劉丁林，張楊珠，聶 軍，盛 浩，廖育林，廖超林

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)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(qū)水、熱、光資源豐富，生物循環(huán)活躍、動植物資源豐富多樣，自然條件較優(yōu)越，山、丘、崗地等土地資源較多，富產(chǎn)糧、棉、油、果、蔬菜等作物[1]。近年來，國家加大了對油茶的開發(fā)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(jīng)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(nóng)的生產(chǎn)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(chǎn)中亟待解決的一個關(guān)鍵技術(shù)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(yīng)用地統(tǒng)計學(xué)和空間插值方法，開展丘崗地新墾油茶幼林基地的土壤養(yǎng)分狀況及其空間變異規(guī)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(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

于2012年3月選擇瀏陽市沙市鎮(zhèn)友助村由紫色砂礫巖發(fā)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(shù)在試驗區(qū)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(jīng)風(fēng)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(jīng)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(zhì)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(shù)據(jù)分析采用傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)和地統(tǒng)計學(xué)相結(jié)合的方法，涉及地統(tǒng)計學(xué)的主要包括半方差函數(shù)及其模型和Kriging插值[4-5]。根據(jù)模型參數(shù)，在ARCGIS 10中進行Kriging插值生成土壤養(yǎng)分空間分布圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有機質(zhì)含量

從圖2中可知，不同坡向比較，西坡土壤有機質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)含量為21.07 g/kg，由此可見，土壤有機質(zhì)含量與地形部位有很好的負相關(guān)性，海拔低的地方地勢相對平坦，有機質(zhì)含量高，而海拔高的地方有機質(zhì)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(zhì)含量高，上坡土壤有機質(zhì)含量低。因此，開墾種植油茶幼林后，應(yīng)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(guī)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(yǎng)分的平均含量來看，全氮的變化趨勢與有機質(zhì)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?？偟膩砜?，土壤全量養(yǎng)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(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)》的分級標(biāo)準(zhǔn)，土壤有機質(zhì)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(guān)重要。

2.3 土壤pH值和有效養(yǎng)分含量

土壤pH值是土壤重要的化學(xué)性質(zhì)之一，對土壤理化性質(zhì)以及養(yǎng)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(yǎng)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?？偟膩砜?，土壤有效養(yǎng)分含量在上坡、中坡的坡向變化上不存在規(guī)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(yǎng)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(xué)施肥，才能促進油茶幼林速生豐產(chǎn)，提高茶農(nóng)經(jīng)濟效益。

2.4 土壤養(yǎng)分統(tǒng)計特征值分析

空間變異函數(shù)參數(shù)中，塊金值表示隨機部分的空間異質(zhì)性，基臺值表示整個系統(tǒng)的總變異，塊金值與基臺值之比反映自相關(guān)部分的空間變異占總變異的比例，即塊金效應(yīng)[5]。偏度和峰度反映樣本的正態(tài)分布特點，偏度反映正態(tài)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(biāo)，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(zhì)性程度起主要作用。土壤pH值的變異系數(shù)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(shù)分別為20.9%、29.8%，屬于中等變異程度。土壤有機質(zhì)和堿解氮含量的變異系數(shù)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(zhì)和土壤堿解氮含量的變化幅度大。

3 討 論

根據(jù)地統(tǒng)計學(xué)理論，從結(jié)構(gòu)性因素的角度來看，塊金值與基臺值的比例可以表明系統(tǒng)變量空間相關(guān)的程度，如果比值<25%，說明系統(tǒng)具有強烈的空間相關(guān)性；如果比例在25%~75%之間，表明系統(tǒng)具有中等空間相關(guān)性；>75%說明系統(tǒng)空間相關(guān)性很弱[6]。由此可以看出，供試地貌單元內(nèi)土壤pH值、速效鉀系統(tǒng)空間相關(guān)性很弱，而土壤全磷、全鉀、堿解氮具有強烈空間相關(guān)性。

表1 土壤養(yǎng)分統(tǒng)計特征值Table 1 Statistical characters of soil nutrient

有研究發(fā)現(xiàn)，雖然土壤有效磷含量的半方差結(jié)構(gòu)比有機質(zhì)、全氮含量差，空間插值預(yù)測誤差比有機質(zhì)、全氮含量的大，但仍然可滿足要求[7]。這可能和研究區(qū)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(yǎng)分空間變異趨勢主要和土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分有關(guān)。這種規(guī)律在其他區(qū)域是否同樣存在，尚需進行深入研究。而在本研究區(qū)內(nèi)，有效磷空間插值預(yù)測誤差大于全氮，但小于有機質(zhì)，速效鉀空間插值預(yù)測誤差最大，全磷最小。

4 結(jié) 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(zhì)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(zhì)含量明顯大于上、中坡，坡地土壤中有機質(zhì)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(xué)施肥，才能促進油茶幼林早生快發(fā)，提高茶農(nóng)種油茶的經(jīng)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(yǎng)分變化規(guī)律基本一致，處于中下等水平。

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

（6）Kriging插值的結(jié)果表明，土壤有機質(zhì)、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(qū)不同種植模式下土壤肥力狀況的研究[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，（3）：41-44，45.

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[3]湖南省農(nóng)學(xué)會. 關(guān)于湖南省丘崗地開發(fā)利用值得注意的幾個問題的建議[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，1995，（3）：1-3.

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