南方红壤丘陵区在我国柑橘等水果种植业中占据着举足轻重的地位。该区属亚热带季风气候区，热量资源丰富，雨热同季，年平均气温15 ~ 18℃，年降水量1 300 ~ 1 900 mm，全年70% 以上的光、热、水量分布在作物生长期，得天独厚的自然资源有利于柑橘等水果的生长，柑橘种植面积约为1.79×10⁶ hm²，年产量占全国总产量的70% 以上^[1-2]。江西省作为典型红壤丘陵区，该地区雨量充沛、光照充足，宜果土地资源丰富，柑橘种植面积和产量均列全国第三，已形成以“南橘北梨中柚”为代表的果业发展格局。其中，井冈蜜柚通过加快推进品种化、标准化、规模化和品牌化的“四化”发展模式，产业规模持续扩大，截至2024年种植面积达46.71万亩^[3]，作为江西柚类代表成为具有地方特色的优势农产品品牌，也成为促进农业增效和农民增收的重要区域支柱产业。

土壤肥力是指土壤供给作物生长所需各种养分的能力，是影响作物产量的重要因素^[4]。研究表明，果园土壤的养分状况对于果树产量及品质具有重要影响，同时也是果园科学施肥和培肥的重要依据^[5-6]。对土壤肥力进行合理分析和客观评价，揭示土壤养分分布及肥力状况，才能指导科学合理施肥，提高果树产量与品质^[7-8]。为此，不少学者已对红壤区的一些果园土壤肥力状况进行了调查研究，评价结果对果园科学施肥起到了重要的指导作用。如江泽普等^[9]对广西壮族自治区13个县市共151个果园的13个土壤肥力指标进行了综合评价，发现广西红壤果园土壤肥力综合指数IFI在0.17 ~ 0.25，果园土壤肥力属中下水平。曹胜等^[10]对湖南省82个典型柑橘园的土壤肥力指标进行了分析测试，结果表明86.75% 的柑橘园土壤pH为酸性至强酸性，78.31% 的土壤有机质含量处于适宜水平，有效氮、磷、钾缺乏土壤比例分别为15.66%、69.88% 和27.71%。陈会玲等^[11]在湖北省秭归县柑橘园采集了57个土壤样品，以土壤养分含量8项为土壤肥力评价指标，发现柑橘园土壤肥力综合指数IFI均介于0.90 ~ 1.80，属于中等肥力。郝奇等^[12]选取江西省具有代表性的新余蜜桔园进行样地布设，共采集150个样点土样，以pH、有机质、大量营养元素为评价指标对桔园土壤肥力进行了综合评价，结果表明桔园土壤肥力综合指数IFI平均值为0.40，土壤综合肥力一般偏下，且土壤酸度较高。

井冈蜜柚果园土壤多为红壤，本身具有酸性强、土质黏重、有机质含量低等特点。近年来，随着井冈蜜柚产业规模的扩大，许多农户在生产中为提高果树产量和节省劳力而盲目施用大量化肥，加上管理不规范，从而导致不少果园出现土壤板结、酸化加剧、肥力偏低、养分失衡等问题，影响了蜜柚的产量和品质。研究土壤肥力现状对井冈蜜柚产业可持续发展具有重要的指导意义^[13]。吴强建等^[14]对江西省吉安市9个井冈蜜柚主产区的果园土壤肥力状况进行了分析，探明了井冈蜜柚种植区果园表层土壤pH均值为4.93，酸性较强，不利于蜜柚生长。但井冈蜜柚在典型红壤区覆盖面广，其他地区的肥力状况及其综合评价尚有待完善。因此，为全面了解典型红壤区井冈蜜柚果园土壤肥力状况，充分挖掘井冈蜜柚的生产潜力，本研究于2020年对区域内13个县(市、区)的101个代表性井冈蜜柚果园土壤进行了调查和采样，选取16个土壤肥力指标综合分析了井冈蜜柚果园土壤肥力现状，并采用模糊数学隶属函数模型及权重系数计算了果园土壤肥力综合指数，对果园土壤肥力进行了综合评价，以期为典型红壤区井冈蜜柚果园土壤改良培肥和科学施肥提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 研究区概况

