柑橘产业是四川省南充市传统农业产业之一，涌现过‘高坪甜橙’‘西凤脐橙’‘南部脆香甜’等系列名优品种。同时，柑橘产业也是近年在脱贫攻坚和乡村振兴阶段发挥重要作用的支柱型产业。截至 2020 年，南充市柑橘面积约为 5.3 万 hm^2[1]，在 9 个区（县）均有种植，是四川省重要的柑橘集中连片种植区。虽然不少专家学者通过研究表明，包括南充市在内的川东北地区是柑橘发展的适宜区^[2-4]，2003 年农业农村部制定的《柑橘优势区域发展规划》也验证了这一结论^[5]，但研究主要基于温度、降水、光照等气候条件，对土壤因素没有涉及。

南充市所处的丘陵山区地形复杂多变、营养元素离散偏差大，在建园初期和日常管理中也缺乏对土壤营养的重视。经本团队在辖区内的调研，发现南充市因土壤原因造成的柑橘缺素症、小老树、低产低效的现象已经凸显。土壤是产业发展的基础，养分是作物生长的必备要素，如土壤酸碱度、有机质含量在维持土壤微环境、加快离子交换、保持园区稳产性上具有重要作用^[6-8]，氮、磷、钾决定着果实生长、内含物积累、品质形成^[9-10]，中、微量元素在柑橘生产中也有着不可或缺的作用^[11-13]。现关于南充市土壤营养方面的研究仅有 1985 年的全国第二次土壤普查^[14]、2005—2009 年四川省测土配方施肥项目^[15]、2013 年李元徽^[16]在嘉陵区开展的土壤检测作为有限的数据参考，但这些研究要么时间太久、要么只针对大量元素，对当前实际生产的参考价值有一定局限性，更缺乏土壤养分的空间分布特征和基于此的适宜区规划研究。针对上述产业问题以及完成本研究所能带来的广泛应用价值，本文以土壤调查为切入点，系统地研究南充市土壤养分的基本状况与空间分布特征，并结合 ArcGIS 技术对全市的柑橘栽培适宜区进行划分，以期为柑橘建园、后期管理、土壤改良、园区改造提供有效的科学依据，做到因地制宜、因土施策。

1 材料与方法

1.1 产区基本情况

南充市位于四川盆地东北部，嘉陵江中游 （30°35′—31°51′ N，105°27′—106°58′ E），面积 1.25 万 km²。全市以丘陵地貌为主，大致分为北部低山区和南部丘陵区，海拔 256～889 m，地势由北向南逐渐降低。全市气候为典型的中亚热带湿润季风气候，呈春早、夏长、秋短、霜雪少、冬暖的气候特点，年平均气温 17.1℃，≥ 10℃的有效积温 5500℃，年降水量 1016.8 mm，年均日照 1355.1 h，全年无霜期在 355 d 左右。土壤类型以紫色土、水稻土为主，其次为地带性黄壤以及部分潮土、新积土、石灰（岩）土等。

1.2 样品采集与处理

在综合考虑全市土壤类型、地形地貌、耕地利用方式等因素的基础上，兼顾样品的代表性和区域全覆盖。于 2020—2022 年在全市采集土壤样品 923 个，其中涉及柑橘园区土壤样品 55 个（已用红色点标记），具体采样点见图1。每个样品均采用多点混合采集法，采集土壤深度 0～20 cm，在采样中心约 3 m 半径范围内采集 4～5 个土壤样品，然后以四分法均匀混合形成 1 个 1 kg 的土壤样品。将采集到的土壤样品带回实验室，置于通风处自然阴干，剔除杂质后进行理化指标分析检测。

土壤 pH 用电位法测定；土壤有机质用油浴加热重铬酸钾氧化法测定；土壤碱解氮用碱解扩散法测定；土壤有效磷用钼锑抗比色法测定；土壤有效钾用火焰光度法测定；土壤有效铁、锰用 HCl 浸提-原子吸收分光光度计测定；土壤有效硼用沸水浸提-姜黄素比色法测定。土壤有效铜采用 NY/T890—2004 相关方法测定；土壤有效硫、钼采用 NY/T1121—2006 相关方法测定。此次测定土壤中养分指标的含量均为有效含量（下文提及的含量也指养分的有效含量）。其中柑橘园土壤 pH 标准为强酸性（pH<4.5）、酸性（pH 为 4.5～5.5）、微酸性 （pH 为 5.5～6.5）、中性（pH 为 6.5～7.5）、碱性（pH 为 7.5～8.5）、强碱性（pH ≥ 8.5）；强酸性和强碱性土壤不适于柑橘生长，其余土壤均适合或基本适合柑橘生长，但最适 pH 为 5.5～6.5。

