全 文 ：收稿日期:2012 － 03 － 06
基金项目:国家级测土配方施肥项目资助( ［2008］34 号)。
作者简介:卓春宣(1964 －) ，男，高级农艺师。研究方向:果树生产技术及推广。Email:zcxuan@ sina． com。
尤溪金柑园土壤有效硼含量的空间变异分析
卓春宣
(尤溪县管前镇农业服务中心，福建 尤溪 365116)
摘要:应用地统计学和 GIS空间分析技术，分析尤溪金柑主产区土壤有效硼的空间变异规律。结果表明，土壤有效硼含量
范围在 0．06 － 1．40 mg·kg －1之间，平均值为 0．43 mg·kg －1;半方差函数拟合最佳模型为高斯模型，块基比值(CO /CO + C)
为 0．20，具有较强的空间相关性，变程为 710 m;利用普通克里格法生成的空间分布图显示，研究区域有效硼含量偏低，硼含
量缺乏区域和低量区域分别占总面积的 5．34%和 53．44%。据此，提出果园硼肥施用改进措施。
关键词:尤溪金柑;土壤有效硼;地统计学;普通克里格插值
中图分类号:S666;S159．9 文献标识码:A 文章编号:1673-0925(2012)02-0113-05
Spatial Variance of soil available boron content in Youxi kumquat orchard
ZHUO Chun-xuan
(Guanqian Town Agricultural Service Center in Youxi County，Youxi，Fujian 365116，China)
Abstract:The spatial variation of Youxi kumquat orchard soil available boron was analyzed by means of GIS spatial analysis and sta-
tistics． The results showed that，soil available boron content was range from 0．06 mg·kg －1 to 1．40 mg·kg －1 and average value was
0．43 mg·kg －1 ． The optimum semivariance function fitting model was Gaussian model，the CO /CO + C was 0．20，which indicated
that it was significantly spatially dependent，the rang was 710 m． Ordinary kriging method was used to generate spatial distribution
maps，which indicated the soil available boron generally presented low levels，while the 5．34% and 53．44% areas of the whole test-
ed region were lack and low，respectively． Based on the results the improvements of boron fertilization in orchard are proposed．
Key words:youxi kumquat;soil available boron;geostatistics;ordinary kriging
硼是金柑生长发育所必需的微量营养元素之一。土壤中有效硼主要是指能被植物吸收利用的水溶态
硼，此外，还包括酸溶态硼和螯溶态硼。由于酸溶态硼和螫溶态硼对作物生长的反应不及水溶态硼，所以
在实际应用中，一般用水溶态硼作为有效硼的诊断指标［1］。土壤养分具有空间连续性和空间变异性特
征，国内学者对其空间变异性进行了大量的研究［2 － 4］，但针对果园土壤有效硼的空间研究较少。本文利用
地统计学和 GIS方法，对尤溪金柑主产区的土壤有效硼空间变异特征进行综合分析，了解土壤有效硼分布
