不同尺度下低山茶園土壤鉀素含量空間變異特征

不同尺度下低山茶園土壤鉀素含量空間變異特征

運(yùn)用地統(tǒng)計學(xué)方法，研究了蒙頂山茶園土壤鉀素在不同尺度下的空間變異特征。結(jié)果表明：兩個尺度下蒙頂山土壤全鉀和速效鉀含量均具有中等空間相關(guān)性。（1）dx尺度下土壤全鉀和速效鉀的C0／（C0＋C）值分別為43．3％和27．2％，二者的變異方向略有不同，但均表現(xiàn)出在順坡方向變異明顯，在橫坡方向變異較弱，土壤全鉀和速效鉀均呈片狀分布，且均有東北區(qū)高于西南區(qū)的趨勢；（2）微尺度下土壤全鉀和速效鉀也具有中等空間相關(guān)性，C0／（C0＋c）值分別為47．9％和59．8％，表明在微域范圍內(nèi)隨機(jī)性因子對其空間變異的影響大于小尺度。土壤全鉀在東偏南和垂直方向變異最明顯，速效鉀除在東北方向以及接近坡面水平方向有一定的變異外，在其它方向的變異都不明顯，全鉀和速效鉀均在斜坡方向出現(xiàn)規(guī)律性的帶狀分布。

完成機(jī)構(gòu)：[1]四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,四川雅安625014 [2]中國科學(xué)院南京土壤研究所,江蘇南京210008

土壤質(zhì)量評價指標(biāo)

一、土壤質(zhì)量概念的內(nèi)涵

土壤質(zhì)量一般定義為：土壤在生態(tài)系統(tǒng)的范圍內(nèi)，維持生物的生產(chǎn)力、保護(hù)環(huán)境質(zhì)量以促進(jìn)動植物與人類健康行為的能力。美國土壤學(xué)會（1995）把土壤質(zhì)量定義為：在自然或管理的生態(tài)系統(tǒng)邊界內(nèi)，土壤具有動植物生產(chǎn)持續(xù)性，保持和提高水、空氣質(zhì)量以及支撐人類健康與生活的能力。因此，“土壤質(zhì)量是指土壤提供植物養(yǎng)分和生產(chǎn)生物物質(zhì)的土壤肥力質(zhì)量，容納、吸收、凈化污染物的土壤環(huán)境質(zhì)量，以及維護(hù)保障人類和動植物健康的土壤健康質(zhì)量的總和（據(jù)曹志洪、周健民）”。

土壤質(zhì)量概念的內(nèi)涵不僅包括作物生產(chǎn)力、土壤環(huán)境保護(hù)，還包括食物安全及人類和動物健康。土壤質(zhì)量概念類似于環(huán)境評價中的環(huán)境質(zhì)量綜合指標(biāo)，從整個生態(tài)系統(tǒng)中考察土壤的綜合質(zhì)量。這一概念超越了土壤肥力概念，超越了通常的土壤環(huán)境質(zhì)量概念，它不只是把食物安全作為土壤質(zhì)量的最高標(biāo)準(zhǔn)，還關(guān)系到生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，地球表層生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性，是與土壤形成因素及其動態(tài)變化有關(guān)的一種固有的土壤屬性。專家認(rèn)為：土壤科學(xué)的研究除了應(yīng)繼續(xù)重視土壤肥力質(zhì)量的研究外，還必須向土壤環(huán)境質(zhì)量和土壤健康質(zhì)量方面轉(zhuǎn)移。

二、土壤質(zhì)量評價指標(biāo)體系分類

土壤質(zhì)量評價指標(biāo)體系應(yīng)該從土壤系統(tǒng)組分、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、理化及生物學(xué)性質(zhì)、功能以及時空等方面，加以綜合考慮。土壤質(zhì)量評價指標(biāo)體系大致可分為兩大類，一類是描述性指標(biāo)，即定性指標(biāo)；另一類是分析性定量指標(biāo)，選擇土壤的各種屬性，進(jìn)行定量分析，獲取分析數(shù)據(jù)，然后確定數(shù)據(jù)指標(biāo)的閥值和最適值。

根據(jù)分析性指標(biāo)的性質(zhì)，土壤質(zhì)量的評價指標(biāo)分為土壤物理指標(biāo)、土壤化學(xué)指標(biāo)、土壤生物學(xué)指標(biāo)三個方面。