选择井冈蜜柚主产区江西省吉安市全域为研究区，地理位置25°58′32″N ~ 27°57′50″N、13°46′E ~ 115°56′E，位于江西省中部，地处赣江中游和罗霄山脉中段，地形以山地、丘陵为主，土壤类型以典型红壤为主。该区属中亚热带季风湿润性气候，具有气候温和、雨量充沛、光照充足、四季分明等气候特征，为井冈蜜柚栽培提供了有利的水热条件。

1.2 土样采集

选取研究区内13个县(市、区)的101个果园作为土样采集点，依据各县(市、区)井冈蜜柚种植面积、果园代表性，各县(市、区)采样的果园数量分别为遂川县7个、泰和县10个、新干县6个、万安县10个、峡江县3个、吉安县10个、井冈山市4个、永新县7个、安福县10个、吉水县12个、永丰县3个、吉安市青原区9个、吉安市吉州区10个。果园土壤类型为红壤，果树品种为金沙柚、金兰柚和桃溪蜜柚，树龄在5 ~ 8年。土样采集时间为2020年9—10月。在每个果园分东、南、西、北、中5个方向选取5棵果树，在每棵果树前、后、左、右4个方向的滴水线内侧10 cm位置，避开施肥穴，用土钻采集0 ~ 40 cm土层的土壤。每个果园5棵果树的土壤均匀混合，去除其中的石砾、动植物残体和其他杂物，用四分法取1 kg左右作为待测土样带回实验室，自然风干后过筛备用。

1.3 测定项目与方法

结合井冈蜜柚果园土壤管理习惯和土壤特征，本研究选取土壤pH、有机质、全氮、全磷、全钾、水解性氮、有效磷、速效钾、阳离子交换量(CEC)、有效硼、有效锌、有效硫、有效铜、有效铁、交换性锰及电导率共16个肥力指标进行测定和分析。

其中，土壤pH的测定方法参照NY/T 1121.2—2006《土壤检测第2部分：土壤pH值的测定》^[15]，有机质含量的测定方法参照NY/T 1121.6—2006《土壤检测第6部分：土壤有机质的测定》^[16]，全氮含量的测定方法参照NY/T 53—1987《土壤全氮测定法(半微量开氏法)》^[17]，全磷含量的测定方法参照NY/T88—1988《土壤全磷测定法》^[18]，全钾含量的测定方法参照NY/T87—1988《土壤全钾测定法》^[19]，水解性氮含量的测定方法参照LY/T1228—2015《森林土壤氮的测定》^[20]，有效磷含量的测定方法参照Y/T 1121.7—2014《土壤检测第7部分：土壤有效磷的测定》^[21]，速效钾含量的测定方法参照NY/T 889— 2004《土壤速效钾和缓效钾含量的测定》^[22]，阳离子交换量的测定方法参照LY/T 1243—1999《森林土壤阳离子交换量的测定》^[23]，有效硼含量的测定方法参照NY/T 1121.8—2006《土壤检测第8部分：土壤有效硼的测定》^[24]，有效硫含量的测定方法参照NY/T 1121.14—2006《土壤检测第14部分：土壤有效硫的测定》^[25]，有效铜含量的测定方法参照LY/T 1260—1999《森林土壤有效铜的测定》^[26]，有效锌含量的测定方法参照LY/T 1261—1999《森林土壤有效锌的测定》^[27]，有效铁含量的测定方法参照LY/T 1262—1999《森林土壤有效铁的测定》^[28]，交换性锰含量的测定方法参照LY/T 1263—1999《森林土壤交换性锰的测定》^[29]，电导率的检测方法参照鲍士旦^[30]的方法。

1.4 井冈蜜柚果园土壤养分含量分级标准

井冈蜜柚果园土壤pH、有机质及各营养元素分级标准根据庄伊美^[31]和鲁剑巍等^[32]的分级标准，并结合果园土壤实际情况而定。土壤指标分级标准见表 1、表 2。

1.5 土壤肥力综合评价

1) 隶属度函数值计算：将土壤肥力评价指标测定值通过相应的隶属度函数转化为0 ~ 1之间的无量纲值。根据常用理化指标与作物生长反应间的关系，适合肥力指标评分的隶属度函数一般有抛物线型、正S型与反S型3种，本研究采用抛物线型和正S型两种。

