漢南區土壤養分的空間結構特征和時間演變,農藝學論文土壤是一個自然綜合體，其形態和發生經過相當復雜，在成土經過中由于母質、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性，同時人類活動也加強了這種變異性。土壤高度的空間異質性，導致土壤養分也具有空間異質性。20多年來肥料的種類、施用量和作物輪作方式的改變，導致漢南區土壤養分的分布發生了變化，能夠從漢南區的地力評價得到證實，因而研究土壤養分的空間構造特征和時間演變，為漢南區施肥方案的制定、農作物種植構造的調整及農業的可持續發展提供理論根據。1材料與方式方法1.1研究區大概情況本研究區域是整個漢南區，位于武漢市西南部，耕地面積10582hm2，境內大致可分為沖積平原區、淤積平原區和低壟崗區，分別占境內總面積的61.2%、19.0%和19.8%。主要土類有3種，分別為潮土、水稻土和黃棕壤，以潮土為主，占所調查田塊面積的97.0%。境內地表構造，孤丘一般為石灰巖、頁巖，以及多種異源物質的疊合物組成;崗嶺、崗石為第四紀黃褐色亞黏土。地處中低緯度，屬北亞熱帶東亞季風濕潤氣候區。年平均氣溫為16.8℃，境內年平均降水量為1276.2mm，現以玉米－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野外采樣將漢南區的土壤圖與土地利用現在狀況圖疊加，根據構成評價單元的個數和各單元面積大小以及采樣密度要求，于2018～2018年采樣1436個，剔除不合格的樣點，有效采樣點數1301個(圖1)。取樣時兼顧代表性和均勻性，平均間距450m，用GPS確定樣點，在樣點附近采用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。【圖1略】1.2.2分析測試方式方法堿解氮:堿解擴散法測定;有效磷:0.5mol/LNaHCO3提取，鉬銻抗比色法測定;速效鉀:1mol/LNH4OAc提取，火焰光度法測定;有機質:重鉻酸鉀－硫酸容量法測定;pH值:蒸餾水提取(水∶土=2.5∶1)，酸度計測定。1.2.3研究方式方法統計學是通過半方差函數來描繪敘述區域化變量理論特征，半方差函數一定程度上具體表現出了區域化變量的空間變異，是估計未知點區域化變量的關鍵;半方差分析的前提要求是原始數據知足正態或近似正態分布;不知足條件，則需進行數據轉換。半方差函數是描繪敘述不同距離采樣點之間土壤性質空間變異的函數。【1】上式中r(h)為半方差;xi為土壤養分指標值;h為采樣距離;N(h)為以h為間距的所有采樣點的成對數目。Z(xi)、Z(xi+h)分別為采樣點xi、xi+h處的測定值。1.3軟件平臺描繪敘述性統計和K－S檢驗利用SPSS15.0統計軟件進行;變異函數的計算在地統計軟件GS+9.0上進行;空間插值在ArcGis9.3軟件中進行。2結果與分析2.1土壤有機質和養分的描繪敘述性統計特征表1為土壤堿解氮、有效磷、速效鉀和有機質含量的統計值及正態分布檢驗結果。根據全國第二次土壤普查的分級標準，堿解氮和有機質的均值分別為72.0mg/kg和17.7g/kg，屬于四級水平;有效磷和速效鉀均值分別為16.5mg/kg和141.5mg/kg，屬于三級水平。土壤有機質和養分的變異系數均在10%～100%之間，屬于中等變異。有機質變異系數最小，有效磷變異系數最大。通過單樣本K－S方式方法的正態分布檢驗，均服從正態分布。【表1】2.2土壤有機質和養分的空間變異2.2.1變異函數分析運用GS+9.0軟件對研究區土壤堿解氮、有效磷、速效鉀和有機質含量進行變異函數擬合(表2)。堿解氮和有機質符合球形模型，塊金效應在25%～75%之間，表示清楚具有中等空間相關性;有效磷和速效鉀符合指數模型，塊金效應25%，表示清楚具有強烈的空間自相關性。【表2】2.2.2土壤有機質和養分空間分布格局根據變異函數的理論模型(表2)，參照全國第二次土壤普查的分級標準，利用ArcGis9.3軟件，在土壤圖和土地利用現在狀況圖疊加構成的耕地評價單元上，利用普通克里格法插值構成有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀的空間分布(圖2)。【圖2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場，該農場以正土為主，以及湘口街辦的銀蓮湖農場，該農場以湖板土為主。