县域农田土壤氮素空间分布特征及其影响因素

6期 庞 夙等 : 县域农田土壤氮素空间分布特征及其影响因素
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表 1 土壤全氮和碱解氮含量统计特征 Tab. 1 Sta tistica l character istics of so il tota l N and ava ilable N con ten ts
3 四川省教育厅重点项目 (2006A008, 07ZA059) 、四川省教育厅基金 项目 (2006B009, 07ZB063) 、四川省青年基金项目 ( 06ZQ0262020 )和 环境污染与生态修复教育部重点实验室开放基金项目资助. 3 3 通讯作者. E2mail: litinx@263. net 2009209221收稿 , 2010203230接受.
应 用 生 态 学 报 2010年 6月 第 21卷 第 6期 Chinese Journal of App lied Ecology, Jun. 2010, 21 (6) : 1497 - 1503
县域农田土壤氮素空间分布特征及其影响因素 3
图 1 土壤样点分布图 F ig. 1 D istribution map of soil samp ling points.
1 研究地区与研究方法
111 研究区概况 双流县地处 30°13′—30°40′N , 103°43′—104°
15′E,东西宽 46 km ,南北长 49 km ,面积 1072 km2. 县境内西北部为平原区 ,东南沿境为龙泉山脉 ,西南 至东北部为丘陵区 ,其中西南部以缓丘为主. 成土母 质在平原地区以全新统冲积物为主 ,主要分布水稻 土 ;丘陵地区以更新统老冲积物为主 ,局部有紫色岩 层风化物 ,主要分布黄壤 ,有零星紫色土分布 ;山地 地区以紫色岩层风化物为主 ,局部有更新统老冲积 物 ,主要形成紫色土 ,局部有黄壤分布. 全县辖 25个 乡 (镇 ) 、3个开发区 ,气候类型为亚热带湿润季风气 候 ,年均气温 1612 ℃,年均降雨量 98511 mm. 112 研究方法 11211 土壤样点采集 在保证土壤样品代表性的 前提下 ,平均每 1164 km2 布设 1 个采样点 ,在人为 活动强烈的平原地区 ,加密布点. 每个土样以取土点 为中心 ,在 10 m 半径内取 5～10个耕层 (0～20 cm ) 土样混合而成 ,同时用 GPS ( Garm in 72)记录中心 点的位置 ,全县共采集土样 644个 (图 1) ,采样时间 为 2007年 10月 ,由 25个小组在全县 25个乡 (镇 ) 同时进行. 11212 测定项目与方法 土壤全氮 ( TN )含量测定 采用半微量凯氏法 ;碱解氮 (AN )含量测定采用碱解 扩散法 [ 20 ] .
生产成本 ,而且化肥氮素损失直接导致了表面及地 下水体面源污染等环境问题 [ 4 ]. 此外 ,长期施用氮 肥导致农田土壤剖面积累了大量硝态氮 ,不但成为 地下水体的潜在污染源 ,而且影响农产品品质进而 危及人类健康 [ 3, 5 - 6 ]. 因此 ,探讨区域内农田土壤氮 素空间分布特征及其影响因素对于区域内的氮肥管 理和农业环境治理十分必要. 目前 ,土壤氮素空间分 布特征研究已经涉及各种尺度 [ 7 - 9 ]. 其中 ,小尺度下
庞 夙 1 李廷轩 13 3 王永东 1 余海英 1 黄 迪 2
(1 四川农业大学资源环境学院 , 四川雅安 625014; 2 中国科学院南京土壤研究所 , 南京 210008)
摘 要 采用地统计学与 GIS相结合的方法 ,研究了四川省双流县土壤氮素空间分布特征及 其影响因素. 结果表明 :土壤全氮和碱解氮含量具有中等空间相关性 ,其空间相关距离分别为 15480 m 和 26980 m. 土壤全氮含量高值区主要位于北边的九江 、新兴两镇 ,低值区主要位于 东南方向的合江 、三星两镇 ;土壤碱解氮含量从北向南递减趋势比较明显. 灰色冲积物上发育 的土壤全氮和碱解氮含量均显著或极显著高于紫色岩风化物和老冲积物 ;水稻土全氮和碱解 氮含量均极显著高于黄壤和紫色土 ;地形条件对土壤全氮和碱解氮含量的影响程度不同 ,但 均以丘陵最低 ;不同土地利用方式下 ,水田全氮和碱解氮含量均显著或极显著高于旱地和果 园 ;土壤氮素高值区施肥量明显高于低值区. 关键词 氮素 空间分布 影响因素 地统计学
文章编号 1001 - 9332 (2010) 06 - 1497 - 07 中图分类号 SI53. 6 文献标识码 A
Spa tia l d istr ibution pa ttern of so il n itrogen in croplands a t coun ty sca le and rela ted affecting factors. PANG Su1 , L I Ting2xuan1 , WANG Yong2dong1 , YU Hai2ying1 , HUAN G D i2 (1 College of R esou rce and Environm en t, S ichuan A g ricu ltu ra l U n iversity, Ya ’an 625014, S ichuan, Ch ina; 2 Institu te of S oil S cience, Ch inese A cadem y of S ciences, N an jing 210008, Ch ina ) . 2Ch in. J. A ppl. Ecol. , 2010, 21 (6) : 1497 - 1503.
