留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

茶陵县烟稻复种区土壤养分时空变异特征

张阳 屠乃美 谢会雅 陈舜尧 邓浏平 傅雪平 王旋 何伟

张 阳, 屠乃美, 谢会雅, 陈舜尧, 邓浏平, 傅雪平, 王 旋, 何 伟. 茶陵县烟稻复种区土壤养分时空变异特征[J]. 土壤通报, 2021, 52(2): 297 − 305 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020081201
引用本文: 张 阳, 屠乃美, 谢会雅, 陈舜尧, 邓浏平, 傅雪平, 王 旋, 何 伟. 茶陵县烟稻复种区土壤养分时空变异特征[J]. 土壤通报, 2021, 52(2): 297 − 305 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020081201
ZHANG Yang, TU Nai-mei, XIE Hui-ya, CHEN Shun-yao, DENG Liu-ping, FU Xue-ping, WANG Xuan, HE Wei. Spatial and Temporal Variation of Soil Nutrients in Tobacco-rice Multiple-cropping Area of Chaling[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2021, 52(2): 297 − 305 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020081201
Citation: ZHANG Yang, TU Nai-mei, XIE Hui-ya, CHEN Shun-yao, DENG Liu-ping, FU Xue-ping, WANG Xuan, HE Wei. Spatial and Temporal Variation of Soil Nutrients in Tobacco-rice Multiple-cropping Area of Chaling[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2021, 52(2): 297 − 305 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020081201

茶陵县烟稻复种区土壤养分时空变异特征

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020081201
基金项目: 公益性行业(农业)科研专项经费项目(201503123-05)资助
详细信息
    作者简介:

    张阳:张 阳(1988−),男,湖南永州人,博士研究生,助理农艺师,主要从事烟叶栽培研究。E-mail: 535956484@qq.com

    通讯作者:

    E-mail: tnm505@163.com

  • 中图分类号: S147.2

Spatial and Temporal Variation of Soil Nutrients in Tobacco-rice Multiple-cropping Area of Chaling

  • 摘要: 采用传统统计学、地统计学的分析方法,使用2009年、2014年和2018年茶陵县烟稻复种区土壤养分含量数据,对该区土壤养分的时空变异特征及其与地形因子的相关性进行了研究。结果表明:2009年土壤有机质、速效钾含量偏低,pH适中,全氮含量适宜,全磷含量极低;2009年至2014年间土壤pH降低,氮、磷、钾养分含量升高;2014年至2018年间,土壤pH值升高,有机质、全氮含量降低,全磷、速效钾、可溶性氯含量继续升高。地统计学分析表明,随烟稻复种年限的增加,土壤pH、有机质变化受随机因素影响增大,速效钾、水溶性氯离子含量始终表现为强空间相关性。坡度对土壤pH、有机质含量影响显著,坡向对土壤速效养分含量影响较强,而时间和地形双因素间的交互作用对土壤养分含量的影响不显著。综上所述,湘东茶陵烟稻复种区的耕作制度有利于土壤肥力提高;整体而言,在现有施肥水平基础上,应适当增加氮肥用量、稳定磷肥投入,减少钾肥施用,以确保作物高产、地力可持续提升。
  • 图  1  茶陵县地形图及土壤采样点分布图

    Figure  1.  Distribution of soil sampling sites in Chaling

    图  2  2009年茶陵县烟稻复种区土壤主要养分含量分布图

    Figure  2.  Distribution of main soil nutrients in Chaling in 2009

    图  3  2014年茶陵县土壤主要养分含量分布图

    Figure  3.  Distribution of main soil nutrients in Chaling in 2014

    图  4  2018年茶陵县水稻烟草复作种土壤主要养分含量分布图

    Figure  4.  Distribution of main soil nutrients in Chaling in 2018

    表  1  湖南省植烟土壤的主要养分指标与等级

    Table  1.   The indexes and grades of the chief nutrient of tobacco-growing soil in Hunan

