高有机质背景下四川凉山植烟田土壤养分空间变异及分区管理研究

摘要

本研究以凉山州普格县高有机质植烟田为试验点，采用25m间隔的“网格法”取耕层土壤样品82个，利用GPS对每个样点进行定位。综合运用GIS和地统计学相结合的方法，分析了山地烟田土壤养分的空间变异规律，以多种土壤养分和地形高程为数据源，进行模糊c-均值聚类，划分出烟田土壤管理单元，并通过田间试验建立推荐施肥模型。试验主要研究结果如下：
　　 (1)研究区土壤pH平均值为5.55，在烟田pH的适宜范围5.5～7.0之间，说明该区烟田酸碱度适宜烟株的生长发育。研究区域的碱解氮、速效磷、速效钾、有机质、全磷和全钾的平均含量分别为107.82g/kg、17.46mg/kg、94.46mg/kg、51.70mg/kg、28.36mg/kg和484.13mg/kg，碱解氮和速效钾含量较高，速效磷含量稍低，全磷含量适宜，全钾含量较高，有机质含量属于极高水平，整体上研究区域土壤肥力较高，有机质含量极高，可能会对土壤的空间变异带来影响。有效Fe、Mn、Cu、Zn的平均含量分别为30.12mg/kg、127.21mg/kg、0.95mg/kg和7.36mg/kg，其中有效Cu含量较低，Zn含量适中，Fe、Mn含量丰富。大部分土壤养分因子均具有较大的变异性，因此有必要将该区划分为不同养分水平的分区进行精准管理。
　　 (2)研究区域土壤养分间存在显著或极显著的相关关系。锌与绝大多种元素呈显著正相关关系，说明其它元素对其有促进作用。其它全量元素中铜、铁、全磷、全钾与各元素之间也存在多个显著相关关系。由此可见，土壤属性指标间存在信息的重叠，各指标间有较强的相互作用。
　　 (3)除pH半方差函数符合线性模型、速效钾的半方差函数符合球状模型，其它所有的养分指标的半方差函数值均符合指数模型。在25米的取样尺度下，研究区域中各样分的的变程差异较大，介于30.3m-91.31m之间，其中速效钾的变程最小30.3m；pH的变程最大为91.3m；各个土壤养分的变程均大于取样尺度，说明这个取样尺度是合理的
　　 所有土壤属性的半方差图中均存在一定的块金方差，说明存在由采样误差、微尺度空间变异等因素带来的块金效应。本研究中各养分的CO/(C+C0)的比值在24.2％-35.4％之间，说明研究区域中土壤各养分均具有具有中等以上的空间相关性，其中速效钾、有效铜、有效锌的C0/(C+C0)的比值均小于25％，具有强烈的空间相关性，其它各指标具有中等程度的空间相关性。
　　 (4)各养分指标均呈现出明显的空间分布格局。整个研究区域内钾的分布以团块状为主，且含量较高，说明除了其它土壤养分的影响外，人为因素等随即因素对其影响也较大。
　　 研究区域内的碱解氮分布差异大，但高中低区域明显，东北部含量较高，西部含量适中，南部较低，但含量仍较丰富；有机质的含量东北部与西南的含量相对较高且整体偏高，这和当地彝族烟农长期施用农家肥有很大关系；速效钾、速效磷含量中部含量较高，其它部分较低；有效铁含量北部较低，中部适中，南部较高；有效锰含量中部适中，两边较高；有效铜呈现西部较高，东部较低的情况；有效锌含量呈现中部、东部较低，西部较高的情况；全磷含量北部和西南部较高，东部较低；全钾普遍较高，北部稍高于南部。
　　 (5)本研究将多种土壤养分作为数据源，利用模糊性能指数(FPI)和归一化分类墒(NCE)两项指标，将区域划分为3个管理分区。经过分区后，分区内养分含量趋于同质性，而分区间差异显著。
　　 (6)本研究通过2010年和2011年的大田试验，获得了曲劳-斯坦福方程所需参数，初步建立了N、P、K肥的推荐施肥方程。