琼中县槟榔园土壤养分肥力质量研究

来源 :热带作物学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alongalong2008
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  摘 要 以海南省琼中县作为研究区域,采集并化验了槟榔园土壤样品224份,利用综合指数法评价了采样点土壤养分肥力质量。结果表明:琼中县槟榔园土壤呈现较强的酸性,有机质和碱解氮较丰富,磷钾较缺乏;5项参评要素的权重分别是:pH 0.167 4、有机质0.314 2、碱解氮0.206 8、有效磷0.090 7和速效钾0.221 0;在本综合指数分级方案下,4级的样点数最多,1级和5级样点数接近,土壤养分肥力质量中等偏下。此次的土壤养分肥力质量研究揭示了琼中槟榔园土壤的养分肥力质量状况,可为今后全省槟榔园土壤养分综合评价提供参考。
  关键词 槟榔园;土壤;养分肥力质量;海南省琼中县
  中图分类号 S159.2 文献标识码 A
  Abstract The fertility of 224 soil samples from Qiongzhong County were evaluated to based on pH, organic matter, alkali-hydrolyzable nitrogen, available phosphorus and available potassium contents. The results showed that the soils was strongly acidic, with rich organic matter and nitrogen and poor phosphorus and potassium content; the weight coefficient of soil nutrients in the research was pH 0.167 39, organic matter 0.314 23, alkali-hydrolyzable nitrogen 0.206 76, available phosphorus 0.090 67, and available potassium 0.220 95; most of the soil samples were grade 4, with the left for grade 1 and grade 5.
  Key words Areca catechu L.; Soil; Fertility quality; Qiongzhong county of Hainan province
  doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.07.003
  槟榔(Areca catechu L.)为棕榈科槟榔属常绿乔木,因其药理性广泛,被称为我国四大南药之首[1-2]。一般种植5~6 a开花结果,经济生产周期长达20~50 a,生命周期可长达50~60 a。至2011年,海南省槟榔种植面积达79 232 hm2,总产量为169 163 t,总产值23.5亿元,占全国(不计台湾)产量的99%以上,已成为海南省仅次于橡胶产业的第2大农业支柱产业,其中琼中2011年种植面积9 715 hm2,总产14 367 t,仅次于万宁和琼海,居全省第三,居中部山区县首位,是当地农民的重要收入来源[3],可见槟榔生产在海南岛地方农业经济发展中具有重要意义。
