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我国北方粮食主产区土壤养分分布特征研究

王红娟  
【摘要】: 应用GPS、GIS和地统计学技术,对我国北方粮食主产区土壤养分变特征、空间分布状况及其影响因素进行了研究,并提出相应的培肥模式。研究结果如下: 1东北平原土壤全量养分变异系数的大小顺序为NOMPK,其分布曲线都属于高狭峰,土壤OM、全N和全P为正偏斜,全K为负偏斜,其中全N的偏斜度最大;全氮的偏移量超过了5%,属于偏移元素,其余养分均属于非偏移元素。土壤有效养分变异系数的大小顺序为SFeMnPNH_4~+-NOMBZnFeCuMgCaKpH,pH分布曲线属于低阔峰,其余养分属于高狭峰,有效Ca、Mg和Fe属于常态峰;土壤有效养分均属于偏移元素,且其偏斜度、偏移量和变异系数均高于全量养分。 2东北平原土壤总OM、全P、pH、碱溶OM、有效P、K、Mg、S、B、Cu、Fe、Mn、Zn具有良好的半方差结构,全N、K、NH_4~+-N和有效Ca模型拟合效果较差,其半方差图呈波浪型或鞍型。土壤总OM、碱溶OM和有效Fe具有强烈的空间自相关性,其余养分均具有中度的空间自相关性。土壤总OM、全P、碱溶OM、有效P、Fe、Mn和Zn空间变异主要来源于土壤母质、气候等结构因素,土壤pH、有效P、K、Mg、S和Cu的空间变异约一半来源于施肥、管理、测试等随机变异,一半来源于结构因素变异。 3东北平原土壤pH值主要分布在5.5~8.5之间,总OM、全N和K的含量中等偏上,全P含量在低水平的土壤面积为22.7%。土壤NH_4~+-N、有效P、K、S和Zn的缺乏面积分别为18.5%、28.6%、51.3%、78.6%和62.0%,有效Ca、Mg、B、Mn含量丰富。 4东北平原大部分土壤养分从东北平原的东北部到西南呈降低的趋势,其中三江平原的养分状况较好,其次是松嫩平原,部分土壤缺P、一半土壤缺K和Zn,普遍缺S;辽河平原的养分状况较差,全P含量低,土壤NH_4~+-N、有效P、K、S、Zn缺乏。 5东北平原大部分地区表层土壤的总OM、全N、P的含量高于底层,个别地区则相反;表层土壤全K的含量低于底层的区域分布在松嫩平原和辽河平原上,约占东北平原总面积一半左右,其余地区则相反;大部分地区土壤pH、碱溶OM、NH_4~+-N、有效P、K、Cu、Fe、Mn和Zn层次分布规律是表层底层,有效Ca、Mg、S则相反。表明东北平原大部分地区土壤中量元素和一半面积的土壤K在耗竭中。 6根据东北平原土壤的具体情况,三江平原农田土壤采用减少N肥,控制P肥,部分地区增施K肥,全面补充S肥的措施;松嫩平原采用稳定N肥施用,部分地区补施P肥、Zn肥和K肥,全面补充S肥的措施;辽河平原农田土壤采用增施N和P,全面补充K肥、S肥和Zn肥的措施。 7华北平原土壤全量养分变异系数均在50%以下,大小顺序为:NOMPK;土壤全K的数值分布曲线最接近正态分布,总OM、全N和P的分布曲线都属于高狭峰,全N的峰值明显高于其它养分;土壤全N的偏斜度较大,其余全量养分偏斜度较小。土壤有效养分的变异系数、峰值、偏斜度都高于全量养分,各养分的变异顺序为:SFePZnMnKBOMCuNH_4~+-NMgCaPh,有效养分的分布曲线都属于高狭峰,其中受施肥等人为因素影响较大的土壤NH_4~+-N、有效P和K峰值较高,数据分布尖锐。有效养分偏斜度绝对值的大小顺序为:NH_4~+>K>Fe>Zn>Mn>pH>OM>Cu>P>S>B>Ca>Mg。除pH之外,有效养分均属于偏移元素。 8华北平原总OM、全N、P、K、pH、NH4+-N、有效P、Ca、Mg、S、B、Cu、Fe、Mn、Zn均具有较好的半方差结构,但有效K的半方差图呈波浪型;土壤全P、pH和有效Fe、Mn具有强烈的空间自相关性,总OM、全K、碱溶OM、有效Ca、Mg、S、B、Cu具有中等的空间自相关性,NH_4~+-N和有效Zn空间自相关较弱。全P、碱溶OM、pH、有效Ca、Mg、和Mn的空间变异主要来源于结构变异,总OM、全K、有效P、S、B和Cu空间变异一半来源于随机变异,一半来源于结构变异,全N、NH_4~+-N、有效Zn的空间变异主要受随机因素的影响。 9华北平原表层土壤pH主要在弱碱性范围内,全量养分含量在中等水平土壤面积在80%以上;随着土层的加深,OM、全N和全P在低水平的土壤面积增加,全K变化较小;碱溶OM含量在1%以下的土壤面积占97.3%,土壤NH_4~+-N、K、S、Fe和Zn缺乏的面积分别为45.6%、35.2%、12.4%、11.4%和69.7%;土壤有效P、Ca、Mg、B、Cu、Mn含量丰富,随着土层的加深,NH_4~+-N、有效P、K、Fe和Zn在缺乏水平的面积明显增加,其余养分变化不大。 10华北平原土壤养分分布复杂,其层次分布规律是,大部分地区土壤总OM、全N和P、碱溶OM、NH_4~+-N、有效P、K、B、Cu、Fe、Mn、Zn的含量是表层>中层>底层;全K、pH、有效Mg、S的含量分布则相反;约有一半面积土壤有效Ca的含量为表层>中层>底层,另一半则相反。表明华北平原土壤钾素和中量元素耗竭严重。 11华北平原的培肥模式为稳定N肥、控制或减少施用P肥,增施K肥和S肥,补充微量元素Zn的施肥措施。


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