云浮市油茶適生地區(qū)土壤養(yǎng)分含量變異性分析*

陳利娜 張春花 李小川 丁曉綱魏 丹 張中瑞 華月珊

（1.廣東省森林培育與保護利用重點實驗室/廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520；2.廣東省林業(yè)科技推廣總站，廣東 廣州 510173）

油茶（Camellia oleifera）是我國特有的木本油料樹種，其種子油富含油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸，是南方重要的木本食用油料樹種[1]。目前，我國油茶林總面積為400萬hm2，占我國木本油料樹種種植總面積的80% 以上[2]。油茶主要種植于低丘林地，產(chǎn)區(qū)多是亞熱帶季風(fēng)氣候，土壤粘重板結(jié)，土壤養(yǎng)分含量低，結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)，通氣透水性差，且由于粗放經(jīng)營，管理質(zhì)量低，春夏多雨，會帶來水土流失，使土層變薄，土地生產(chǎn)力下降。因此，油茶土壤養(yǎng)分含量直接影響油茶養(yǎng)分的供應(yīng)，并進一步影響油茶的生長和產(chǎn)量，土壤中主要礦質(zhì)元素的變化規(guī)律對于指導(dǎo)施肥和油茶管理具有重要的意義[1]。油茶在廣東省分布很廣，山區(qū)、丘陵地帶都有種植。據(jù)統(tǒng)計，廣東省現(xiàn)有油茶林 18.2 萬 hm2，主要分布在粵北、粵東和粵西地區(qū)， 包括梅州、河源、韶關(guān)、清遠(yuǎn)、肇慶、云浮、茂名等市[3-4]。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

云浮市位于廣東省中西部，西江中游以南，介于 22°22′～23°19′N，111°03′～112°31′E 之間。云浮市地處亞熱帶，橫跨北回歸線，年平均溫度22℃，極端最低溫度0℃，最高溫度39.1℃。云浮屬南亞熱帶季風(fēng)氣侯，具有溫暖多雨、光熱充足、夏季長、霜期短等特征。年均降雨量為1 982.7 mm，平均相對濕度為68%。

1.2 取樣方法

本試驗于2015年11月至2016年1月，從云浮市726個樣點中選取153個適合油茶生長的樣點，即坡度在30°以下，海拔800 m以下的酸性至微酸性土壤，分布于云城區(qū)、云安區(qū)和郁南縣，每個樣點分別取得一份剖面土混合樣和兩份土鉆土混合樣。其中，剖面土樣取自60 cm的土壤剖面， 分 0～20 cm，20～40 cm，40～60 cm 3層， 由下至上分別全層取樣，并混合均勻，每個樣品重1～2 kg。同時，每個樣地內(nèi)按S型路線等量采集0～60 cm土層的土鉆樣品2份，每個混合樣品重1～2 kg，將采集好的土壤樣品用布袋盛裝，在袋內(nèi)裝一張標(biāo)簽，用鉛筆注明剖面編號、日期、采樣深度、采樣人等信息，并做好記錄。將采集好的布袋樣品帶回實驗室，將布袋樣品平鋪到土盤上，放置于通風(fēng)、透氣又不受陽光直射且沒有污染的地方攤開，在自然條件下風(fēng)干[5-6]。

1.3 測定方法

土壤分析樣品及時運送回實驗室，制備土壤標(biāo)本，剩余樣品經(jīng)風(fēng)干后進行制樣，保存供各項分析用。土樣品風(fēng)干研磨后，過2 mm篩子，本研究所采集的土壤樣品均送至廣東省生態(tài)環(huán)境和土壤研究所依據(jù)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對土壤全氮、全磷、全鉀進行測定[7-9]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本文利用統(tǒng)計軟件Spss 19. 0進行基本統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)的正態(tài)分布用單一樣本Kolmogorov-Smirnov檢驗；利用LSD多重比較區(qū)域間養(yǎng)分的差異性。利用軟件Microsoft excel 2012進行土壤養(yǎng)分含量描述性統(tǒng)計、土壤養(yǎng)分分布頻率統(tǒng)計和數(shù)據(jù)的極值替換。

