黑龙江典型县域农田黑土土壤有机质现状分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
样品的描述性分析采用 ＳＰＳＳ１０．０ 软件包， 用美国 ＧＡＭＭＡ ＤＥＳＩＧＮ ＳＯＦＴＷＡＲＥ 公 司 的 地 统 计 学 软 件 ＧＳ＋５．３ｂ 进行地统计学分析。
收稿日期： ２００６－ １１－ ２８ 基金项目： 黑龙江省科技攻关（ ＧＡ０６Ｂ３０２－ ３） 作者简介： 隋跃宇（ １９７３－ ） ， 男， 黑龙江肇东人， 在读博士， 助理研究员， 主要从事黑土土壤生态方面的研究 ＊ 通讯作者
项目 有机质
理论模型 高斯模型
块金值 Ｃ０ ０．０５８２
基台值 Ｃ０＋Ｃ ０．３６５４
结构比％ Ｃ／ Ｃ０＋Ｃ ０．８４１
变程 ｋｍ ６３５．０
回归系数 ｒ２ ０．９７６
残差平方和 ＲＳＳ ３．１７Ｅ－ ０４
３ 结论
将本次样品土壤有机质结果同第二次土壤普查 和开垦前的结果比较， 同开垦前的相比， 土壤有机质 含量下降了 １／３￣１／２， 土壤有机质由 ２０ 世纪 ８０ 年代初 期 第 二 次 土 壤 普 查 的 ４３．２ｇ ｋｇ－１ 下 降 为 ２００２ 年 的 ３８．９ｇ ｋｇ－１， 平均每年下降 ０．２１５ｇ ｋｇ－１； 我们应充分注意 到单就土壤有机质而言， 黑土的有机质含量已不具明 显的优势， 黑土退化问题必须引起足够的重视， 否则 势必要对我国东北黑土区商品粮基地重要地位构成 严重威胁。
１８８
土壤通报
第 ３９ 卷
性， 由南向北逐渐增高， 南部的吉林黑土有机质含量 最低， 黑龙 江省北部 的土壤有机 质最高 ， 高 达 １００ｇ ｋｇ－１￣１２０ｇ ｋｇ－１， 最高的可达 １５０ｇ ｋｇ－１。同我国农田 相 比， 黑土地开垦短， 南部的吉林省黑土最长的开垦年 限 不 超 过 ３００ 年 ， 黑 龙 江 省 北 部 的 黑 土 有 的 刚 刚 开 垦， 总体而言不超过 ５０ 年。据国内外的多项研究结果 表明， 开垦为农田后， 土壤有机质的变化规律为， 在起 始的 ２０￣３０ 年间， 土壤有机质呈快速分解含量快速下 降阶段 ， 在 此阶段土壤 有 机 质 约 降 低 ５０％； 在 随 后 的 １００ 年左右的时间内， 土壤有机质呈缓慢下降阶段， 处 于相对平衡状态， 下降的幅度较小。而后在经营模式
１ 材料与方法
１．１ 样品采集 根据黑土的空间分布规律， 参照黑土分布图， 在
黑龙江省以县为单位， 选取具有代表性的典型黑土， 用 ＧＰＳ 定位采集。在 ２００２ 年秋季作物收获后， 秋整地 前， 样点间隔 ５ｋｍ， 采集耕层 ０～２０ｃｍ 的土样， 每个地 块按对角线采集 ５ 个样点， 混合后装袋， 研磨， 过 ０．２５ｍｍ 筛 ， 采 用 德 国 ＥＬＥＭＥＮＴＡＲ 公 司 生 产 型 号 Ｖａｒｉｏ ＥＬⅢ元素分析仪进行测定土壤有机质［６］。 １．２ 数据分析
参考文献：
［１］ 张兴义， 隋跃宇， 于莉． 薄层 农 田 黑 土 速 效 氮 磷 钾 含 量 的 空 间 异 质 性［Ｊ］．水土保持学报， ２００４，１８（４）：８５－ ８８．
［２］ Ｃｈｉｅｎ ＹＪ， ｅｔ ａｌ． Ｇｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍｉｄ－ ｗｅｓｔ Ｔａｉｗａｎ ｓｏｉｌ［Ｊ］． Ｓｏｉｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ， １９９７，１６２：２９１－ ２９８．
