（土壤学专业论文）城效坡地土壤养分空间分布及花椒高效种植技术研究.pdf

l 独创性声明 学位论文题目：邀塑披地壤苤佥空闻金查区蕉趣直教盘植垫苤珏窥 奎直盟压呈銮的堂僮诠塞星奎厶在昱垣指昱王进堑的盟塞王往丞丛缝的硒究盛 墨! 握毯逝翅：险工塞史挂剔加丝拯洼塑塑邀的丝友处：诠塞生丕鱼盒墓他厶垦经筮麦 墓送量过的巫究盛墨：垫丕鱼盒放夔侵酉直太堂墓基他熬直扭捡笪堂僮盛适盘亟焦旦过 的挝挝! 皇毯二圃王佳的回查怼查婴究压邀的堡缸重赵塑垦在途塞虫往i 明确的邈明差 麦丞邀童! 学位论文作者：t 忿 签字日期： l , o h 年么月；日 学位论文版权使用授权书 奎堂焦途塞佳耋宝全工鲤酉直太堂查羞堡壁! 馕旦堂焦途塞的趣定：直拯锃笪羞自 围苤直羞部 亟扭掏鲎銮途塞的复旦鲑麴磁盘：盒迕诠塞越查阅塑垡因! 奎厶援拯酉直 太堂婴究生院亘丝整堂僮诠塞的全部夔酆佥囱空缠厶直差錾握廑进堑捡塞! 亘丛丞用毖 团! 缩印剪扫描笠复剑壬韪堡在! 、汇编堂焦途塞! ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：1 7 不保密，口保密 期限至年月止) 。 学位论文作者签名：皂危 导师签名： 馅 r 芦 签字日期：伽f1 年6 月乃日签字e l 期： 钞f f 年多月7 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：电话： 通讯地址：邮编： 本论文得到国家科技支撑项目子课题“西 南城乡一体化城郊农业与环境协调技术集成与 示范力( 2 0 0 8 b a d a 7 8 0 9 ) 与西南大学生态学重 点学科“21 1 工程力建设项目资助。 1 2 2 覆盖免耕技术7 第2 章绪论9 2 1 研究目的和意义9 2 2 研究目标9 2 3 研究内容1 0 2 4 技术路线l l 第3 章材料与方法1 3 3 1 研究区概况1 3 3 2 样点布置与采样分析1 3 3 3 研究方法1 4 3 3 1 空间变异分析1 4 3 3 2d e m 的构建。1 5 3 3 3 氮磷钾养分配比对花椒产量的影响。1 6 3 3 4 缓控释肥料对花椒产量的影响1 7 3 3 5 花椒覆盖免耕栽培试验1 7 3 4 数据处理1 7 第4 章城郊坡地土壤养分的空间分布1 9 4 1 土壤养分的描述性统计分析1 9 4 2 土壤养分的空间变异性分析2 0 4 3 土壤养分的空间分布特征2 3 4 4 插值精度检验2 5 第5 章城郊坡地土壤养分空间分布的影响因素2 9 5 1 微地形条件2 9 5 1 1 土壤养分和地形因子的相关关系。2 9 5 1 2 不同海拔、坡度及坡向等级的土壤养分含量特征 5 2 土壤颗粒组成 5 3 土地利用方式： 5 4 土壤性质 第6 章坡地花椒覆盖免耕高效种植技术研究 6 1 花椒平衡施肥技术研究 6 1 1 土壤养分研究主要指标的确定 6 1 2 氮磷钾养分配比对花椒产量的影响 6 1 3 缓控释肥料对花椒产量的影响 6 2 花椒修剪采收技术研究。 6 2 1 花椒断枝整体采收技术研究 6 2 2 花椒树体更新修剪技术研究 6 3 花椒覆盖免耕技术研究 6 3 1 花椒枝叶覆盖的养分还田量 6 3 2 花椒枝叶腐解动态及化感物质含量的变化4 2 6 3 3 花椒覆盖栽培对土壤理化性质的影响4 3 6 3 4 花椒覆盖免耕对水土流失特征的影响4 4 6 3 5 花椒覆盖免耕栽培的效益比较4 5 第7 章结论与展望4 7 7 1 结论4 7 7 2 展望4 8 霉i 谢：5 7 参加课题及发表文章5 9 运用地统计学，结合g i s 方法研究了江津区麻柳小流域表层( 0 2 0c m ) 土壤养分的空间变 异特征。结果表明：江津区麻柳小流域土壤养分含量空间变异系数速效磷 速效钾 碱解氮 全 磷 有机质 全氮 全钾，其中速效磷为高度变异强度，p h 、全钾为弱变异强度，其余指标均 为中等变异强度；土壤变程为1 3 3 9 4 2m ，取样距离1 0 0m 能满足土壤空间变异评价的要求；p h 在土壤层次中分布规律最好，全氮、碱解氮和速效钾次之，全磷最差；土壤养分随机变异大于结构 性变异，人为因素比土壤内在属性的影响大。 + 钴。二一 采样点大多分布于海拔3 0 0 4 0 0 m ，坡度为2 2 5 0 。土壤各属性中，除p h 与海拔呈极显著 的相关关系外，其余与地形因子变量之间的相关性均不明显。有机质和全氮分别与粘粒呈显著和极 显著正相关，与砂粒呈显著和极显著负相关，全氮还与粉粒呈显著负相关；有效磷与粘粒和砂粒分，器 别呈显著正相关和极显著负相关；而其它各养分与土壤粘粒、砂粒、粉粒没有明显相关性。三种土 地利用方式对土壤各养分含量的影响不一致，经方差分析显示其影响均未达显著水平。