基于GPS和GIS结合模式的凉州区土壤有机质时空变化研究

贾晓娟，韩 梅，袁政祥，王 祎

（甘肃省凉州区农业技术推广中心，甘肃 武威 733000）

20世纪70年代起，国内外许多土壤科学工作者，开始进行土壤性质空间变异性规律方面的研究，主要将GPS的空间变量信息采集定位技术和GIS的空间信息分析处理技术相结合来获取土壤物理和化学性状，构建基于GPS和GIS相结合的土壤理化性状信息获取模式［1］。本研究以凉州区为对象，以构建结合模式为指导，获取凉州区耕地有机质的信息，应用空间插值的结果和地力评价中的空间数据，借助ArcGIS软件和常用统计软件，直接得到不同乡镇和不同土类中有机质平均含量数据结果［2］。并依据Nielsen的变异理论，揭示研究区内耕层土壤有机质的变异特征，分析主要养分在不同乡镇和土类中的空间分布状况，为凉州区农业资源综合评价、养分分区管理等提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 土样采集

在研究区内，按照一定的区域面积为一个取样点来确定土壤采样点的总数量，并按照土地利用现状图和土壤图进行布点，标注采样点编号。然后根据图上标注的点位确定具有代表性的田块，依据田块的准确方位修正图上点位位置，并在采样田块的中心用GPS定位仪进行定位。2008年7月至10月，以平均24.3 hm2为1个采样单元，共采集到评价的点位记录数3805个。

1.2 研究资料

包括第二次土壤普查成果资料、基本农田保护区划定统计资料、历年土壤肥力监测点田间记载及化验结果资料及凉州区各乡（镇）、村近3 a种植面积、粮食单产和总产统计资料。历年土壤、植株测试资料，测土配方施肥土壤采样点所有化验数据及GPS定位数据、土壤肥力监测点资料，农村及农业生产基本情况资料，土壤类型代码表和行政区划代码表，凉州区日光温室采样点基本情况调查表及全区日光温室GPS定位数据、温室样化验数据。1∶5万比例尺地形图（中国人民解放军总参谋部测绘局测绘）及第二次土壤普查土壤图、土壤养分分布图、耕地地力调查点点位图、土地利用现状图、农田水利分区图、行政区划图和地貌类型分区图等。

1.3 数据分析

在ArcGIS中添加耕地资源管理单元图，在属性数据表中的statistics模块下生成有机质频率直方图，然后统计其特征数据。

2 结果与分析

2.1 有机质含量变化

分析结果表明，凉州区耕地土壤有机质平均含量为16.20g/kg，变化区间为1.02～40.10g/kg，标准差为5.79，变异系数为35.33。根据Nielsen土壤参数的变异系数值理论，为中等变异［3］。根据甘肃省养分分级标准，土壤有机质含量为Ⅳ级。与第二次土壤普查测定的结果相比较，凉州区土壤有机质平均含量增加了2.10 g/kg，但各区域的变化有较大的差异，金羊区提高4.40g/kg，清源区提高4.20g/kg，永昌区提高3.50 g/kg，丰乐区提高0.90 g/kg，高坝区提高0.90 g/kg，西营区提高0.70 g/kg。大河区（武南区）、黄羊区有机质含量减少1.00g/kg，张义区基本持平。

2.2 不同土类有机质平均含量

对凉州区不同土壤类型的有机质含量进行对比分析（图1），平均含量为16.20 g/kg，变化区间为10.54～19.38 g/kg。其中主要分布在张义镇、新华镇等浅山粮、油、农林区的山地灰钙土平均有机质含量最高，为19.38 g/kg；主要分布在森林草甸复合植被带的草甸土平均有机质含量较高，为17.28 g/kg；主要分布在丰乐镇、怀安乡的平川粮、油区的灰漠土，经过多年的平田整地，平均有机质含量上升较快，达16.65 g/kg；主要分布在冲积平原的浅平洼地、小湖边缘、河流两岸的潮土，平均有机质含量为16.14 g/kg；分布在冲积洪积扇或冲积平原的波状平缓地区的绿洲灌耕土，平均有机质含量为15.96 g/kg；主要分布在双城镇和吴家井乡的盐土，平均有机质含量15.49 g/kg；主要分布在九墩乡、吴家井乡的荒漠林、牧区的风沙土，平均有机质含量最低，为10.54 g/kg。

图1 凉州区不同土类有机质平均含量

3 小结与讨论

1） 凉州区耕地土壤有机质平均含量为16.20g/kg，变化区间为1.02～40.10g/kg，标准差为5.79，变异系数为35.33，有机质含量为Ⅳ级，为中等变异。相对于第二次土壤普查，有机质含量平均增加了2.10g/kg。2） 从不同土类来看，有机质平均含量变化区间为10.54～19.38 g/kg，其中山地灰钙土含量最高，为19.38 g/kg；草甸土次之，为17.28 g/kg；风沙土最低，为10.54 g/kg。

［1］ 王 潇，赵建华，董 博.基于克里格插值的兰州市土壤全氮和有机质空间变异研究.甘肃农业科技，2011（4）：5-7.

［2］ 王 祎，蔡立群，张兴嘉，等.清水县耕层土壤主要养分空间分布与变异研究［J］.甘肃农业大学学报，2012，47（5）：121-128.

［3］ 张世熔，黄元仿，李保国.冲积平原区土壤颗粒组成的趋势效应与异乡性特征［J］.农业工程学报，2004，20（1）：56-60.