土壤有机质、大量元素、中微量元素分级标准参考地方标准《柑橘营养诊断配方施肥技术规程》，将柑橘土壤中大量养分指标划分一至六级，其中三级指标作为元素丰缺临界值，三级及以上的一、二级土壤为极丰富和丰富，四、五级为偏低或者不足，六级土壤不适宜种植，等级划分详细指标见表1。

1.3 数据分析

根据各采样点的经纬度，利用 ArcGIS 技术构建各营养元素的空间分布特征模型图；各养分指标权重值的确定采用特尔斐法。通过邀请四川省内外专家对各养分指标在柑橘栽培中的重要性进行评价，以此确定各养分指标的权重值，权重值总分值为 1。各养分指标的权重值依次为有机质 0.2411、 pH 0.1865、碱解氮 0.1314、有效磷 0.1207、速效钾 0.1093、有效铁 0.0420、有效铜 0.0292、有效硼 0.0507、有效锌 0.0368、有效锰 0.0291、有效硫 0.0232。

结合《柑橘营养诊断配方施肥技术规程》中养分等级划分，再充分考虑各养分元素对柑橘生产中的影响、养分间的拮抗效应、元素超标的毒害作用以及元素含量造成的土壤板结、酸化、盐渍化等因素，对各等级的养分进行打分，每一个等级的分数满分均为 100 分，具体打分情况见表2。pH 打分情况为 <4.5（30）、4.5～5.5（70）、5.5～6.5（100）、 6.5～7.5（80）、7.5～8.5（60）、pH ≥ 8.5 （30）。

根据各养分指标的权重值和分数，对各养分指标的栅格图进行加权叠加，具体公式如下：

$S=\stackrel{k}{\underset{i}{\mathrm{\Sigma }}}\left(a_i{Z}_i\right)$

式中，S 为适宜区综合评判值；Z_i 为第 i 个土壤养分指标得分值；a_i 为相对应的指标权重； k 是土壤养分指标个数，本研究中的个数为 11。

根据适宜区综合评判值，将适宜区划分为不适宜区（<50）、次适宜区（50～60）、适宜区 （60～70）、相对最适宜区（70～80）、最适宜区 （≥ 80）5 个等级。

2 结果与分析

2.1 南充市土壤养分基本情况

通过检测分析，南充市土壤养分情况见表3。

2.2 土壤 pH 空间分布特征

根据表3 和图2，全市土壤呈碱性，平均 pH 7.61，酸、碱性土壤的比例分别为 18.14%、 81.86%，处于柑橘最适生长土壤 pH（5.5～6.5） 范围内的土壤比例为 7.34%；土壤 pH 低于 7.0 的区域主要集中在高坪辖区、阆中北部、仪陇中部及东部区域，其中高坪的土壤平均 pH 最低，为 7.15； 蓬安、西充两地的碱性程度则较高，其中蓬安县土壤平均 pH 最高，达到了 8.13；其余区县的 pH 空间分布特点见图2。

2.3 土壤有机质空间分布特征

根据表3 和图3，全市土壤有机质含量平均为 17.04 g·kg^-1，超过 40 g·kg^-1 的比例仅为 1.14%，整体呈现贫瘠的状态。从分布图看，有机质含量相对较高的区域主要分布在蓬安中部及东南部、阆中中部、营山南部，其余地区的有机质含量整体偏低。土壤有机质平均含量超过 20 g·kg^-1 的仅有阆中和蓬安，嘉陵、顺庆、高坪、仪陇、营山土壤中有机质含量低于全市平均水准；其余区县的有机质空间分布特点见图3。

2.4 土壤氮、磷、钾空间分布特征

根据表3 和图4a，碱解氮含量整体偏低，平均含量为 86.05 mg·kg^-1，超过 150 mg·kg^-1 的区域比例为 7.11%；碱解氮含量丰富的区域主要集中在蓬安县，其平均含量达到了 130.69 mg·kg^-1，其余区县虽然个别点位有碱解氮含量丰富或极丰富的情况，但其整体平均含量偏低。

