漢南區(qū)土壤養(yǎng)分的空間結(jié)構(gòu)特征和時(shí)間演變,農(nóng)藝學(xué)論文

漢南區(qū)土壤養(yǎng)分的空間結(jié)構(gòu)特征和時(shí)間演變,農(nóng)藝學(xué)論文土壤是一個(gè)自然綜合體，其形態(tài)和發(fā)生經(jīng)過(guò)相當(dāng)復(fù)雜，在成土經(jīng)過(guò)中由于母質(zhì)、生物、氣候和地形等因素的影響，土壤屬性具有高度的空間異質(zhì)性，同時(shí)人類(lèi)活動(dòng)也加強(qiáng)了這種變異性。土壤高度的空間異質(zhì)性，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分也具有空間異質(zhì)性。20多年來(lái)肥料的種類(lèi)、施用量和作物輪作方式的改變，導(dǎo)致漢南區(qū)土壤養(yǎng)分的分布發(fā)生了變化，能夠從漢南區(qū)的地力評(píng)價(jià)得到證實(shí)，因而研究土壤養(yǎng)分的空間構(gòu)造特征和時(shí)間演變，為漢南區(qū)施肥方案的制定、農(nóng)作物種植構(gòu)造的調(diào)整及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論根據(jù)。1材料與方式方法1.1研究區(qū)大概情況本研究區(qū)域是整個(gè)漢南區(qū)，位于武漢市西南部，耕地面積10582hm2，境內(nèi)大致可分為沖積平原區(qū)、淤積平原區(qū)和低壟崗區(qū)，分別占境內(nèi)總面積的61.2%、19.0%和19.8%。主要土類(lèi)有3種，分別為潮土、水稻土和黃棕壤，以潮土為主，占所調(diào)查田塊面積的97.0%。境內(nèi)地表構(gòu)造，孤丘一般為石灰?guī)r、頁(yè)巖，以及多種異源物質(zhì)的疊合物組成;崗嶺、崗石為第四紀(jì)黃褐色亞黏土。地處中低緯度，屬北亞熱帶東亞季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)。年平均氣溫為16.8℃，境內(nèi)年平均降水量為1276.2mm，現(xiàn)以玉米－棉花－蔬菜種植方式為主。1.2野外采樣與研究方式方法1.2.1野外采樣將漢南區(qū)的土壤圖與土地利用現(xiàn)在狀況圖疊加，根據(jù)構(gòu)成評(píng)價(jià)單元的個(gè)數(shù)和各單元面積大小以及采樣密度要求，于2018～2018年采樣1436個(gè)，剔除不合格的樣點(diǎn)，有效采樣點(diǎn)數(shù)1301個(gè)(圖1)。取樣時(shí)兼顧代表性和均勻性，平均間距450m，用GPS確定樣點(diǎn)，在樣點(diǎn)附近采用S法均勻采取10份耕層土樣，混合后，用四分法留取1kg作為分析樣?！緢D1略】1.2.2分析測(cè)試方式方法堿解氮:堿解擴(kuò)散法測(cè)定;有效磷:0.5mol/LNaHCO3提取，鉬銻抗比色法測(cè)定;速效鉀:1mol/LNH4OAc提取，火焰光度法測(cè)定;有機(jī)質(zhì):重鉻酸鉀－硫酸容量法測(cè)定;pH值:蒸餾水提取(水∶土=2.5∶1)，酸度計(jì)測(cè)定。1.2.3研究方式方法統(tǒng)計(jì)學(xué)是通過(guò)半方差函數(shù)來(lái)描繪敘述區(qū)域化變量理論特征，半方差函數(shù)一定程度上具體表現(xiàn)出了區(qū)域化變量的空間變異，是估計(jì)未知點(diǎn)區(qū)域化變量的關(guān)鍵;半方差分析的前提要求是原始數(shù)據(jù)知足正態(tài)或近似正態(tài)分布;不知足條件，則需進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。半方差函數(shù)是描繪敘述不同距離采樣點(diǎn)之間土壤性質(zhì)空間變異的函數(shù)?！?】上式中r(h)為半方差;xi為土壤養(yǎng)分指標(biāo)值;h為采樣距離;N(h)為以h為間距的所有采樣點(diǎn)的成對(duì)數(shù)目。Z(xi)、Z(xi+h)分別為采樣點(diǎn)xi、xi+h處的測(cè)定值。1.3軟件平臺(tái)描繪敘述性統(tǒng)計(jì)和K－S檢驗(yàn)利用SPSS15.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行;變異函數(shù)的計(jì)算在地統(tǒng)計(jì)軟件GS+9.0上進(jìn)行;空間插值在ArcGis9.3軟件中進(jìn)行。