2 結(jié)果與分析

2.1 油茶適生地區(qū)土壤養(yǎng)分含量分析

對研究區(qū)域內(nèi)153個樣點的養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)進行常規(guī)計算統(tǒng)計分析,結(jié)果如表1所示，從養(yǎng)分含量范圍來看，云浮市油茶適生區(qū)域土壤全氮含量介于0.15～2.33 g/kg；全磷的含量介于0.12～0.68 g/kg之間;全鉀含量介于3.67～44.52 g/kg之間。從土壤養(yǎng)分含量的均值來看,全氮、全磷和全鉀在153個樣本中的均值分別為：1.04，0.27，16.02 g/kg。變異系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)差與均值的比，是衡量樣本中各觀測值變異程度的另一個統(tǒng)計量，是土壤內(nèi)在性質(zhì)的反射，體現(xiàn)不同土壤養(yǎng)分對外部條件的靈敏度。其中，變異系數(shù)＜10%時為弱變異性；變異系數(shù)10%～100%為中等變異性；變異系數(shù)＞100%為強變異性[10]。根據(jù)表1，云浮市油茶適生區(qū)域土壤全氮、全磷和全鉀變異系數(shù)范圍均介于30%～50%，為中等變異性，變異性由大到小依次是全鉀、全氮和全磷。這說明在不考慮空間位置，只從養(yǎng)分指標(biāo)的隨機分布來考慮，空間分布的3個養(yǎng)分指標(biāo)的總體為散點狀，水平方向差異較大[11]。

表1 云浮土壤養(yǎng)分含量描述性統(tǒng)計Tab. 1 Descriptive statistics of soil nutrients content of Yunfu

表2 土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)Tab. 2 Standards of soil nutrients grading

2.2 油茶適生地區(qū)土壤養(yǎng)分等級分布

根據(jù)全國第二次土壤普查的土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)（表2），以極高、高、中、低、缺、極缺表示土壤養(yǎng)分豐缺程度。根據(jù)圖1可知，云浮市油茶適生區(qū)域土壤全氮養(yǎng)分等級分布較為分散，即變異性較高，養(yǎng)分等級主要為三級、四級和五級，養(yǎng)分等級頻率分別占29.41%、25.49%和20.26%，約75%的土壤全氮養(yǎng)分含量在0.5～1.5 g/kg范圍內(nèi)，即土壤全氮養(yǎng)分水平處于中等偏低的狀態(tài)；另有不超過16%的土壤全氮含量在1.5～2.0 g/kg范圍內(nèi)，養(yǎng)分等級為二級，即土壤全氮養(yǎng)分水平偏高。

根據(jù)圖1可知，云浮市油茶適生區(qū)域土壤全磷養(yǎng)分等級分布較為集中，即變異性較低，土壤全磷的養(yǎng)分含量在0.2～0.4 g/kg范圍內(nèi)的研究區(qū)域約占68%，土壤養(yǎng)分等級為五級，即土壤全磷養(yǎng)分處于缺乏狀態(tài)；另有約24%的研究區(qū)域土壤全磷的養(yǎng)分含量低于0.2 g/kg，土壤養(yǎng)分等級為六級，即土壤全磷養(yǎng)分處于極缺狀態(tài)。

云浮市油茶適生區(qū)域土壤全鉀養(yǎng)分等級分布在3種元素的養(yǎng)分等級頻率分布中最為分散，即變異性最高，沒有明顯的養(yǎng)分等級分布的趨勢（圖1）。養(yǎng)分分布頻率由大到小依次是：三級（26.80%）、四級（24.84%）、五級（17.65%）、二級（16.34%）、一級（11.11%）、六級（3.27%），三和四級養(yǎng)分水平（約占50%）相較其他養(yǎng)分等級（一級、二級、五級和六級）可能更具有代表性，即土壤全鉀養(yǎng)分處于中等狀態(tài)。

綜上所述，云浮市油茶適生區(qū)域土壤全氮養(yǎng)分含量在0.5～1.5 g/kg范圍的研究區(qū)域約占75%，即土壤全氮養(yǎng)分水平處于中等偏低的狀態(tài)，養(yǎng)分等級分布較為分散；土壤全磷的養(yǎng)分含量主要在0.2～0.4 g/kg范圍內(nèi)的研究區(qū)域約占68%，即土壤全磷養(yǎng)分處于缺乏狀態(tài)，養(yǎng)分等級分布較為集中；土壤全鉀養(yǎng)分等級為三和四級（約占50%）可能更具有代表性，養(yǎng)分等級分布并沒有明顯的趨勢。

