精品论文

河北平泉县农田耕层土壤养分分析

杨晓芙

(河北省平泉县卧龙镇农业站,河北 平泉 067500)

 

摘  要:对2006年平泉县农田耕层土壤养分分析结果表明, 全县耕层土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾的平均含量分别为18.362g/ kg , 1.0726g/ kg , 20.765 mg/ kg 和136.68mg/ kg , 有机质和全氮含量总体处于中等水平, 速效磷和速效钾含量总体处于较高水平。各养分的变异程度由小到大依次为有机质、全氮、速效钾、有效磷。有机质、全氮的空间相关性中等,有效磷、速效钾的空间相关性较弱。

关键词:平泉县;耕层土壤;有机质;全氮;有效磷;速效钾

中图分类号:S158.2                 文献标识码:A

平泉县位于河北省东北部,E118°21′03〞~119°15′34〞,N40°24′0〞~40°40′17〞,为辽宁、内蒙、河北三省交界地。全县地势由西北向东南倾斜,中低山河谷地貌,海拔500~1200m,属温带半湿润半干旱大陆性季风型山地气候。全县耕地面积53923hm2,土壤类型为棕壤、褐土、潮土和新积土。成土母质为洪积物、冲积物、黄土、人工堆垫物及残积坡积物。土壤质地以砂壤质、轻壤质、中壤质和重壤质为主。主栽作物为玉米、水稻和杂粮,是河北省粮食生产大县之一。

平泉县1996年实施国家测土施肥项目,对全县耕地进行了调查采样测试,目的是了解土壤养分现状,指导农民合理施肥。对农田耕层土壤主要养分状况的分析,可以为农业生产中的测土配方施肥和土壤养分科学管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集与分析

2006 年9 月,在全县25个乡镇采集土样。先在GIS软件平台上,用数字化土壤图和土地利用现状图叠加,均匀布点,编制以乡镇为单位的采样点位图,在实地以GPS定位采样。每一样点在1~5亩的范围内采集耕层(0~20 cm) 7~15份土样,混合均匀后用四分法留取1 kg 土样,风干。有机质和全氮测定采用磨细并全部通过0.25 mm 筛的土样。速效磷和速效钾测定,采用磨细并过孔径为1.0 mm 筛的土样。

土壤有机质采用重铬酸钾氧化—硫酸溶液—油浴法测定,土壤全氮采用定氮仪法测定,土壤速效磷采用0.5 mol/ L 碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法测定,土壤速效钾采用1.0 mol/ L 乙酸铵浸提—火焰光度法测定。

1.2 数据处理

测定数据用GIS软件ArcGIS10.0 进行处理。利用地统计分析工具查找离群值,检验数据分布特征和数据的全局趋势。通过半变异函数模型分析,并对不同模型或参数生成的预测图交叉检验误差进行比较,选择最佳插值模型和参数,利用克里金法插值生成养分预测栅格图,按养分分级标准重分类,转为矢量图,再与耕地地块图叠加,经融合,统计各种养分的分级面积。

1.3 土壤养分分级标准

参考第二次全国土壤普查的土壤养分分级标准,结合平泉县的养分含量状况,进行了农田耕层土壤养分的等级划分(表1)。

 

表1  平泉县耕层土壤养分分级标准

等级          一级    二级     三级      四级       五级      六级

有机质(g/kg)30~40  25~30    20~25   15~20      10~15     <10

全氮(g/kg)    >2    1.5~2   1.0~1.5   0.75~1.0   0.5~0.75  < 0.5

速效磷(mg/kg) >40   30~40    20~30    10~20      5~10      <5

速效钾(mg/kg)>200  150~200  100~150   75~100     50~75     <50

 

 

2 结果与分析

2.1 农田耕层土壤有机质含量及分布

2.1.1 耕层土壤有机质数据特征 耕层土壤有机质有效数据3899个,最小值5.522g/kg,最大值38.282g/kg,平均值18.362g/kg。标准差5.0816;变异系数为27.67%,属较小变异强度。数据集偏度为0.96932,峰度为4.3852,1/4分位数14.968,3/4分位数20.82,中位数17.59,略低于平均值,整个数据接近正态分布。

2.1.2 耕层土壤有机质的空间分布特征 据有机质空间分布趋势分析,平泉县有机质样点测试值北部略高于中南部,西部高于中部和东部。

耕层土壤有机质的半变函数模型为指数模型,最大相关距离16000m,块金值15.469 ,偏基台值10.01,基台值25.479。块金效应为0.607,空间相关性中等。

根据对不同土壤类型有机质含量统计(表2),不同土壤类型,土壤有机质的平均含量有较明显差异。平泉县棕壤有机质平均含量最高,褐土和新积土次之,潮土最低。

 

表2  不同土壤类型有机质含量统计

 

 

土壤类型   样点数   最低值    最高值    平均值    标准差    变异系数%

 

 

