基于GIS的土壤养分情况分析

刘志莲

摘 要 土壤的形态和内容的内部结构都非常复杂，在形成的过程中受物理、化学等各方面因素的影响。随着社会经济的不断发展，人类活动变得异常剧烈，因而也使土壤的某些性质发生了变化，如土壤的变异性等。正是因为土壤的内部活动非常活跃，所以对土壤性质的研究就显得很复杂、很困难，而土壤养分又是土壤的重要组成部分和植物营养元素的重要源泉。基于此，探究土壤内部的变化规律，以及对土壤内部的成分进行分析，具有重要的现实意义。

关键词 GIS技术；土壤养分；空间分布

中图分类号：S158 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.17.101

1 GIS技术

GIS技术是一种用于分析信息的一种工具，与计算机联系密切，能够将不同功能的数据库合成在一起[1]。GIS技术之所以能够在社会生活中得到广泛运用，是因为它具有对信息，尤其是对空间信息的特殊分析功能。除此之外，GIS技术在自然科学等多方面也应用广泛，比如环境工程、生物科学等各个方面的环境检测、土壤分析等。

2 试验设计

2.1 研究区域概况

以云南省德宏傣族景颇族自治州作为试验样品采集地，该地区的气候比较湿润，每年的平均降水量大约在643 mm，每年的平均温度大约在11 ℃，每年的平均日照时间大约有2 554 h，主要的土壤类型有沼泽地等。该地区有小麦、玉米等主产粮食作物。

2.2 样品采集

试验所需要采集的土样空间为0～20 cm，所采集的样本之间的间距在350 cm左右，可以根据具体情况进行调整。对于土样的采集，一定要集中在典型地块区域，在采集土样的过程中，可以用一些比较精密的高端设备进行定位、记录和分析。采样过程中还需注意的就是人口特别集中的居民点是不能进行样品采集的。

2.3 试验方法和数据统计

在试验中，如果要对有机物进行检测，可以利用K2Cr2O7溶液和H2SO4溶液按照一定的配比混合，采用油溶法来进行检测；检测有效磷，可以利用NaHCO3提取易于溶解于水中的有效磷，再用钼锑抗比色法对提取出来的有效磷的含量进行比较精准的检测；检测速效钾，可以用CH3COONH4提取速效钾，然后再用火焰光度法对速效钾的含量进行一个精准测定。试验完成之后，对试验过程中的变量，运用地统计学方法来进行具体的分析和研究。地统计、Kriging插值和图形绘制在ArcGIS 9.0软件中完成。

3 试验结果和分析

根据土壤内部成分的标准评价体系，对土壤里面存在的有机物和营养成分做一个粗略的评估。根据评估结果可以得出，采样区域的土壤里面的有机物的含量比较高，为2.5～85 g·kg-1，所采取的所有土壤样本里面的有机质含量仅有28 g·kg-1。有效磷含量的变化范围也比较大，为8.4～42.8 mg·kg-1，所采取的所有土壤样本的有机磷平均含量为23 mg·kg-1，速效钾的含量变化差异也比较大。通过变异系数的大小变化，能够观察到样本内部之间的变化，如表1所示。通过变异系数的大小变化，能够观察到样本内部的变化。

3.1 正态分布性检验

由于整个试验过程非常复杂，尤其是对数据的分析方面，所获得的样本数据必须符合正态分布，所以要对试验中所获得的数据进行检验，确保它们符合正态分布。这个地方可以采用K-S检验法，如表2所示。

3.2 耕层土壤有机质和土壤质地的关系分析

通过数据分析可以发现，采样区域的土壤里面的某些有机物的含量在减少，表现得最为明显的就是黏质向砂质转变。在所采取的土样之中，粘质、中壤质以及轻壤质的平均含量大于15 g·kg-1，在土壤有机物中，黏土的含量最高，平均高达37.9 g·kg-1，而砂質土的平均含量算是最低的了，仅有12.1 g·kg-1。从分析中可以看出，砂质土壤、沙壤质土壤的通透性很大，而且它们之中的有机物也很容易发生分解，因而无法使有机物得到聚敛。

3.3 耕层土壤有机质的时空变异分析

通过对采样区不同年份的化验数据分别做一个Kriging插值，然后进行试验分析可以看出，自1982年全国土壤普查以来，该采样区耕地区域的土壤成分发生了很大的变化，土壤里面的有机物的含量在不断上升。调查得知，20世纪70年代该地区耕作方式比较落后，农作物种植收获之后剩下的秸秆并没有被回收，只是被当作废弃物丢掉，但是耕地靠使用有机肥来维持营养成分。20世纪90年代的时候通常采取秸秆还田等措施，使有机肥不断积累。近年来，有机肥使用数量减少，并且通过“过腹还田”技术更是提高了有机肥的含量。具体分析结果如表3所示。

3.4 耕层土壤有效磷含量和土壤质地的关系

通过对试验数据进行分析可以发现，土壤里面的有效磷只是在黏质中的含量比较低，在别的土壤之中没什么比较大的差异，且土壤有效磷与土壤质地、成土母质并没有太大关系。

3.5 耕层土壤有效磷的时空变异

通过试验，对土壤采样区域不同年份所获取的试验数据进行分析可以看出，这个地区土壤成分发生了很大变化，土壤有效磷呈上升趋势。分析得知主要是这几年该地区大力推广过磷酸钙等化学肥料，从而提高了耕地中有效磷的含量，进而改善了土壤肥力，为农作物种植提供了充足的营养。土壤有效磷的时空变异如表4所示。

3.6 土壤速效钾含量与土壤质地的关系

通过对试验数据进行分析可以发现，采样区的土样中，砂质中的速效钾的含量比黏质中的速效钾含量少。从表5可以看出，可以看出土壤质地、成土母质决定了土壤中速效钾的多少。

3.7 耕层土壤速效钾的时空变异

通过试验分析可以看出，采样区的土壤里面的有机物含量发生了巨大的变化，尤其是速效钾的含量一直在不断减少。由表6可知，在实际生产过程中，农民对钾肥使用不足。

4 结语

据试验调查以及具体的试验分析中可以看出，不同年份的土壤之中，不同的有机物含量发生了明显转变，尤其是土壤中有效磷和有机物的含量，随着年份的递增含量也在不断增加。从研究调查中可以发现，该地区土壤里面有效磷等的含量主要受人类生活的影响才发生变化。例如，不同的耕作方式会影响土壤养分含量，而土壤速效钾的的含量有所下降，时空变异逐年递减，是因为钾肥使用不足[2]。由此可见，该地区要想改善土壤养分情况，就要采取多种方式使土壤里面的各种养分达到一个平衡状态，比如采取改善施肥技术、秸秆还田等措施，进而不断提高农作物的产量。

参考文献：

[1] 刘良梧，龚子同.全球土壤退化评价研究[J].自然资源，1995，17（1）：10-15.

[2] 王政权.地统计学及其在生态学中的应用[M].北京：科学出版社，1999.

（责任编辑：刘昀）