潼关县土壤养分含量及分布特征

胡 明,韩 晨,杨秀英,权轻舟,马耀斌

(渭南师范学院 化学与生命科学学院/陕西省多河流湿地生态环境重点实验室，陕西 渭南714000)

潼关县土壤养分含量及分布特征

胡 明,韩 晨,杨秀英,权轻舟,马耀斌

(渭南师范学院 化学与生命科学学院/陕西省多河流湿地生态环境重点实验室，陕西 渭南714000)

利用2013年渭南市潼关县测土配方施肥补贴项目测定的土壤pH值及有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量数据，对潼关县土壤养分含量状况进行评价，并对其空间分布特征进行分析，为当地合理施肥、提高粮食产量提供理论依据。结果表明，潼关县土壤pH值为8.47，属于碱性，呈弱变异。土壤有机质含量为14.56 g/kg，碱解氮、有效磷、速效钾含量分别为82.02、16.26、149.98 mg/kg，其中碱解氮和有机质含量处于低肥力水平，有效磷和速效钾含量处于中等肥力水平。土壤各养分含量之间呈极显著正相关，均与pH值呈极显著负相关。从空间分布来看，潼关县土壤pH值总体由南向北逐渐增大；土壤有机质和碱解氮含量由南向北递减，且西南角含量最高；速效钾含量总体表现为东北部和西南部地区含量较高；有效磷含量由东北向西南逐渐增高。

土壤养分； 分布状况； 合理施肥； 潼关县

土壤养分是土壤肥力的物质基础，是土壤的基本属性和本质特征[1]；耕地土壤养分的多少直接影响农作物产量，对农民收入产生重要影响。不同地区的土壤养分含量具有一定的差异性，即使在同一地块，土壤养分含量也具有一定的差异[2]。伴随着信息技术的迅猛发展，采用农业信息化技术对土壤养分含量进行空间分布分析，进而指导科学施肥的研究越来越多[3-14]。张素梅等[13]通过回归克里格方法提高了土壤养分空间分布的预测精度，认为该方法是一种有效的空间分布插值方法。杨勇等[14]采用克里格方法插值并制图，准确了解了土壤养分含量的分布状况；并运用半方差函数分析得出，土壤中有机质、全氮、有效磷含量存在中等空间相关性，为有针对性地进行施肥及有效利用土地提供了依据。潼关县位于陕西省关中地区，一直以来以农业为主，考虑到当地金矿开发的影响，前人对潼关县土壤的研究主要围绕因矿产开发造成的周边土壤重金属污染情况[15]，很少涉及到农业土壤养分含量方面的研究。为此，对潼关县土壤养分含量进行空间插值分析，了解潼关县农业用地土壤各养分含量及分布情况，为当地合理施肥、提高粮食产量提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 研究区域概况

研究区位于34°23′～34°40′N、110°09′～110°25′E，东西宽约22 km，南北长约30 km，总面积526 km2；属暖温带大陆性半干旱季风气候区，年均气温13.2 ℃，年均降水量609.0 mm，全县耕地面积9 995 hm2，人均占有耕地0.083 hm2，86.79 %的耕地被黄土覆盖[16]。

1.2 数据来源

本研究使用的数据来源于2013年渭南市潼关县测土配方施肥补贴项目测定的土壤相关数据，主要包括土壤pH值及有机质、碱解氮、速效钾、有效磷含量。所用土样为表层(0～20 cm)土壤样品，为15～20个样点的混合样，共1 291个。

1.3 测定项目及方法

土壤碱解氮含量采用碱解扩散法测定；有效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提—钼锑抗比色法测定；速效钾含量采用1 mol/L中性乙酸铵浸提—火焰光度法测定；有机质含量采用油浴加热重铬酸钾氧化容量法测定；pH值采用蒸馏水浸提(土液比1∶2.5)—电极电位法测定。