２ 结果与分析
２．１ 典型县域土壤有机质含量的区域分布状况 典型县域土壤有机质平均含量见图 １， 典型县域
土壤有机质含量以五大连池市最高， 高达 ７３ｇ ｋｇ－１ 左 右， 而以宾县和阿城市最低， 土壤有机质含量仅为 １９．８ｇ ｋｇ－１。在南北方向的变化趋势明显， 由南向北逐渐 升高， 与气候梯度相近（ 图 ２） 。在东西方向变化趋势不
［５］ 韩 秉 进， 隋 跃 宇， 赵 军 等． 黑 龙 江 省 黑 土 农 田 养 分 时 空 演 变 分 析． 农业系统科学与综合研究，２００５，２１（４）：２８８－ ２９１．
［６］ 鲁 如 坤 ． 土 壤 农 业 化 学 分 析 方 法 ． 北 京 ： 中 国 农 业 科 技 出 版 社 ， １９９９．
（ １．中国科学院 东北地理与农业生态研究所，黑龙江 哈尔滨 １５００８１； ２．中国科学院 研究生院， 北京 １０００３９； ３．黑龙江八一农垦大学，黑龙江 大庆 １６３３１９）
摘 要： 应用地统计学分析技术， 对黑龙江典型县域的农田黑土土壤有机质进行了空间异质性分析。结果表明， 土壤 有机质平均含量以五大连池市和北安市最高， 高于 ７０ｇ ｋｇ－１ ， 宾县和阿城市最低， 低于 ２０ｇ ｋｇ－１， 有机质含量变化范围在 １１．８－ １２８．９ｇ ｋｇ－１。土壤有机质最佳空间变异符合高斯模型， 主要受结构因素的影响， 占 ８４．１％。
表 １ 有机质变异函数的理论模型及相关参数
不再有大的改变情况下， 土壤有机质处在平衡状态， 不再有大的改变。目前就黑龙江省黑土区整体而言， 土 壤 有 机 质 含 量 为 开 垦 前 的 １／３￣１／２， 开 垦 年 限 为 ５０￣１００ 年， 土壤有机质处于相 对平衡阶段 ， 潜在肥力 仍很高， 土壤碳氮磷养分元素主要以有机态存在。人 类对黑土的垦殖是造成土壤有机质含量下降的最主 要原因， 然而， 绝大部分地区的黑土有机质都过了第 一阶段的快速下降阶段， 因此能显著改变其空间异质 性， 从造成该空间异质性的因素分析结果来看， 随机 因子（ 人类 的 耕 作） 只 对 土 壤 有 机 质 的 空 间 变 异 性 起 到 １５．９％的作用。
பைடு நூலகம் １期
隋 跃 宇 等 ：黑 龙 江 典 型 县 域 农 田 黑 土 土 壤 有 机 质 现 状 分 析
１８７
明显， 由西向东略有降低（ 图 ３） 。
图 ３ 西东方向土壤有机质含量分布趋势
２．２ 典型县域农田黑土有机质性状经典统计学分析 样本的平均数和中数是样本数据的代表值， 表示
样本观测值 的中心位 置， 标 准 差 、变 异 系 数 、最 大 值 、 最小值表示数据的异质性程度。典型县域土壤有机质 含 量 的 变 化 范 围 分 别 为 １１．８￣１２８．９ｇ ｋｇ－１， 平 均 值 为 ３８．９ｇ ｋｇ－１， 中 值 为 ３６．２ｇ ｋｇ－１， 变 异 系 数 为 ０．０３８， 倾 斜 度为 １．７３， 峭度为 ５．４５。从相关性角度来说， 典型县域 农 田 黑 土 土 壤 有 机 质 含 量 与 全 氮 、全 磷 、碱 解 氮 、有 效 钾均存在极显著正相关， 与全钾存在．极显著负相关关 系， 与土壤有效磷不存在显著相关关系。有机质含量 与有效磷含量不成显著相关关系， 分析认为主要是由 于近十多年来大量施用磷肥， 磷素被土壤大量固定， 因此农田土壤中的有效磷含量主要受外来磷素的影 响所致。 ２．３ 典型县域农田黑土有机质性状地统计学分析 ２．３．１ 典 型 县 域 农 田 黑 土 有 机 质 含 量 分 布 的 现 状 黑龙江典型县域农田黑土有机质含量分布见图 ４。典