  近年来,随着测土配方施肥技术在全国的普及,开展了众多的土壤养分调查与评价工作,取得了较多的成果,发表了相当数量的文章,涉及的粮食作物有水稻、玉米等,经济作物有油棕、茶树和烟草等等。然而,至今有关海南槟榔园土壤养分肥力质量的研究未见报道。但关于槟榔园土壤养分调查的文章却时有报道,大多是从单因素的层面进行的,未能做到各评价因子对土壤肥力质量贡献大小的量化,缺乏整体性。如杨安富等[4]采集了大量槟榔园土壤与植株样品进行分析化验,发现调查区域的土壤有机质、碱解氮较丰富,有效磷、速效钾较缺乏,肥力水平中等;谭业华[5-9]课题组从槟榔的不同种植年限、不同栽培地区、不同产量水平等角度做了大量的土壤养分调查与评价工作,发表较多的关于海南槟榔园土壤养分调查与评价的文章卢丽兰等[10]分析了海南槟榔不同产量水平不同生长年限条件下种植园土壤土壤养分的含量变化情况吴敏等[11]开展了不同产量水平下的槟榔园土壤养分的丰缺评价,上述研究为全面摸清海南槟榔园土壤养分状况奠定了基础。为了掌握槟榔园土壤养分状况和肥力水平、制定科学的槟榔园土壤养分调控措施,实现槟榔优质高产和可持续发展的目标。笔者在前人研究的基础上,量化了单因素对土壤养分肥力质量影响的大小,即通过相关性分析,确定了各因素对肥力质量的贡献大小,实现了简单的单因素评价到多因素综合评价的转变,以海南省琼中县为试点区域,进行槟榔园土壤养分肥力质量研究,为今后海南槟榔园土壤养分科学管理和平衡施肥提供科学依据和典型示范。
  1 材料与方法
  1.1 研究区概况
  琼中地处海南岛中部山区,介于北纬18°43′45"~19°25′20",东经109°31′37"~110°09′08"之间。境内东西宽66.70 km,南北长76.75 km,总面积2 693.1 km2,占海南岛陆地面积的8.33%。年平均气温23.1 ℃,年平均日照1 752 h,年平均降雨量2 424.5 mm,气候环境条件良好。据琼中县全国第2次土壤普查报告,全县槟榔园分布的主要土壤类型涉及黄壤、赤红壤、砖红壤和水稻土共4个土类,6个亚类,19个土属。
  1.2 土壤样品采集与测定
  1.2.1 土壤样品采集 根据全县槟榔园分布的面积和地形,确定采样点数量和分布,一般每5.33 hm2采集一份土样,零星种植的本次未采集土壤样品。每份土样由5~8个采样点0~20 cm的表土混合均匀,用四分法弃取,使各混合土样保留1 kg左右。尽量覆盖全县所有的土壤类型并兼顾空间分布的均匀性。采样点的空间分布情况见图1。   1.2.2 土壤样品的测定方法 pH值测定采用玻璃电极法、有机质含量测定采用重铬酸钾-浓硫酸外加热-硫酸亚铁容量法、碱解氮含量测定采用碱解扩散法、有效磷含量测定采用氟化铵-盐酸提取-钼锑抗比色法、速效钾含量测定采用乙酸铵提取-火焰光度法[12]。
  1.3 土壤养分肥力质量综合评价
  1.3.1 土壤养分分级标准 以表1海南第2次土壤普查养分分级标准作为本次的评价标准[13]。
  1.3.2 评价方法 采用综合指数法计算每个采样点的土壤养分[14]肥力质量状况。此方法步骤:首先,要进行各样点各养分要素等级的划分,划分原则按照表1,即养分要素是属于Ⅰ级,得6分,属于Ⅱ级则得5分,依次类推,计算各个采样点的各养分要素的得分;其次,要计算各养分要素在土壤养分肥力质量评价中的权重,本研究采用指标之间的相关系数来确定权重[15-16],再按照模糊数学的加乘法原则计算每个土样的综合指数;第三,将各采样点的综合指数,按照等距法[17]来确定各等级的断点和分级范围,综合指数越高的表明其养分肥力质量越优,反之亦然。
  2 结果与分析
  土壤养分是土壤肥力的核心部分,全面客观地评价土壤的实际养分水平是科学施肥的依据。本次分析是对琼中县9个乡镇的224份槟榔园土样分析化验数据进行分析汇总。主要结果如表2。
  2.1 土壤养分肥力质量单因素分析