根据表3 和图4b，有效磷含量平均达到了 52.26 mg·kg^-1，但主要集中在嘉陵区，其平均有效磷含量达到了 218.00 mg·kg^-1，远超过其他地区，这也是导致南充市平均有效磷含量过高的主要原因； 除此之外，高坪与蓬安临界区域、高坪南部、南部县东北部也有磷含量丰富的点位。高坪区磷含量达到了 60.19 mg·kg^-1，南部县磷含量达到了 43.30 mg·kg^-1，其余地区的平均磷含量呈现一定差异性。

根据表3 和图4c，速效钾总体适宜，平均含量为 137.99 mg·kg^-1，超过 200 mg·kg^-1 的区域比例为 18.14%，主要集中在西充县、嘉陵区、高坪等地区，南部、阆中也有少部分区域分布，其他县 （市区）也有少量点位达到极丰富等级。

2.5 土壤中、微量元素含量

在中、微量元素方面，南充市土壤有效铁含量极为丰富，平均值为 43.61 mg·kg^-1，阆中市更是达到了 86.48 mg·kg^-1，超过平均水平的 2 倍以上，只有嘉陵区处于适宜范围内，平均值为 15.65 mg·kg^-1；土壤有效铜和有效硫的平均含量适宜，其中蓬安县的土壤有效铜和有效硫含量比较丰富，平均含量分别达到了 2.37 和 46.26 mg·kg^-1，阆中市的土壤有效铜含量和西充县的有效硫含量均比较丰富，高坪区的有效铜含量和仪陇县、顺庆区的有效硫含量略微缺乏。土壤有效锌和硼含量也呈现缺乏的状况，其缺乏比例分别达到 89.09% 和 84.39%，仅有西充和蓬安的土壤平均有效硼含量正常，其余均低于正常水平。土壤有效锰含量缺乏情况最为严重，所有区县的平均含量均低于 50 mg·kg^-1，在此次所调查的园区中，仅有 1 处有效锰含量达到正常水平，其余地区均表现出缺乏的状态。具体分布特征见图5。

2.6 南充市柑橘土壤适宜等级划分

基于 11 种土壤养分指标的空间分布特征，对南充市柑橘栽培的适宜级别进行了划分，将南充市柑橘栽培土壤划分为不适宜区、次适宜区、适宜区、相对最适宜区、最适宜区 5 个等级（图6）。

不适宜区面积约为 76.11 km²，占到总比例的 0.61%，在全市各区县均有分部，共涉及 62 个乡镇，主要分布在营山县清水乡、青山镇、新店镇、大庙乡、小桥镇、黄渡镇；仪陇县新政镇、大罗乡、铜鼓镇；南部县富利镇；阆中市飞凤镇；嘉陵区都尉街道；不适宜区土壤特点为土壤碱性程度较高，平均为 8.22，有机质含量 8.01 g·kg^-1；氮含量为 40.52 mg·kg^-1、磷含量 40.52 mg·kg^-1、钾含量 84.99 mg·kg^-1；中、微量元素中的铜 0.49 mg·kg^-1、锌 0.82 mg·kg^-1、铁 14.76 mg·kg^-1、锰 6.58 mg·kg^-1、硼 0.30 mg·kg^-1、硫 17.83 mg·kg^-1。

次适宜区面积约为 2187.25 km²，占到总比例的 17.53%，涉及 160 余个乡镇，主要分布在南部县西北部、东部；阆中市中部、东部区域；仪陇县西北、西南区域；营山县中部及北部区域；高坪区北部；顺庆区中部；嘉陵区西北角及东部区域，蓬安和西充相对较少。此区域的土壤特点为平均 pH 7.89，有机质含量 12.79 g·kg^-1；氮含量为 65.65 mg·kg^-1、磷含量 44.08 mg·kg^-1、钾含量 111.22mg·kg^-1；中、微量元素中的铜 0.83 mg·kg^-1、锌 0.95 mg·kg^-1、铁 25.33 mg·kg^-1、锰 8.79 mg·kg^-1、硼 0.43 mg·kg^-1、硫 20.60 mg·kg^-1。