第 ３９ 卷第 １ 期 ２００８ 年 ２ 月
土壤通报 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｉｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｖｏｌ ． ３９ ， Ｎｏ． １ Ｆｅｂ ． ， ２００８
黑龙江典型县域农田黑土土壤有机质现状分析
隋跃宇 １， ２， 张兴义 １＊， 张少良 ３， 程 伟 ３， 于同艳 １， 刘洪家 １
［３］ 胡克林，李 保 国，林 启 美，等． 农 田 土 壤 养 分 的 空 间 变 异 性 特 征．农 业 工程学报，１９９９，１５（３）：３３－ ３８．
［４］ 隋跃宇， 张兴义， 焦晓光，等． 长期不同施肥制度对农田黑土有机质 和氮素的影响［Ｊ］． 水土保持学报，２００５，１９（６）：１９０－ １９２．
关 键 词： 黑土， 有机质， 地统计学，
中图分类号： Ｓ１５３．６２１ 文献标识码： Ａ 文章编号： ０５６４－ ３９４５（ ２００８） ０１－ ０１８６－ ０３
地统计学已被证明是分析土壤性状空间分布和 空间异质性的最有效方法之一［１］， 近年来， 将其应 用在 土壤养分， 尤其是 Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃ 等大量元素空间异质性 特征的研究中［２， ３］。有机质作为土壤的重 要组成部 分 ， 对 土 壤 培 肥 、营 养 作 物 、调 节 作 物 、调 节 土 性 及 改 良 耕 性等方面起着巨大的作用［４］。东北黑土是世界 三大片 黑土之一， 主要分布在我国黑龙江和吉林两省， 其理 化 性 状 好 、有 机 质 含 量 高 、土 壤 颗 粒 结 构 较 好 、养 分 含 量 丰 富 、自 然 肥 力 高 ， 是 我 国 重 要 的 粮 食 生 产 基 地［５］。 通过对农田黑土土壤有机质现状的系统分析， 对恢复 和提高黑土的养分状况， 实现黑土地区作物的生产力 持续增产， 保证黑土地区农业生态系统的良性循环， 具有重要的理论意义和现实意义。
图 ４ 农田黑土有机质含量分布现状图
型县域农田黑土有机质含量的空间整体分布特征为 由南向北逐步增高， 这主要是受气候梯度影响所致； 在绥化以北土壤有机质含量还有由东北向西南逐渐
降低的趋势， 这与由小兴安岭向松嫩平原的过渡地势、 无霜期、积温分布相一致。因此可以说导致土壤有机质 上述两种分布趋势主要是由于结构性因素气候和地 势， 尤其是温度驱动的， 由于降雨在整个黑土区差异不 大， 故对土壤有机质空间异质性影响不大； 北部地区开 垦年限略低于南部地区， 对黑土有机质含量有一定影 响， 是影响土壤有机质含量空间异质性的主要随机因 子。但含量最高的区域并不在最北部的嫩江县， 而是在 东北角的五大连池市和北安市。五大连池市和北安市 的土壤有机质含量等值范围在 ６３ｇ ｋｇ－１￣７４ｇ ｋｇ－１ 之间， 原因在于这两地无霜期最短， 有效积温最低， 原始植被 为森林草甸草原， 有利于腐殖化过程， 不利于矿化过 程， 草甸黑土所占面积较大， 且红粘质母质黑土存在， 北安市还分布一定数量的表潜黑土， 绝大部分为厚层 黑 土 ， 开 垦 年 限 较 短 。 