抛物线型计算公式：

$f(x)= \begin{cases}0.1 & x \leqslant \mathrm{a}, x \geqslant \mathrm{d} \\ 0.1+0.9(x-\mathrm{a}) /(\mathrm{b}-\mathrm{a}) & \mathrm{a}<x <\mathrm{b} \\ 1.0 & \mathrm{b} \leqslant x \leqslant \mathrm{c} \\ 1.0-0.9(x-\mathrm{c}) /(\mathrm{d}-\mathrm{c}) & \mathrm{c}<x <\mathrm{d}\end{cases} $

(1)

式中：f (x) 表示隶属度函数值；x表示指标实测值；a和d分别表示下限和上限临界值；b和c分别表示最优值的下限和上限临界值。

正S型计算公式：

$ f(x)= \begin{cases}0.1 & x \leqslant \mathrm{a} \\ 0.1+0.9(x-\mathrm{a}) /(\mathrm{d}-\mathrm{a}) & \mathrm{a}<x<\mathrm{d} \\ 1.0 & x \geqslant \mathrm{~d}\end{cases} $

(2)

式中：f (x) 表示隶属度函数值；x表示指标实测值；a和d分别表示下限和上限临界值。

根据前人研究结果，符合抛物线型函数的指标为pH，符合正S型函数的指标为有机质、全氮、全磷、全钾、水解性氮、有效磷、速效钾、交换性镁、交换性钙、CEC、有效硼、有效锌、有效硫、有效铜、有效铁、交换性锰和电导率^[33-35]。隶属函数转折点取值(表 3)参考前人研究结果^[36-37]并结合研究区实际土壤状况进行确定，各指标隶属度计算结果见表 4。

2) 单项指标权重系数确定：采用相关系数法计算权重系数。先计算各单项肥力指标间的相关系数，再求各单项肥力指标与其他肥力指标间相关系数的平均值，以其平均值占所有肥力评价指标的相关系数平均值总和的比值作为该单项肥力指标的权重系数(W_i)，结果见表 5。

3) 土壤肥力综合指数计算：根据模糊数学中的加权乘法原则，土壤肥力综合指数(Integrated fertility index，IFI)采用下列公式计算：

$ {\text{IFI}} = \mathop \sum \limits_i.n {W_i} \times {N_i} $

(3)

式中：n为肥力指标数量；W_i为第i项土壤肥力评价指标的权重值；N_i为第i项土壤肥力评价指标的隶属度值。土壤肥力综合指数IFI范围在0 ~ 1，数值越高，表示土壤肥力质量越高。

1.6 数据处理与分析

采用Excel 2013软件对数据进行前期处理和作图，利用SAS 9.2进行描述统计和相关性分析，在ArcGIS中运用普通克里格(Kriging)法对土壤pH、有机质、水解性氮、有效磷、速效钾和土壤肥力综合指数IFI进行空间插值分析，并绘制空间分布图。

2 结果与分析 2.1 土壤指标的描述性统计特征

由井冈蜜柚果园土壤指标描述性统计特征(表 6)可知，土壤pH平均值为5.17，处于酸性状态；水解性氮含量平均值为56.40 mg/kg，处于缺乏状态；有效硼含量平均值为0.23 mg/kg，处于极缺状态；电导率平均值为64.52 μS/cm，处于极低盐度状态；有机质和全氮含量平均值分别为17.06 g/kg和0.98 g/kg，均处于中等状态；速效钾含量平均值为144.48 mg/kg，处于较丰富状态；全磷、全钾和有效磷含量平均值分别为0.85 g/kg、21.85 g/kg和23.05 mg/kg，均处于丰富状态；CEC平均值为11.26 cmol/kg，处于适量状态；有效锌、有效铜和交换性锰含量平均值分别为5.11、1.60和38.52 mg/kg，均处于丰富状态；有效硫和有效铁含量平均值分别为84.89 mg/kg和53.70 mg/kg，处于极丰富状态。

变异系数(CV)的大小可用于表征土壤特性空间变异性的强弱，由表 6数据可知，各土壤指标变异系数表现为有效铁 > 速效钾 > 有效硫 > 电导率 > 交换性锰 > 水解性氮 > 有效磷 > 全钾 > 有机质 > CEC > 有效锌 > 有效铜 > pH > 全氮=全磷 > 有效硼。土壤全氮、全磷、有效硼含量为弱变异性，pH为中等变异性，其余土壤养分指标变异系数均大于100%，属于强变异性。整体而言，吉安市井冈蜜柚果园土壤除pH较稳定外，其余指标变异较大，土壤肥力差异明显。