2結(jié)果與分析2.1土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的描繪敘述性統(tǒng)計(jì)特征表1為土壤堿解氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量的統(tǒng)計(jì)值及正態(tài)分布檢驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，堿解氮和有機(jī)質(zhì)的均值分別為72.0mg/kg和17.7g/kg，屬于四級(jí)水平;有效磷和速效鉀均值分別為16.5mg/kg和141.5mg/kg，屬于三級(jí)水平。土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的變異系數(shù)均在10%～100%之間，屬于中等變異。有機(jī)質(zhì)變異系數(shù)最小，有效磷變異系數(shù)最大。通過(guò)單樣本K－S方式方法的正態(tài)分布檢驗(yàn)，均服從正態(tài)分布?！颈?】2.2土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的空間變異2.2.1變異函數(shù)分析運(yùn)用GS+9.0軟件對(duì)研究區(qū)土壤堿解氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行變異函數(shù)擬合(表2)。堿解氮和有機(jī)質(zhì)符合球形模型，塊金效應(yīng)在25%～75%之間，表示清楚具有中等空間相關(guān)性;有效磷和速效鉀符合指數(shù)模型，塊金效應(yīng)25%，表示清楚具有強(qiáng)烈的空間自相關(guān)性?！颈?】2.2.2土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分空間分布格局根據(jù)變異函數(shù)的理論模型(表2)，參照全國(guó)第二次土壤普查的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，利用ArcGis9.3軟件，在土壤圖和土地利用現(xiàn)在狀況圖疊加構(gòu)成的耕地評(píng)價(jià)單元上，利用普通克里格法插值構(gòu)成有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀的空間分布(圖2)?！緢D2略】堿解氮的分布較分散，含量＞100.0mg/kg的堿解氮分布范圍小，主要在東荊街辦的東城垸農(nóng)場(chǎng)，該農(nóng)場(chǎng)以正土為主，以及湘口街辦的銀蓮湖農(nóng)場(chǎng)，該農(nóng)場(chǎng)以湖板土為主。含量在50.0～100.0mg/kg范圍的堿解氮主要分布在鄧南街辦的大嘴鄉(xiāng)和東荊街辦的烏金農(nóng)場(chǎng)，以油砂土為主;紗帽街辦以正土為主。含量＜50.0mg/kg的堿解氮主要分布在鄧南街辦的水洪鄉(xiāng)和鄧家口鎮(zhèn)，以次油砂土為主。有效磷的分布分散，含量＞15.0mg/kg的有效磷主要分布在東荊街辦的東城垸農(nóng)場(chǎng)和紗帽街辦的紗帽街，以正土為主;含量在7.5～15.0mg/kg范圍的有效磷分布在湘口街辦和鄧南街辦以及紗帽街辦的南部，質(zhì)地以殼土為主。含量＜7.5mg/kg的有效磷分布在鄧南街辦的水洪鄉(xiāng)和附近村落，主要是油砂土和次油砂土。速效鉀的分布比擬零散，含量在150.0～175.1mg/kg范圍的速效鉀主要分布在湘口街辦的銀蓮湖農(nóng)場(chǎng)和進(jìn)洪大隊(duì)、都灣大隊(duì)等，以湖板土為主;東荊街辦的西部以及紗帽街辦的南部，以殼土為主;在100.0～150.0mg/kg范圍的速效鉀主要分布在鄧南街辦的大嘴鄉(xiāng)，以油砂土為主;在77.5～100.0mg/kg范圍的速效鉀也分布在鄧南街辦，以次油砂土為主。有機(jī)質(zhì)的分布仍然分散，含量＞25.0g/kg的有機(jī)質(zhì)主要分布在東荊街辦的東城垸農(nóng)場(chǎng)的局部，以殼土為主;含量在20.0～25.0g/kg范圍的有機(jī)質(zhì)分布在東荊街辦的大部分地區(qū)以及紗帽街辦的東部小范圍內(nèi)，以正土為主;含量在15.0～20.0g/kg范圍的有機(jī)質(zhì)分布在湘口街辦和鄧南街辦以及紗帽街辦的大部分，以油砂土為主;含量在10.0～15.0g/kg范圍的有機(jī)質(zhì)主要分布在鄧南街辦，以次油砂土為主。