2.3 油茶適生地區(qū)土壤養(yǎng)分區(qū)域分析

2.3.1 區(qū)域土壤養(yǎng)分的描述性統(tǒng)計 為研究油茶適生區(qū)域土壤養(yǎng)分，各研究區(qū)域土壤樣點分布如表3所示，其中云城區(qū)有40個樣點；云安區(qū)有21個樣點；郁南縣92個樣點。從均值看，土壤全氮的含量由大到小依次是：郁南縣（0.89 g/kg）,云城區(qū)（0.89 g/kg）,云安區(qū)（0.81 g/kg）；土壤全磷的含量由大到小依次是：郁南縣（0.29 g/kg）,云安區(qū)（0.26 g/kg）,云城區(qū)（0.25 g/kg）；土壤全鉀的含量由大到小依次是：云安區(qū)（17.98 g/kg）,云城區(qū)（17.24 g/kg）,郁南縣（15.04 g/kg）。

圖1 云浮市油茶適生區(qū)域土壤全氮、全磷和全鉀養(yǎng)分等級頻率分布Fig.1 Soil nutrients grading frequency in the suitable region for Camellia oleifera of Yunfu

偏斜度是對統(tǒng)計數(shù)據(jù)分布偏斜方向及程度的度量。在偏態(tài)分布中，當(dāng)偏斜度為正值時，分布正偏；偏斜度為負(fù)數(shù)，分布負(fù)偏。峰度是衡量實數(shù)隨機變量概率分布的峰態(tài)，樣本的峰度是相比較于正態(tài)分布而言的統(tǒng)計量，如果峰度大于3，峰的形態(tài)比正態(tài)分布要陡峭，反之亦然。偏斜度和峰態(tài)是否適度，更難直觀看出，需要通過顯著檢驗。但一般而言，偏斜度和峰值的絕對值如果大于其標(biāo)準(zhǔn)誤差的1.96倍，就被認(rèn)為與正態(tài)分布有顯著差別，可以通過轉(zhuǎn)換來達到或接近正態(tài)分布。根據(jù)表3可知，云城和云安區(qū)的土壤全氮以及郁南縣的土壤全磷和全鉀的偏斜度、峰值均大于其標(biāo)準(zhǔn)誤差的1.96倍，初步認(rèn)為與正態(tài)分布有顯著差別，再利用單一樣本Kolmogorov-Smirnov檢驗，即可證明差異的顯著性。

表3 云浮各區(qū)域土壤養(yǎng)分描述性統(tǒng)計Tab. 3 Descriptive statistics of soil nutrients content in various regions of Yunfu

表4 單一樣本Kolmogorov-Smirnov檢驗Tab. 4 Single sample Kolmogorov-Smirnov test

綜上所述，從均值看，土壤全氮的含量：郁南縣＞云城區(qū)＞云安區(qū)；土壤全磷的含量：郁南縣＞云安區(qū)＞云城區(qū)；土壤全鉀的含量：云安區(qū)＞云城區(qū)＞郁南縣；從偏斜度來看，云城和云安二區(qū)的土壤全氮偏斜度較高，其次是郁南縣的全鉀和全磷，且分布均為正偏；從偏斜度、峰值與標(biāo)準(zhǔn)誤差的比值看，云城區(qū)和云安區(qū)的土壤全氮以及郁南縣的土壤全磷和全鉀均不符合正態(tài)分布；郁南縣的土壤全氮、云城區(qū)和云安區(qū)的土壤全磷和全鉀均符合正態(tài)分布。