土壤各养分 之间均存在很强的相关关系，p h 除与全钾呈正相关外，与其他养分均为负相关，并且与碱解氮、速 效钾呈显著性相关：全磷、速效磷和全钾呈极显著相关，有机质与其它养分均呈正相关关系，尤其 与速效磷呈显著正相关，而与全氮和碱解氮呈极显著正相关；除全钾外，全氮、全磷均与其速效养 分呈极显著正相关关系；钾素的相关性表明研究区土壤中速效钾供应不足。 土壤养分氮、磷、钾之间有较高的相关性，在花椒覆盖免耕高效种植模式的研究中，速效氮、 磷、钾素三者缺一不可，较传统施肥而言，增施钾肥对花椒的增产效果达到极显著水平，提高了氮 肥和磷肥的利用率，n 、p 、k 养分的最适宜比例为l ：0 7 5 ：0 7 5 ，可提高花椒产量3 6 ；在此基 础上配施b 、z n 则对花椒产量影响不大，而另增施有机肥( 每株3 蚝) 则又提高花椒产量1 4 8 。 在花椒养分配比施肥研究的基础上，针对性开发花椒缓控释专用肥，施用缓控释专用肥对花椒具有 显著的增产效果，适宜的施肥量为氮、磷、钾总量1 0 5 0k g h m 2 左右，折合无机缓控释肥料和有机无 机缓控释肥料的适宜施用量分别为2 2 8 0k g h m 2 和3 4 9 5k g h m 2 。 三种修剪方式中，更新修剪的修剪量分别比疏剪、半枝短剪增加1 9 0 7 0 、7 2 4 1 ，修剪耗 时却是疏剪、半枝短剪的2 8 7 4 ，4 4 6 4 ，增产率分别比疏剪、半枝短剪提高6 9 8 9 、1 9 7 0 。 在减少土壤侵蚀，保持水土方面优于传统模式。 花椒免耕栽培试验结果表明，花椒覆盖免耕栽培比常规种植方式和配方施肥方式都节约了3 4 5 工日他i m 2 a ) ，工资成本节约2 0 7 0 0 元m 姗2 a ) ，物料( 包括肥料和农药) 投入略有增加；花椒覆盖免 耕栽培比常规管理增产5 3 3 9 ，产量基本达到配方施肥水平，净利润增加1 5 9 0 2 ，较配方施肥方 式增加2 8 2 0 。 关键词：城郊农业空间变异影响因素高效种植技术 n c a n d i d a t e ：w a n gl o n g s u p e r v i s o r ：p r o f g a om i n g p r o f x i ey o n g h o n g m a j o r ：s o i ls c i e n c e a b s t r a c t g e o s t a t i s t i c sc o m b i n e dw i t hg i sw a su s e dt oa n a l y z et h es p a t i a lv a r i a b i l i t yo fw a t e r s h e ds o i l n u t r i e n t si nt o p s o i l ( o - 2 0c m ) i nm a l i u ，j i a n g f i n t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h ev a r i a t i o nc o e f f i c i e n to fs o i l n u t r i e n t si nt h ew a t e r s h e da r e ah a dat e n d e n c yt h a ta v a i l a b l ep a v a i l a b l ek a v a i l a b l en t o t a lp o r g a n i c m a t t e r t o t a ln t o t a lk a m o n gt h en u t r i e n t s ，a v a i l a b l ep e x p r e s s e ds t r o n gv a r i a b i l i t y , p ha n dt o t a lk s h o w e ds l i g h tv a r i a b i l i t yw h i l et h eo t h e r sa l le x p r e s s e dm e d i u mv a r i a b i l i t y t h er a n g eo fs o i lw a sb e t w e e n 1 3 3t o9 4 2m e t e r s ，s ot h e1 0 0 - m e t e rs a m p l i n gi n t e m a lo ft h i sr e s e a r c hm a k e di tp o s s i b l et oa p p l yt h e e v a l u a t i o no fs o i ls p a t i a lv a r i a b i l i t yt ot h i sa r e a t h ed i s t r i b u t i o no fs o i lp hw a st h em o s tr e g u l a r , f o l l o w e d b yt h a to ft o t a ln ，a v a