2.2 土壤肥力指标各等级分布特征

由表 7可知，在101个井冈蜜柚果园中，有9.90% 的果园土壤pH为强酸性，68.32% 为酸性，11.88% 为弱酸性，6.93% 为中性，2.97% 为碱性，土壤pH整体表现为偏酸性；土壤有机质含量中等等级比例最大，达56.44%，较丰富等级占23.76%，总体表现为中等偏上；土壤全氮含量较丰富等级比例最大，达37.63%，中等等级占35.64%，总体表现为中等偏上；土壤全磷含量较丰富等级比例最大，达42.58%，丰富等级占20.79%，总体表现为比较丰富；土壤全钾含量极丰富等级比例最大，达30.70%，丰富等级占20.79%，总体表现为丰富；土壤水解性氮含量缺乏等级比例最大，达45.55%，极缺等级占13.86%，总体表现为比较缺乏；土壤有效磷含量较丰富和丰富等级比例最大，均达26.73%，总体表现为比较丰富；土壤速效钾含量较丰富等级比例最大，达40.60%，丰富等级占16.83%，总体表现为比较丰富。

由表 8可知，在101个井冈蜜柚果园中，土壤CEC缺乏等级比例最大，达39.61%，适量等级占36.63%，总体表现为缺乏；土壤有效硼含量极缺等级比例最大，达61.39%，缺乏等级占35.64%，总体表现为极缺；土壤有效锌含量适量等级比例最大，达54.46%，丰富等级占25.74%，总体表现为适量偏丰富；土壤有效硫含量极丰富等级比例最大，达65.35%，丰富等级占17.82%，总体表现为极丰富；土壤有效铜含量适量等级比例最大，达39.61%，丰富等级占22.77%，总体表现为适量偏丰富；土壤有效铁含量适量等级比例最大，达29.71%，丰富等级占22.77%，总体表现为适量偏丰富；土壤交换性锰含量丰富等级比例最大，达37.63%，极丰富等级占28.71%，总体表现为丰富；土壤电导率100% 果园均处于极低盐度等级。因此，土壤酸化严重和水解性氮、有效硼含量极缺乏以及土壤电导率极低为井冈蜜柚果园土壤的几个主要障碍因子。

2.3 土壤肥力综合评价

与单因素评价相比，土壤综合肥力评价更能真实反映土壤质量。由表 9可知，区域内井冈蜜柚果园土壤肥力综合指数IFI平均为0.45，处于Ⅲ级，土壤肥力为中等。13个县(市、区)中，永新县、吉水县和青原区果园土壤肥力综合指数IFI分别为0.37、0.38和0.34，均处于Ⅳ级，为肥力较差的县(市、区)；其余各县(市、区)果园土壤肥力综合指数IFI在0.4 ~ 0.6，均处于Ⅲ级，土壤肥力均为中等。13个县(市、区)的果园土壤肥力综合指数IFI高低排序依次为：安福县=新干县 > 吉州区 > 泰和县 > 峡江县 > 遂川县=井冈山市 > 吉安县=万安县=永丰县 > 吉水县 > 永新县 > 青原区。

2.4 土壤主要肥力指标与肥力综合指数空间分布特征

从土壤肥力指标和肥力综合指数IFI的空间分布特征来看(图 1)，研究区井冈蜜柚果园土壤pH呈中部高四周低的空间分布特征，土壤有机质含量呈东低西高的空间分布特征，土壤水解性氮含量呈由东向西逐步升高的空间分布特征，土壤有效磷含量呈南北较高中间较低的空间分布特征，速效钾含量呈东南较低西北较高的空间分布特征，土壤肥力综合指数IFI呈东西高中间低的空间分布特征。

