植煙土壤肥力變異特征研究.pdf

1、土壤肥力狀況是影響煙葉產(chǎn)量與質(zhì)量的重要因素。因此，通過對植煙土壤肥力變異特征研究，并針對不同土壤肥力分布狀況制定切實可行的煙草精準施肥技術(shù)措施，對確保煙草產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，煙葉質(zhì)量不斷提高，煙農(nóng)增產(chǎn)增收都具有重要的意義。 隨著地理信息系統(tǒng)(GIS)的廣泛應(yīng)用和地理學學科的發(fā)展，利用地統(tǒng)計學，結(jié)合GIS技術(shù)來研究土壤理化性狀空間變異己成為目前的土壤學的研究熱點之一。地理信息系統(tǒng)(GIS)具有較強的空間數(shù)據(jù)管理功能，地統(tǒng)計學則具有較強的

2、空間分析功能，二者的結(jié)合可以取長補短，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，揭示土壤肥力的空間變異特征。本研究以平頂山市郟縣植煙區(qū)土壤為研究對象，通過對植煙土壤進行取樣調(diào)查，對采集的49個土壤樣品分析測定了pH、有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳。在GIS的支持下，運用地統(tǒng)計學，揭示了研究區(qū)域土壤肥力指標的空間分布特征和變異規(guī)律。 結(jié)果表明： 1.研究區(qū)植煙土壤肥力要素存在著一定程度的空間依存

3、性，即具有空間變異結(jié)構(gòu)特征。土壤肥力要素的空間變異隨間距增大而增大，亦即半方差隨空間距離增加而增加，且有基臺值，這說明在變程a的采樣間距內(nèi)，采樣點的測定值是空間相關(guān)的。土壤養(yǎng)分的變異系數(shù)范圍在1.12％～37.4％之間，速效磷的變異系數(shù)最高，為37.4％，pH值的變異系數(shù)最低，為1.12％，其它大多數(shù)養(yǎng)分的變異系數(shù)屬中等強度變異。全量養(yǎng)分的變異系數(shù)變化范圍不大，說明全量養(yǎng)分在土壤中比較穩(wěn)定，但速效養(yǎng)分變異程度較大。土壤中養(yǎng)分分布類型涉及

4、到對土壤養(yǎng)分的正確評價。變異函數(shù)的計算一般要求數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，否則可能會使變異函數(shù)產(chǎn)生比例效應(yīng)。在分布類型上，全為正態(tài)分布。 2.11種(除全氮)土壤養(yǎng)分在一定的范圍內(nèi)觀測值之間存在著空間相關(guān)性，其變異函數(shù)可用球狀模型、指數(shù)模型擬合。全氮的空間變異與間距無關(guān)，存在純塊金效應(yīng)，對于全氮，采樣間距應(yīng)小于100m。研究區(qū)植煙土壤呈堿性，土壤酸堿度空間變異較小。塊金值與基臺值的比值為22.3％，小于25％。由此可見，研究區(qū)植煙土壤酸堿

5、度空間變異屬于空間強相關(guān)，說明其結(jié)構(gòu)性因素引起的空間變異性程度起主要作用。土壤有機質(zhì)含量的塊金值與基臺值的比值為28.7％，具有中等空間相關(guān)性。研究區(qū)植煙土壤大量元素空間變異規(guī)律為：塊金值與基臺值的比值為速效氮>全磷>全鉀>速效磷>速效鉀。說明土壤中速效氮的空間分布變異性較差，而速效鉀的空間變異性較強。速效氮、速效磷、全鉀、速效鉀、全磷的塊金值與基臺值的比值均在25％～50％，屬于中等程度的空間相關(guān)，其異質(zhì)性由結(jié)構(gòu)性因素和隨機性因素共同

6、作用的結(jié)果。全氮的空間變異與間距無關(guān)，存在純塊金效應(yīng)，對于全氮，采樣間距應(yīng)小于100m。微量元素空間變異規(guī)律為：塊金值與基臺值的比值為有效錳>有效銅>有效鋅>有效鐵。其比值在5.5％～38.9％，速效銅、速效鐵、速效鋅的比值<25％，屬于強的空間相關(guān)性。變程在0.16～0.85km范圍內(nèi)。 3.針對今后研究土壤養(yǎng)分空間變異結(jié)構(gòu)時，采樣點的設(shè)置問題，研究了各土壤養(yǎng)分的合理取樣數(shù)和土壤養(yǎng)分各向異性結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明：在一定精確度下各元素

7、取樣數(shù)量與其變異系數(shù)成正比，精確度的確定應(yīng)根據(jù)土壤養(yǎng)分的實際平均濃度和臨界水平來確定。11種土壤養(yǎng)分在不同方向上具有明顯的各向異性結(jié)構(gòu)特征，不同方向上其基臺值、變程都存在一定差異，所以在不同的方向上采樣密度也應(yīng)有所不同。在小尺度距離上相對要多一點，在大尺度距離上相對少一點，這樣才能保證在變程a范圍內(nèi)的變異函數(shù)值能準確反映區(qū)域化變量的空間變異性。為今后采樣點的設(shè)置提供了一定的依據(jù)。 4.根據(jù)地統(tǒng)計學分析后所得到的變異函數(shù)理論模型，

8、采用普通克立格法進行最優(yōu)內(nèi)插，繪制了各種土壤養(yǎng)分含量的空間分布格局圖，可得到不同土壤養(yǎng)分含量的分布圖、各級面積及比例，能對土壤養(yǎng)分的豐缺狀況有整體性了解。Kriging插值的結(jié)果受變異函數(shù)模擬精度、樣點的分布、鄰近樣點的選取數(shù)的影響。kriging插值的結(jié)果表明：pH值處于偏堿水平，大部分地區(qū)的pH含量為7.9～8.1，有機質(zhì)空間變異特征比較明顯，表現(xiàn)為從東部向西部逐漸降低。堿解氮主要分布在中部以東和西南角地區(qū)，速效磷在研究區(qū)內(nèi)的大部分

9、地區(qū)處于偏低水平，中央地區(qū)稍好，速效鉀則在研究地區(qū)含量處于較豐富的水平，在北部和中部及中部以東地區(qū)含量較高。研究區(qū)內(nèi)速效鐵處于嚴重偏低水平，有效錳含量呈現(xiàn)由東北向西南逐漸減少的趨勢，含量處于中等偏高水平，有效銅含量處于中等偏高水平，東北偏高，西北偏低。有效鋅含量分布較為復雜，空間結(jié)構(gòu)性比較差，呈零星塊狀分布。含量處于偏低水平。Kriging插值結(jié)果進一步表明土壤表層養(yǎng)分含量具有高度的空間異質(zhì)性，決定了空間格局的存在，養(yǎng)分含量的斑塊的大小