嫩 江 县 的 等 值 范 围 只 有 ５０ｇ ｋｇ－１￣６０ｇ ｋｇ－１， 嫩江县黑土有机质略低于五大连池市和 北安市， 主要是由于土壤母质、黑土层厚度、原始植被、 地形、气候共同作用的结果。绥化市以北的土壤有机质 含量较高， 多在 ４０ｇ ｋｇ－１ 以上； 绥化市以南的含量较 低， 多在 ４０ｇ ｋｇ－１ 以下， 最南部的哈尔滨市、宾县、双城 市、阿城市多低于 ３０ｇ ｋｇ－１。以双城市的西北部和宾县 的土壤有机质含量最低， 在 ２７ｇ ｋｇ－１ 以下。这主要是由 于双城市是黑龙江省黑土开垦年限最长的县市之一， 玉米播种面积最大， 降雨量较低， 气温较高， 土壤粘粒 含量较低（ ３０．５％） ， 有部分砂底草甸黑土存在， 有利于 通气透水， 促进土壤有机质矿化， 黑土区坡降 ６０￣７０ｍ， 水土流失较为严重。宾县黑土主要分布在山 前平原至松花江边的岗地， 坡降 ６０￣７０ｍ， 原始植被为 森林草原， 水土流失较为严重， 耕地层土壤中粘粒含 量最低， 仅为 ２７．４％。 ２．３．２ 典 型 县 域 农 田 黑 土 有 机 质 空 间 变 异 利 用 地 统计学对典型县域农田黑土土壤有机质进行分析结 果表明， 有 机 质 最 佳 空 间 变 异 模 型 符 合 高 斯 模 型（ 见 表 １） 。土壤有机质的块金值与基台值的比值 １５．９％， 小于 ２５％， 显示 出强烈的 空 间 相 关 性 ， 即 土 壤 有 机 质 的空间异质性与空间位置具有显著的相关性， 性状的 空间分布受着空间因素的强烈作用。结构系数与基台 值的比值 Ｃ／（Ｃ０＋Ｃ）为 ０．８４１， 表明其空间异质性主要是 受结构因素影响， 结构性因素影响率高达 ８４．１％。黑龙 江省黑土为显著的地带性土壤， 从其成土过程的 ５ 大 成土因素 可以看出 ， 气候 、母 质 、植 被 、地 形 等 都 是 结 构性因子， 这些因素都显著地影响黑土农田开垦前的 土壤有机质含量。据第二次土壤普查的资料表明， 开 垦前中国东北黑土带的土壤有机质具有明显的地带
收稿日期： ２００６－ １１－ ２８ 基金项目： 黑龙江省科技攻关（ ＧＡ０６Ｂ３０２－ ３） 作者简介： 隋跃宇（ １９７３－ ） ， 男， 黑龙江肇东人， 在读博士， 助理研究员， 主要从事黑土土壤生态方面的研究 ＊ 通讯作者
项目 有机质
理论模型 高斯模型
块金值 Ｃ０ ０．０５８２
基台值 Ｃ０＋Ｃ ０．３６５４
结构比％ Ｃ／ Ｃ０＋Ｃ ０．８４１
变程 ｋｍ ６３５．０
回归系数 ｒ２ ０．９７６
残差平方和 ＲＳＳ ３．１７Ｅ－ ０４
３ 结论
将本次样品土壤有机质结果同第二次土壤普查 和开垦前的结果比较， 同开垦前的相比， 土壤有机质 含量下降了 １／３￣１／２， 土壤有机质由 ２０ 世纪 ８０ 年代初 期 第 二 次 土 壤 普 查 的 ４３．２ｇ ｋｇ－１ 下 降 为 ２００２ 年 的 ３８．９ｇ ｋｇ－１， 平均每年下降 ０．２１５ｇ ｋｇ－１； 我们应充分注意 到单就土壤有机质而言， 黑土的有机质含量已不具明 显的优势， 黑土退化问题必须引起足够的重视， 否则 势必要对我国东北黑土区商品粮基地重要地位构成 严重威胁。
１８８
土壤通报
第 ３９ 卷
