敦煌市耕地养分聚类分析

曹文亮，贺生兵，潘晓艳，魏天福

（甘肃省敦煌市农业技术推广中心，甘肃 敦煌 736200）

敦煌市位于甘肃省西北部、河西走廊最西端，海拔1 139 m，年日照时数3 246.7 h，年均气温9.4℃，年降水量42.2mm、蒸发量2 486.0mm、无霜期152 d。该区气候干燥，降水稀少，昼夜温差大，日照时间长，属典型的暖温带干旱性气候。现有耕地2.38万hm2，土壤类型主要有灌淤土、潮土、风沙土和草甸土，土质肥沃，灌溉条件良好，适宜棉花、哈密瓜、葡萄、蔬菜等多种作物生长，为甘肃省优质棉花、葡萄、大枣、无公害蔬菜生产基地和瓜果之乡。但是，近年来因施肥不当或过量施肥，导致土壤养分比例失调，难以满足作物正常生长。为此，敦煌市农业技术推广中心于2009—2011年对采集的2 188个土壤样品进行了测定，应用聚类分析，将敦煌市耕地土壤养分划分为3种类型，并根据不同类型区、不同作物提出了相应的施肥建议，现总结报道如下。

1 材料与方法

1.1 土样采集与制备

土壤样品采集严格按照农业部《测土配方施肥技术规范（试行）》要求进行。采用GPS定位记录采样点信息，用四分法多点采集土壤1.0 kg，全部土样用土样袋带回。2009—2011年，在敦煌市8个乡（镇）根据土壤类型、土地利用现状、土壤分布等因素，以5.17 hm2为一个采样单元，采集具有代表性的耕层土样2 188个，采样深度0～20 cm。所采样品在室内阴干、粉碎、分级后备用。

1.2 分析方法

土壤有机质采用油浴加热重铬酸钾氧化容量法测定，土壤全氮采用凯氏蒸馏法测定，土壤碱解氮采用碱解扩散法测定，土壤全磷采用氢氧化钠熔融—钼锑抗比色法测定，土壤速效磷采用碳酸氢钠—钼锑抗比色法测定，土壤全钾采用氢氧化钠熔融—火焰光度计法测定，土壤有效钾采用乙酸铵浸提—火焰光度计法测定[1～2]。

1.3 数据处理

应用DPS软件对2 188个土样测试的有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量的平均值进行系统聚类分析。

2 结果与分析

2.1 养分含量分析

从表1可以看出，供试2 188个土样的平均有机质含量为9.48 g/kg、全氮0.59 g/kg、碱解氮33.41 mg/kg、全磷0.69 g/kg、速效磷13.24mg/kg、全钾19.98 g/kg、速效钾108.96mg/kg。参照第二次全国土壤普查土壤养分6级分级标准，供试土样表现为有机质、全氮、碱解氮含量低，全磷、速效磷含量较低，全钾、速效钾含量中等。

2.2 养分变异分析

从表2、表3可以看出，供试土样的土壤有机质含量为1.70～22.70 g/kg，平均9.48 g/kg，标准差2.36，变异系数0.25%；全氮含量为0.21～2.06 g/kg，平均0.59 g/kg，标准差0.14，变异系数0.24%；碱解氮含量为9.60～96.00mg/kg，平均33.41mg/kg，标准差11.45，变异系数0.34%；全磷含量为0.14～1.43 g/kg，平均0.69 g/kg，标准差0.19，变异系数0.27%；速效磷含量为0.70～66.50 mg/kg，平均13.24mg/kg，标准差7.82，变异系数0.65%；全钾含量为6.30～43.40 g/kg，平均19.98 g/kg，标准差4.88，变异系数0.25%；速效钾含量为11.00～312.00 mg/kg，平均108.96 mg/kg，标准差38.55，变异系数0.34%。变异系数除速效磷达0.65，变化较大外，其余均不明显。这与当地农民磷肥撒施造成其化学有效性降低，以及磷肥入土后易被固定形成磷过剩有关。