i l a b l ena n da v a i l a b l eka n dt h a to ft o t a lps h o w e dl i t t l em l e t h es p a t i a lv a r i a b i l i t y o fs o i ln u t r i e n t si n f l u e n c e dm o r eb yr a n d o mf a c t o r st h a nb ys t r u c t u r a lf a c t o r sa n dt h ee f f e c to fh u m a n f a c t o r sw a sm o r et h a nt h a to fi n t r i n s i ca t t r i b u t e t h er e s u l to ft h i sr e s e a r c hc a np r o v i d es c i e n t i f i c i n s t r u c t i o n sf o rt h em a n a g e m e n to fs o i ln u t r i e n t si nt h ea r e a s a m p l e si nt h i sr e s e a r c hd i s t r i b u t ew e r ea te l e v a t i o n sb e t w e e n3 0 0a n d 4 0 0m e t e r sa n ds l o p ea t2 d e g r e e st o2 5d e g r e e s s o i lp hh a ds i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o nw i t he l e v a t i o nw h i l et h e r ew a si n s i g n i f i c a n t c o r r e l a t i o nb e t w e e no t h e re l e m e n t sa n dt o p o g r a p h i cf a c t o r s o r g a n i cm a t t e rs h o w e ds i g n i f i c a n tp o s i t i v e r e l a t i o nw i t hc l a ya n de v i d e n t n e g a t i v er e l a t i o nw i t hs a n d ，w h i l et o t a ln h a de x t r e m e l ys i g n i f i c a n tp o s i t i v e c o r r e l a t i o nw i t hc l a y , e x t r e m e l yn e g a t i v eo n ew i t hs a n da n de v i d e n tn e g a t i v eo n ew i t hs i l t a v a i l a b l eph a d s i g n i f i c a n tp o s i t i v er e l a t i o nw i t hc l a ya n de x t r e m e l yn e g a t i v ec o r r e l a t i o nw i t hs a n dw h i l et h eo t h e r ss h o w e d n or e l a t i o n s h i pw i t hs a n d ，s i l to rc l a y t h ei n f l u e n c e so ft h r e ek i n do fu t i l i z a t i o n so fl a n dt ot h ec o n t e n to f s o i ln u t r i e n t sw e r ed i f f e r e n ta n dn o n eo ft h e mh a dr e a c h e de v i d e n tl e v e la c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i so f v a r i a n c e t h e r ew a ss i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o na m o n ga l lt h en u t r i e n t s ：p hs h o w e dp o s i t i v er e l a t i o n s h i pw i t h t o t a lka n de v i d e n tn e g a t