    指标
    Index
    级别
    Level
    极低
    Extremely low

    Low level
    适宜
    Suitable level

    High level
    极高
    Extremely high
    酸碱度 pH < 5.0 5.0 ~ 5.5 5.5 ~ 7.0 7.0 ~ 7.5 > 7.5
    有机质 SOM(g kg−1 < 15 15 ~ 25 25 ~ 35 35 ~ 45 > 45
    全氮 TN(g kg−1 < 0.5 0.5 ~ 1.0 1.0 ~ 2.0 > 2.0
    全磷 TP(g kg−1 < 0.5 0.5 ~ 1.0 1.0 ~ 1.5 > 1.5
    速效钾 AK(mg kg−1 < 80 80 ~ 160 160 ~ 240 240 ~ 350 > 350
    水溶性氯离子 WSCL(mg kg−1 < 5.0 5 ~ 10 10 ~ 20 20 ~ 30 > 30
    下载: 导出CSV

    表  2  茶陵县烟稻复种区土壤主要养分含量状况

    Table  2.   The main nutrient contents of soil in Chaling

    指标
    Index
    年份
    Year
    样本数
    Sample size
    平均值
    average value
    标准差
    Standard deviation
    变异系数(%)
    Coefficient of variation
    pH 2009 39 5.78 ab 0.44 0.08
    2014 58 5.50 b 0.95 0.17
    2018 58 5.85 a 0.85 0.15
    有机质(g kg−1 2009 39 21.00 c 4.55 0.22
    2014 58 37.86 a 9.57 0.25
    2018 58 30.91 b 8.7 0.28
    全氮(g kg−1 2009 39 1.16 b 0.35 0.30
    2014 58 2.05 a 0.52 0.25
    2018 58 1.97 a 0.51 0.26
    全磷(g kg−1 2009 39 0.45 c 0.18 0.4
    2014 58 0.51 b 0.15 0.3
    2018 58 0.63 a 0.15 0.24
    速效钾(mg kg−1 2009 39 138.31 b 60.86 0.44
    2014 58 144.01 b 48.24 0.33
    2018 58 238.21 a 76.13 0.32
    水溶性氯离子(mg kg−1 2009
    2014 58 14.67 b 12.47 0.85
    2018 58 17.95 a 15.14 0.84
      注:不同小写字母表示不同年份间存在显著差异(P < 0.05)(T检验)。
    下载: 导出CSV

    表  3  土壤养分半变异函数理论模型及其参数

    Table  3.   Semivariogram models of soil nutrients and their parameters

    指标
    Index
    年度
    Year
    模型
    Model
    块金值
    C0Nugget
    基台值
    C0+CStill
    变程(km)
    Range
    块金效应(%)
    Nugget effect
    酸碱度 pH 2009 指数 0.0009 0.1538 2.31 0.59
    2014 球面 0.245 0.792 7.84 30.93
    2018 球面 0.187 0.633 7.22 29.54
    有机质(g kg−1 2009 球面 12.8 60.1 1.14 21.3
    2014 指数 29.3 82.3 6.84 35.6
    2018 球面 20.2 77.4 9.98 26.1
    全氮(g kg−1 2009 指数 0.0394 0.1828 0.09 21.55
    2014 指数 0.0876 0.2382 6.48 36.78
    2018 指数 0.0047 0.2354 5.46 2
    全磷(g kg−1 2009 球面 0.0053 0.0349 1.14 15.19
    2014 球面 0.00707 0.02024 5.8 34.93
    2018 球面 0.00001 0.02122 2.2 0.05
    速效钾(mg kg−1 2009 球面 110 3532 1.14 3.11
    2014 球面 1 1847 1.16 0.05
    2018 球面 10 4461 1.46 0.22
    水溶性氯离子(mg kg−1 2009
    2014 高斯 8.8 195.4 0.33 4.5
    2018 球面 1 211.6 1.14 0.47
    下载: 导出CSV