性， 由南向北逐渐增高， 南部的吉林黑土有机质含量 最低， 黑龙 江省北部 的土壤有机 质最高 ， 高 达 １００ｇ ｋｇ－１￣１２０ｇ ｋｇ－１， 最高的可达 １５０ｇ ｋｇ－１。同我国农田 相 比， 黑土地开垦短， 南部的吉林省黑土最长的开垦年 限 不 超 过 ３００ 年 ， 黑 龙 江 省 北 部 的 黑 土 有 的 刚 刚 开 垦， 总体而言不超过 ５０ 年。据国内外的多项研究结果 表明， 开垦为农田后， 土壤有机质的变化规律为， 在起 始的 ２０￣３０ 年间， 土壤有机质呈快速分解含量快速下 降阶段 ， 在 此阶段土壤 有 机 质 约 降 低 ５０％； 在 随 后 的 １００ 年左右的时间内， 土壤有机质呈缓慢下降阶段， 处 于相对平衡状态， 下降的幅度较小。而后在经营模式
１ 材料与方法
１．１ 样品采集 根据黑土的空间分布规律， 参照黑土分布图， 在
黑龙江省以县为单位， 选取具有代表性的典型黑土， 用 ＧＰＳ 定位采集。在 ２００２ 年秋季作物收获后， 秋整地 前， 样点间隔 ５ｋｍ， 采集耕层 ０～２０ｃｍ 的土样， 每个地 块按对角线采集 ５ 个样点， 混合后装袋， 研磨， 过 ０．２５ｍｍ 筛 ， 采 用 德 国 ＥＬＥＭＥＮＴＡＲ 公 司 生 产 型 号 Ｖａｒｉｏ ＥＬⅢ元素分析仪进行测定土壤有机质［６］。 １．２ 数据分析
参考文献：
［１］ 张兴义， 隋跃宇， 于莉． 薄层 农 田 黑 土 速 效 氮 磷 钾 含 量 的 空 间 异 质 性［Ｊ］．水土保持学报， ２００４，１８（４）：８５－ ８８．
［２］ Ｃｈｉｅｎ ＹＪ， ｅｔ ａｌ． Ｇｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍｉｄ－ ｗｅｓｔ Ｔａｉｗａｎ ｓｏｉｌ［Ｊ］． Ｓｏｉｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ， １９９７，１６２：２９１－ ２９８．
２ 结果与分析
２．１ 典型县域土壤有机质含量的区域分布状况 典型县域土壤有机质平均含量见图 １， 典型县域
土壤有机质含量以五大连池市最高， 高达 ７３ｇ ｋｇ－１ 左 右， 而以宾县和阿城市最低， 土壤有机质含量仅为 １９．８ｇ ｋｇ－１。在南北方向的变化趋势明显， 由南向北逐渐 升高， 与气候梯度相近（ 图 ２） 。在东西方向变化趋势不
［５］ 韩 秉 进， 隋 跃 宇， 赵 军 等． 黑 龙 江 省 黑 土 农 田 养 分 时 空 演 变 分 析． 农业系统科学与综合研究，２００５，２１（４）：２８８－ ２９１．
［６］ 鲁 如 坤 ． 土 壤 农 业 化 学 分 析 方 法 ． 北 京 ： 中 国 农 业 科 技 出 版 社 ， １９９９．
（ １．中国科学院 东北地理与农业生态研究所，黑龙江 哈尔滨 １５００８１； ２．中国科学院 研究生院， 北京 １０００３９； ３．黑龙江八一农垦大学，黑龙江 大庆 １６３３１９）
摘 要： 应用地统计学分析技术， 对黑龙江典型县域的农田黑土土壤有机质进行了空间异质性分析。结果表明， 土壤 有机质平均含量以五大连池市和北安市最高， 高于 ７０ｇ ｋｇ－１ ， 宾县和阿城市最低， 低于 ２０ｇ ｋｇ－１， 有机质含量变化范围在 １１．８－ １２８．９ｇ ｋｇ－１。土壤有机质最佳空间变异符合高斯模型， 主要受结构因素的影响， 占 ８４．１％。
表 １ 有机质变异函数的理论模型及相关参数
不再有大的改变情况下， 土壤有机质处在平衡状态， 不再有大的改变。目前就黑龙江省黑土区整体而言， 土 壤 有 机 质 含 量 为 开 垦 前 的 １／３￣１／２， 开 垦 年 限 为 ５０￣１００ 年， 土壤有机质处于相 对平衡阶段 ， 潜在肥力 仍很高， 土壤碳氮磷养分元素主要以有机态存在。人 类对黑土的垦殖是造成土壤有机质含量下降的最主 要原因， 然而， 绝大部分地区的黑土有机质都过了第 一阶段的快速下降阶段， 因此能显著改变其空间异质 性， 从造成该空间异质性的因素分析结果来看， 随机 因子（ 人类 的 耕 作） 只 对 土 壤 有 机 质 的 空 间 变 异 性 起 到 １５．９％的作用。