1、土壤物理指標(biāo)：土壤物理狀況對植物生長和環(huán)境質(zhì)量有直接或間接的影響。土壤物理指標(biāo)包括土壤質(zhì)地及粒徑分布、土層厚度與根系深度、土壤容重和緊實(shí)度、孔隙度及孔隙分布、土壤結(jié)構(gòu)、土壤含水量、田間持水量、土壤持水特性、滲透率和導(dǎo)水率、土壤排水性、土壤通氣、土壤溫度、障礙層次深度、土壤侵蝕狀況、氧擴(kuò)散率、土壤耕性等。

2、土壤化學(xué)指標(biāo)：土壤中各種養(yǎng)分和土壤污染物質(zhì)等的存在形態(tài)和濃度，直接影響植物生長和動物及人類健康。土壤質(zhì)量的化學(xué)指標(biāo)包括土壤有機(jī)碳和全氮、礦化氮、磷和鉀的全量和有效量、CEC、土壤pH、電導(dǎo)率（全鹽量）、鹽基飽和度、堿化度、各種污染物存在形態(tài)和濃度等。

3、土壤生物學(xué)指標(biāo)：土壤生物是土壤中具有生命力的主要部分，是各種生物體的總稱，包括土壤微生物、土壤動物和植物，是評價土壤質(zhì)量和健康狀況的重要指標(biāo)之一。土壤中許多生物可以改善土壤質(zhì)量狀況，也有一些生物如線蟲、病原菌等會降低土壤質(zhì)量。目前應(yīng)用較多的指標(biāo)是土壤微生物指標(biāo)，而中型和大型土壤動物指標(biāo)正在研究階段。土壤質(zhì)量的生物指標(biāo)包括微生物生物量碳和氮，潛在可礦化氮、總生物量、土壤呼吸量、微生物種類與數(shù)量、生物量碳/有機(jī)總碳、呼吸量/生物量、酶活性、微生物群落指紋、根系分泌物、作物殘茬、根結(jié)線蟲等。

根據(jù)土壤質(zhì)量評價指標(biāo)的選擇原則，土壤質(zhì)量的評價指標(biāo)分為農(nóng)藝指標(biāo)、微生物指標(biāo)、碳氮指標(biāo)和生態(tài)學(xué)指標(biāo)。

1、土壤質(zhì)量評價的農(nóng)藝指標(biāo)：選用了10個參數(shù)指標(biāo)（吳啟堂等，1995），既質(zhì)地、耕層厚度、pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀、容重、CEC。

2、土壤質(zhì)量的微生物學(xué)指標(biāo)包括：土壤微生物的群落組成和多樣性、土壤微生物量、土壤微生物活性、土壤酶活性等。

3、土壤質(zhì)量的碳氮指標(biāo)：即生物活性碳和生物活性氮，作為土壤質(zhì)量評價的一個重要指標(biāo)，能敏感反映土壤質(zhì)量的變化，以及不同土地利用和管理，如耕作、輪作、施肥、殘留物管理等對土壤質(zhì)量的影響。

4、土壤質(zhì)量的生態(tài)學(xué)指標(biāo)主要有：種群豐富度、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、優(yōu)勢性指數(shù)等。

根據(jù)土壤質(zhì)量評價指標(biāo)涉及的內(nèi)容，土壤質(zhì)量指標(biāo)也可以分四個方面：

1、土壤肥力：土壤肥力因素包括水、肥、氣、熱四大因素，具體指標(biāo)有土壤質(zhì)地、緊實(shí)度、耕層厚度、土壤結(jié)構(gòu)、土壤含水量、田間持水量、土壤排水性、滲透性、有機(jī)質(zhì)、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、緩效鉀、速效鉀、缺乏性微量元素全量和有效量、土壤通氣性、土壤熱量、土壤侵蝕狀況、pH、CEC等。

2、土壤環(huán)境背景：背景值、鹽分種類與含量、硝酸鹽、堿化度、農(nóng)藥殘留量、污染指數(shù)、植物中污染物、環(huán)境容量、地表水污染物、地下水礦化度與污染物、重金屬元素種類及其含量、污染物存在狀態(tài)及其濃度等。

3、 土壤生物活性：包括微生物量、C/N、土壤呼吸、微生物區(qū)系、磷酸酶活性、脲酶活性等。

4、 土壤生態(tài)質(zhì)量：節(jié)肢動物、蚯蚓、種群豐富度、多樣性指標(biāo)、優(yōu)勢性指標(biāo)、均勻度指標(biāo)、雜草等。