棕壤         306     7.73      37.47     20.19     6.57       32.54

褐土        3223     5.67      38.28     18.31     4.92       26.87

潮土         317     5.52      35.59     17.18     4.53       26.37

新积土       68      7.1       28.79     18.21     4.66        5.59

 

 

2.1.3 平泉县耕层土壤有机质分级面积统计 土壤有机质含量分级面积统计表明(表3),全县耕层土壤有机质含量,四级面积最大,依次是三级、五级,一级、二级仅占很小部分。全县耕层土壤有机质大部分要处于中等偏低水平。

 

表3  土壤有机质含量分级面积统计

等级         一级     二级      三级      四级      五级     六级

面积(hm2)   317     1482      10140     36862      5130     0

占总面积 %   0.59     2.75      18.81     68.35     9.51      0

 

 

2.2 平泉县农田耕层土壤全氮含量及分布

2.2.1 耕层土壤全氮数据特征 全氮测试数据3932个,最小值0.30,最大值3.26,平均值1.0726,标准差0.29134,变异系数为27.16 % ,变异程度略低于土壤有机质,属较低变异强度。数据偏度为1.15197,峰度为8.3227,1/4分位数0.89,3/4分位数1.2,中位数1.03(与平均值接近)。数据接近服从对数正态分布。

2.2.2 耕层土壤全氮的空间分布特征 据全氮空间分布趋势分析,平泉县全氮样点测试值,东西方向西部略高于中东部,南北方向上,南部略高于中、北部。

全氮半变函数模型为指数模型,最大相关距离15800m,块金值0.03974,偏基台值0.04021。基台值0.07995,块金效应为0.497,空间相关性中等。

平泉县不同土类类型全氮含量的差异,与有机质的含量差异相似,棕壤含量最高,褐土和新积土次之,潮土最低(表4)。

 

表4  不同土壤类型全氮含量统计

土壤类型  样点数    最低值     最高值    平均值    标准差   变异系数%

棕壤       317       0.4        3.06      1.22      0.47     38.52

褐土       3245      0.33       3.25      1.07      0.27     25.23

潮土       317       0.3        1.94      0.97      0.23     23.71

新积土     68        0.44       1.82      1.06      0.28     26.41

 

 

2.2.3 土壤全氮含量分级面积统计

土壤全氮含量分级面积统计表明(表5),仅3、4级的,就占了总耕地面积的 98.%以上 ,1、2和5即级仅占不足2.%,6级不构成图斑。全县绝大部分耕地全氮含量在中等水平。

 

表5  土壤全氮含量分级面积统计

等级        一级      二级      三级      四级      五级      六级

 面积(hm2)   86       669      30747     22312      109        0

占总面积 %   0.159     1.240    57.021    41.377     0.203       0

 

 

2.3 农田耕层土壤有效磷含量及分布

2.3.1 耕层土壤有效磷数据特征 有效数据3954个,最小值1.2mg/kg,最大值76.2 mg/kg,平均值值20.765 mg/kg,标准差13.621,变异系数 65.6 %,变异程度明显高于土壤有机质和全氮,达到中等变异强度。

数据集偏度为1.2572,峰度为4.5554, 1/4分位数10.8,3/4分位数27.55,中位数17.225(低于平均值),数据分布高度偏斜,集中分布于低值部分,数据呈对数正态分布。

2.3.2 耕层土壤有效磷的空间分布特征 据有效磷空间分布趋势分析,平泉县有效磷测试值在东西方向上,东部略低于中、西部;南北方向上,南部高于中部,北部较中部略低。

有效磷半变函数模型为球面模型,最大相关距离6890m,块金值137.19884,偏基台值42.83055,基台值180.02889,块金效应为0.2379,空间相关性很弱。

不同土壤类型和成土母质土壤有效磷含量的统计表明(表6、表7),不同土壤类型,有效磷含量依次为新积土、褐土、棕壤、潮土。

不同成土母质土壤有效磷的含量有较小差异,其中砂岩类残积物土壤含量最高,碳酸盐岩类残积物、坡积物 母质土壤最低,其它母质土壤有效磷含量差异微小。

 

表6  平泉县不同土壤类型有效磷含量统计

土壤类型  样点数   最低值    最高值    平均值     标准差    变异系数%

棕壤       315      1.95      76.2      18.84      12.72      67.52

褐土       3226     1.9       75.85     21.13      13.63      64.60

潮土       315      1.2       75.55     18.49      14.01      75.77

新积土     68       2.25      66.7      22.03      12.02      54.56

 

 