3 讨论

土壤肥力是评价土壤生产力的重要指标^[41]。井冈蜜柚最适宜生长的土壤pH范围为5.5 ~ 6.5，而研究区井冈蜜柚果园土壤pH平均值为5.17，约78% 的果园土壤pH为酸性或强酸性，pH 5.5 ~ 6.5的果园仅占12% 左右。果园土壤整体酸化程度较高，与自然和人为因素有关。自然因素方面，主要是研究区的土壤属于典型红壤，母质多为砂岩和第四纪红黏土，再加上该区域高温多雨的气候，土壤极易发生脱硅富铁铝化过程，形成酸性土壤；人为因素方面，与为追求高产而长期过量施用氮肥有关，其会导致土壤酸性缓冲能力下降，加速土壤酸化^[42]。对于土壤酸度较高的井冈蜜柚果园，应注重土壤酸化改良，合理施用氮肥，并适当增施石灰和有机肥。土壤有机质和大量养分元素的含量是土壤肥力的核心^[43]。区域内井冈蜜柚果园土壤有机质含量整体表现为中等偏上，土壤全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾含量均表现为中等偏上或较丰富及丰富，而土壤水解性氮含量表现为比较缺乏。区域内井冈蜜柚果园土壤pH空间分布特征表现为中部高四周低，而土壤有机质、水解性氮、速效钾含量呈东低西高的空间分布特征，有效磷含量呈南北较高中间较低的空间分布特征，这可能是地形、母质、气候与土地利用、施肥习惯等长期耦合的结果。

对研究区井冈蜜柚果园土壤微量元素的调查发现，土壤有效锌、有效硫、有效铜、有效铁、交换性锰等含量整体表现为适量及偏丰富以上等级，而土壤CEC表现为缺乏，土壤有效硼含量表现为极缺。余璇等^[44]对井冈蜜柚品种金沙柚果园的调研结果也表明，土壤中铁、锰、铜、锌含量在适宜及适宜以上水平的果园占比较大，而硼元素含量缺乏的占比为100%。有研究表明，在柑橘生长过程中，缺乏某些营养元素会造成树体营养不良，进而产生裂果^[45]，而施硼能有效提升柑橘果皮中硼、钙、钾元素含量，减少果皮内裂的发生^[46]。因此，井冈蜜柚果园应重点注意硼肥施用，以避免挂果率低和裂果。

影响土壤肥力综合评价的因素很多，包括土壤肥力指标的选择、肥力等级的划分以及权重系数的确定等均对评价结果有重要的影响^[47]。本文通过对101个井冈蜜柚果园土壤肥力的综合评价，发现井冈蜜柚果园土壤肥力综合指数平均为0.45，土壤肥力整体表现为中等水平，其中永新县、吉水县和青原区为土壤肥力较差的县(区)，土壤养分总体供应不足。空间分布特征表明，研究区井冈蜜柚果园土壤肥力综合指数与土壤有机质含量的空间分布特征比较接近，呈东西高中间低的空间分布特征，这可能与地形、气候以及施肥习惯等有关。

有研究表明，果园增施有机肥和石灰，结合周年间作绿肥可显著降低果园土壤酸度，提高土壤养分含量，改善土壤质量^[48]。因此，建议研究区井冈蜜柚果园在施肥时应注重科学施肥，采用有机无机配施，结合施用熟石灰及果园周年间作绿肥等土壤综合改良与培肥技术，以提高果园土壤肥力。此外，研究区井冈蜜柚果园还应加强硼肥的施用，可将硼肥与农家肥、有机肥或适量的细土充分混匀后作基肥施用，或将硼肥兑水溶解后叶面喷施。

4 结论

1) 典型红壤区井冈蜜柚果园土壤酸化严重，水解性氮含量处于缺乏状态，有效硼含量处于极缺状态，土壤电导率处于极低盐度等级，这些是限制井冈蜜柚果园土壤肥力的主要障碍因子。

2) 区域内井冈蜜柚果园土壤各养分变异较大，土壤肥力差异明显，应针对不同果园土壤肥力特征进行科学施肥。

3) 区域内井冈蜜柚果园土壤pH呈中部高四周低的空间分布特征，土壤有机质、水解性氮、速效钾含量呈东低西高的空间分布特征，土壤有效磷含量呈南北较高中间较低的空间分布特征，土壤肥力综合指数呈东西高中间低的空间分布特征。

4) 区域内井冈蜜柚果园总体土壤肥力水平为中等，其中永新县、吉水县和吉安市青原区土壤肥力较差，土壤养分总体供应不足，应利用土壤综合改良与培肥技术进行改土培肥。