三、土壤質(zhì)量的評價方法

1992年土壤質(zhì)量國際會議上，建立標(biāo)準(zhǔn)的土壤質(zhì)量評價方法包括氣候、景觀、土壤化學(xué)和物理學(xué)性質(zhì)的綜合評價（據(jù)何文壽）。

由于目前對土壤質(zhì)量的評價還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，為此國家“973計劃”中的 “土壤質(zhì)量演變規(guī)律與持續(xù)利用” 課題組在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上提出了我國土壤質(zhì)量指標(biāo)體系的初步建議方案[1]。該方案由四步組成，第一，測定土壤的化學(xué)指標(biāo)、物理指標(biāo)和生物指標(biāo)等質(zhì)量指標(biāo)，包括土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀、有效磷、pH值、土層厚度、粘粒、容重、水穩(wěn)性團(tuán)聚體和微生物生物量碳等。第二，根據(jù)土壤質(zhì)量指標(biāo)隸屬函數(shù)計算隸屬度，評價指標(biāo)與作物生長效應(yīng)曲線之關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式即隸屬度函數(shù)。第三，用因子分析法確定指標(biāo)的權(quán)重值，以特征值＞1為選取主因子的條件作因子分析，得到各質(zhì)量因子主成分的特征值和貢獻(xiàn)率，并由因子載荷矩陣計算土壤質(zhì)量指標(biāo)的公因子方差及權(quán)重值。第四，計算土壤肥力質(zhì)量綜合評價指標(biāo)值。根據(jù)模糊數(shù)學(xué)中的加乘法原則，利用專用的計算公式求得土壤肥力質(zhì)量綜合評價指標(biāo)（據(jù)曹志洪、周健民）。

四、無公害食品——水果產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境條件

1、產(chǎn)地選擇：無公害水果產(chǎn)地應(yīng)選擇在生態(tài)環(huán)境良好，無或不受污染源影響或污染物限量控制在允許范圍內(nèi)，生態(tài)環(huán)境良好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域。
2、水果產(chǎn)地灌溉水質(zhì)量：灌溉水質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合表1要求

表1 農(nóng)田灌溉水質(zhì)量指標(biāo)（mg/L）

項(xiàng)目
氯化物
氰化物
氟化物
汞
總砷
總鉛
總鎘
鉻（六價）
pH

指標(biāo)
≤250
≤0.5
≤3.0
≤0.001
≤0.1
≤0.1
≤0.005
≤0.1
≤5.5～8.5

3、水果產(chǎn)地土壤質(zhì)量：土壤質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合表2要求

表2 水果產(chǎn)地土壤質(zhì)量指標(biāo)（mg/kg）

項(xiàng)目
總汞
總砷
總鉛
總鎘
總鉻
六六六
滴滴涕

pH＜6.5
≤0.30
≤40
≤250
≤0.3
≤150
≤0.5
≤0.5

pH6.5～7.5
≤0.50
≤30
≤300
≤0.3
≤200
≤0.5
≤0.5

pH＞7.5
≤1.0
≤25
≤350
≤0.6
≤250
≤0.5
≤0.5

4、水果產(chǎn)地空氣質(zhì)量：空氣質(zhì)量應(yīng)符合表3 要求

表3 水果產(chǎn)地空氣質(zhì)量指標(biāo)

項(xiàng)目
日平均指標(biāo)
1小時平均指標(biāo)

總懸浮顆粒物（TSP）（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，mg/m3）
≤0.30

二氧化硫（SO2） （標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，mg/m3）
≤0.15
≤0.50

氮氧化物 （NO2） （標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，mg/m3）
≤0.12
≤0.24

