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《中国农业科学院》 2000年
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不同经营体制下土壤养分空间变异规律及管理技术的研究

姜城  
【摘要】: 近年来,土壤养分空间变异及精准农业管理技术研究十分活跃,进展迅速。而 我国在这一领域的研究才刚刚起步,土壤养分管理技术与发达国家相比还有很大的 差距,对作物的推荐施肥仍是基于15~20ha大小的地块,忽视土壤养分在地块内部 的空间变异,这样不但造成了资源的极大浪费,而且也对环境产生了不利的影响。 为形成一套有中国特色的精准土壤养分管理技术体系,最大限度地发挥肥料的增产 潜力,本文选择了现今中国两种具有代表性的农业生产模式,即农户承包分散经营 和较大规模的集体经营,结合“3S”及计算机技术来研究农田土壤养分时空变异规 律及精准养分管理技术,取得了如下几个方面的进展: 1.农业生产措施对土壤的速效磷和有机质的含量有较大的影响。在16年的时间里, 长阳农场集体经营的72个地块的有机质含量呈增长的趋势,上升最大幅度可达 1.12%,平均为0.14%;土壤速效磷含量在整体上呈下降的趋势,下降的最大幅 度可达68.5mg/kg,平均为10.9mg/kg。72块耕地的土壤养分含量存在着一定程 度的变异,粒径小于0.05mm和小于0.001mm土粒含量的变异也较大,变异程 度几乎与各种土壤速效养分的变异相当。各地块的作物产量也存在着很大的变 异,但产量与用传统随机取样法所采集的土壤样品的各项理化指标的相关性并不 十分显著。对于发展高产、高效、优质的可持续农业来说,研究地块内土壤养分 的空间变异规律是十分必要的。 2.应用地理信息系统(GIS)进行分析可以进一步明确地块内的土壤养分状况,反 映土壤养分空间变异规律,并可以为解释土壤养分空间分布特征提供必要手段。 河北邯郸市陈刘营村分散经营条件下的土壤分析结果表明,pH的变异系数最小, 而P、K、B的变异系数则高达30%以上,农户承包经营条件下土壤各种指标的 变异相对于集体返承包条件下来说都有增大的趋势。长阳农场集体经营地块的主 要土壤养分元素的变异程度也较大,变异系数都超过了15%,另外,两个研究地 块的土壤质地也都有一定程度的变异。大多数土壤养分都表现出正偏峰或负偏峰 的分布特征。 3.各种土壤速效养分的空间自相关距都比较大,最小在100米左右,最大的高达几 百米,而且土壤养分在地区之间及地块之间的均一程度很不一致。不同地块不同 养分的空间分布受区域性和随机性因素的影响程度不同。分散经营条件下,土壤 养分的空间分布与农民的施肥习惯、作物品种及管理水平有直接关系。在两个地 块所采用的取样间隔没有超过各种养分的空间自相关距,对各种速效养分的评价 是比较可信的。 4.集体经营条件下地块内的小麦产量及产量组成,如千粒重、穗粒数及亩穗数都有 一定程度的变异,而且以千粒重的变异系数相对较小。研究地块作物最高与最低 产量之差都超过了4000kg/ha。与土壤养分不同,作物产量、千粒重、穗粒数、 亩穗数等的空间自相关距相对较小,都在80米左右,远低于土壤养分的空间自 相关距。作物产量在不同的地块上所表现的均匀程度有较大差异。大量元素在作 物籽粒中的变异要小于微量元素。作物籽粒养分P、K、Fe、Zn移走量与作物产 量有显著相关关系。小麦产量及产量相关指标与士圾速效养分、有机质及土壤质 地有一定的相关性。可以认为,土壤养分的空间变异是作物产量空间变异的主要 影响因素。 5.在本文的田间试验中,推荐处理与传统的不施磷钾处理相比有明显的增产效果, 而且与其它处理相比也具有一定的产量优势。在一个地块里的两个有明显地力差 异的区域对作物产量有明显不同的贡献。在施肥量相同的条件下,土壤速效磷和 速效钾较低的区域与含量较高的区域相比产量有明显的差距。只有在相对增加肥 料的用量的情况下,低养分区才有可能与高养分区的产量相接近,证明根据土壤 养分变异来实施变量施肥是必要的。 6.在GIS上通过将农户地块图与土坝速效养分分布图进行叠加,就可以明确每个 农户地块的土壤肥力状况,从而使推荐施肥由传统的 15rpoha地块执行一种推荐 方案发展到对单个农户进行推荐成为可能.棉花的产量结果证明,以农户为基础 进行肥料推荐可以使作物得到相对更加精确合理的养分供应,获得相对较高的产 量,而且农户之间的产量差异远低于统一配方。在集体经营模式下,可以根据土 壤养分的空间变异状况并结合一些明显的地物特征来进行土壤养分管理单元的划 分。 7.利用地理信息系统所作的土壤养分分布图对于表现土壤养分变异规律,确定合理 的取样数量具有一定的参考意义。对于某些特殊的区域尤其是在土壤养分变异在 地块内不同区域之间存在着较大差异的情况下,可以根据土壤养分空间变异状况 并结合当地的一些明显的地物特征来划分土壤取样管理区。按土壤养分空间变异 异状况来分配土壤取样数量可以降低取样成本,提高取样效率。各种元素在一定 精度和允许误差条件要求下所需要的取样数量有一定的差异,在实际应用中可
