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1、 汉南区土壤养分的空间结构特征和时间演变 土壤是一个自然综合体，其形态和发生过程相当复杂，在成土过程中由于母质、生物、气候和地形等因素的影响，土壤属性具有高度的空间异质性，同时人类活动也增强了这种变异性。土壤高度的空间异质性，导致土壤养分也具有空间异质性。20 多年来肥料的种类、施用量和作物轮作方式的改变，导致汉南区土壤养分的分布发生了变化，可以从汉南区的地力评价得到证实，因此研究土壤养分的空间结构特征和时间演变，为汉南区施肥方案的制定、农作物种植结构的调整及农业的可持续发展提供理论依据。1 材料与方法1. 1 研究区概况本研究区域是整个汉南区，位于武汉市西南部，耕地面积10 582 hm2，
2、境内大致可分为冲积平原区、淤积平原区和低垄岗区，分别占境内总面积的61. 2%、19. 0%和19. 8%。主要土类有3 种，分别为潮土、水稻土和黄棕壤，以潮土为主，占所调查田块面积的 97. 0%。境内地表结构，孤丘一般为石灰岩、页岩，以及多种异源物质的叠合物组成;岗岭、岗石为第四纪黄褐色亚黏土。地处中低纬度，属北亚热带东亚季风湿润气候区。年平均气温为 16. 8，境内年平均降水量为1 276. 2 mm，现以玉米 棉花 蔬菜种植方式为主。1. 2 野外采样与研究方法1. 2. 1 野外采样将汉南区的土壤图与土地利用现状图叠加，按照形成评价单元的个数和各单元面积大小以及采样密度要求，于 20
3、09 2010 年采样 1 436 个，剔除不合格的样点，有效采样点数 1 301 个 ( 图 1) 。取样时兼顾代表性和均匀性，平均间距 450 m，用 GPS确定样点，在样点附近采用 “S”法均匀采取 10 份耕层土样，混合后，用四分法留取 1 kg 作为分析样。【图1略】1. 2. 2 分析测试方法碱解氮: 碱解扩散法测定; 有效磷: 0. 5 mol/LNaHCO3提 取，钼 锑 抗 比 色 法 测 定; 速 效 钾:1 mol / L NH4OAc 提取，火焰光度法测定; 有机质:重铬酸钾 硫酸容量法测定; pH 值: 蒸馏水提取( 水 土 =2. 5 1) ，酸度计测定。1. 2.
4、 3 研究方法统计学是通过半方差函数来描述区域化变量理论特征，半方差函数一定程度上体现了区域化变量的空间变异，是估计未知点区域化变量的关键; 半方差分析的前提要求是原始数据满足正态或近似正态分布; 不满足条件，则需进行数据转换。半方差函数是描述不同距离采样点之间土壤性质空间变异的函数。【1】上式中 r ( h) 为半方差; xi为土壤养分指标值; h 为采样距离; N( h)为以 h 为间距的所有采样点的成对数目。Z ( xi) 、Z ( xi+ h) 分别为采样点xi、xi+ h 处的测定值。1. 3 软件平台描述性统计和 K S 检验利用 SPSS 15. 0 统计软件进行; 变异函数的计
5、算在地统计软件 GS +9. 0上进行; 空间插值在 ArcGis 9. 3 软件中进行。2 结果与分析2. 1 土壤有机质和养分的描述性统计特征表 1 为土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量的统计值及正态分布检验结果。按照全国第二次土壤普查的分级标准，碱解氮和有机质的均值分别为 72. 0 mg/kg 和 17. 7 g/kg，属于四级水平; 有效磷和速效钾均值分别为 16. 5 mg/kg和 141. 5 mg/kg，属于三级水平。土壤有机质和养分的变异系数均在 10% 100% 之间，属于中等变异。有机质变异系数最小，有效磷变异系数最大。通过单样本 K S 方法的正态分布检验，均服从正
6、态分布。【表1】2. 2 土壤有机质和养分的空间变异2. 2. 1 变异函数分析运用 GS +9. 0 软件对研究区土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量进行变异函数拟合 ( 表2) 。碱解氮和有机质符合球形模型，块金效应在25% 75% 之间，表明具有中等空间相关性; 有效磷和速效钾符合指数模型，块金效应25%，表明具有强烈的空间自相关性。【表2】有效 磷 有 大 幅 提 高，2010 年 比 1980 年 和2005 年，平均值分别提高 8. 9 mg / kg 和 7. 7 mg /kg; 1980 年和 2005 年有效磷变化大体接近，大部分土壤仍然缺磷; 有效磷在 10. 0 20.
7、 0 mg/kg范围，2010 年比 2005 年面积增加了 43. 1% ; 有效磷在 20. 0 mg/kg 范围，2010 年比 2005 年面积增加了 15. 1% 。因为近年来农民施用氮磷钾比例为 N P2O5 K2O = 1 0. 5 0. 5，1980 年的氮磷钾施用比例为 N P2O5 K2O = 1 0. 2 0. 1，有效磷的大幅提升，与农民加大磷肥使用量有关，同时也与磷肥在土壤中富集有关。速效钾含量从1980 到2005 年大幅降低，幅度达37. 9 mg / kg，从 2005 到 2010 年，含量有所回升。但2010 年相对于 1980 年，速效钾在 150. 0
8、mg / kg 范围，面积仍然减少 23. 0%。这可能与汉南区种植需钾量高的棉花有关，氮磷钾补充比例为N P2O5 K2O =1 0. 2 0. 1，基本属于掠夺式生产，钾素消耗严重，补充少。虽然近年来氮磷钾使用比例为N P2O5 K2O =1 0. 5 0. 5，钾肥的施用量有了很大提升，但是仍没有达到 80 年代的水平。3 结论碱解氮和有机质符合球形模型，具有中等空间相关性; 有效磷和速效钾符合指数模型，具有强烈的空间自相关性。养分分布较分散，大体趋势是东荆街办养分含量高，湘口街办和纱帽街办次之，邓南街办最低。按照全国第二次土壤普查的分级标准，碱解氮和有机质属于四级水平; 有效磷和速效钾
9、属于三级水平。30 年来，pH 值基本没有变化，有机质有降低的趋势，有效磷则大幅提升，与农民加大磷肥用量以及磷肥在土壤中富集有很大关系。速效钾含量从 1980 到 2005 年大幅降低，幅度达 37. 9 mg/kg，从 2005 到 2010 年有所回升。因此，为了合理利用和培肥耕地土壤，提高耕地产出率和农业生产效率，继续补施有机肥，稳施氮肥，优化推荐施氮磷钾肥，尽量选用酸性肥料，并配合其它措施改良碱性土壤。参考文献:1 李子忠，龚元石 农田土壤水分和电导率空间变异性及确定其采样数的方法 J 中国农业大学学报，2000，5( 5) : 59 602 Mcbratney A B，Pringle
10、 M J Estimating average and propor-tional variograms of soil properties and their potential use in pre-cision agriculture J Precision Agriculture，1999，1 ( 2 ) :125 1523 Dai W H，Huang Y Relation of soil organic matter concentra-tion to climate and altitude in zonal soils of China J Catena，2006，65: 87 944 连纲，郭旭东，傅伯杰，等 黄土高原县域土壤养分空间变异特征及预测以陕西省横山县为例 J 土壤学报，2008，45 ( 4) : 577 584-全文完-