பைடு நூலகம் １期
隋 跃 宇 等 ：黑 龙 江 典 型 县 域 农 田 黑 土 土 壤 有 机 质 现 状 分 析
１８７
明显， 由西向东略有降低（ 图 ３） 。
图 ３ 西东方向土壤有机质含量分布趋势
２．２ 典型县域农田黑土有机质性状经典统计学分析 样本的平均数和中数是样本数据的代表值， 表示
样本观测值 的中心位 置， 标 准 差 、变 异 系 数 、最 大 值 、 最小值表示数据的异质性程度。典型县域土壤有机质 含 量 的 变 化 范 围 分 别 为 １１．８￣１２８．９ｇ ｋｇ－１， 平 均 值 为 ３８．９ｇ ｋｇ－１， 中 值 为 ３６．２ｇ ｋｇ－１， 变 异 系 数 为 ０．０３８， 倾 斜 度为 １．７３， 峭度为 ５．４５。从相关性角度来说， 典型县域 农 田 黑 土 土 壤 有 机 质 含 量 与 全 氮 、全 磷 、碱 解 氮 、有 效 钾均存在极显著正相关， 与全钾存在．极显著负相关关 系， 与土壤有效磷不存在显著相关关系。有机质含量 与有效磷含量不成显著相关关系， 分析认为主要是由 于近十多年来大量施用磷肥， 磷素被土壤大量固定， 因此农田土壤中的有效磷含量主要受外来磷素的影 响所致。 ２．３ 典型县域农田黑土有机质性状地统计学分析 ２．３．１ 典 型 县 域 农 田 黑 土 有 机 质 含 量 分 布 的 现 状 黑龙江典型县域农田黑土有机质含量分布见图 ４。典
第 ３９ 卷第 １ 期 ２００８ 年 ２ 月
土壤通报 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｉｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｖｏｌ ． ３９ ， Ｎｏ． １ Ｆｅｂ ． ， ２００８
黑龙江典型县域农田黑土土壤有机质现状分析
隋跃宇 １， ２， 张兴义 １＊， 张少良 ３， 程 伟 ３， 于同艳 １， 刘洪家 １
［３］ 胡克林，李 保 国，林 启 美，等． 农 田 土 壤 养 分 的 空 间 变 异 性 特 征．农 业 工程学报，１９９９，１５（３）：３３－ ３８．
［４］ 隋跃宇， 张兴义， 焦晓光，等． 长期不同施肥制度对农田黑土有机质 和氮素的影响［Ｊ］． 水土保持学报，２００５，１９（６）：１９０－ １９２．
关 键 词： 黑土， 有机质， 地统计学，
中图分类号： Ｓ１５３．６２１ 文献标识码： Ａ 文章编号： ０５６４－ ３９４５（ ２００８） ０１－ ０１８６－ ０３
地统计学已被证明是分析土壤性状空间分布和 空间异质性的最有效方法之一［１］， 近年来， 将其应 用在 土壤养分， 尤其是 Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃ 等大量元素空间异质性 特征的研究中［２， ３］。有机质作为土壤的重 要组成部 分 ， 对 土 壤 培 肥 、营 养 作 物 、调 节 作 物 、调 节 土 性 及 改 良 耕 性等方面起着巨大的作用［４］。东北黑土是世界 三大片 黑土之一， 主要分布在我国黑龙江和吉林两省， 其理 化 性 状 好 、有 机 质 含 量 高 、土 壤 颗 粒 结 构 较 好 、养 分 含 量 丰 富 、自 然 肥 力 高 ， 是 我 国 重 要 的 粮 食 生 产 基 地［５］。 通过对农田黑土土壤有机质现状的系统分析， 对恢复 和提高黑土的养分状况， 实现黑土地区作物的生产力 持续增产， 保证黑土地区农业生态系统的良性循环， 具有重要的理论意义和现实意义。