    表  4  稻烟复种区土壤养分含量变化

    Table  4.   Distribution of soil nutrients

    指标
    Index
    等级
    Level
    年度 Year
    200920142018
    pH 极低 0.00% 13.57% 0.13%
    10.87% 47.75% 25.52%
    适中 89.13% 35.97% 69.86%
    0.00% 2.71% 3.25%
    极高 0.00% 0.00% 1.24%
    有机质 极低 0.00% 0.00% 0.00%
    71.67% 0.00% 4.13%
    适中 28.30% 27.25% 81.49%
    0.04% 65.36% 11.92%
    极高 0.00% 7.38% 2.47%
    全氮 极低 0.00% 0.00% 0.00%
    7.59% 0.00% 0.00%
    适中 92.41% 50.83% 68.94%
    0.00% 49.17% 31.06%
    全磷 极低 88.12% 60.81% 6.58%
    11.86% 39.19% 93.41%
    适中 0.00% 0.00% 0.00%
    0.00% 0.00% 0.00%
    速效钾 极低 0.75% 0.11% 0.02%
    86.60% 86.85% 4.23%
    适中 12.63% 13.01% 54.01%
    0.02% 0.01% 41.57%
    极高 0.00% 0.00% 0.15%
    水溶性氯 极低 24.25% 1.12%
    22.52% 6.81%
    适中 46.05% 57.88%
    7.12% 34.18%
    极高 0.06% 0.01%
    下载: 导出CSV

    表  5  地形与时期双因素方差分析表

    Table  5.   Effects of topography and time and their interaction on soil nutrients

    方差来源
    Source
    因变量
    Dependent variable
    平方和
    sum of squares
    自由度
    d.f.
    均方和
    Mean square
    F值
    F value
    显著性检验
    Significance.
    海拔 pH 1.167 3 0.389 0.572 0.634
    有机质 287.924 3 95.975 1.307 0.275
    全氮 0.858 3 0.286 1.244 0.296
    全磷 0.033 3 0.011 0.435 0.728
    速效钾 26503.982 3 8834.661 2.37 0.073
    氯含量 201.043 3 67.014 0.28 0.84
    坡度 pH 8.55 2 4.275 6.962 0.001
    有机质 449.197 2 224.599 3.153 0.046
    全氮 1.256 2 0.628 2.753 0.067
    全磷 0.041 2 0.020 0.791 0.455
    速效钾 17600.49 2 8800.245 2.203 0.114
    氯含量 677.551 2 338.775 1.525 0.222
    坡向 pH 0.784 3 0.261 0.383 0.765
    有机质 79.802 3 26.601 0.342 0.795
    全氮 0.101 3 0.034 0.141 0.935
    全磷 0.02 3 0.007 0.248 0.862
    速效钾 2227.959 3 742.653 0.180 0.910
    氯含量 2079.727 3 693.242 3.24 0.025
    时期×海拔 pH 0.988 6 0.165 0.242 0.962
    有机质 584.484 6 97.414 1.326 0.249
    全氮 1.506 6 0.251 1.091 0.371
    全磷 0.174 6 0.029 1.144 0.34
    速效钾 36463.338 6 6077.223 1.63 0.143
    氯含量 291.656 3 97.219 0.406 0.749
    时期×坡度 pH 0.468 4 0.117 0.19 0.943
    有机质 501.052 4 125.263 1.758 0.14
    全氮 0.754 4 0.189 0.827 0.51
    全磷 0.014 4 0.003 0.132 0.97
    速效钾 1803.183 4 450.796 0.113 0.978
    氯含量 1241.508 2 620.754 2.795 0.065
    时期×坡向 pH 1.023 6 0.17 0.25 0.959
    有机质 240.613 6 40.102 0.516 0.795
    全氮 1.198 6 0.2 0.835 0.545
    全磷 0.035 6 0.006 0.22 0.97
    速效钾 10367.351 6 1727.892 0.419 0.865
    氯含量 1156.739 3 385.58 1.802 0.151
    下载: 导出CSV