  2.1.1 土壤酸碱度 土壤酸碱度常常影响作物生长和施肥效果,是土壤肥力的一项重要指标。本次采集的224份槟榔园土样的分析结果表明:琼中县槟榔园土壤pH变幅在3.40~5.80,9个乡镇的平均值为4.48,土壤呈现较强酸性。其中,吊罗山乡的槟榔园土壤酸性最强,pH平均值为3.98,按照表1的标准对本次调查的所有样点pH值进行等级划分,结果见图2,样点集中在Ⅳ、Ⅴ级分布,说明本次调查样点土壤pH集中在4.50~5.50。
  2.1.2 土壤有机质 土壤有机质含量是土壤肥力高低的一项重要指标,是土壤中多种营养元素,尤其是N、P的重要来源。因其具有保肥性和缓冲性,所以能改善土壤。从表1和表2可知,琼中县槟榔园土壤有机质含量平均值为21.7 g/kg、标准差为7.54、变幅范围为0.60~42.7 g/kg,处于槟榔生长最适宜状况。含量最高的是中平镇,为29.0 g/kg,最小的是黎母山镇,仅为16.2 g/kg。本县槟榔园土壤有机质处于中等变异状态,表明全县槟榔园土壤有机质含量在平均值上下范围内变化,波动不明显。从图2可知,槟榔园土壤有机质含量各等级的样点数呈现出正态分布的特征,总体而言,琼中槟榔园土壤有机质均处于较高的水平,其主要原因可能有:一是随着测土配方施肥技术的推广,农民更加注重有机肥的施用,在推广测土配方施肥技术之前,槟榔的栽培管理较为粗放,基本上很少施肥,或者只施少量的化肥;二是本县地处热带气候区,常年高温高湿,且大多槟榔园的林下杂草生长茂盛,土壤密闭度较高,造成地表湿度高,加之槟榔叶的遮光,有利于土壤地表有机质的积累[18]。
  2.1.3 土壤碱解氮 土壤碱解氮的平均含量131 mg/kg,其变幅范围为31~251 mg/kg,标准差为42.8,变异系数为32.7%,分析结果表明,其变化幅度较中等,其中以南上安乡含量最高,其平均值为168 mg/kg,而湾岭镇平均含量最低,仅为89 mg/kg。按表1标准,全县槟榔园土壤碱解氮含量较高,土样碱解氮含量处于一、二级的土壤样品分别占样品总数的30%和33%,三、四级分别占23%和11%,不到1%的样品碱解氮含量属于五级;含量在120 mg/kg以上的占63%;在60~120 mg/kg之间的占34%;在60 mg/kg以下的仅有1%,依据海南土壤丰缺分级标准判断,琼中县槟榔园土壤碱解氮含量丰富,以碱解氮在60 mg/kg以上即为土壤供氮能力中等的标准衡量,全县槟榔园土壤在短期内供氮能力较强,不会出现缺氮的状况。
  2.1.4 土壤有效磷含量分析 土壤磷素含量高低一定程度反应了土壤中磷素的贮量和供应能力。一般用有效磷含量高低作为单季作物磷素养分供应水平的指标[19]。本次分析结果表明,琼中县槟榔园土壤有效磷平均含量为4.84 mg/kg,变幅为0.10~48.5 mg/kg,变异系数达143.7%,属于强变异状态。其中,中平镇平均含量最高,达9.32 mg/kg;而黎母山镇最低,仅为3.85 mg/kg。9个乡镇的平均含量相差较大。由表1和图2可知,本次调查土壤有效磷大部分处于五、六级,分别占样本总数的21.9%和55.6%,有5.6%的样品属于二级、一级则没有分布。即全县槟榔园土壤仅有5.6%的样品有效磷含量属于磷丰富水平;77.5%的样品数处于磷的缺乏或很缺乏水平;由此可见全县槟榔园土壤磷含量很低,施用磷肥对于槟榔的增产潜力较大。
  2.1.5 土壤速效钾 据224份土样分析结果数据统计分析,全县槟榔园土壤速效钾的平均含量为40.1 mg/kg,标准差为19.3,变异系数48.0%,变幅为5~127 mg/kg。从表2可以看出9个乡镇的平均含量均处于较低的水平,其中以黎母山镇含量最低,仅为24 mg/kg。本次调查的所有土样中大部分处于四、五、六级,分别占总数的24.5%、41.0%和34.0%,三级样点数只有1个仅占总数的0.4%;75%的样点属于钾缺乏状态即速效钾含量低于50 mg/kg,所有的土壤样品中最高含量也仅为102 mg/kg,仍未达到速效钾含量丰的标准。由此可见,全县槟榔园土壤钾含量严重偏低,与槟榔的需肥特性和农民施肥关系密切,由于槟榔是喜钾作物,土壤钾素含量的高低直接影响槟榔的产量和品质,而农民又没有在槟榔的生长发育过程中补充钾素,导致土壤钾素入不敷出,随着栽培年限的增加,土壤钾素缺乏的现象就越发明显。