规律，以期为提高金柑园土壤硼元素管理提供依据。
1 材料与方法
1．1 研究区域概况
尤溪金柑主产区位于尤溪县西北部，戴云山脉北段西坡，地处东经 117°48(八字桥罗岩)－ 118°01
(管前皇山) ，北纬 26°06(管前后垄)－ 26°18(管前浯溪) ，地势总体上呈西南东北走向，属中亚热带季风
气候区，年平均气温 16． 5 － 17． 5 ℃，年降雨量 1444 － 1740 mm［5］。现有金柑约 2580 hm2，果园主要分布在
海拔 451 － 892 m的山地，以花岗岩风化发育而成的红壤为主，少部分(西北部)为紫色砂岩发育而成的紫
色土(酸性)。
亚热带农业研究
Subtropical Agriculture Research
第 8 卷 第 2 期
2012 年 5 月
DOI:10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2012.02.011
图 1 土壤样品空间分布图
Fig． 1 Spatial distribution of soil samples
1．2 土样采集
参照《亚热带果树营养诊断样品采集技术规范》
(DB35 /T742-2007)［6］，于 2007 年 8 月，以金柑主产区管
前、八字桥 2 个乡镇为土壤样品采集范围。按照园地面
积≥2．0 hm2、树龄 5 － 30 年的要求，选择有代表性的金
柑园 197 个，每个金柑园采集 1 个土样(图 1)。同时调
查并记录金柑树龄、施肥情况及 GPS地理坐标等果园基
本信息。
1．3 土样分析方法
采用沸水浸提—姜黄素比色法测定土样中有效硼
含量［7］。
1．4 土壤有效硼等级指标
根据生产实践对土壤养分精度的要求，将土壤有效
硼指标划分为 4 级，即缺乏(＜ 0． 25 mg·kg －1)、低量(0． 25 － 0． 39 mg·kg －1)、适宜(0． 40 － 1． 0 mg·
kg －1)、高量(＞ 1．0 mg·kg －1)［7 － 8］。
1．5 数据处理
利用 DPS 7．05 软件进行常规统计分析和正态分布检验;采用 GS + 7．0 软件进行半方差函数计算及理
论模型拟合;采用 ArcGIS 9．3 软件进行普通克里格插值和图形绘制。
2 结果与分析
2．1 土壤有效硼含量的测定
尤溪金柑主产区 197 个样本的有效硼含量分布情况为:35 个果园 ＜ 0．25 mg·kg －1，即 17．77%，属于
缺乏;60 个果园在 0．25 － 0．39 mg·kg －1之间，即 30．46%，属于低量;97 个果园在 0．40 － 1．0 mg·kg －1之
间，即 49．24%，属于适宜;5 个果园 ＞ 1．0 mg·kg －1，即 2．54%，属于高量。进一步用 DPS软件统计分析各
果园土壤有效硼数据，结果见表 1。果园水溶性硼含量在 0． 06 － 1． 40 mg·kg －1之间，平均为 0． 43 mg·
kg －1，根据等级划分标准，总体上在适宜值范围内。变异系数为 0．53，根据变异系数的划分等级标准［2］，
属中等变异强度，存在一定的空间变异。数据经偏度、峰度检验不符合正态分布，经平方根转换后，符合正
态分布规律(表 1)。因此，数据满足地统计学分析的要求。
表 1 土壤有效硼含量描述性统计
Table 1 Descriptive statistics of soil available boron content
样本数
个
平均值
mg·kg －1
中值
mg·kg －1
最大值
mg·kg －1
最小值
mg·kg －1 标准差
变异
系数
偏度 峰度
原始数据 197 0．43 0．40 1．40 0．06 0．23 0．53 1．22 2．86
平方根转换数据 197 0．64 0．63 1．18 0．24 0．17 0．27 0．21 0．56
2．2 土壤有效硼含量的趋势分析
为揭示研究区土壤有效硼含量的空间分布特征，利用 ArcGIS 9．3 软件，获取土壤有效硼含量的空间趋
势图(图 2)。图 2 中的黑点是各数值在平面上的投影，两条曲线分别表示各样本数值在东西向和南北向