    表  6  不同地形因子土壤养分含量

    Table  6.   Simple correlation between topographic factors and soil nutrients

    土壤养分指标海拔
    Altitude
    坡度
    Slope
    坡向
    Slope direction
    < 130 m130 ~ 160 m160 ~ 190 m> 190 m< 2°2° ~ 6°6 ~ 15°阴坡半阴坡半阳坡阳坡
    pH 5.73 a 5.69 a 5.42 a 5.93 a 5.27 b 5.86 a 5.38 b 5.69 a 5.78 a 5.73 a 5.59 a
    有机质(g kg−1 29.18 a 33.15 a 31.52 a 33.81 a 26.69 b 32.75 a 29.29 ab 29.71 a 31.60 a 32.29 a 31.83 a
    全氮(g kg−1 1.65 a 1.89 a 1.81 a 1.86 a 1.51 b 1.85 a 1.70 ab 1.72 a 1.79 a 1.81 a 1.81 a
    全磷(g kg−1 0.53 a 0.56 a 0.54 a 0.49 a 0.52 a 0.55 a 0.51 a 0.56 a 0.55 a 0.53 a 0.53 a
    速效钾(g kg−1 191.72 a 171.63 a 152.30 a 152.88 a 176.47 a 184.43 a 154.86 a 182.35 a 180.95 a 176.10 a 171.66 a
    水溶性氯离子
    (g kg−1
    13.47 a 16.26 a 14.27 a 14.77 a 19.29 a 13.39 a 18.34 a 20.95 a 16.64 ab 8.56 b 13.63 ab
      注:相同地形因素同行不同小写字母表示存在显著差异(P < 0.05)(新复极差法)。
    下载: 导出CSV
  • [1] 钱 旎, 王建林, 钟维勇, 等. 重庆烟区土壤养分丰缺状况研究[J]. 江西农业学报, 2018, 30(8): 60 − 64.
    [2] 杨 森, 潘义宏, 刘云霁, 等. 宣威典型植烟区土壤养分综合评价[J]. 贵州农业科学, 2019, 47(3): 39 − 44. doi: 10.3969/j.issn.1001-3601.2019.03.009
    [3] Zhao Z, Liu G, Liu Q, et al. Distribution Characteristics and Seasonal Variation of Soil Nutrients in the Mun River Basin, Thailand[J]. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2018, 15(9): 1818. doi: 10.3390/ijerph15091818
    [4] Bhunia G, Shit K P, Pourghasemi H R. Soil organic carbon mapping using remote sensing techniques and multivariate regression model[J]. Geocarto International, 2019, 34(2): 215 − 226. doi: 10.1080/10106049.2017.1381179
    [5] 高中超, 宋柏权, 王翠玲, 等. 不同机械深耕的改土及促进作物生长和增产效果[J]. 农业工程学报, 2018, 34(12): 79 − 86. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2018.12.010
    [6] 唐春闺, 李 帆, 杨红武, 等. 浏阳植烟土壤pH和有机质时空变异及丰缺评价[J]. 云南农业大学学报(自然科学), 2017, 32(1): 134 − 139.
    [7] Laekemariam F, Kibret, Mamo T, et al. Accounting Spatial Variability of Soil Properties and Mapping Fertilizer Types Using Geostatistics in Southern Ethiopia[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2018, 49(1): 124 − 137. doi: 10.1080/00103624.2017.1421656
    [8] 郭 婷, 李宏光, 李 文, 等. 湘南稻作烟区土壤有效硼的时空变异及影响因素分析[J]. 烟草科技, 2019, 52(7): 27 − 34.
    [9] 段淑辉, 刘天波, 李建勇, 等. 湖南浏阳植烟土壤肥力评价及土壤养分变化[J]. 中国烟草科学, 2017, 38(2): 33 − 38.
    [10] 张 恒, 黄 莺, 刘明宏, 等. 基于空间插值法的遵义烟区植烟土壤养分时空变化[J]. 中国烟草科学, 2020, 3(19). http://kns.cnki.net/kcms/detail/37.1277.s.20200318.1410.002.html
    [11] 黄新杰, 屠乃美, 李艳芳, 等. 湖南省烟稻轮作区土壤养分的空间变异特征[J]. 中国烟草科学, 2012, 33(3): 13 − 16. doi: 10.3969/j.issn.1007-5119.2012.03.003