适宜区面积约为 6974.75 km²，占到总比例的 55.90%，共涉及 300 余个乡镇，在全市各个区县均有集中连片分布区域，从分布图上看，主要在仪陇、西充、嘉陵和南部区域所占面积比例较大。此区域的土壤特点为平均 pH 7.47，有机质含量 18.35 g·kg^-1； 氮含量 93.48 mg·kg^-1、磷含量 73.56 mg·kg^-1、钾含量 152.66 mg·kg^-1；中、微量元素中的铜 1.60 mg·kg^-1、锌 1.18 mg·kg^-1、铁 49.06 mg·kg^-1、锰 13.61 mg·kg^-1、硼 0.54 mg·kg^-1、硫 26.67 mg·kg^-1。

相对最适宜区面积约为 3110.57 km²，占到总比例的 24.93%，共涉及 106 个乡镇，主要分布在阆中市中部、西北部；仪陇县中部；营山县和蓬安县西部与西南部交界处；蓬安县除西部以外的大部分区域；高坪区北部、中部区域；顺庆区南部与高坪区交界处；嘉陵区中部和南部部分区域；西充县中部；南部县也有部分区域。此区域的土壤特点为平均 pH 7.26，有机质含量 24.93 g·kg^-1；氮含量 125.28 mg·kg^-1、磷含量 64.52 mg·kg^-1、钾含量 176.54 mg·kg^-1； 中、微量元素中的铜 2.31 mg·kg^-1、锌 1.51 mg·kg^-1、铁 70.67 mg·kg^-1、锰 17.88 mg·kg^-1、硼 0.71 mg·kg^-1、硫 41.22 mg·kg^-1。

最适宜区面积约为 128.52 km²，占到总比例的 1.03%，共涉及 9 个乡镇，主要为阆中市七里街道、彭城镇、河溪镇；南部县南隆镇；西充县中岭镇； 嘉陵区世阳镇；蓬安县海田乡、石孔乡；营山县骆市镇。此区域的土壤特点为平均 pH 6.77，有机质含量 34.36 g·kg^-1；氮含量 143.25 mg·kg^-1、磷含量 47.11 mg·kg^-1、钾含量 206.90 mg·kg^-1；中、微量元素中的铜 2.51 mg·kg^-1、锌 1.75 mg·kg^-1、铁 154.35 mg·kg^-1、锰 16.48 mg·kg^-1、硼 0.95 mg·kg^-1、硫 47.41 mg·kg^-1。

3 讨论

成土母质是土壤形成的物质基础，直接影响到土壤的矿物组成和土壤颗粒组成，并在很大程度上支配着土壤的物理、化学性质^[17-18]。南充市土壤是典型的紫色土壤，土层浅薄，剖面发育不明显，没有明显的腐殖层^[18]，同时以紫红色砂岩和页岩为主的母质土壤多含有碳酸钙，且盐基饱和度高，这就导致了有机质含量偏低、碱性程度高^[19]。同时，养分调查结果显示，有效磷、速效钾平均含量分别为 52.26、137.99 mg·kg^-1，这也符合紫色土磷、钾含量丰富的特点。但南充市土壤磷含量较高的原因主要为嘉陵区的平均有效磷含量达到了 218.00 mg·kg^-1，从而提升了全市的平均水准，李元徽^[16]在 2013 年对嘉陵区进行土壤检测，结果表明平均磷含量 7.9 mg/kg，与此次结果有较大出入，这可能是由于在采样过程中没有把握好施肥后的采样时间和采样点的原因。若除去嘉陵区相关点位的数据，则全市平均有效磷含量为 23.59 mg·kg^-1，也达到了丰富等级，并且除了营山县整体的磷含量略偏低外，其余地区的平均磷含量也达到了适宜及以上级别。大量元素中，碱解氮含量偏低，相关研究表明，氮素在土壤碱性环境中，铵态氮从离子态向分子态转化，从而加速氮的挥发，碱性程度越高，随之造成的矿化、硝化及反硝化作用也更为明显，其 NO^3- 淋洗和 NH³ 挥发也更为严重，氮损失程度也更明显^[20-22]，王婉秋等^[15]在 2005— 2009 年四川省测土配方施肥项目县的土壤测试中，氮含量为 96.5 mg·kg^-1，而此次的分析结果为 86.05 mg·kg^-1，也进一步说明了南充市土壤中的氮在逐步流失。

