠肥的方式，以減少土壤表土流失，快速提高油茶基地土壤的肥力水平。

2.2 土壤全量氮磷鉀含量

從圖2中可知，就不同坡向的變化趨勢來說，土壤全氮和全磷含量變化規律相似，均是北坡高于西坡，最低是東坡；全鉀含量略有差異，北坡最高，東西坡差別不大。從不同地形部位土壤全量養分的平均含量來看，全氮的變化趨勢與有機質的變化趨勢相同：上坡＜中坡＜下坡＜坡谷；全磷和全鉀含量則上坡、中坡、下坡差異不大，只是坡谷土壤中的含量明顯高于坡地。總的來看，土壤全量養分含量均處于較低水平，按照《湖南省測土配方施肥項目土壤養分分級標準》的分級標準，土壤有機質和全氮的含量處于極低和較低水平，全磷和全鉀的含量處于適宜和較低水平。因此，防治紫色砂礫巖丘崗地的表土流失，提高其土壤肥力至關重要。

2.3 土壤pH值和有效養分含量

土壤pH值是土壤重要的化學性質之一，對土壤理化性質以及養分的有效性、作物的生長、微生物活動等均有很大影響。從圖3中可知，供試土壤pH值平均4.3~4.5，呈強酸性，不同坡向之間差異不大，坡谷土壤pH值最低，低于上坡、中坡和下坡土壤。

就土壤有效養分含量而言，土壤堿解氮含量西坡略高于北坡，東坡最低，下坡明顯高于上、中坡。整體而言，土壤有效磷含量處于較低的水平，東坡略高于西坡，最低是北坡，也是下坡明顯高于上、中坡；土壤速效鉀含量北坡和西坡差別不大，均高于東坡，但與土壤堿解氮和有效磷含量不同，下坡土壤速效鉀還低于上、中坡土壤。總的來看，土壤有效養分含量在上坡、中坡的坡向變化上不存在規律性，而下坡除土壤pH值差異不大外，土壤有效氮、磷、鉀含量均是西坡大于北坡，東坡最低；無論上坡，還是中、下坡，土壤有效養分含量都處于極低水平，均低于坡谷。因此，開墾種植油茶幼林后，必須配合科學施肥，才能促進油茶幼林速生豐產，提高茶農經濟效益。

2.4 土壤養分統計特征值分析

空間變異函數參數中，塊金值表示隨機部分的空間異質性，基臺值表示整個系統的總變異，塊金值與基臺值之比反映自相關部分的空間變異占總變異的比例，即塊金效應[5]。偏度和峰度反映樣本的正態分布特點，偏度反映正態分布雙尾特征，峰度反映樣本的集中程度。由表1可以看出，土壤堿解氮含量的偏基臺值為330.16，明顯高于其他指標，這說明供試土壤堿解氮含量總的變異大。而塊金值為175.24，塊金值與偏基臺值之比10.93，說明隨機因素引起的土壤堿解氮含量空間異質性程度起主要作用。土壤pH值的變異系數最低，說明水土流失對該地pH值的影響不大。全磷、全鉀的變異系數分別為20.9%、29.8%，屬于中等變異程度。土壤有機質和堿解氮含量的變異系數均較大，分別達57.8%和50.3%，說明由于上、中坡表層土壤的流失，堆積在坡谷，造成了土壤有機質和土壤堿解氮含量的變化幅度大。

3 討 論

根據地統計學理論，從結構性因素的角度來看，塊金值與基臺值的比例可以表明系統變量空間相關的程度，如果比值<25%，說明系統具有強烈的空間相關性；如果比例在25%~75%之間，表明系統具有中等空間相關性；>75%說明系統空間相關性很弱[6]。由此可以看出，供試地貌單元內土壤pH值、速效鉀系統空間相關性很弱，而土壤全磷、全鉀、堿解氮具有強烈空間相關性。

表1 土壤養分統計特征值Table 1 Statistical characters of soil nutrient

有研究發現，雖然土壤有效磷含量的半方差結構比有機質、全氮含量差，空間插值預測誤差比有機質、全氮含量的大，但仍然可滿足要求[7]。這可能和研究區域包括磷肥施肥措施都是整齊劃一、沒有差異或差異很小，造成土壤磷素養分空間變異趨勢主要和土壤基礎養分有關。這種規律在其他區域是否同樣存在，尚需進行深入研究。而在本研究區內，有效磷空間插值預測誤差大于全氮，但小于有機質，速效鉀空間插值預測誤差最大，全磷最小。

4 結 論

（1）新墾紫紅色砂礫巖油茶幼林基地土壤pH值無論上坡、中坡、下坡還是坡谷，均小于5.0，介于4.19至4.71間，呈強酸性，適合油茶作物生長。

（2）新墾紫紅色砂礫巖油茶幼林基地土壤有機質上坡、中坡、下坡和坡谷分別為6.88、9.42、13.07和21.07 g/kg，坡谷和下坡土壤中的有機質含量明顯大于上、中坡，坡地土壤中有機質含量都處于極低水平。

（3）新墾紫紅色砂礫巖油茶幼林基地，無論上坡，還是中、下坡，土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量都處于極低水平。必須配合科學施肥，才能促進油茶幼林早生快發，提高茶農種油茶的經濟效益。

（4）新墾紫紅色砂礫巖油茶幼林基地土壤全氮、全磷和全鉀含量與土壤有效養分變化規律基本一致，處于中下等水平。

（5）從有機質、全量氮磷鉀含量的整體趨勢來看，上坡<中坡<下坡，該地區的水土流失嚴重，應增施有機肥，套種綠肥以保持土壤的肥力，并結合測土配方施肥，快速提高土壤肥力水平

（6）Kriging插值的結果表明，土壤有機質、堿解氮、速效鉀的含量空間變異大，pH值、全磷和全鉀的含量空間變異小。

[1]楊甲華，張楊珠，高菊生，等. 紅壤丘崗地區不同種植模式下土壤肥力狀況的研究[J]. 湖南農業科學，2012，（3）：41-44，45.

[2]錢 仁. 我國南方丘崗旱地農業開發思路[J]. 湖南農業科學，1996，（6）：3-5.

[3]湖南省農學會. 關于湖南省丘崗地開發利用值得注意的幾個問題的建議[J]. 湖南農業科學，1995，（3）：1-3.

[4]黃紹文，金繼運，楊俐蘋，等. 縣級區域糧田土壤養分空間變異與分區管理技術研究[J]. 土壤學報，2003，40（1）：79-88.

[5]王政權. 地質統計學及在生態學中的應用[M]. 北京：科學出版社，1999.

[6]張朝生，章 申，何建邦. 重金屬在長江沉積系統中的空間分布特征空間自相關和分維方法[J]. 地理學報，1998，53（1）：87-95.

[7]雷詠雯，危常州，李俊華，等. 不同尺度下土壤養分空間變異特征的研究[J]. 土壤，2004，36（4）：376-381.