关键词:
土壤肥力
时空变化
农用地
影响因素
摘要:
在农业现代化生产中,随着耕作方式、施肥模式和管理方法的改变,土壤养分含量出现明显变化,受土壤类型、地貌、气候、生物等因素的影响,土壤肥力状况也存在较大差异。因此研究近年来的农用地土壤肥力变化情况,以及摸清土壤肥力产生变化的因素,对农用地土壤资源的可持续利用具有现实和长远意义。本研究以博兴县为研究区,通过收集2007-2020年土壤p H、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等肥力数据,运用经典统计学和地统计学的方法,研究了其近十四年来在整个研究区的含量水平、空间变异特征和空间分布变化情况;在此基础上运用土壤肥力综合指数法计算土壤肥力综合指数,并探讨其时空变化规律,采用地统计学的方法初步判断影响土壤肥力各指标和土壤肥力综合水平时空变化的因素;同时调查和收集了研究区各时期的自然数据,进一步分析了结构性因素(土壤类型、土壤质地、气象因子、土壤盐分)和随机性因素(作物种植类型、土壤环境质量、土地利用变化、化肥施用量等)对土壤肥力的影响。研究的主要结论如下:(1)从时间上分析,十四年来土壤各肥力指标呈现不同程度的变化。土壤p H呈现上升的趋势,到2020年整个研究区的土壤p H值均大于7.90,呈碱性水平。土壤有机质的平均含量在2013年以前维持在15.2 g·kg左右,从2014年往后其平均含量在17.5 g·kg左右,即整个研究区土壤有机质含量略微有所上升。土壤碱解氮和有效磷的平均含量均下降一个等级,碱解氮由中上等水平下降至中下等水平,有效磷由极高水平下降至高水平,二者在前期呈波动性变化,波动范围较大,在后期即近五年来呈下降的趋势。速效钾的平均含量在前五年变化不大,保持在160mg·kg左右,从2013年开始持续上升,上升幅度较大,上升一个或两个级别,由中上等水平上升至高或极高水平。土壤肥力综合水平呈现不同等级的变化,Ⅰ级水平的农用地不断减少,Ⅱ级水平的农用地不断增加。(2)从空间上分析,土壤肥力的变化受自然因素的影响减弱,受人为活动的影响增强。随着时间的推移,土壤肥力在空间上呈现明显的规律性,不同等级的地块分布更加分明和集中。前期不同等级的土壤肥力指标及综合肥力水平呈斑块状分布在整个研究区内;中期逐渐表现为中部地区>南部地区>北部地区;后期整体表现为西部地区明显高于东部地区。区域上,同一地区差异都呈现逐渐减小的趋势,并向均一化方向发展,表明区域土壤养分在人类活动的作用和影响下趋于一致;结构上,空间结构变异减弱、随机变异增强。(3)随机性因素和结构性因素共同影响着土壤肥力,其中土壤肥力受结构性因素的影响逐渐减弱,受随机性因素的影响不断增强。将2007年和2020年土地利用现状图对比发现,土地利用变化最为明显的是农用地转化为住宅用地,其次是盐碱地转化为农用地,当农用地变为住宅用地后土壤肥力均下降一个等级,盐碱地转化为农用地后土壤肥力有所上升。近十四年来研究区施肥主要存在重化肥轻有机肥、氮肥的施用比例明显高于钾肥和磷肥的问题,土壤速效养分的变化规律与施肥量的变化规律基本趋于一致,可见施肥是造成研究区土壤速效养分含量变化的主要原因。相关性分析表明,土壤盐分只与土壤p H呈显著的负相关关系;在气象因子中,降水和光照只与碱解氮呈显著的负相关关系,气温与p H和有机质呈显著的正相关关系。单因素方差分析表明,近十四来土壤类型和土壤质地对土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾的影响程度逐渐降低。进一步表明随着时间的增长,土壤肥力受人为因素的影响加深。因此,在以后的农业生产中应大力推广测土配方施肥,引导农民科学平衡施肥,农业土壤养分管理过程应注意増施有机肥料培肥,适当控制对化肥的投入。