1.4 土壤养分含量评价

土壤养分含量及pH值的评价依据全国第二次土壤普查土壤养分分级标准(表1、2)进行。

表1 土壤养分含量分级标准

表2 土壤pH值分级标准

1.5 数据处理

试验数据采用Excel 2007、SPSS 19.0进行处理和分析，利用ArcGIS 9.3地统计分析模块中的克里格插值法绘制土壤的养分空间分布变化图。

2 结果与分析

2.1 潼关县土壤养分含量总体状况

由表3可知，潼关县土壤pH值在6.00～9.20，偏度为-1.41，属于左偏态分布；峰度为15.17；均值为8.47，属于碱性水平。土壤pH值变异系数为2.50%，说明土壤pH值在不同采样点间差异不大，最低值属于个别现象，绝大多数采样点土壤都以碱性为主，造成这种差异可能与人为误差或个别土壤受到污染有关。

表3 潼关县土壤养分含量状况

潼关县土壤有机质含量在4.60～101.40 g/kg，均值为14.56 g/kg，属于Ⅳ级，处于低水平；偏度为6.82，说明数据很不对称，呈右偏态分布；峰度为96.99，说明数据高度集中在均值附近；变异系数为35.50%，呈中等变异。这是因为潼关县北部地区与黄河相连接，土壤类型由于受到黄河影响以沙质土为主，向南部逐步向壤质土变化，由于沙质土的特性，造成土壤有机质含量较低，并且变异系数较大。

潼关县土壤碱解氮含量为15.30～240.10 mg/kg，偏度为1.10，属于右偏态分布；峰度为2.40；变异系数为33.60%，呈中等变异；均值为82.02 mg/kg，属于Ⅳ级，处于低水平，这可能是因为该地区处于黄土高原沟壑区，其农用土壤大部分属旱作土壤，由于水土流失，大量的土壤养分随着雨水流失，再加上土壤类型的影响，从而造成碱解氮含量少[17]，此外，土壤侵蚀也是重要原因之一[18]。

潼关县土壤有效磷含量为1.40～123.30 mg/kg，偏度为3.10，呈右偏态分布，峰度为13.97；均值为16.56 mg/kg，属于Ⅲ级，处于中等水平,变异系数为76.60 %，呈中等变异。研究发现，影响有效磷空间分布状况的因素有3个方面：有机肥和化肥施肥状况；土地利用方式的改变，如菜地和果园土壤有效磷含量明显高于大田；土壤性质[19]。结合当地农业状况，潼关县的农作物主要有小麦、玉米、棉花、蔬菜、油菜等，由于作物不同其田间管理措施以及磷肥的施用量也不尽相同，故土壤中有效磷的含量也不同。因此，潼关县有效磷变异系数较高的主要因素可能与田间管理以及施肥方式的不同有关。

潼关县土壤速效钾含量在56.00～576 .00 mg/kg，偏度为2.21，呈右偏态分布；峰度为8.50；变异系数为35.40%，呈中等变异；均值为149.98 mg/kg，属于Ⅲ级，处于中等水平。

综上，潼关县土壤有效磷、速效钾含量处于中等水平，有机质、碱解氮含量处于低水平，土壤肥力总体较低；除有效磷含量波动较大外，其他养分含量变化不大。

2.2 土壤pH值及养分含量之间的相关性分析

由表4可知，土壤pH值与有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量均呈极显著负相关，说明随着土壤pH值的增加，土壤养分含量减少；土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量之间均呈极显著正相关。表明，潼关县农田土壤养分含量与pH值之间的相互关系十分紧密，这与魏丽红等[20]的研究结果相类似。

表4 潼关县农田土壤养分含量及pH值的相关系数

注：**表示在 0.01 水平上极显著相关。

2.3 土壤pH值和养分含量的空间分布

2.3.1 pH值 由图1可知，潼关县土壤pH值总体由南向北逐渐增大，这可能是由于北部地区靠近渭河、黄河，河流及其渠道两边的土地受地下水位低的影响，在土壤毛细作用影响下引起可溶性盐类在土壤表层或土壤中逐渐积累，土壤发生次生盐渍化,从而造成pH值升高。

从各乡镇土壤pH值分布情况来看，秦东镇pH值最高；其次是高桥乡、南头乡、城关镇，3个地区土壤pH值相似，但值得注意的是，城关镇pH值分布出现以镇为中心向周围逐步变低的情况，由于城关镇是当地人口最密集地区，所以人为活动的影响可能是导致这种情况产生的重要原因。安乐乡、太要镇、桐峪镇等几个地区土壤pH值相对较低。