表1 敦煌市8个乡（镇）耕地土壤养分含量

表2 敦煌市耕层土壤主要养分含量

表3 敦煌市耕层土壤主要养分标准差和变异系数

2.3 聚类分析

结合敦煌市行政区划、土壤类型、种植结构等综合因素，根据耕层土壤养分的分析结果，可将全市8个乡（镇）农田聚为3个类型区。第一类型区为棉果种植区，包括转渠口镇、黄渠乡、莫高镇，土壤养分除全氮含量为0.58 g/kg最低外，有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量最高，分别为10.17 g/kg、39.45mg/kg、17.06mg/kg、120.40mg/kg。第二类型区为无核白葡萄种植区，即阳关镇，土壤养分除全氮含量为0.59 g/kg较高外，有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量最低，分别为9.15 g/kg、30.18 mg/kg、11.62mg/kg、98.53 mg/kg。第三类型区为棉菜果种植区，包括肃州镇、郭家堡乡、七里镇、杨家桥乡，除全氮含量为0.61 g/kg最高外，有机质、碱解氮、有效磷、速效钾中等，分别为9.52 g/kg、32.63mg/kg、11.71mg/kg、109.75mg/kg（图1、表4）。

图1 敦煌市土壤养分聚类分析

表4 敦煌市耕地土壤不同类型区土壤养分类型分析

3 小结与讨论

运用系统聚类分析法对2 188个耕地土样养分特性进行分析的结果表明，敦煌市耕地土壤养分可划分为3种类型，第一类型区为棉果种植区，位于敦煌市绿洲区的东北部，包括渠口镇、黄渠乡、莫高镇，土壤类型多为灌淤土，主要种植作物以优质棉花为主，红地球葡萄、哈密瓜等为辅。该区域土壤中除全氮含量最低外，其余养分含量相对较高，建议施肥方案为N 270 kg/hm2、P2O5135 kg/hm2、K2O 105 kg/hm2，以满足不同作物生育期内所需肥力[3～4]。针对红地球葡萄、哈密瓜对钾肥需求量相对较高的特点，应在施基肥时适当增加钾肥用量。第二类型区为无核白葡萄种植区，位于敦煌市绿洲区西南70 km处的阳关镇，区内主要种植作物为无核白葡萄，土壤类型以耕灌草甸土和耕灌风沙土为主，土壤有机质含量较低，而无核白葡萄行距较宽，可通过种植箭筈豌豆等绿肥作物实行秸秆还田以提高土壤有机质。注意增施有机肥、磷钾肥，控制氮肥，以提高无核白葡萄品质。按照葡萄对养分吸收利用的规律，建议施肥量N 330 kg/hm2、P2O5150 kg/hm2、K2O 165 kg/hm2。第三类型区为棉菜果种植区，主要包括敦煌市的杨家桥乡、肃州镇、郭家堡乡、七里镇，其土壤类型以灌淤土为主，其次为潮土，主要种植作物为蔬菜、棉花、红地球葡萄、大枣等。建议蔬菜种植区除增施有机肥外，全生育期以N 300～450 kg/hm2、P2O5150～180 kg/hm2、K2O 225～300 kg/hm2为佳。通常有机肥和磷肥做基肥，氮肥的30%基施、70%追施，钾肥的50%基施、50%追施。枣树应在施用有机肥的基础上，施N 240 kg/hm2、P2O5135 kg/hm2、K2O 105 kg/hm2，并在花期至幼果期喷施2～3次微量元素叶面肥料[5]，以满足后期生长需要。

[1]夏芳琴，郭天文，姜小凤，等.测土施肥研究进展[J]. 甘肃农业科技，2011（7）：46-49.

[2]张福锁.测土配方施肥技术要览[M].北京：中国农业大学出版社，2006.

[3]陆 宏.聚类分析在测土配方施肥中的应用[J].中国土壤与肥料，2012（1）：99-101.

[4]魏天福，曹文亮，姜生林，等.敦煌市棉花配方施肥田间试验初报[J].甘肃农业科技，2011（7）：50-51.

[5]朱根良.氮磷钾施肥配比对红枣生长及果实品质的影响[J]. 甘肃林业，2012（1）：40-41.