投影点的拟合线。在东西向，土壤有效硼含量呈东西低、中部略高。在南北向，北部土壤有效硼含量略高
于南部(图 2)。形成此趋势分布的原因是有效硼 ＞ 1． 0 mg·kg －1的高量区 5 个样点位于空间分布图的中
部和北部，＜ 0． 25 mg·kg －1的缺乏样点大部分位于中南方向。在趋势图中，XY轴所在平面上的竖棒高度
·411· 亚 热 带 农 业 研 究 第 8 卷
和它所在的空间位置可以看出。
X轴:正东方向;Y轴:正北方向;Z轴:各样本测定值。
图 2 土壤有效硼含量的趋势分析
Fig． 2 Trend analysis of soil available boron content
2．3 土壤有效硼含量的半方差分析
利用 GS + 7．0 软件对各样点的土壤有效硼数据进行半方差分析，最佳拟合模型为高斯模型(表 2)。
土壤养分分布由结构性因素(自然因素)和随机性因素(人为因素)决定。从结构性因素分析，块金值与基
台值的比值可以反映系统变量的空间相关程度［3］。本研究区内，有效硼的块基比值为 0．20(＜ 0．25) ，表
明其空间相关性较强，说明土壤养分分布主要受结构性因素的影响。变程指变异函数达到基台值所对应
的距离，为空间相关最大距离，从表 2 得知，土壤有效硼含量的变程为 710 m，说明土壤有效硼在一个较小
的空间尺度范围内相关。
表 2 土壤有效硼含量的半方差模型拟合参数
Table 2 Parameters fitted by semivariogram model of soil available boron content
模型类型 块金值 基台值 块金值 /基台值 变程 /m R2 RSS
高斯模型 0．00613 0．03076 0．20 710 0．60 6．31E-05
图 3 土壤有效硼含量普通克里格插值空间分布图
Fig． 3 Ordinary kriging interpolation of the spatial
distribution of soil available boron content
2．4 土壤有效硼含量空间分布状况
通过所得到的半方差函数模型，采用普通克里格插
值法对未测点进行估值，结果表明，果园土壤有效硼的
空间分布以低量(0．25 － 0．39 mg·kg －1)至适宜(0． 40
－ 1．00 mg·kg －1)区域为主(图 3) ，呈条块状分布。其
中低量和适宜区域分别占总面积 53． 44%和 41． 22%。
管前镇土壤有效硼适宜区域大致呈南北向带状分布，八
字桥乡以东西向分布为主。缺乏区域以局部斑块分布
为主。分别位于管前镇中部的真地村和村尾村之间、东
部的皇山村、西部的马坪村、西南部的西溪口村和南华
村，占总面积的 5．34%。
经过对比，普通克里格插值估算的土壤有效硼含量
分布情况与采集的样本有效硼含量分布情况不符，其原
因是:(1)本次土壤取样点仅限于园地面积≥2． 0 hm2
的金柑园，并不针对研究区内的所有土地(农田、林地及
其他作物)进行网格式的取样，根据 2． 3 的半方差分析结果变程为 710 m，空间距离 ＞ 710 m的样点不存在
·511·第 2 期 卓春宣:尤溪金柑园土壤有效硼含量的空间变异分析
相关性，因而所反应的只是金柑园土壤有效硼含量的空间分布图;(2)普通克里格插值是以变异函数理论
和结构分析为基础，基于采样点所呈现的空间相关性，根据邻近采样点的位置，以最佳化的加权平均值作
为采样位置的估计值［3］，其结果受到样点的分布、半方差函数各参数选择、邻近样点的选取数等影响［4］。
同理，有效硼含量 ＞ 1．0 mg·kg －1的 5 个样本未能在插值图中显示亦是此原因。
2．5 影响土壤有效硼空间分布的因素
2．5．1 地理环境 在尤溪金柑主产区内，约 58．78%的土壤存在缺硼或潜在缺硼现象，主要原因是中亚热
带湿润多雨气候导致土壤硼淋溶损失。另外，强酸性土壤(平均 pH值为 4．29)使硼的溶解性增加，加剧硼
的损失。在我国南方红壤区，有效硼含量通常只有 0．14 － 0．26 mg·kg －1［9］。本研究表明，土壤有效硼空
间相关性较强，其分布以结构性因素为主，因而管理相对粗泛(不重视硼肥施用)的果园，土壤有效硼含量