    [12] 罗登山, 王 兵, 乔学义. 《全国烤烟烟叶香型风格区划》解析[J]. 中国烟草学报, 2019, 25(4): 1 − 9.
    [13] 李 龙. 赤峰市敖汉旗土壤有机碳时空变异研究[D]. 呼和浩特: 内蒙古农业大学, 2017.
    [14] 罗建新, 石丽红, 龙世平. 湖南主产烟区土壤养分状况与评价[J]. 湖南农业大学学报(自然科学版), 2005, 31(4): 376 − 380.
    [15] 赵业婷.基于GIS的陕西省关中地区耕地土壤养分空间特征及其变化研究[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2014.
    [16] 张婵婵. 县域土壤速效氮磷钾含量及空间变异研究[D]. 保定: 河北农业大学, 2013.
    [17] 向德明, 闫晨兵, 黎 娟, 等. 湘西植烟土壤主要养分时空变异特征研究[J]. 云南农业大学学报(自然科学), 2019, 34(5): 852 − 859.
    [18] 赵明松, 张甘霖, 吴运金, 等. 江苏省土壤有机质含量时空变异特征及驱动力研究[J]. 土壤学报, 2014, 51(3): 448 − 458.
    [19] 郭 熙, 谢 文, 胡国瑞, 等. 南方丘陵地区水田土壤养分时空变异研究[J]. 天津农业科学, 2010, 16(6): 85 − 92,95. doi: 10.3969/j.issn.1006-6500.2010.06.028
    [20] Wang X Y, Tong Y A, Gao Y M, et al. Spatial and temporal variations of crop fertilization and soil fertility in the loess plateau in china from the 1970s to the 2000s[J]. PLoS ONE, 2014, 9(11): e112273. doi: 10.1371/journal.pone.0112273
    [21] Dinesh Panday, Ojha Roshan-Babu, Chalise Devraj, et al. Spatial variability of soil properties under different land use in the Dang district of Nepal[J]. Cogent Food & Agriculture, 2019, 5(1): 1600460.
    [22] 刘 逊, 邓小华, 周米良, 等. 湘西植烟土壤有机质含量分布及其影响因素[J]. 核农学报, 2012, 26(7): 1037 − 1042.
    [23] 李 强, 唐春闺, 李 帆, 等. 水旱轮作植烟土壤有效磷的时空变异及风险评估[J]. 烟草科技, 2016, 49(6): 22 − 29.
    [24] 李 强, 戴美玲, 向德明, 等. 湘西喀斯特区植烟土壤有效磷时空变异及风险评估[J]. 土壤, 2018, 50(1): 181 − 189.
    [25] 王育军, 周冀衡, 孙书斌, 等. 云南省罗平县烟区土壤肥力适宜性评价及养分时空变异特征[J]. 土壤, 2015, 47(3): 515 − 523.
    [26] 邓小华, 邓井青, 宾波, 等. 邵阳植烟土壤有机质含量时空特征及与其他土壤养分的关系[J]. 烟草科技, 2014, (6): 82 − 86. doi: 10.3969/j.issn.1002-0861.2014.06.017
    [27] 张红兵. 烤烟生产现代化探索与实践-湖南省株洲市浓香型烟叶生产关键技术集成[M].长沙: 湖南科学技术出版社, 2016.
    [28] 钱笑杰, 肖 靖, 洪雅芳, 等. 福建龙岩烟区植烟土壤 pH 时空变异研究[J]. 热带作物学报, 2019, 40(10): 2061 − 2067. doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2019.10.021
    [29] 邓欧平, 周 稀, 黄萍萍, 等. 川中紫色丘区土壤养分空间分异与地形因子相关性研究[J]. 资源科学, 2013, 3(12): 2434 − 2443.
    [30] 朱宗瑛. 施用含氯肥料对柑橘产量品质及土壤氯离子残留的影响[D]. 武汉: 华中农业大学, 2017.
    [31] 赵智慧. 中国陆地土壤卤族元素时空变化特征及其生态效应[D]. 北京: 中国地质大学, 2020.
    [32] 孙慧敏. 农田土壤氯离子累积与迁移机理[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2004.
    [33] 蒋文惠. 地形和土地利用对山区土壤养分空间变异的影响[D]. 泰安: 山东农业大学, 2014.
    [34] 张美丽, 姚云峰, 李 龙, 等. 梯田不同作物土壤有机碳含量及其影响因素分析[J]. 中国土壤与肥料, 2017, (1): 14 − 20. doi: 10.11838/sfsc.20170103
    [35] 全思懋, 管晓进, 王绪奎, 等. 江苏省域农田土壤速效钾含量变化及其影响因子研究[J]. 土壤, 2019, 51(2): 257 − 262.
  • 加载中
图(4) / 表(6)
计量
  • 文章访问数:  29
  • HTML全文浏览量:  10
  • PDF下载量:  2
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-08-12
  • 修回日期:  2020-12-19
  • 网络出版日期:  2021-03-05
  • 刊出日期:  2021-04-08

目录

    /

    返回文章
    返回