土壤中、微量元素含量的差异不仅仅取决于成土母质，还与耕作模式、土壤利用方式等有一定相关性^[23-24]。水稻土是南充市土壤类型中仅次于紫色土的土壤类型，水稻土在发育过程中的铁、锰还原磷淋溶和氧化淀积导致了“铁锰分层”现象^[25]，外加氧化还原顺序的制约[高价锰（Mn⁴⁺、Mn³⁺）]比高价铁（Fe³⁺）更易接受电子而降低化学价，故高价锰先于高价铁被还原，低价铁先于低价锰被氧化，会导致水稻土中的铁含量相对较高，因此，在此次调查中南充市有效铁含量也达到了极丰富的等级，锰含量则在全市范围内均表现严重缺乏。同时中、微量元素的差异性还是 pH^[26]、元素间相互作用以及气候条件等因素共同作用的结果^[27-28]。南充市的有效硼、有效锌含量均偏低，研究表明，钙、镁离子会使硼离子失活，从而降低有效硼含量，潮湿及降水量较多也会影响硼含量^[28]，南充市的紫色岩土多富含钙、镁离子^[19]，同时亚热带湿润季风带所造成的气候均符合此条件，也有研究表明当土壤 pH>5.0 时，土壤有效锌含量急剧下降，同时多数研究认为，土壤中磷过多会产生沉淀反应，以此降低有效锌及活性态锌含量，增加无效态锌含量^[27]。

以往的柑橘栽培适宜区的划分均建立在气候条件的基础上，未有通过土壤因素划分适宜区的先例。气候条件一般作为划定较大范围的依据，但在相对小的区域内气候变化程度较小。因此，在气候划分的基础上可以将土壤条件作为相对小区域内适宜级别划分的主要因素，同时也可作为气候划分的补充，如杜伊路^[17]、沈兆敏等^[2]、王迅等^[4]基于气候因素的研究中，划分四川省柑橘栽培的最适宜区均包含了南充市，而本研究结果表明，南充市有 80% 以上的区域土壤条件适宜柑橘栽培。通过 ArcGIS 技术基于土壤因素划分的适宜区，再结合前人采用气候因素划分的适宜区，进一步验证了南充市是全国柑橘优质产区之一。

结合元素的区域分布特征以及各适宜区等级的养分差异情况，表明导致差异的主要养分为 pH 和有机质，次要养分为氮和锰。其原因为 pH 和有机质是土壤中最重要的两个指标，pH 是土壤是否健康的指标，尤其是在碱性土壤下部分元素的可利用性受到影响^[29]。有机质在一定程度上反映土壤肥力的高低^[30]，并与大部分元素含量呈正比关系，两个指标共同影响着土壤的微环境、养分的循环和利用，因此是主要养分。氮是柑橘生长的必要元素，缺氮会导致叶片细小发黄，花少果小，严重时会导致柑橘落叶枯枝、树体早衰、早熟落果等。锰是缺乏最为严重的养分，柑橘锰缺乏会导致叶片黄化，影响树体长势和果实品质，且锰缺乏与缺铁、缺锌、缺硼的症状相似，在初期易被其他症状掩盖^[31]，易造成误判从而使用错误的矫治方法，因此，氮、硼是次要养分。

4 结论

通过土壤调查结果发现南充市土壤符合紫色土呈碱性、有机质含量较低、磷和钾含量丰富的特征，但与紫色土锰含量丰富的特点有差别，全市平均锰含量仅 12.48 mg·kg^-1，是所有营养中缺乏最为严重的指标，其余元素平均含量均在适宜及以上范围内。再结合空间分布图可看出，不同元素在不同区域内的分布特点有差异，但也出现了某个元素在某个区县较为集中或较为缺乏的现象，如嘉陵区的磷含量过高而铁含量偏低，因而平均含量也仅能代表整体情况，不能作为指导生产的全部依据，要根据分布特点综合考虑。使用 ArcCIS 技术划分出的柑橘栽培适宜区表明南充市超过 80% 区域土壤条件适宜柑橘的栽培，不适宜区和次适宜区的土壤主要是因为 pH、磷含量过高，有机质、铜、锌、硼含量偏低，氮、锰含量缺乏，如需栽培柑橘则要在建园之初和后期管理中加强针对性、持续性的土壤改良和培肥工作。

参考文献