为缺乏或低量。
2．5．2 土壤类型 红壤平均值和标准差均高于紫色土，含量分布范围(0．06 － 1．40 mg·kg －1)大于紫色土
(0．11 － 0．71 mg·kg －1) ，表明红壤土的有效硼含量变化较大(表 3)。紫色土的有效硼含量分布为:低量
和适宜均为 40．74%，缺乏为 18．52%。施肥调查显示，3 － 5 年内，37 个红壤(21．76%)未施用硼肥，有效
硼平均含量为 0．28 mg·kg －1;6 个紫色土(22．22%)未施用硼肥，有效硼平均含量(0．35 mg·kg －1)高于
红壤土。此结果与郑路等［10］对安徽省土壤有效硼含量的研究结果相符。而红壤区有效硼含量平均值高
于紫色土区的原因是受硼肥施用因素影响。
表 3 不同土壤类型的土壤有效硼含量变化特征
Table 3 Characteristics of the change of available boron content in different soil type
土类
养分级别
mg·kg －1
样本数
个
比例 /%
含量范围
mg·kg －1
平均值
mg·kg －1 标准差
红壤土 ＜ 0．25 30 17．65 0．06 － 1．4 0．44 0．24
0．25 － 0．39 49 28．82
0．4 － 1．0 86 50．59
＞ 1．0 5 2．94
紫色土 ＜ 0．25 5 18．52 0．11 － 0．71 0．38 0．16
0．25 － 0．39 11 40．74
0．4 － 1．0 11 40．74
＞ 1．0 0 0
表 4 土壤有效硼含量与海拔、坡度、树龄及施硼量的相关分析1)
Table 4 Analysis of correlation of soil available boron content and
elevation，slope，tree age and boron － dose fertilized
相关系数 有效硼 海拔 坡度 树龄
海拔 0．01
坡度 0．08 － 0．03
树龄 0．31 － 0．02 0．05
施硼 0．64 － 0．01 0．11 0．28
1)n = 197;r0．01 = 0．183。
2．5．3 地形及施肥状况 土壤有效硼含量累
积与耕作年限呈直线正相关，施肥是影响有效
硼累积的重要因素［11］。本研究表明，土壤有效
硼含量与海拔和坡度无显著相关，与树龄及施
硼量呈极显著的正相关，而且树龄和施硼相关
系数为 0．28，也达到极显著水平(表 4)。有效
硼含量与树龄分组统计显示，当树龄在 3 － 10
年、11 － 20 年以及 21 － 30 年时，土壤平均硼含
量分别为 0．33、0．43、0．52 mg·kg －1。
3 结论与讨论
DPS统计分析表明，本研究金柑主产区有效硼含量平均值在适宜值范围内，为 0．43 mg·kg －1，变异系
数为 0．53，具有中等强度变异，反映了不同地块土壤中有效硼含量存在一定的差异。空间变异分析结果
表明，土壤有效硼半方差函数最佳模型为高斯模型，变程为 710 m，块基比为 0．20，有效硼含量分布受结构
性因素影响较大。土壤有效硼含量空间分布图显示，不同空间位置存在明显差异，适宜区比例仅41．22%。
·611· 亚 热 带 农 业 研 究 第 8 卷
因此，占 58．78%的缺乏区和低量区土壤有效硼含量现状亟需改善。
土壤有效硼含量处于缺乏区和低量区的金柑园，应及时补充硼肥。建议每年施硼肥 1 － 2 次，可用浓
度为 0．1% －0．2%的硼砂喷施，或按每株成龄树土壤均匀施用硼砂 15 － 30 g［1］。也可以通过改善土壤理
化性质和生物活性，促进土壤中难溶性硼向水溶性硼转化，或增施有机肥。在适宜区域内，果园硼素已处
于正常范围，不必把施硼作为常规措施年年实施，可隔年施用，喷施硼砂的浓度为 0．05% －0．1%。鉴于柑
橘类需硼量较少且盈缺范围较窄，过量施用硼肥会造成中毒，因而施用硼肥要谨慎［12］。处于高量区的果
园，建议暂停施用硼肥。
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