2.3.2 區(qū)域土壤養(yǎng)分的相關(guān)性分析 樣點數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布對數(shù)理統(tǒng)計很重要,使用單一樣本Kolmogorov-Smirnov正態(tài)分布檢驗,可以得到顯著性值,以0.05為分界線,當(dāng)顯著性大于0.05時,數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布；顯著性小于0.05時,數(shù)據(jù)不服從正態(tài)分布,需要對數(shù)據(jù)進行極值替換或者進行對數(shù)轉(zhuǎn)換[12]。由表4可知，單一樣本Kolmogorov-Smirnov檢驗的結(jié)果顯示，云城區(qū)和云安區(qū)的土壤全氮、云安區(qū)的土壤全磷以及郁南縣的土壤全鉀數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布(α＜0.05），將不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)通過替換極值為均值的方式進行替換，替換后的漸近顯著性（雙尾）數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過一系列的轉(zhuǎn)換云城區(qū)的土壤全氮仍然不符合正態(tài)分布。因此，根據(jù)單一樣本Kolmogorov-Smirnov檢驗結(jié)果，僅對土壤全磷、全鉀進行區(qū)域間LSD多重比較。

土壤全磷、全鉀區(qū)域間LSD多重比較研究結(jié)果如表5所示，土壤全磷養(yǎng)分含量在云城區(qū)、云安區(qū)和郁南縣之間的平均差絕對值的范圍為0.01～0.04，顯著性水平均大于 0.05（α=0.05），在95%置信區(qū)間之內(nèi)， 即土壤全磷養(yǎng)分含量在云城區(qū)、云安區(qū)和郁南縣之間差異性不顯著。

土壤全鉀養(yǎng)分含量在云城區(qū)、云安區(qū)和郁南縣之間的平均差值絕對值范圍為0.74～3.27，云城區(qū)土壤全鉀養(yǎng)分含量明顯高于郁南縣，顯著性水平為0.04（α=0.05），平均差值高達2.53；云安區(qū)土壤全鉀養(yǎng)分含量明顯高于郁南縣，顯著性水平為0.04（α=0.05），平均差值高達3.27。

表5 云浮區(qū)域間土壤養(yǎng)分LSD檢驗Tab. 5 Soil nutrients LSD test among regions of Yunfu

綜上所述，經(jīng)LSD法兩兩比較，只有土壤全鉀在部分區(qū)域間的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，即郁南縣的土壤全鉀養(yǎng)分水平與云城、云安二區(qū)差異顯著；云城區(qū)和云安區(qū)的土壤全鉀養(yǎng)分水平差異不具有顯著性。土壤全磷在研究區(qū)域間的差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義，即云城區(qū)、云安區(qū)和郁南縣的土壤全磷養(yǎng)分水平差異均不具有顯著性。

3 結(jié)論與討論

從云浮市油茶適生區(qū)域土壤養(yǎng)分含量看，全氮含量變化范圍為0.15～2.33 g/kg；全磷的含量介于0.12～0.68 g/kg之間;全鉀含量介于3.67～44.52 g/kg之間；全氮、全磷、全鉀的均值分別為：1.04，0.27，16.02 g/kg。土壤全氮、全磷和全鉀變異系數(shù)范圍在30%～50%，均為中等變異性，變異性全鉀＞全氮＞全磷。

從云浮市油茶適生區(qū)域土壤養(yǎng)分等級分布看，土壤全氮養(yǎng)分含量在0.5～1.5 g/kg范圍的研究區(qū)域約占75%，即土壤全氮養(yǎng)分水平處于中等偏低的狀態(tài)，養(yǎng)分等級分布較為分散；土壤全磷的養(yǎng)分含量主要在0.2～0.4 g/kg范圍內(nèi)的研究區(qū)域約占68%，即土壤全磷養(yǎng)分處于缺乏狀態(tài)，養(yǎng)分等級分布較為集中；土壤全鉀養(yǎng)分等級為三和四級（約占50%）可能更具有代表性，養(yǎng)分等級分布并沒有明顯的趨勢。

從云浮市油茶適生區(qū)域土壤養(yǎng)分分布看，郁南縣土壤全氮的含量最高，其次是云城、云安區(qū)；土壤全磷的含量同樣是郁南縣最高，其次是云安、云城區(qū)，并且云城、云安區(qū)和郁南縣的土壤全磷養(yǎng)分水平差異均不具有顯著性(α=0.05）；相反的，云安區(qū)的土壤全鉀含量最高，其次是云城區(qū)，郁南縣最低，并且郁南縣的土壤全鉀養(yǎng)分水平與云城、云安二區(qū)差異顯著，而云城區(qū)和云安區(qū)的土壤全鉀養(yǎng)分水平差異不具有顯著性。