i v eo n ew i t ho t h e rn u t r i e n t s ，e s p e c i a l l y , t h er e l a t i o n s h i pw i t ha v a i l a b l ena n d a v a i l a b l ekw a se v i d e n t ；t o t a lpa n da v a i l a b l eph a de x t r e m e l ys i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o nw i t ht o t a lk ；o r g a n i c m a t t e rh a dp o s i t i v er e l a t i o nw i t ha l lo t h e rn u t r i e n t sa m o n gw h i c ht h eo n ew i t ha v a i l a b l epw a se v i d e n ta n d o ft h i 姗i n 哥o u tc u ta n ds h o r t e n i n gc u t t h ee f f i c i e n c yo fp i c k i n ga l lb r o k e nb r a n c h e sa to n et i m ew a s o b v i o u s l yi n c r e a s e dc o m p a r e dw i t ht r a d i t i o n a lm e t h o d a n dt h e c o l l e c t i o n q u a n t i t yr e a c h e d3 5 5 i c e p e r s o n d a yw h i c hw a sa b o u t t w i c et h a to fp i c k i n go nt r e e sa n dt h ec o s to fc o l l e c t i n ga l s od e c r e a s e dt o h a l ft h ec o s tp i c k i n go nt r e e st o o k t h er a t eo fd a m a g et oo i lg l a n d sc a u s e db yp i c k i n ga l lb m k e nb r a n c h e s a to n et i m ew a s3 2 o f t h a to f p i c k i n go nt r e e s ，m e a n w h i l e ，t h ei n t e n s i t yo f l a b o rc h a n g e df r o mh i 【g ht ol o w a n di n j u r yp e o p l em a y g e tw h e nw o r k i n gc h a n g e df r o ms e r i o u st os l i g h t t h ei n t e g r a t e dh a r v e s tt e c h n o l o g y c a nd e c r e a s et h ec o n s u m p t i o no fb o t hm a n p o w e ra n dr e s o u r c e s 撼w e l la st h es i d e e f f e c tc a u s e do nt h e p i c k i n gw o r k e r t h ec o n t e n to fo r g a n i cn ，o r g a n i cpa n do r g a n i ck i np e p p e rb r a n c h e sw a s2 01 ，0 2 4 a n d 1 12 r e s p e c t i v e l ya n dt h a to fm i c r o e l e m e n t ss u c ha sc a , m g , f e ，m na nz nw a sr i c hw h i c he q u a l e dt o t h ef e r t i l i z a t i o no f1 9 1 1 7 9u r e a , 8 7 o o gc a l c i u ms u p e r p h o s p h a t ea n d9 8 o o gk 2 s o + w h e nc a l c u l a t e d 雒 2 5 k gb r a n c h e sp e rp l a n ts ot h a ti tc o u l dd e c r e a s et h ea p p l i c a t i o nr a t