免耕土壤碱解氮、速效磷、速效钾和有机质的空间变异性研究

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1、免耕土壤碱解氮、速效磷、速效钾和有机质的空间变异性研究　　土壤结构和形态相当复杂，人类活动进一步增强了土壤养分的空间变异性和不确定性，农田土壤养分的空间变异性具有普遍性，它主要受土壤类型、水文地貌、气候条件、耕作方式、作物类型、施肥方式等因素的影响。加强土壤养分空间变异及其影响因素的研究，对环境预测、精准农业和资源管理起着重要的作用，将会直接影响土壤养分的循环和作物的产量。国内外学者对农田土壤养分空间变异性及保护性耕作对土壤养分含量的影响进行了大量研究，但保护性耕作对土壤养分空间变异性的影响研究相对较

2、少。以吉林省梨树县的金山传统耕作和高家免耕土壤养分的空间变异性为例，利用地统计学模型，结合GIS技术，研究免耕土壤碱解氮、速效磷、速效钾和有机质的空间变异性。本研究有利于科学合理地制定农田施肥方案，提高养分资源的利用率，促进变量施肥技术的发展，为实现精准施肥奠定基础。　　1、研究区域与研究方法　　1.1研究区域　　　梨树县位于吉林省西南部，地处东经123°45′～124°53′，北纬42°49′～43°46′之间，总面积达

3、4209km2，属中型县。梨树县居于东北大陆腹地，属于温带半湿润大陆性季风气候，冬季漫长寒冷，夏季炎热多雨，春季风沙较大，秋季气候凉爽。年平均气温为5.8℃，年湿润度为0.7。0℃以上积温为3477.9℃d，平均全年日照时数为2698.5h，无霜期平均为152d，年降水量平均为577.2mm，主要集中在6、7、8三个月。热量比较充足，雨量比较适中，且热量与雨量同期，可满足一年一熟农作物的生长需要。梨树县地处东辽河下游，东、北、西北为东辽河所环绕，地势东南高西北低。东南部为低山丘陵，系长白山支脉大黑山余

4、脉。中部为波状平原，北部系低洼平原，地势平坦，土质肥沃。全县土地面积42.1万hm2，其中耕地面积23.4万hm2，占55.6%，属于以农业生产为主的平原县。全县27个乡镇，337个行政村，总人口86万人，农业人口64万人。　　本文在梨树县境内选择高家村和金山村两块试验田作为研究对象，其中高家试验田是玉米覆盖保护性耕作方式(2007年开始)，金山村试验田是传统耕作方式(图1)。两块地的自然属性相似，都是多年种植玉米的农田，因此可用来对比保护性耕作与传统耕作对土壤养分空间变异性的影响。　　1.2数据采集

5、与测试　　2009年10月(玉米收获之后)分别在高家村、金山村用手动脚踏式直压取土器进行土壤样品的采集。运用S型5点采样法采样，X格采样间距是40m40m，采样深度为0～20cm。高家和金山均采集60个土壤样品，将从野外取回的土样进行风干、磨细、过筛、混匀、装袋处理，并对土壤养分中的碱解氮、速效磷、速效钾、有机质进行测试。采用重铬酸钾容量法测定土壤中有机质的含量,碱解氮的测定采用碱解扩散法，速效磷的测定采用0.5mol/LNaHCO3浸提-钼锑抗比色法，速效钾的测定采用1mol/LNH4OAc浸提-火

6、焰光度法。　　1.3研究方法　　运用SPSS15.0对每个地块的土壤养分数据进行常规统计分析，描述地统计学分析的变量包括标准差、变异系数、偏度系数和峰度系数。变异系数(C.V)表示土壤特性空间变异性的大小，变异系数C.V≤0.1为弱变异性，0.1<C.V<1.0为中等变异性，C.V≥1.0为强变异性。　　利用GS+软件计算出高家和金山土壤养分的半方差模型，分析其决定系数，块金值(Nugget)与基台值(Sill)的比值和变程，进而分析其空间变异性。块金值与基台值的比值可以表明土

7、壤养分的空间相关程度。该比值<25%，说明系统具有较强的空间相关性，由自然因素引起的空间变异性较高，具有稳定的结构性；比值在25%～75%之间，表明系统具有中等相关性，说明由随机因素引起的空间变异性较高；比值>75%，说明系统相关性很弱；如果该比值接近1，则说明该变量在整个尺度上具有随机性。最大相关距离即变程(Range)是指变异函数达到基台值时，采样点的间隔距离，它表明了土壤要素的空间自相关范围，表示在某种观测尺度下，空间相关性的作用范围。在变程范围内，样点间的距离越小，其相似性越强，即

8、空间相关性越大。　　常用的空间插值方法有反距离加权插值、最近邻点插值法、克里格插值方法、多元回归法、径向基函数法、线性插值三角X法、局部多项式法等，其中克里格插值方法是地学中常用的一种插值方法，是根据变异函数模型发展起来的一系列地统计的空间插值方法。本文用ArcGIS9.3的普通克里格插值对土壤养分进行插值，寻找土壤养分的空间变异规律。　　2、结果与分析　　2.1描述性统计特征值　　土壤养分的描述性统计分析是建立空间变异性模型的前提，运用SPSS15.0