造成土壤養(yǎng)分分布偏斜的原因可能有兩種，一種可能是林地地形變化較大,發(fā)生水土流失之后,部分養(yǎng)分經(jīng)沖刷被搬運到地形較低處,增大了養(yǎng)分的偏斜度，但由于試驗所處為適宜油茶種植的林地，樣地坡度在30°以下，海拔800 m以下的酸性至微酸性土壤，因此發(fā)生水土流失的可能性較小。另一種可能是土壤特性的空間異質(zhì)性,因為本次試驗是在縣域小尺度進行研究,土壤母質(zhì)不會對土壤養(yǎng)分含量分布產(chǎn)生較大影響，故而出現(xiàn)異質(zhì)性的原因極可能來自于耕作、種植和施肥等人為活動。本研究結(jié)果顯示土壤養(yǎng)分變異性中等，但云城和云安區(qū)的土壤全氮偏斜度較高，其次是郁南縣的全鉀和全磷，根據(jù)上述土壤養(yǎng)分分布偏斜的原因,若養(yǎng)分的偏斜程度較大，土壤養(yǎng)分的空間變異性對測土推薦施肥工作極有可能造成較大的影響，導(dǎo)致試驗所測試的林地養(yǎng)分均值的代表性較差,結(jié)果將會出現(xiàn)低養(yǎng)分含量區(qū)域施肥不夠而高養(yǎng)分含量區(qū)域肥料浪費的現(xiàn)象[12]。

土壤中的大量元素N、P、Mg 都是限制因子，這是由于此時油茶生長的需肥特性所致[13]。本研究結(jié)果顯示：約75%研究區(qū)域的土壤全氮養(yǎng)分水平處于中等偏低的狀態(tài)，養(yǎng)分等級分布較為分散；約68%研究區(qū)域的土壤全磷養(yǎng)分處于缺乏狀態(tài)，養(yǎng)分等級分布較為集中；約50%研究區(qū)域的土壤全鉀養(yǎng)分水平處于中等狀態(tài)，養(yǎng)分等級分布較為分散。因此，土壤養(yǎng)分管理要以提高磷素含量為主并適當(dāng)施用有機肥，建議施用微堿性的磷肥，盡量避免施用過磷酸鈣等酸性肥料，可適當(dāng)施用草木灰以補充速效鉀和提高土壤pH 值[14]。由于云浮市油茶適生區(qū)域土壤全氮、全磷和全鉀3個養(yǎng)分指標(biāo)的總體為散點狀，水平方向差異較大，并且研究結(jié)果顯示部分區(qū)域間的土壤養(yǎng)分水平差異顯著，故還應(yīng)考慮各個區(qū)域的土壤養(yǎng)分水平的差異性，進行平衡施肥。以郁南縣為例，云城區(qū)和云安區(qū)的土壤全鉀養(yǎng)分含量明顯高于郁南縣，平均差值分別高達2.53和3.27，因此郁南縣的施肥策略應(yīng)調(diào)整為以提高磷素含量為主、同時兼顧提高土壤全鉀的養(yǎng)分含量，建議補充磷鉀肥并適當(dāng)施用有機肥。

據(jù)研究顯示大部分長期種植油茶的土壤在施肥前土壤中不僅缺乏大量元素，同時對于微量元素Mo、B、Cu 也很缺乏；但是經(jīng)過平衡施肥后，土壤中大量元素有效含量增加，同時消除了K 元素的限制作用，并且土壤中微量元素Mo 和Cu的含量得到提高，不再是阻礙作物生長的限制因子[15]。若油茶已經(jīng)進入始果期，需要更多肥料，不僅要注意N、P、K 的施肥配比，同時需要增施B 肥。因此下一步研究可關(guān)注油茶林平衡施肥前后的土壤養(yǎng)分動態(tài)變化的評價，能夠為生產(chǎn)實踐提供更加合理、高效的施肥指導(dǎo)，可以在油茶生長的不同階段給予更為準(zhǔn)確的施肥用量，及時補充缺素營養(yǎng)。

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