113 数据处理 采用 SPSS 1310软件对土壤全氮和碱解氮含量
进行描述性统计分析 ;单一样本 K2S检验土壤全氮 和碱解氮含量数据的分布形态 ; 单因素方差分析 (ANOVA )比较全氮和碱解氮含量在不同成土母质 、 土壤类型 、地形地貌和土地利用方式之间的差异 ,若 有显著性差异 ,则采用邓肯新复极差法 ( SSR )进行 多重比较. 在 GS+ 513 平台上对土壤全氮和碱解氮 含量进行半方差函数分析 ;利用 A rcGIS 910进行普 通克里格插值.
成都平原位于四川盆地西部 ,是我国主要的农 业生产基地之一. 近年来 ,已有学者对整个地区土壤 氮素空间分布特征进行了研究 [ 19 ] ,但对其周边县区 的研究却鲜见报道. 双流县位于成都平原东南部 ,为 西南航空港所在地 ,是成都平原周边经济最发达 、人 类活动频度最高的县区 ,区域内土壤分布连续性较 强 ,不同成土母质 、土壤类型和地形地貌分布规律性 明显 ,对研究经济发达县区土壤氮素空间分布特征 及其影响因素具有较好的代表性. 因此 ,本文在其县 域范围内加大采样密度 ,采用地统计学与 GIS相结 合的方法探讨经济发达地区县域土壤氮素空间分布 特征及其影响因素 ,旨在为县域农业的合理规划和 生态环境保护提供基础信息.
Abstract: B y using geostatistics and GIS, this paper studied the spatial distribution of soil nitrogen in the crop lands in Shuangliu County of Sichuan Province, China, and analyzed the related affecting factors. There was a moderate spatial correlation between the contents of total nitrogen ( TN ) and available nitrogen (AN ) in the crop land soils, and the spatial correlation distance was 15480 m for TN and 26980 m for AN. The regions w ith higher soil TN content were mainly in the north of the County, i. e. , J iujiang and Xinxing towns, while those w ith lower soil TN content were m ainly in the southeast of the County, i. e. , Hejiang and Sanxing towns. The soil AN content decreased obvi2 ously from north to south. The TN and AN contents in the soils developed from grey alluvium were significantly higher than those developed from purp lish rock sap rolith and old alluvium. Paddy soil had significantly higher contents of TN and AN than yellow soil and purp le soil. Terrain condition affected the soil TN and AN contents to different degree, and hilly region had the lowest contents of soil TN and AN. Paddy fields had significantly higher contents of soil TN and AN , compared w ith dryland and orchards; and the regions w ith higher soil nitrogen content were app lied w ith obviously higher amount of N fertilizer, compared to the regions w ith lower soil nitrogen content.
Key words: nitrogen; spatial distribution; affecting factor; geostatistics.
氮素是植物生长发育过程中最重要的元素之
一 ,目前 ,我国主要以施用氮肥为增加土壤氮素的主 要途径. 据统计 ,我国氮肥消费量已占世界总消费量 的 30% [ 1 - 5 ]. 然而 ,长期过量施肥不但增加了农业
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的研究比较深入 [ 10 - 12 ] ,而较大尺度下的研究相对较 少且多基于大采样间距下所获得的少量土壤样本之 上 [ 13 - 15 ] ,不但难以准确刻画区域内土壤氮素空间特 征 ,而且降低了影响因素研究的代表性 [ 16 - 18 ].
2 结果与分析
211 描述性统计分析 单一样本 K2S检验表明 ,研究区域内土壤全氮
和碱解氮含量均呈对数正态分布 ,全氮含量的变化 范围为 0119～2148 g·kg- 1 ,碱解氮含量的变化范 围为 9131～224159 mg·kg- 1 (表 1) ,说明两者在研 究区内值域范围广泛 ,有必要进一步研究其空间分 布特征. 根据第 2次土壤普查确定的氮素含量分级 标准 ,全氮和碱解氮含量平均值均属于缺乏水平. 从 变异系数来看 ,土壤全氮和碱解氮含量均达到中等 变异强度 ,表明其空间分布并不均匀. 由偏度检验值 可知 ,土壤全氮和碱解氮含量均呈右偏态分布. 由于 传统统计分析只能概括变量变化的全貌 ,不能反映 其局部的变化特征 ,即只在一定程度上反映样本总 体 ,而不能定量地刻画变量的随机性 、结构性 、独立