ea n ds u p p l ye s s e n t i a lm i c r o e l e m e n t s f o rp l a n t s t h er e g r e s s i o na n a l y s i si n d i c a t e dt h a tw i t ht i m eg o i n go n ，t h er e s i d u ea n dd e c o m p o s a b i l i t yo f b r a n c h e sc h a n g e dl i n e a r l ya n dt h ec o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t sw e r e0 9 2 6 0a n d0 9 2 6 3r e s p e c t i v e l yb u tt h e r e s i d u ew a sd e c r e a s i n gw h i l et h ed e c o m p o s a b i l i t yw a si n c r e a s i n g a f t e rn i n e t yd a y s ，t h eb r e a k i n gd o w no f b r a n c h e sr e a c h e di t st o p t h ec o n t e n to fs a l v i a n o l i ca c i dp r e s e n t e de x p o n e n t i a ll a ww i t hac o r r e l a t i o n c o e 丘i c i e n t so f0 912 4a n dd e c r e a s e df a s t e s tw i t h i nt h ef i r s tt e nd a y s ，f o l l o w e db yt h es e c o n dt e nd a y sa n d g r a d u a l l yg o ts l o w e r a f t e rt w e n t yd a y s ，w h e nt h ec o n t e n to fs a l v i a n o l i ca c i dd e c r e a s e dt oa b o u tlm i g g ， i v s t r a wa n dt h et w ow e r ea l lh i g h e rt h a nt h a ti n s o i lc o v e r e db yn o t h i n g t h ev a r i a t i o no fo r g a n i cm a 仳e r a v a i l a b l en ，a v a i l a b l epa n da v a i l a b l eki ns o i lc o v e r e db yp e p p e rb r a n c h e sw e r er e s p e c t i v e l y9 6 15 ， 2 1 0 6 ，6 7 5 0 a n d2 7 1 9 h i g h e rt h a ni ns o i lc o v e r e db yn o t h i n ga n dw e r e1 0 2 7 ，6 8 6 3 8 6 1 a n d17 5 9 h i g h e rt h a ni ns o i lc o v e r e db ys t r a w , w h i c hc o u l di n d i c a t et h a tc o v e t i n gp e p p e rb r a n c h e sa n d l e a v e so v e rs o i lc o u l di m p r o v ei t sp h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e ss i g n i f i c a n t l y t h er u n o f fd e p t h ，r u n o f fc o e f f i c i e n t sa n ds e d i m e n tc o n c e n t r a t i o ni nn o - t i l l a g ec u l f i v a t i o nm o d ea l l s h o w e dd e c r e a s i n gt r e n dw h e nu n d e rt h es a m er a i n f a l ll e v e lw i t ht r a d i t i o n a lp a r e r n t h el o s so fr a i n f a l l d e c r e a s e db y1 