图1 土壤pH值的空间分布

2.3.2 有机质和碱解氮 由图2可知，潼关县土壤有机质含量由南向北递减，西南角地区含量最高，安乐乡、桐峪镇等乡镇含量较高，太要镇、高桥乡、秦东镇、南头乡、城关镇、代字营等乡镇含量较低。土壤碱解氮含量的空间分布情况与有机质含量情况相类似，由南向北递减，最高值出现在西南角地区，安乐乡、桐峪镇、太要镇、代字营等乡镇含量较高，高桥乡、秦东镇、南头乡、城关镇等乡镇含量较低。从潼关县的地形来看，北部地区紧接黄河，土壤以砂质土为主，向南逐步转变为壤质土，由于砂质土的特性，造成土壤中有机质分解较快，而易被植物吸收利用的碱解氮也不易存在于砂质土壤中，最终对潼关县这2种重要的土壤养分含量造成比较大的影响。所以，土壤类型的不同是造成潼关县土壤有机质和碱解氮含量差异的重要因素。

2.3.3 速效钾和有效磷 由图3可知，潼关县土壤速效钾含量总体表现为东北部和西南部地区含量较高，尤其是最西南角安乐乡最南部地区，但总体分布规律不是很明显。有效磷含量总体上均表现为由东北向西南逐渐增高，西南角地区含量明显高于其他地区，但分布规律不明显。

图2 土壤有机质和碱解氮的空间分布情况

图3 土壤速效钾和有效磷的空间分布情况

3 结论

本试验结果表明，潼关县土壤属于碱性；有效磷、速效钾含量处于中等水平，有机质、碱解氮含量处于低水平，土壤肥力总体较低；除有效磷含量分布规律性不强外，其他养分含量变化有一定规律性。土壤中各养分含量之间的相关性都呈极显著相关，说明该地区土壤中各元素之间相互作用强，其成分相互影响；土壤各养分含量与pH值均呈极显著负相关。从空间分布情况来看，潼关县土壤pH值总体由南向北逐渐增大；有效磷、速效钾、有机质、碱解氮含量的最高值均出现在西南角地区，同时整体均表现出南北之间的差异，速效钾含量总体表现为东北部和西南部地区含量较高，有效磷含量表现为由东北向西南逐渐增高，有机质、碱解氮含量都体现为由南向北递减的趋势，这与潼关各地区的施肥水平、土地类型、地形等都有一定关系。

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Soil Nutrient Content and Distribution Characteristics in Tongguan County

HU Ming， HAN Chen， YANG Xiuying， QUAN Qingzhou， MA Yaobin

(College of Chemistry and Life Sciences,Weinan Normal University/Key Laboratory for Eco-Environment of River Wetlands in Shaanxi Province,Weinan 714000,China)

Using the data from soil testing formula applying fertilizer project in Tongguan county in 2013,the pH value,contents of organic matter,available nitrogen,available phosphorus,available potassium were evaluated,and the spatial distribution characteristics were analyzed.The results showed that soil pH value was 8.47,being alkaline,belonged to the weak variation.The organic matter,available nitrogen,available phosphorus and available potassium contents were 14.56 g/kg，82.02 mg/kg，16.26 mg/kg and 149.98 mg/kg,the available phosphorus and available potassium contents were at the medium level,available nitrogen and organic matter contents were at the low fertility level.There were significant positive correlations among contents of soil nutrient elements,and significant negative correlation between contents of soil nutrient elements and pH value.From the aspect of spatial distribution,pH value gradually increased from south to north; the contents of organic matter and available nitrogen decreased from the south to the north,and the highest level in the southwest corner; the available phosphorus content were higher in northeast and southwest regions; the content of available phosphorus increased from northeast to southwest.

soil nutrient; distribution; rational fertilization; Tongguan county

2015-07-10

陕西省多河流湿地生态环境重点实验室开放基金项目(SXSD1402)；渭南师范学院特色学科建设项目(2014TSXK004);陕西省教育厅项目(12JK0485，14JK1253)

胡 明(1978-)，男，河北沧州人，副教授，硕士,主要从事土壤学教学与研究工作。 E-mail：hm5109@163.com

S158.2

A

1004-3268(2016)01-0061-05