  2.2 土壤养分肥力质量综合评价   2.2.1 权重的确定 由于各项指标对土壤肥力的贡献是不同的,故对各项指标应给以一定的权重。然而,如何确定单项肥力指标的权重系数,这是肥力综合评价中的一个关键问题。在以往的研究中,普遍采用人为打分确定。本研究为了避免人为主观影响,按照1.3.2节中的方法具体步骤为:首先确定各养分要素的相关系数;其次计算各要素相关系数的平均值,第三采用各要素的相关系数平均值占所有要素相关系数平均值总和的比值作为该项要素的权重(表3)。
  2.2.2 综合指数的计算与分级 按照1.3.2的方法,把本次评价参考标准划分为5级:优、良、中、较差、差,见表4和表5。由表4、5可知,各等级样点数的分布情况呈现正态分布,中间等级样点数分布多,高、低等级样点分布少,样点分布最多的是4级,为80个,占样点总数的35.71%;最少的则是1级,有13个,仅占样点总数的5.80%;4、5级样点总数之和超过了1、2级总数之和,3级的样点数接近1/3,就本次调查的结果来说:整个琼中县槟榔园土壤养分肥力质量:处于中等略微偏下。
  3 讨论与结论
  3.1 讨论
  从各有关槟榔园土壤养分的调查研究的论述中不难发现其基本原理方法是一致的,都是先调查采集槟榔园土壤样品,然后进行分析化验,最后进行评价。但上述评价仅停留在单一要素的简单分析,未从整体层面进行全面评价。本文选取主要影响作物生长的5项土壤理化指标不仅进行了养分单一要素分析,而且还进行了整体评价,有别于前人的最大不同之处是量化了单因素对于土壤养分肥力质量优劣的贡献,避免了局限于对单因素养分等级高低进行评价,即通过经验根据不同养分要素各等级差异来判断土壤养分肥力质量,减少了人为因素导致评价结果的差异。同时,本次调查评价也存在众多不足:一是在进行调查采样时没有全面覆盖琼中县的所有槟榔园,尤其是零散种植区域,势必影响到评价结果的精度;二是缺乏琼中县土地利用现状图,不能确定槟榔园土壤养分的空间分布特征,也不能明确不同土壤养分肥力质量等级面积;三是在进行权重确定时,采用的是简单的相关系数法,可能减弱或增强了部分评价要素的重要性,造成评价结果与实际不相符;四是在指标选择上,本次评价只选取了5个指标,而构成土壤养分肥力质量的要素远不止于此,一般认为碱解氮较不稳定,不能很好反映土壤氮素肥力。建议以后研究中采用其它指标作为土壤氮素肥力指标;另外,土壤养分研究亦可结合一些土壤物理及生物(微生物量C、N以及土壤酶)等指标,结果会更真实可靠,亦是今后需要补充完善之处。
  3.2 结论
  琼中县槟榔园土壤呈较强的酸性,有97.49%的样品pH介于4.50~5.50;有机质和碱解氮较丰富,均集中在Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级分布;磷钾较缺乏,均集中在Ⅴ和Ⅵ级分布。本次槟榔园土壤养分肥力质量综合评价确定的5项要素的权重分别是:pH0.167 4、有机质0.314 2、碱解氮0.206 8、有效磷0.090 7和速效钾0.221 0。本试验提出了琼中县槟榔园土壤养分肥力质量综合指数分级方案,4级和5级的样点数之和超过了1级和2级之和,槟榔园土壤养分肥力质量中等偏下。从本次调查可知,琼中槟榔园土壤养分肥力质量状况为:土壤呈现强酸性、有机质和碱解氮较丰富、磷钾缺乏;鉴于槟榔属喜钾的热作经济作物,实际生产中为使氮磷钾肥发挥最大作用,建议在日常施肥管理时应采取稳氮、补充磷钾的措施,尤其是钾。
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