2 5 5 1 9 7 5 a n dt h el o s so fs o i ld e c r e a s e db y1 9 2 1 2 9 6 3 m e a n w h i l et h e i n o r g a n i ca n do r g a n i cc o m p o u n d se r o s i o nw e r eb o t hs l i g h t e rt h a ni nt r a d i t i o n a lp a t t e r n i fu n d e rd i f f e r e n t ， r a i n f a l ll e v e l ，t h er u n o f fd e p t h , r u n o f fc o e f f i c i e n t s ，s e d i m e n tc o n c e n t r a t i o na sw e l la si n o r g a n i ca n do r g a n i c 炉一 c o m p o u n d si nn o - t i l l a g ew i t hs t r a wm u l c hp a t t e r na l li n c r e a s e db u tt h er a n g ew a s s m a l l e rt h a ni nt r a d i t i o n a l m o d ea n dw e r em o r ee f f e c t i v ei nr e d u c i n ge r o s i o no f t h es o i la n dc o n s e r v i n gw a t e ra n ds o i l 一。 t h et e s to fp e p p e rn o - t i l l a g ec u l t i v a t i o nm o d es h o w e dt h a tc o m p a r e dw i t hc o n v e n t i o n a lp l a n t i n g 缈1 p a n e ma n d f o r m u l a t e df e r t i l i z a t i o n , n o - t i l l a g ec u l t i v a t i o ns a v e d3 4 5w o r k d a y ( h m z a ) a n d2 0 7 0 0 y u a n ( h m 2 a ) b u tt h ei n p u tm a t e r i a l si n c l u d i n gf e r t i l i z e r sa n dp e s t i c i d e si n c r e a s e ds l i g h t e d t h ep e p p e ry i e l d i nn o - t i l l a g ec u l t i v a t i o nm o d ew a sa sm u c ha st h a ti nf o r m u l a t e df e r t i l i z a t i o na n d5 3 3 9 h i g h e rt h a nt h a t 卿睁， i nc o n v e n t i o n a lp l a n t i n gm o d e ，m e a n w h i l e ，i t sn e tp r o f i tw a s15 9 0 2 h i g h e rt h a nc o n v e n t i o n a lp l a n t i n g s a n d2 8 2 0 h i g h e rt h a nt h a to f f o r m u l a t e df e r t i l i z a t i o n k e y w o r d s ：s u b u r b a na g r i c u l t u r e ，s p a t i a lv a r i a b i l i t y , f a c t o r e f f i c i e n tp l a n t i n gt e c h n o l o g y v ，二。小 ，卅r ”：” 第1 章文献综述 第1 章文献综述 城郊农业是服务城市、依托城市、发展副食品生产为主的一种特殊地域类型的农业。它是整个 农业的一部分，也是城市经济的重要组成部分。随着城市化进程的加快，城市农产品的消耗量越来 越大，如何保障城市居民的“米袋子”和“菜篮子”，城郊农业担负着重要的责任，关系到社会的和 谐稳定。目前，城郊山地农产品的商品化率已达8 0 ，城市蔬菜、果品、禽、肉供应的7 0 以上来 自城郊区【1 捌。 土壤是农业生产中最基本的生产资料，是人类生存和发展所需物质和能量来源的基地，在人均 耕地少和后备耕地资源紧缺的基本国情下，提高现有耕地质量是保障我国粮食安全的基石1 4 l 。