【学位授予单位】:中国农业科学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:S158

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【引证文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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10 祝廷成;李志坚;张为政;;“粮食、牧草和经济作物”三元结构草田轮作的初探[A];第三届中国苜蓿发展大会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 孟朝红;测土十年只为农民用好肥多打粮[N];农资导报;2009年
2 赵强;土壤养分的分析方法[N];山西科技报;2004年
3 通讯员 唐志强 记者 武盾;扶风农民时兴为耕地“体检”配“套餐”[N];陕西日报;2009年
4 记者 陈忠权;宅基地废墟变“沃土”[N];天津日报;2010年
5 冯国明;蔬菜合理轮种 降害增肥减病[N];中华合作时报;2006年
6 王歧丰;智能化和信息化是未来施肥的发展趋势[N];中华合作时报;2006年
7 郭宾;苹果养分管理存在缺陷[N];瓜果蔬菜报.农业信息周刊;2007年
8 夏海鳌;培肥高产旱土[N];湖南科技报;2009年
9 记者 桂熙娟;改善农民生活 保障食物安全 保护生态环境[N];中华合作时报;2005年
10 徐旭忠;重庆出台标准规范土地开发整理[N];中国国土资源报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜城;不同经营体制下土壤养分空间变异规律及管理技术的研究[D];中国农业科学院;2000年
2 徐丽华;土壤养分预测方法的比较研究[D];西南大学;2012年
3 黄绍文;土壤养分空间变异与分区管理技术研究[D];中国农业科学院;2001年
4 许红卫;田间土壤养分与作物产量的时空变异及其相关性研究[D];浙江大学;2004年
5 江厚龙;基于GIS小尺度下豫中烟田管理分区与推荐施肥研究[D];河南农业大学;2011年
6 刘杏梅;基于GIS和地统计学的不同尺度水稻田土壤养分时空变异及其机理研究[D];浙江大学;2005年
7 刘杰;湘中南红壤地区土壤质量特征与退化红壤的肥力调控技术研究[D];湖南农业大学;2010年
8 鲁明星;湖北省区域耕地地力评价及其应用研究[D];华中农业大学;2007年
9 麻清源;基于空间信息技术的数字农业研究[D];华东师范大学;2007年
10 项文化;杉木林采伐迹地人工造林与自然恢复的生态功能过程研究[D];中南林学院;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张铁婵;耕地土壤养分空间变异与地力评价研究[D];西北农林科技大学;2010年
2 张明;豫中烟区土壤养分空间变异及其管理分区[D];河南农业大学;2010年
3 郑洲;天等县龙马屯岩溶洼地土壤养分空间变异研究[D];广西师范学院;2011年
4 徐敬敬;基于GIS的崇明土壤养分空间变异及肥力综合评价研究[D];上海交通大学;2010年
5 朱益玲;紫色土土壤养分空间变异性研究[D];西南农业大学;2002年
6 苏敏;采煤塌陷区土壤养分循环及对生态环境的影响研究[D];河北工程大学;2010年
7 杨云卉;甘肃省宁县耕地地力评价及土壤养分时空变异研究[D];兰州大学;2011年
8 张博;滩涂土壤养分与沉积物重金属空间变异及评价研究[D];南京农业大学;2010年
9 张锡洲;四川盆地丘陵区农田养分平衡与土壤养分研究[D];四川农业大学;2001年
10 胡竞辉;梨园间作芳香植物对土壤微生物、土壤酶活性与土壤养分的影响[D];北京农学院;2010年
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