宁夏砂田小尺度土壤性质空间变异特征与肥力评价

摘要

[目的]砂田是西北干旱、半干旱地区农民在恶劣的气候、土壤和地形等自然条件下,为了生存经过长期生产实践不断总结创新所形成的一种独特的耕作方式.保持和提高砂田土壤肥力质量是改善土地生产力、延缓砂田退化的基础.[方法]按照10 m× 10 m网格方式采集110个砂田土壤表层(0-20 cm)样品,选取土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾、pH和电导率作为土壤肥力特征的评价因子,采用相关系数法确定各土壤肥力指标的权重,根据宁夏砂田土壤特征和作物品种,选择隶属度函数曲线类型,同时确定隶属度函数转折点取值,然后根据各土壤肥力因子的权重和隶属度值计算土壤综合肥力指数值;利用地统计学分析方法构建土壤各肥力因子的最适半方差函数模型,确定砂田土壤各肥力因子的空间变异特征和空间格局;结合土壤综合肥力指数值及其空间分布状况对砂田土壤肥力特征进行分级评价.[结果]经典统计表明,pH的变异系数最小仅为0.01,表现为弱变异,均值为9.15,土壤呈碱性.其他肥力指标变异系数处于0.10-0.72,属于中等变异.通过极差可以看出各项土壤性质含量在农田尺度存在明显的差异.研究区土壤综合肥力指数值在0.18-0.59,平均值为0.34.地统计学表明,砂田土壤各项肥力指标块金系数均小于25％,呈现出较强空间自相关性.通过普通克里格空间插值图可以看出,土壤有机碳在田块尺度上分布较为均匀,含量集中在1.5-2.5 9·kg-1,在研究区南侧有机碳有岛状高含量点存在;电导率分布也较为均匀,集中在100-300 μs·cm-1,其在北部含量较高;土壤全氮、全磷和全钾含量普遍较低,在空间呈现出明显的斑块状分布特征;土壤速效磷和速效钾在研究区北部有岛状高含量点存在;pH在整个研究区呈现明显的斑块状分布特征.土壤综合肥力指数值空间分布状况表明,研究区Ⅲ类地分布最广,占整个研究区面积的56％,属中等肥力状况.砂田南部以Ⅱ类地为主,占整个研究区面积的25％,肥力状况良好.Ⅳ类地占整个区域面积18％,其肥力状况较差.[结论]土壤性质和土壤肥力指数在田块尺度上空间分布复杂、规律性不明显,呈斑块状分布特征.根据各项土壤属性指标和土壤综合肥力指数值的分布情况判断,砂田土壤肥力总体水平较低,其中有机碳和全氮是制约砂田土壤肥力的主要限制因子.应通过增施有机肥、轮作和休耕等方式改良和培肥土壤.