09精准养分管理-县级粮田土壤养分的空间变异性.docVIP

精准养分管理 县级粮田土壤养分的空间变异性 黄绍文 金继运 杨俐苹 程明芳 中国农科院土壤肥料研究所 　　对土壤特性，尤其是对土壤养分空间变异的充分了解是管理好土壤养分和合理施肥的基础[1]。研究空间变异的方法主要是基于20世纪60年代初法国著名学者Matheron创立的地质统计学[2]，70年代以后，国内外许多学者开始将该方法应用于土壤特性空间变异的研究[3~11]。但目前已有研究的空间尺度绝大多数偏向于小尺度范围，对大尺度的研究较少[11~12]，尤其是在土壤养分空间变异方面。　　土壤养分空间变异是普遍存在的，并且比较复杂。成土母质[13,14]、地形[15~19]、人类活动[20~22]等对土壤养分空间变异均有较大影响，但在特定区域内，由于气候条件等比较一致，经过长期比较一致的种植和管理后，土壤特性空间变异将趋于缓和，即由于母质差异等引起的空间变异逐渐减小[23]，可形成表面上大致一致的区域。我国虽然经过多年的分散经营，但对于平原地区的粮食地块而言，13.3~20.0ha范围内的养分变异是较小的，可把13.3~20.0 ha的地块当作1个操作单元来进行管理。上述结果说明在较大范围内进行土壤养分分区管理是可行的。　　目前，我国测土推荐施肥技术仍未真正实现，主要问题是对土壤养分状况及其变异情况缺乏全面系统的了解，因而尚未形成适合我国国情的推荐施肥技术。为此，十分有必要通过在较大范围内的土壤养分空间变异的研究，揭示土壤养分空间变异特征，探讨土壤养分分区管理的可行性，为发展适合我国国情的分区平衡施肥技术提供理论基础。本文仅介绍了县级区域粮田土壤养分空间变异结构方面的结果。　　1 材料与方法　　1.1 研究试区的基本情况　　在黄淮海平原选择主要农业自然经济类型区河北省玉田县作为本项研究的试区。该县位于东经117。30至117。56，北纬39。33至40。之间。耕地面积729km2，其中小麦、玉米、水稻种植面积分别为286km2、432km2、16km2。地形地貌类型为洪积、冲积平原，地势东北高、中部平原、西南洼。主要土壤类型为潮土和褐土。气候属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，年平均降水量693.1mm，年平均气温11.2℃，无霜期190d左右。主产小麦、玉米、水稻、蔬菜、苹果、葡萄等。　　1.2 样品采集　　本研究采用GPS定位技术，对河北省玉田县进行定点取样。从玉田县虹桥镇38个村的每个村选择1~2个代表性地块；从除虹桥镇外的其它19个乡（镇）的每个乡（镇）选择3~7个代表性村，在每个村选择1个代表性地块。取样点定在有代表性的地块的中心附近，其分布见图1。取样深度为0~20cm，取样时间是1999年3月下旬至4月上旬。　　 (图：图1 玉田县土壤取样点分布示意图) 　　1.3 样品分析　　本项研究是在“土壤养分综合系统评价法与作物高产高效平衡施肥技术”成果的基础上进行的[24,25]。该技术的核心是应用联合浸提剂和系列化操作规程，能快速准确测定和全面评价土壤中各种大、中、微量营养元素状况和供应能力，并在此基础上实现保证各种营养元素均衡供应的平衡施肥技术体系。　　土壤养分含量分析应用土壤养分状况系统研究法[26]。P、K、Cu、Fe、Mn、Zn的联合浸提与测定： 浸提剂为ASI溶液（0.25mol/L NaHCO3 - 0.01mol/L EDTA - 0.01mol/L NH4F）；P用钼锑抗比色法测定，K、Cu、Fe、Mn、Zn用原子吸收分光光度计测定。NH4+-N、Ca、Mg的联合浸提与测定：浸提剂为1mol/L KCl溶液；NH4+-N用靛酚蓝比色法测定，Ca、Mg用原子吸收分光光度计测定。S的浸提与测定：浸提剂为0.08mol/L Ca(H2PO4)2。H2O溶液，用BaCl2比浊法测定。有机质（OM）：浸提剂为0.2mol/L NaOH - 0.01mol/L EDTA - 2%甲醇，比色测定。pH：水土比为2.5∶1，复合电极测定。　　1.4 数据处理　　本研究的数据分析采用Fisher统计学和地统计学相结合的方法，涉及地统计学的主要包括半方差函数和半方差函数模型[27]。　　1.4.1 半方差函数　　半方差函数是描述土壤性质空间变异的一个函数，反映了不同距离的观测值之间的变化，所谓半方差函数就是两点间差值的方差的一半，即：　　r(h) = (1/2)var[Z(x+h) - Z(x)]　　式中：r(h)为间距为h的半方差，在一定范围内随h的增加而增大，当测点间距大于最大相关距离时，该值趋于稳定。　　1.4.2 半方差函数模型　　半方差函数模型有球状(Spherical)、高斯(Gaussian)、指数(Exponential