氟化物 （F） μg /（dm2 ·d）
≤1.8
≤2.0

氟化物 （F） μg /m3
月平均 10

鉛（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）μg /m3
季平均1.5

注：表內(nèi)所列含量限值適用于陽離子交換量＞5cmol/kg的土壤，若≤5cmol/kg，其含量限值為表內(nèi)數(shù)值的半數(shù)。

五、無公害食品—— 茶葉的土壤管理
定期監(jiān)測土壤肥力水平和重金屬元素含量，一般要求每2年檢測一次。根據(jù)檢測結(jié)果，有針對性地采取土壤改良措施。
采用地面覆蓋等措施提高茶園的保土蓄水能力。雜草、修剪枝葉和作物秸桿等覆蓋材料應(yīng)未受有害或有毒物質(zhì)的污染。
采用合理耕作、施用有機(jī)肥等方法改良土壤結(jié)構(gòu)。耕作時應(yīng)考慮當(dāng)?shù)亟邓畻l件，防止水土流失。對土壤深厚、松軟、肥沃，樹冠覆蓋度大，病蟲草害少的茶園可實(shí)行減耕或免耕。
幼齡或臺刈改造茶園，宜間作豆科綠肥，培肥土壤和防止水土流失。
土壤pH值低于4.0的茶園，宜施用白云石粉、石灰等物質(zhì)調(diào)節(jié)土壤pH值至4.5～5.5范圍。土壤pH值高于6.0的茶園應(yīng)多選用生理酸性肥料調(diào)節(jié)土壤pH值至適宜的范圍。
土壤相對含水量低于70％時，茶園宜節(jié)水灌溉。灌溉用水符合表4的要求。

表4 無公害茶園灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（mg/L ）

項(xiàng)目
pH值
總 汞，
總 鎘
總 砷，
總 鉛
鉻（六價）
氰化物
氯化物
氟化物，
石油類

濃度限值
5.5～7.5
≤0.001
≤0.005
≤0.1
≤0.1
≤0.1
≤0.5
≤255
≤2.0
≤10

表5 無公害茶園土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng) 目
濃度限值

pH
4.0～6.5

鎘，mg/kg
≤0.30

汞，mg/kg
≤0.30

砷，mg/kg
≤40

鉛，mg/kg
≤250

鉻，mg/kg
≤150

銅，mg/kg
≤150

六、綠色食品產(chǎn)地土壤肥力分級

土壤肥力評價 :土壤肥力的各個指標(biāo), I級為優(yōu)良、II級為尚可、III級為較差。供評價者和生產(chǎn)者在評價和生產(chǎn)時參考。生產(chǎn)者應(yīng)增施有機(jī)肥, 使土壤肥力逐年提高。

表 6 土壤肥力分級參考指標(biāo) 項(xiàng) 目
級 別
旱地 水田 菜地 園地 牧地

有機(jī)質(zhì)(g/Kg)
I

II

III
>15 >25 >30 >20 >20

10~15 20~25 20~30 15~20 15~20

<10 <20 <20 <15 <15

金 氮(g/kg)
I

II

III
>1.0 >1.2 >1.2 >1.0 －

0.8~1.0 1.0~1.2 1.0~1.2 0.8~1.0 －

<0.8 <1.0 <1.0 <0.8 －

有效磷(mg/kg)
I

II

III
>10 >15 >40 >10 >10

5~10 10~15 20~40 5~10 5~10

<5 <10 <20 <5 <5

有效鉀(mg/kg)
I

II

III
>120 >100 >150 >100 －

80~120 50~100 100~150 50~100 －

<80 <50 <100 <50 －

陽離子交換量

(c mol/kg)
I

II

III
>20 >20 >20 >15 －

15~20 15~20 15~20 15~20 －

<10 <20 <20 <15 －

質(zhì) 地
I

II

III
輕壤、中壤 中壤、重壤 輕壤 輕壤 砂壤－中壤

砂壤、重壤 砂壤、輕粘土 砂壤、中壤 砂壤、中壤 重壤

砂土、粘土 砂土、粘土 砂土、粘土 砂土、粘土 砂土、粘土

七、土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618－1995）（摘要）

本標(biāo)準(zhǔn)按土壤應(yīng)用功能、保護(hù)目標(biāo)和土壤主要性質(zhì)，規(guī)定了土壤中污染物的最高允許濃度指標(biāo)值及相應(yīng)的監(jiān)測方法；適用于農(nóng)田、蔬菜地、茶園、果園、牧場、林地、自然保護(hù)區(qū)等地的土壤。