图 ４ 农田黑土有机质含量分布现状图
型县域农田黑土有机质含量的空间整体分布特征为 由南向北逐步增高， 这主要是受气候梯度影响所致； 在绥化以北土壤有机质含量还有由东北向西南逐渐
降低的趋势， 这与由小兴安岭向松嫩平原的过渡地势、 无霜期、积温分布相一致。因此可以说导致土壤有机质 上述两种分布趋势主要是由于结构性因素气候和地 势， 尤其是温度驱动的， 由于降雨在整个黑土区差异不 大， 故对土壤有机质空间异质性影响不大； 北部地区开 垦年限略低于南部地区， 对黑土有机质含量有一定影 响， 是影响土壤有机质含量空间异质性的主要随机因 子。但含量最高的区域并不在最北部的嫩江县， 而是在 东北角的五大连池市和北安市。五大连池市和北安市 的土壤有机质含量等值范围在 ６３ｇ ｋｇ－１￣７４ｇ ｋｇ－１ 之间， 原因在于这两地无霜期最短， 有效积温最低， 原始植被 为森林草甸草原， 有利于腐殖化过程， 不利于矿化过 程， 草甸黑土所占面积较大， 且红粘质母质黑土存在， 北安市还分布一定数量的表潜黑土， 绝大部分为厚层 黑 土 ， 开 垦 年 限 较 短 。 嫩 江 县 的 等 值 范 围 只 有 ５０ｇ ｋｇ－１￣６０ｇ ｋｇ－１， 嫩江县黑土有机质略低于五大连池市和 北安市， 主要是由于土壤母质、黑土层厚度、原始植被、 地形、气候共同作用的结果。绥化市以北的土壤有机质 含量较高， 多在 ４０ｇ ｋｇ－１ 以上； 绥化市以南的含量较 低， 多在 ４０ｇ ｋｇ－１ 以下， 最南部的哈尔滨市、宾县、双城 市、阿城市多低于 ３０ｇ ｋｇ－１。以双城市的西北部和宾县 的土壤有机质含量最低， 在 ２７ｇ ｋｇ－１ 以下。这主要是由 于双城市是黑龙江省黑土开垦年限最长的县市之一， 玉米播种面积最大， 降雨量较低， 气温较高， 土壤粘粒 含量较低（ ３０．５％） ， 有部分砂底草甸黑土存在， 有利于 通气透水， 促进土壤有机质矿化， 黑土区坡降 ６０￣７０ｍ， 水土流失较为严重。宾县黑土主要分布在山 前平原至松花江边的岗地， 坡降 ６０￣７０ｍ， 原始植被为 森林草原， 水土流失较为严重， 耕地层土壤中粘粒含 量最低， 仅为 ２７．４％。 ２．３．２ 典 型 县 域 农 田 黑 土 有 机 质 空 间 变 异 利 用 地 统计学对典型县域农田黑土土壤有机质进行分析结 果表明， 有 机 质 最 佳 空 间 变 异 模 型 符 合 高 斯 模 型（ 见 表 １） 。土壤有机质的块金值与基台值的比值 １５．９％， 小于 ２５％， 显示 出强烈的 空 间 相 关 性 ， 即 土 壤 有 机 质 的空间异质性与空间位置具有显著的相关性， 性状的 空间分布受着空间因素的强烈作用。结构系数与基台 值的比值 Ｃ／（Ｃ０＋Ｃ）为 ０．８４１， 表明其空间异质性主要是 受结构因素影响， 结构性因素影响率高达 ８４．１％。黑龙 江省黑土为显著的地带性土壤， 从其成土过程的 ５ 大 成土因素 可以看出 ， 气候 、母 质 、植 被 、地 形 等 都 是 结 构性因子， 这些因素都显著地影响黑土农田开垦前的 土壤有机质含量。据第二次土壤普查的资料表明， 开 垦前中国东北黑土带的土壤有机质具有明显的地带