猕猴桃果园土壤养分空间变异性分析 ——以陕西周至县为
例
雷宝佳1，杨联安1,张林森2,王天泰3,朱群娥3,闫朝霞3
【摘 要】摘要：以陕西周至县猕猴桃果园为例,采用GIS与地统计分析相结合的方法,对有机质、碱解氮、有效磷、速效钾进行了空间变异性研究, 并分析得到4种土壤养分的空间分布规律和丰缺状况。结果表明:① 变异系数P>K>NH4+-N>OM且均小于50%,属于中等变异性;② 4种土壤养分均具有中等空间相关性,其中P>OM> NH4+-N>K；③ 对4种土壤养分空间分布进行分析,P的丰缺等级为“中-高”水平,而其他3种养分丰缺等级均处于“中-低”甚至“极低”的水平,需加强施肥力度。 【期刊名称】西北大学学报（自然科学版） 【年(卷),期】2015(045)002 【总页数】4
【关键词】关 键 词：GIS;土壤养分;空间变异;Kriging插值 ·环境科学·
土壤养分空间变异性是指土壤是不均一的、变化的连续体,即使在土壤质地相同的区域内,同一时刻土壤特性(包括物理、化学、生物等方面)在不同空间位置上也具有明显差异的特性[1]。土壤空间变异性是结构性因素和随机性因素共同作用的结果,随机性因素指耕作、施肥、点源污染等各种人为活动引起的空间变异,结构性因素指母质、地形、土壤类型等非人为的区域因素(空间自相关部分)影响。自20世纪70年代以来,许多学者将地统计学与GIS相结合，对土壤属性的空间变异性进行了研究[2-3]。Cambardella等研究了美国伊阿华中部土壤的
田间尺度变异性[4]。路鹏等运用地统计学和GIS分析了区土壤养分空间分布规律[5]。根据土壤养分变异规律及分布特征,了解土壤养分的含量,掌握土壤养分的丰缺状况,进而对农田果园等实行精确变量施肥,对提高农作物品质、增加产量具有重要的意义。陕西省周至县是我国最大的猕猴桃种植基地县。本研究通过野外调查、实地采样、测试分析和整理历史资料,运用GIS和地统计学相结合的方法,对陕西周至县猕猴桃产业区土壤养分空间变异性进行了研究,揭示了猕猴桃果园土壤养分的空间变异特征,进而提出合理的施肥措施,对提高肥料使用率、优化果品品质、保护生态环境提供科学的理论依据。
1 资料与方法
1.1 研究区概况
周至县地处东经107°39′～108°31′,北纬33°42′～34°14′之间,东西长约64.8 km,南北宽约55.6 km,位于陕西八百里秦川腹地,关中平原南部偏西,南依秦岭,属西安市管辖郊区县,距西安市区78 km,是猕猴桃最佳适生区,农业部定点的中国唯一的猕猴桃标准化栽培示范县。2011年底,全县猕猴桃种植面积达2.34×104 hm2(其中,挂果面积1.4×104 hm2),占全国猕猴桃种植总面积的30%。本研究采样区位于周至县猕猴桃种植密集区,海拔在149～241 m之间,地势南高北低,跨3个自然地貌单元,依次为秦岭山地、黄土台塬、渭河平原,境内有渭河支流黑河、田峪河。土壤类型主要以塿土、黄土、潮土、淤土、水稻土为主。 1.2 数据的采集
2011年,果实采收后基肥施入前,对周至县猕猴桃种植较集中的17个乡镇的果园土壤进行采集,共684个样点。利用GPS定位技术,遵循土壤采样全面性、均
衡性、客观性、可比性的原则,对不同土壤类型和地貌类型的土壤都有采样点分布,并按照农业部统一的测土配方施肥技术规范和要求,果园于0～20 cm深度进行取样,每一土样选取有代表性的田块,采用“S”法均匀随机采取8个点混匀后用四分法留取1 kg土样装袋以备分析,样品于实验室风干后测定土壤养分。采样项目包括有机质、碱解氮、有效磷,速效钾。因地势限制,猕猴桃种植区主要位于秦岭北麓的平原地区。采样点分布如图1所示。 1.3 研究方法
1.3.1 分析方法 土壤有机质(OM):重铬酸钾氧化外加热法;土壤碱解氮(NH4+-N):碱解扩散法;土壤有效磷(P):碳酸氢铵浸提-钼锑抗比色法;土壤速效钾(K):乙酸铵浸提-火焰光度法[6]。
1.3.2 数据处理 将GPS定位的采样点数据导入ArcGIS10.0软件平台,在ArcGIS地统计模块中对采样点进行探索性检验,利用直方图、Normal QQPlot图检验其是否符合正态分布,剔除离群值,直到符合正态分布或对数正态分布。再采用Ordinary Kriging插值方法,首先绘制实际半变异函数曲线,然后通过交叉验证选择最优模型(主要包括线性模型、球状模型、指数模型和高斯模型),最后进行插值生成各养分含量的表面预测图[7]。
2 结果分析
2.1 果园区土壤养分的正态分布检验
根据周至县猕猴桃果园样点的土壤养分特征,进行初步统计和评价,统计结果见表1。首先利用直方图、Normal QQPlot图剔除离群值。直方图中采样数据出现频数越小,其为异常值可能性越大;Normal QQPlot图中离散点越接近于一条直线,数据越符合正态分布,偏离这条直线越远为异常值可能性越大。在
猕猴桃果园土壤养分空间变异性分析——以陕西周至县为例