漢南區(qū)農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)中長(zhǎng)期建設(shè)規(guī)劃，將有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分高的東荊街辦和湘口街辦作為蔬菜基地主體，有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分較低的為糧食產(chǎn)地;因而施肥措施主要是維持東荊街辦養(yǎng)分現(xiàn)在狀況，穩(wěn)中提升湘口街辦和紗帽街辦養(yǎng)分含量，加大鄧南街辦養(yǎng)分的投入。針對(duì)地力現(xiàn)在狀況和種植方式，結(jié)合測(cè)土配方施肥，確定了氮－磷－鉀(N－P2O5－K2O)施肥配方是:玉米，28－10－7;棉花，24－7－14;蔬菜，21－7－16。2.3土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分時(shí)間演變從表3看出，土壤pH值平均值基本沒(méi)有變化，呈現(xiàn)微堿性，但是2018年pH值分布較分散，pH值＞8.0占耕地面積的16.7%，有堿化的趨勢(shì)。有機(jī)質(zhì)有所降低，2018年比2005年平均值降低了4.9g/kg;含量＞20.0g/kg的有機(jī)質(zhì)，2018年比2005年面積減少了14.0%，可能與農(nóng)民重施復(fù)合肥，鮮施有機(jī)肥有關(guān)，應(yīng)加大土壤培肥措施的力度，尤其是加大有機(jī)質(zhì)的補(bǔ)充?！颈?】有效磷有大幅提高，2018年比1980年和2005年，平均值分別提高8.9mg/kg和7.7mg/kg;1980年和2005年有效磷變化大體接近，大部分土壤仍然缺磷;有效磷在10.0～20.0mg/kg范圍，2018年比2005年面積增加了43.1%;有效磷在＞20.0mg/kg范圍，2018年比2005年面積增加了15.1%。由于近年來(lái)農(nóng)民施用氮磷鉀比例為N∶P2O5∶K2O=1∶0.5∶0.5，1980年的氮磷鉀施用比例為N∶P2O5∶K2O=1∶0.2∶0.1，有效磷的大幅提升，與農(nóng)民加大磷肥使用量有關(guān)，同時(shí)也與磷肥在土壤中富集有關(guān)。速效鉀含量從1980到2005年大幅降低，幅度達(dá)37.9mg/kg，從2005到2018年，含量有所回升。但2018年相對(duì)于1980年，速效鉀在＞150.0mg/kg范圍，面積仍然減少23.0%。這可能與漢南區(qū)種植需鉀量高的棉花有關(guān)，氮磷鉀補(bǔ)充比例為N∶P2O5∶K2O=1∶0.2∶0.1，基本屬于掠奪式生產(chǎn)，鉀素消耗嚴(yán)重，補(bǔ)充少。固然近年來(lái)氮磷鉀使用比例為N∶P2O5∶K2O=1∶0.5∶0.5，鉀肥的施用量有了很大提升，但是仍沒(méi)有到達(dá)80年代的水平。3結(jié)論堿解氮和有機(jī)質(zhì)符合球形模型，具有中等空間相關(guān)性;有效磷和速效鉀符合指數(shù)模型，具有強(qiáng)烈的空間自相關(guān)性。養(yǎng)分分布較分散，大體趨勢(shì)是東荊街辦養(yǎng)分含量高，湘口街辦和紗帽街辦次之，鄧南街辦最低。根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，堿解氮和有機(jī)質(zhì)屬于四級(jí)水平;有效磷和速效鉀屬于三級(jí)水平。30年來(lái)，pH值基本沒(méi)有變化，有機(jī)質(zhì)有降低的趨勢(shì)，有效磷則大幅提升，與農(nóng)民加大磷肥用量以及磷肥在土壤中富集有很大關(guān)系。速效鉀含量從1980到2005年大幅降低，幅度達(dá)37.9mg/kg，從2005到2018年有所回升。因而，為了合理利用和培肥耕地土壤，提高耕地產(chǎn)出率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，繼續(xù)補(bǔ)施有機(jī)肥，穩(wěn)施氮肥，優(yōu)化推薦施氮磷鉀肥，盡量選用酸性肥料，并配合其它措施改進(jìn)堿性土壤。以下為參考文獻(xiàn):［1］李子忠，龔元石．農(nóng)田土壤水分和電導(dǎo)率空間變異性及確定其采樣數(shù)的方式方法［J］．中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，5(5):59－60．［2］McbratneyAB，PringleMJ．Estimatingaverageandpropor-tionalvariogramsofsoilpropertiesandtheirpotentialuseinpre-cisionagriculture［J］．PrecisionAgriculture，1999，1(2):125－152．［