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和東荊街辦的烏金農場，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和鄧家口鎮，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場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場和進洪大隊、都灣大隊等，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，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。有機質的分布仍然分散，含量＞25.0g/kg的有機質主要分布在東荊街辦的東城垸農場的局部，以殼土為主;含量在20.0～25.0g/kg范圍的有機質分布在東荊街辦的大部分地區以及紗帽街辦的東部小范圍內，以正土為主;含量在15.0～20.0g/kg范圍的有機質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范圍的有機質主要分布在鄧南街辦，以次油砂土為主。漢南區農業綜合開發中長期建設規劃，將有機質和養分高的東荊街辦和湘口街辦作為蔬菜基地主體，有機質和養分較低的為糧食產地;因而施肥措施主要是維持東荊街辦養分現在狀況，穩中提升湘口街辦和紗帽街辦養分含量，加大鄧南街辦養分的投入。針對地力現在狀況和種植方式，結合測土配方施肥，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土壤有機質和養分時間演變從表3看出，土壤pH值平均值基本沒有變化，呈現微堿性，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。有機質有所降低，2018年比2005年平均值降低了4.9g/kg;含量＞20.0g/kg的有機質，2018年比2005年面積減少了14.0%，可能與農民重施復合肥，鮮施有機肥有關，應加大土壤培肥措施的力度，尤其是加大有機質的補充。【表3】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%。由于近年來農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，與農民加大磷肥使用量有關，同時也與磷肥在土壤中富集有關。速效鉀含量從1980到2005年大幅降低，幅度達37.9mg/kg，從2005到2018年，含量有所回升。但2018年相對于1980年，速效鉀在＞150.0mg/kg范圍，面積仍然減少23.0%。這可能與漢南區種植需鉀量高的棉花有關，氮磷鉀補充比例為N∶P2O5∶K2O=1∶0.2∶0.1，基本屬于掠奪式生產，鉀素消耗嚴重，補充少。固然近年來氮磷鉀使用比例為N∶P2O5∶K2O=1∶0.5∶0.5，鉀肥的施用量有了很大提升，但是仍沒有到達80年代的水平。3結論堿解氮和有機質符合球形模型，具有中等空間相關性;有效磷和速效鉀符合指數模型，具有強烈的空間自相關性。養分分布較分散，大體趨勢是東荊街辦養分含量高，湘口街辦和紗帽街辦次之，鄧南街辦最低。根據全國第二次土壤普查的分級標準，堿解氮和有機質屬于四級水平;有效磷和速效鉀屬于三級水平。30年來，pH值基本沒有變化，有機質有降低的趨勢，有效磷則大幅提升，與農民加大磷肥用量以及磷肥在土壤中富集有很大關系。速效鉀含量從1980到2005年大幅降低，幅度達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，提高耕地產出率和農業生產效率，繼續補施有機肥，穩施氮肥，優化推薦施氮磷鉀肥，盡量選用酸性肥料，并配合其它措施改進堿性土壤。以下為參考文獻:［1］李子忠，龔元石．農田土壤水分和電導率空間變異性及確定其采樣數的方式方法［J］．中國農業大學學報，2000，5(5):59－60．［2］McbratneyAB，PringleMJ．Estimatingaverageandpropor-tionalvariogramsofsoilpropertiesandtheirpotentialuseinpre-cisionagriculture［J］．PrecisionAgriculture，1999，1(2):125－152．［