土壤 肥力也正是土壤各方面性质的综合反映，在农业生产和科学研究中占有重要地位。土壤肥力的高低 直接影响着作物的生长，影响着农业生产的结构、布局和效益等方面【卯。不同地区和地形的土壤肥 力差异很大，其肥力状况和演变规律与分布地区的自然环境和农作方式等因素有关，涉及到资源空 间属性现状和变化规律。重庆地处四川盆地东南丘陵山地区，地势起伏大，以山地、丘陵为主，人 地矛盾突出、自身生态环境极度脆弱、且基础设施落后、产业结构不合理等，是限制农业产业化发 展的瓶颈。由于经济利益的驱使，农民加大施肥量，然而肥料利用率并不高，一方面造成经济上的 重大损失，农业生产效益下降；另一方面引起环境污染和农产品质量的下降。在许多中低产地区， 各种土壤养分限制因素还普遍存在，而任何一种土壤养分限制因子的存在均将影响所施用肥料效益 的发挥。因此，管理好土壤养分，用好肥料，是关系到我国农业可持续发展的重大技术问题。 管理好土壤养分的关键是应用现代先进技术和方法充分了解土壤养分状况及其变异情况。下面 主要对壤养分空间变异、平衡施肥及覆盖免耕技术在土壤养分管理中应用的现状等方面作简要回 顾。 一 1 1 土壤养分的空间变异 1 1 1 土壤养分空间变异的影响因素 田间实际情况表明，田间土壤特性普遍存在着差异性】。土壤变异的程度决定于土壤形成过程 以及它在空间和时间上的平衡。土壤母质、地形地貌、地理位置、土地利用方式、气候及生物活动 ( 包括人类) 的差异往往会造成土壤性质在很小范围内的变异1 9 1 ，故彻底弄清土壤养分空间变异对 土壤的合理利用有很大现实意义。 一 1 1 1 1 母质 土壤母质是土壤形成的基础，其养分含量及其它的性状都对土壤有强烈的影响，往往由于母质 的差异而致使土壤之间存在着较大的变异。前人研究中普遍认为，在剔除人为因素影响的条件下， 三个地块土壤养分的分析证明，地形是影响土壤n 0 3 。- 1 4 的重要因素，按着地形来取样与3 3 米网格取 样所获得的n 0 3 。- n 水平十分相近，而与n 相比，土壤p 与地形的相关性则较差【1 7 l 。运用地统计学和g i s 技术，研究丘陵地区土壤养分的空间变异性，探讨地形因子对土壤养分含量空间分布，结果表明海 拔、坡度和坡向等因子对土壤养分含量有不同程度的影响。海拔较高的地区由于气候温湿，土壤的 腐殖化过程强烈，有利于土壤有机质的积累，但坡度较大处由于强烈的水土流失，导致士壤有机质 大量流失8 - 2 2 j 蒋勇军等 2 3 1 历经2 0 年研究发现，河谷、峡谷、峰丛洼地以及山地、丘陵等坡度较大 的地貌区土壤有机质和全氮、全磷含量呈降低趋势；海拔较低、坡度较小的盆地平坝、岩溶槽谷区， 土壤有机质和全氮、全磷含量表现增加趋势。流域峰丛洼地、河谷、峡谷、山地、丘陵等坡度较大 的地貌区，土壤全钾含量都表现升高趋势。赵莉敏等【1 2 】在地形地貌的基础上，根据土壤组合与农业 利用上的特点，把太湖地区划分为低山丘陵区、太湖平原区、冲积平原区和低洼圩区，研究结果表 明由于低洼区常年积水，养分易于积累，地势较高处养分易于流失和挥发，并且各区域养分含量均 存在不同程度的差异。 1 1 i 3 土地利用方式 土地利用作为人类利用土地各种活动的综合反映，其变化不仅可以改变土地覆被状况，如地表 植被的变化 2 4 1 ，还会引起土壤管理措施的改变【2 卯，从而对土壤肥力产生影响。因此，人类的土地利 2 第1 章文献综述 用与管理等在很大程度上决定着土壤肥力变化的程度和方向，合理的土地利用可以改善土壤结构， 提高土壤肥力；不合理的土地利用会增加土壤侵蚀，导致土壤肥力下降2 9 】。韩春健等1 6 1 利用g i s 空间分析功能对郑州市土地利用变化和土壤肥力质量变异及其关系进行了分析，结果表明郑州市土 地利用变化空间分布较广，涉及各种地类的变化，城市化的推进导致城市基础建设占用了大量农业 用地，尤其是耕地，致使耕地大面积减少，同时由于农业结构调整，经济利益驱动，农业用地内部 调整变化较大，水浇地、菜地、早地、园地、林地内部均有变化。赵月玲等1 3 0 运用地统计学方法， 研究河北省赵县地区土壤养分的空间变异性，结果表明土壤养分含量在不同土地利用方式下( 水浇 地、果园、菜地) 差异性达到了显著水平。郭旭东等【3 l 】应用通用线性回归模型将土地利用和地形因 素对土壤养分的影响进行区分，对河北省遵化市低山丘陵区土地利用方式对土壤质量的影响做了研 究，结果表明土地利用导致土壤全量养分变异占的比重均达到9 0 左右，而其他影响因素导致的变 异不显著或几乎没有。蒋勇军等【2 3 1 研究结果显示林地、未利用地转变为耕地后，土壤p h 升高，有 机质大量减少，由于耕地转变为林地后，随着森林的郁闭，地表凋落物增加，土壤环境变得湿润， 土壤的淋溶作用加强，土壤p h 逐渐降低。作物除根系及根的分泌物外，其余的生物量绝大部分从 每魏国妒t ， 土壤中带走，这样进入土壤的枯枝落叶等植物残体减少，引起土壤有机质含量的减少。 