山东省高密市农田土壤养分时空变异规律及可持续利用对策研究

摘要

土壤是人类赖以生存和发展的物质基础，目前随着人口、资源、环境之间矛盾的日趋尖锐，农田土壤质量正在不断得到世界范围内的共同关注，要想获得农业的稳定增长，必须重新认识土壤质量在环境中的重要意义。土壤有机质、全N、碱解N、有效P、速效K是衡量农田土壤养分的重要指标，研究长期定位耕地土壤中有机质、碱解N、有效P、速效K的时空变异规律以及由此而推广开来进行区域层面耕地土壤养分时空变异规律和养分资源管理，对提高土壤肥力和指导农业生产具有非常重要的理论和实践意义。
　　 目前，国际上发达国家利用GIS等先进技术来研究土壤养分管理一直是土壤科学研究的热点之一。土壤养分时空变异性研究无论国内外正处于发展完善阶段。近年来高密市经济社会发生了巨大的变化，农业进步尤为明显，随着农业项目如标准农田建设、农业综合开发、测土配方施肥的实施，高密市土壤利用、施肥等情况发生了较大变化，土壤肥力状况、耕地地力水平必然会发生变化。为了适应农业高产优质的要求，保障粮食安全，发展效益农业，本研究对高密市主要作物农田养分状况进行了研究。
　　 本研究在广泛收集高密市土壤、地形、土地利用现状、社会经济资料的基础上，以1983年第二次土壤普查资料为基础，利用1998、2006年土壤实地调查和分析数据，对研究区土壤养分（土壤有机质、全N、碱解N、速效磷、速效K）进行特性分析；以3S（GPS、GIS、RS）技术和地统计学为研究手段，选取345个取样点，制作了1983年、2006年土壤养分分区图件，查清了土壤养分时空的演变规律；根据1983～2006年自然、社会经济等统计资料，结合当地实际选取了自然和社会经济两方面共计17个具体指标，对研究区的土壤可持续利用进行分析，详细分析了影响可持续的利用的障碍因素，据此提出研究区土壤资源可持续利用的对策。本文主要结果包括：
　　 1）总结国内外土壤养分时空变异的研究方法
　　 Fisher传统统计方法：只能概括土壤特性变化的全貌，而不能反映其局部的变化特征，对每一个观测值的空间位置不予重视，因此在很多情况下很难确切地描述土壤特性的空间分布。
　　 GIS与地统计相结合的研究方法：GIS具有较强的空间数据管理功能，而缺乏对一些问题的空间分析能力；地统计学则具有较强的空间分析功能，但其空间数据管理功能较弱。二者的结合可以取长补短，能充分发挥各自的优势。
　　 2）了解不同时期高密市土壤养分特征
　　 1983～2006年土壤养分的统计结果表明，23年来，研究区土壤有机质、全N、有效P、速效K均有不同程度的提高，增加幅度不同。土壤养分的统计结果表明，23年来，研究区土壤有机质、全N、有效P、速效K均有不同程度的提高，增加幅度不同。其中，有机质含量属全国养分分级第五级，1983-2006年增加46.41％；全N含量属全国养分分级第四级，土壤氮含量丰富，增加52.54％；碱解N增加34.76％；有效P养分含量数量级发生变化，增加近5倍，有效P由全国养分第四级上升到第二级：速效K变化趋势不明显增加19.12％。土壤有效P增加幅度最大。有效P含量的提高主要与化肥的施用量增多有关。
　　 3）掌握了研究区土壤养分时空演变规律
　　 根据1983和2006年土壤养分分布图结果对照分析，研究区土壤总体养分上升。2006年全市有机质含量大部分区域在12～15g/kg之间，占总面积的53.07％，较1983年面积增加47.5％；土壤全N的变化与有机质的变化趋势有所差异，2006年全市全N含量大部分区域在0.7～0.9g/kg之间，占总面积的49.64％；1983、2006年全市碱解N含量大部分区域在60～80mg/kg之间；研究时期内土壤速效P增幅最大；2006年研究区土壤速效K大部分区域在80～120mg/kg之间主要集中在研究区夏庄镇、仁和镇、阚家镇、姜庄镇、河崖镇等，占总面积的71.83％。
　　 4）找出了影响土壤可持续利用的障碍因素，提出了相应的对策和措施
　　 通过自然和社会经济方面17个指标的统计数据，对1983～2006年期间的土壤可持续利用的障碍因素进行了分析，结果显示人均国民生产总值和农业生产总值、林木覆盖率较、农业投入低、粮食产量低是制约土壤持续利用的主要障碍因素。鉴于以上主要土壤可持续利用的障碍因素，本研究提出3条高密市土壤可持续利用的对策。
　　 （1）加大农业投入，改善农业生产环境，促进农业产量和产值的提高。
　　 （2）加强农田水利基本建设，提高土壤生产力。
　　 （3）加强林业建设，改善生态环境。

目录

文摘

英文文摘

1 引言

1.1 研究背景

1.1.1 土壤养分时空变异应予以特别关注

1.1.2 GIS与地统计相结合的研究方法

1.2 研究目的和意义

1.2.1 选题目的

1.2.2 选题意义

1.3 国内研究进展

1.3.1 土壤质量的定义

1.3.2 土壤养分时空变异性

1.3.3 土壤养分时空变异的研究现状

1.4 国内外研究存在主要问题

1.5 研究内容

1.6 研究方法

1.7 技术路线

2 研究区概况

2.1 地理位置

2.2 地貌

2.3 气候

2.4 河流与水系

2.5 成土母质与土壤

2.6 植被

2.7 社会经济发展状况

3 土壤养分时空变异的研究方法和数据获取

3.1 土壤养分时空变异的方法研究

3.1.1 传统Fisher统计法

3.1.2 GIS与地统计相结合的研究方法

3.2 数据获取

4 土壤养分时空变异的分析

4.1 土壤养分状况特征分析

4.1.1 不同时期土壤有机质的含量

4.1.2 不同时期土壤中全N的含量

4.1.3 不同时期土壤中碱解N的含量

4.1.4 不同时期土壤中有效P的含量

4.1.5 不同时期土壤中速效K的含量

4.2 土壤养分的时空变化分析

4.2.1 土壤有机质的时空变化分析

4.2.2 土壤全N的时空变化分析

4.2.3 土壤碱解N的时空变化分析

4.2.4 土壤速效P的时空变化分析

4.2.5 土壤速效K的时空变化分析

5 土壤资源可持续利用对策研究

5.1 资料的获取

5.2 指标选取

5.3 土壤可持续利用的障碍因素

5.4 土壤可持续利用对策研究

5.4.1 加大农业投入

5.4.2 加强农田水利基本建设

5.4.3 加强生态环境建设

6 结论与讨论

参考文献

致 谢