土壤環(huán)境質(zhì)量分類：根據(jù)土壤應(yīng)用功能和保護(hù)目標(biāo)，劃分為三類：Ⅰ類主要適用于國家規(guī)定的自然保護(hù)區(qū)(原有背景重金屬含量高的除外)、集中式生活飲用水源地、茶園、牧場和其他保護(hù)地區(qū)的土壤，土壤質(zhì)量基本保持自然背景水平。Ⅱ類主要適用于一般農(nóng)田、蔬菜地、茶園、果園、牧場等土壤，土壤質(zhì)量基本上對植物和環(huán)境不造成危害和污染。Ⅲ類主要適用于林地土壤及污染物容量較大的高背景值土壤和礦產(chǎn)附近等地的農(nóng)田土壤(蔬菜地外)。土壤質(zhì)量基本上對植物和環(huán)境不造成危害和污染。
土壤環(huán)境質(zhì)量分類和標(biāo)準(zhǔn)分級：
一級標(biāo)準(zhǔn) 為保護(hù)區(qū)域自然生態(tài)，維持自然背景的土壤環(huán)境質(zhì)量的限制值。
二級標(biāo)準(zhǔn) 為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，維護(hù)人體健康的土壤限制值。
三級標(biāo)準(zhǔn) 為保障農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)和植物正常生長的土壤臨界值。
各類土壤環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的級別規(guī)定如下：
Ⅰ類土壤環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn)；
Ⅱ類土壤環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)； Ⅲ類土壤環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行三級標(biāo)準(zhǔn)。

八、果園的土壤管理
1、幼年果園的土壤管理

幼齡果園間作綠肥，尤其是豆料綠肥，既解決了有機(jī)質(zhì)的問題，也起了固氮作用，增加了土壤中的氮及其它元素，做到以園養(yǎng)園。綠肥要選高產(chǎn)品種，進(jìn)行早播，密植，達(dá)到苗足，莖密和桿高。夏季綠肥在3～4月播種，冬季綠肥在9～10月播種。播種前全園翻耕15～20厘米，每畝施廄肥和過磷酸鈣（10～20斤），8月翻壓作基肥，間作綠肥可起復(fù)蓋作用，防止土壤被沖刷降低夏季地表高溫，但要比清耕消耗較多的土壤水分，故需灌溉。綠肥品種前面已經(jīng)提過，幼樹封行前，還可以間作薯類，蔬菜。不論間作那一種間作物，都需要留出樹盤；樹盤除覆蓋綠肥外，還可覆蓋青草，稻草，可降低夏季高溫，冬季防寒。中耕除草：如無間作的果園每年至少要中耕除草1～2次。

2、成年果園的土壤管理：

成年果園根據(jù)樹冠大小種植綠肥，在冬季或夏季，耕作志幼齡果園，樹齡較大隙地很小的果園，可以少種此綠肥。中耕除草：間作綠肥的果園隨綠肥播種進(jìn)行翻耕，樹冠密集，不能種綠肥或密植果園，每年冬季應(yīng)翻耕一次，深度在15～20厘米。但樹桿周圍就淺耕。每年中耕除草幾次，尤其應(yīng)保持樹冠下及其外沿周圍的土壤疏松，可以保持水分，降低氣溫，清除某些病蟲害。深翻：除定植前開1米深寬壕溝外，5～6年或7～8年以后，地下1米的壕溝已經(jīng)不能滿足強(qiáng)大根系的要求。因此，必須擴(kuò)穴深翻，才能保持地上和地下部分的協(xié)調(diào)關(guān)系，深翻要用電鉆或手鉆打炮眼，取出樹下的石頭，換上好土，分層壓渣。為避免影響結(jié)果，最好每年翻半邊。樹盤復(fù)蓋：復(fù)蓋在冬季氣溫較低的地區(qū)防止冬季落果效果很好，復(fù)蓋方法同幼樹。

成土母質(zhì)對土壤鉀素的影響

成土母質(zhì)對土壤鉀素的影響：

1、母質(zhì)影響土壤的礦物組成和機(jī)械組成。

2、母質(zhì)影響成土過程的速度，性質(zhì)和方向。

3、母質(zhì)影響土壤的物理性質(zhì)，不同母質(zhì)上形成的土壤，其養(yǎng)分，質(zhì)地情況有所不同。

土壤溶液中的鉀

存在于土壤溶液中的鉀離子是植物鉀素營養(yǎng)的直接來源。一般情況下，土壤溶液中的鉀含量在0.2～10 mmol/L范圍內(nèi)，熱帶和亞熱帶地區(qū)的酸性土平均為0.7 mmol/L，這些鉀僅夠生長旺盛的作物用1～2天。

由于在任何時刻，土壤溶液中鉀濃度都是極低的，所以從其他形態(tài)向土壤溶液補(bǔ)充鉀，是決定土壤鉀素肥力狀況極其重要的因素，土壤向土壤溶液中補(bǔ)充鉀的能力取決于各種形態(tài)鉀之間的轉(zhuǎn)化和它們各自與土壤溶液的平衡特性。

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