川东平行岭谷区土壤有机质时空变异特征研究——以达县为例

摘要

土壤有机质是土壤供肥的主要来源，也是参与地球碳循环的重要组成，准确估计土壤有机质的含量变化对于土壤培肥、农业环境管理及地球生态系统内碳库平衡均有重要意义；随着人为作用的加强及土壤培肥、耕作等措施的影响，土壤有机质的时空变异少有研究。本文以此为切入点，基于土壤有机质与土壤环境因素及土壤肥力的密切关系，选取具川东平行岭谷地形特征的达县作为研究区，收集研究区第二次土壤普查(1982年)和测土配方施肥时期(2007年)两个时期的数据，对比研究了25年间区域内土壤有机质的时空变异情况，重点分析了研究区土壤有机质的空间变异特征，并深入分析引起土壤有机质时空变异的驱动因素，结合几种常见的“培肥土壤、增加土壤有机质”模式，探讨研究区的实际情形及其可操作性，提出符合当地情形的可行措施，并结合业已报道的研究提出有机质培肥中需注意的若干关键环节。本研究主要集中在反演(插值)方法的选择和研究区土壤有机质的时空变异特征分析两个方面：
　　 1.方法的选择。第二次土壤普查时期(1982年)采样数据由于其采样点较少、缺乏经纬度信息，故采用PKB法和行政均值差值法拟合反演该时期土壤有机质的空间变异，并将反演的结果与第二次土壤普查成图的土壤有机质分布图的结果予以比较，结果发现：PKB法能较好的拟合该时期土壤有机质的空间变异情况。测土配方施肥时期(2007年)采样点数据丰富、亦有精确经纬度信息，分别采用克里格插值法、反距离加权、径相基函数、全局多项式、局部多项式法等常用插值法进行计算，拟合土壤有机质的空间分布状况；并通过数据自身的交叉检验和子集验证，结合平均误差、中误差、标准差、精度比率等参数计算不同方法的预测精度差异，得出该时期土壤有机质数据最佳插值法-反距离加权法，该插值法的使用可最大程度降低预测误差。
　　 2.土壤有机质的时空变异特征分析。
　　 本文针对不同时期的数据，分别采用了经典的统计学方法予以研究，发现不同时期土壤有机质的数据确存在差异性，即使同一时期不同的利用类型或土壤类型上的有机质变异也有显著差异。同上方法选择的过程，不同时期研究区土壤有机质空间分布有其最佳的拟合方法-第二次土壤普查时期数据采用PKB法，测土配方施肥时期数据采用反距离加权法；将两个时期数据通过最佳方法拟合的结果进行叠加分析，得出研究区25年间的土壤有机质时空变异分布图。通过统计分析25年来伴随经济高速增长研究区土壤有机质变化及探讨驱动有机质变异的影响因素。
　　 自第二次土壤普查以来，该县土壤有机质变化明显；长期耕作熟化对土壤有机质产生了明显的影响，结果显示：研究区土壤有机质的时空变异性十分明显，有机质量增量区集中分布在条状低山区，而递减区则在整个研究区均有零星分布；将研究区有机质的时空变异图与农业区划图进行叠加，分为浅丘宽谷区、单斜深中丘区、脊状低山丘陵区、台坎状低山区和条状低山区五个亚区，然后对各亚区有机质的时空变异进行区域特征分析：研究区内各区域有机质的变异情形迥异-各变异等级的比重差异显著，但各区的耕地土壤(农用土壤)有机质的时空变化量均集中在±6.00g/kg这一范围内且呈递减趋势。
　　 3.面对研究区土壤有机质强烈的时空变异性和明显的递减趋势，提出以下施肥和培肥有机质的措施：种植绿肥或实施秸秆还田，注意还田过程的一些关键步骤；增施有机肥，并在施用的过程中配施化肥，保蓄耕地土壤有机质；推行轮作、少耕、免耕等保护性耕作措施；而对于非耕地土壤，则需增加水土保持措施，植树造林及其他生物工程措施等。
　　 达县地处川东平行岭谷区中部，本文研究可为该地形区的农业生产、土壤培肥改良提供详细资料和重要参考依据。本文创新点主要在于，探讨了适合缺乏经纬度信息数据的反演方法(PKB)，相信该法的更新和完善必将推动时空变异研究的拓展；分析了研究区25年间土壤有机质的变异特征，得出了土壤有机质的变化规律，耕地变化强于非耕地。