表7  平泉县不同土壤类型全氮含量统计

成土母质类型        样点数  最低值  最高值  平均值  标准差  变异系数%

酸性结晶岩类残积物   227     1.95    66.4    19.25   12.25   63.64

基性结晶岩类残积物   254     3.37    76.2    21.88   14.10   64.44

砂岩类残积物         66      3.30    71.35   27.75   17.01   61.30

碳酸盐岩类残积物     172     2.10    71.5    16.01   11.41    71.31

坡积物               206     2.05    71.20   15.74   11.07    70.33

黄土母质             1518   2.05    74.75    21.27    13.62    64.03

红土母质              104   3.70    68.85    21.63    14.10    65.19

洪积物                789   1.95    75.85    22.14    13.57    61,29

冲积物                546   1.20    75.55    19.79    14.11    71.30

人工堆垫物            67    2.25    66.70    22.16    12.06    54.42

 

 

2.3.2 耕层土壤有效磷含量分级面积统计 平泉县耕层土壤有效磷含量分级面积统计表明(表8),三、四级面积占总面积近70.%。一、二级面积与五、六级相近。全县耕层土壤有效磷总体处于中等偏高水平。

 

表8   土壤有效磷含量分级面积统计

等级        一级      二级      三级       四级      五级      六级

面积(hm2)  2960     6401      15486      22077      6107      891

占总面积%    5.49    11.87      28.72      40.94     11.33     1.65

 

 

2.4 农田耕层土壤速效钾含量及分布

2.4.1 耕层土壤速效钾数据特征 全县有效数据3904个,最小值10 mg/kg,最大值348 mg/kg,平均值136.68 mg/kg,标准差53.953,变异系数为39.47 %,属中等变异强度。其变异程度高于土壤有机质和全氮,但小于土壤有效磷的变异强度。

数据集偏度为1.1063,峰度为4.359,中等含量数值较集中。1/4分位数99,3/4分位数163,中位数125(低于平均值),有少量较高异常值。数据接近对数正态分布。

2.4.2 土壤速效钾的空间分布特征 据速效钾空间分布趋势分析,平泉县速效钾测试值在全县范围内呈东部略高于西部,南部略高于北部的微弱趋势。

半变函数模型为稳定模型,最大相关距离11500m。块金值2174.214,偏基台值556.57,基台值2399.784,块金效应为0.906,空间相关性很弱。

不同成土母质、不同质地土壤速效钾含量统计表明(表9、表10),不同成土母质类型土壤速效钾的含量有一定差异:砂岩类残积物、基性结晶岩类残积物、红土母质土壤速效钾含量较高,酸性结晶岩类残积物、冲积母质土壤速效钾含量较低。土壤速效钾含量和土壤质地关系密切,随着土壤质地变细速效钾含量明显提高。

 

表9   平泉县不同成土母质土壤速效钾含量统计

成土母质类型      样点数  最低值   最高值  平均值   标准差  变异系数%

酸性结晶岩类残积物 226      32       342     115      49       42.61

基性结晶岩类残积物 250      25       348     144      56       38.89

砂岩类残积物        63      32       328     150      70       46.67

碳酸盐岩类残积物   170      51       348     139      54       38.85

坡积物             204      10       342     133      55       41.35

黄土母质           1493     37       348     141      52       36.88

红土母质           103      33       340     144      55       38.19

洪积物             779      11       342     136      55       40.44

冲积物             545      35       334     129      50       38.76

人工堆垫物         66       52       292     141      63       44.68

 

 

表10  平泉县不同质地土壤速效钾含量统计

质地类型   样点数    最低值    最高值    平均值    标准差   变异系数%

砂质         55        44        332      129        57      44.19

砂壤质       835       11        342      133        55      41.35

轻壤质      1733       26        348      135        54      40.00

中壤质      1168       10        344      141        51      36.17

重壤质       108       33        348      150        61      40.67

 

 

2.3.3 耕层土壤速效钾含量分级面积统计 耕层土壤速效钾含量分级面积统计表明(表11), 平泉县速效钾三级面积占总面积最大占65%以上,二级面积次之,一级和四级面积很小,五级以下不构成图斑。

表11  土壤速效钾含量分级面积统计

等级        一级     二级      三级      四级      五级      六级

面积(hm2)  604     14284     35175      3860       0         0

占总面积 %  1.120   26.489    65.232     7.159       0         0

 

3 小结与讨论

平泉县农田耕层土壤有机质和全氮含量总体处于中等水平,土壤速效磷和速效钾含量总体处于高含量水平,全县土壤养分含量整体处于中等水平以上。各种养分的变异程度由小到大依次为土壤有机质、全氮、速效钾和速效磷。有机质、全氮空间相关性中等,其空间变异受地形、土壤等内在因素和灌溉、耕作、施肥等随机因素的影响相当。有效磷、速效钾的空间相关性很弱,其空间变异受随机因素影响较大。

平泉县农业生产中,应全面提升土壤有机质含量,控制磷钾肥的施用量。在土壤养分含量较高的区域,要注重平衡施肥,保持土壤养分含量稳步提高,在土壤养分含量较低的区域,应增加农田施肥量,满足作物高产的养分需求,同时应注重用养结合,培肥地力。

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本文已公开发表在《农业与技术》杂志2014年第05期