1 1 1 4 气候 瑚妊 气候是影响土壤养分空间变异最基本的因素，它对成土过程的水热条件起支配作用，直接和间” 接地影响着土壤形成过程的方向和强度，而土壤养分空间变异程度是由土壤形成过程以及其在空间 和时间上的平衡所决定的，故气候的差异会对土壤养分空间变异产生很大的影响。然而，由于地球囊醪 上的气候条件变化频繁，各种成土过程交互作用形成了不同性质的土壤，进而导致土壤养分空间变 异现象相当普遍1 3 2 1 。降雨可直接和间接影响土壤养分的变异。- 研究发现，降雨主要通过水土流失对 土壤养分产生间接影响，而土壤养分流失主要是由暴雨导致的土壤冲刷所引起的【3 3 】。降雨的间接影 响表现在雨滴打击，使土壤表层趋于紧实，容重增加，一些细小颗粒填塞表层土壤孔隙，形成结皮， 阻塞水流入渗，从而加剧水土流失阢3 卯。m e i n 和l a r s 分析了降雨强度对入渗率的影响，指出地 表积水前后计算入渗率的方法不刚3 6 1 。 1 1 1 5 人类活动 人类活动对土壤特性空间变异也有较大影响。农业生产中的施肥、作物品种、灌溉及农作物对 养分的吸收、养分本身在土壤剖面中的淋洗和土壤酸碱调节剂的应用等都会引起土壤特性空间变异 【3 7 1 。现有的农业生产中，农户对肥料的作用认识不一致，经济条件也不相同，施用在土壤中的肥料 也不一样，也会影响土壤养分的空间分布【3 引。赵良菊等【3 1 】研究结果表明，随机因素如种植制度、施 肥方式等耕作措施对土壤有机质及氮的影响较大，而对土壤磷、钾的影响较小。m a l l 碰n o 研究了免 耕的玉米和大豆田里两个尺度磷和钾的空间变异特征，并将半变异函数在lm 左右的周期性波动归 ，：_ - ， 二，? ，。+ 。j ：+ j 。”3 一 。 ， i ： 二 - 二 西南大学硕七学位论文 因于重复的条带状施肥，而将大尺度的周期性波动归因于大范围的商业施肥【3 9 l 。王洪杰等研究表 明，林地、水田具有较高的土壤氮素和有机质( 与旱地、果园、裸地均达到了显著差异) ，且林地剖 面养分随土层深度的增加呈几何级数下降，但土壤磷素含量相对较低。高亚军研究表明，免耕土壤 速效磷含量在整个剖面均低于耕翻土壤，施肥和休闲土壤均维持了较高的有效磷和生物量磷水平； 休闲的免耕土壤整个剖面缓效钾和速效钾含量都高于耕翻，免耕土壤缓效钾的分布无明显的层次性， 速效钾则相反；施肥明显提高土壤速效钾含量，但对缓效钾的影响不大；长期免耕没有导致土壤酸 化；免耕土壤p h 与耕翻土壤没有差异1 3 7 】。贾树海等 4 0 l 基于g i s 技术和地统计学方法，研究了1 9 8 1 - 2 0 0 6 年2 5 年来辽宁省瓦房店市北部地区5 个乡镇土壤表层( o - - , 2 0c m ) 有机质、速效磷和速效钾3 个指标时空变化规律，研究显示2 5 年来各指标均达到不同程度的差异，结果说明了施肥等人为因素 是引起土壤养分空间变化的主要原因。王辛芝等f 4 1 j 采用g i s 与地统计学相结合的方法，对南京市城 市表层土壤p h 、全钾、全磷、速效磷、有机质和全氮的空间分布进行了研究。结果表明土壤p h 、 全钾有较强的空间相关性，说明它们受成土母质和地形等影响较大，全磷、速效磷、有机质和全氮 空间变异性很大，主要受城市人类活动及土地利用方式的影响。 1 1 2 土壤养分空间变异研究方法 土壤性质的空间变异是指一个土壤质地视为同一的区域内，土壤的性质在同一时刻、不同点上 存在着的明显差异性【4 甜。土壤性质空间变异的研究方法大致经历了传统统计学方法和地统计学方法。 1 1 2 1 传统f i s h e r 统计学方法 在以往的研究中，关于土壤性质变异的研究多采用f i s h e r 所创立的传统统计方法来进行分析。 这种方法的统计原理是假设研究的变量为纯随机变量，样本之间是完全独立且服从某已知的概率分 布。其统计方法是按质地将土壤在平面上划分为若干较为均一的区域，在深度上划分为不同十层， 通过计算样本的均值、标准差、方差、变异系数以及进行显著性检验来描述土壤特性的空间变异【4 3 1 。 这种方法在土壤科学研究工作中已经取得了一定的成功，然而，最近的研究证明，许多土壤性质在 空间上并不是完全独立的，而是在一定的范围内存在着空间上的相关性晔l 。这一发现对经典的f i s h e r 统计理论的适用范围提出了质疑，说明传统的统计学方法已经不能对土壤空间变异给出充分的解释， 这就需要寻找一种新的方法来对土壤的空间变异给出更加科学的解释。 从2 0 世纪7 0 年代开始，国外许多土壤科学工作者从事了有关土壤性质空间变异规律方面的研 究。8 0 年代初，区域化变量理论和地统计方法被成功地引用到士壤特性的研究上，并加以丰富和完 善，使之定量化，从而大大地推动了这一研究的向前发展【4 卯。 1 1 2 2 地统计学方法 目前，土壤空间变异研究的理论基础是地统计学。地统计学是以区域化变量理论为基础