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滨海废弃盐田复垦区土壤空间变异及其分区管理研究

刘文全 卢芳 徐兴永 曹建荣 于洪军

刘文全, 卢 芳, 徐兴永, 曹建荣, 于洪军. 滨海废弃盐田复垦区土壤空间变异及其分区管理研究[J]. 土壤通报, 2022, 53(4): 777 − 786 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021072203
引用本文: 刘文全, 卢 芳, 徐兴永, 曹建荣, 于洪军. 滨海废弃盐田复垦区土壤空间变异及其分区管理研究[J]. 土壤通报, 2022, 53(4): 777 − 786 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021072203
LIU Wen-quan, LU Fang, XU Xing-yong, CAO Jian-rong, YU Hong-jun. Spatial Variability and Zoning Management of Reclaimed Area of Abandoned Salt Pan in Coast[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2022, 53(4): 777 − 786 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021072203
Citation: LIU Wen-quan, LU Fang, XU Xing-yong, CAO Jian-rong, YU Hong-jun. Spatial Variability and Zoning Management of Reclaimed Area of Abandoned Salt Pan in Coast[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2022, 53(4): 777 − 786 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021072203

滨海废弃盐田复垦区土壤空间变异及其分区管理研究

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021072203
基金项目: 国家自然科学基金-山东省联合基金项目(U1806212)资助
详细信息
    作者简介:

    刘文全(1979−),男,山东平度人,博士,高级工程师,主要从事滨海盐渍土改良及溶质运移研究。E-mail: liuwq@fio.org.cn

    通讯作者:

    E-mail: hjyu@fio.org.cn

  • 中图分类号: S156.4

Spatial Variability and Zoning Management of Reclaimed Area of Abandoned Salt Pan in Coast

  • 摘要:   目的  针对山东省莱州湾南岸废弃盐田复垦区盐分高、土壤养分空间差异性大、管理粗放和效益低等问题,研究田间管理分区的精准划分方法,便于农户差异化施肥管理,提高盐渍土改良水平。  方法  以废弃盐田复垦区典型地块为研究对象,运用传统统计学、主成分分析和模糊c-均值分类等方法对研究区进行管理分区的划分,并评价管理分区划分的适宜性和有效性。  结果  研究区土壤含盐量均值达到1.73 g kg−1,处于轻度盐渍化水平;土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾和速效磷等含量均处于较低的水平;全磷和阳离子交换量处于中等水平;全钾和pH值达到了较高的水平。全钾和pH值的变异系数 < 0.1,属于弱变异,其他土壤属性属于中等变异强度。土壤各属性在空间分布上差异性大。主成分分析结果表明,将10个土壤属性分组为统计因子可划分成3个主成分。模糊c-均值分类结果表明,研究区可划分为2个管理分区,不同管理分区中土壤含盐量、有机质、土壤养分等属性存在显著差异。  结论  可以利用不同土壤属性借助模糊c-均值分类方法来确定废弃盐田复垦区农田的管理分区。
  • 图  1  研究区地理位置及采样点分布图

    Figure  1.  Geographical location of the study area and soil sampling sites

    图  2  土壤属性的空间分布图

    Figure  2.  Spatial distribution of the soil attributes

    图  3  主成分空间分布图

    Figure  3.  Spatial distribution of the three principal components

    图  4  不同分类数的模糊性能指数和归一化分类熵值

    Figure  4.  Fuzziness performance index and normalized classification entropy values of different cluster numbers

    图  5  研究区管理分区图

    Figure  5.  Distribution maps of the resultant management zones

    表  1  土壤属性的描述性统计特征值 (n = 48)

    Table  1.   Descriptive statistics of the measured soil attributes (n = 48)

    项目
    Item
    极小值
    Min.
    极大值
    Max.
    均值
    Mean
    等级
    Level
    标准差
    S.D.
    变异系数
    C.V.
    偏度
    Skew.
    峰度
    Kurt.
    K-S
    含盐量 (g kg−1) 0.60 7.70 1.73 1.38 0.80 2.11 6.12 0.13
    有机质 (g kg−1) 3.23 14.80 10.70 2.31 0.22 −0.50 1.15 0.64
    全氮 (g kg−1) 0.19 0.62 0.41 极低 0.10 0.24 −0.06 −0.68 0.38
    全钾 (g kg−1) 13.40 19.80 17.16 1.50 0.09 −0.36 0.01 0.78
    全磷 (g kg−1) 0.40 0.91 0.60 0.11 0.18 0.61 0.35 0.43
    速效氮 (mg kg−1) 13.60 55.10 33.09 9.21 0.28 0.50 0.20 0.53
    速效钾 (g kg−1) 0.29 1.03 0.60 0.22 0.37 0.49 −0.96 0.40
    速效磷 (mg kg−1) 10.00 100.00 27.64 18.02 0.65 2.55 7.69 0.07
    pH 7.96 8.82 8.41 0.26 0.03 −0.27 −1.33 0.52
    阳离子交换量 (cmol (+) kg−1) 8.20 15.60 11.09 1.64 0.15 0.46 −0.07 0.71
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    表  2  土壤各属性的相关系数表 (n = 48)

    Table  2.   Correlation coefficients among measured soil properties (n = 48)

    项目
    Items
    含盐量
    Salinity
    有机质
    Organic
    matter
    全氮
    Total
    nitrogen
    全磷
    Total
    phosphorus
    全钾
    Total
    potassium
    速效氮
    Available
    nitrogen
    速效磷
    Available
    phosphorus
    速效钾
    Tvailable
    potassium
    pH阳离子交换量
    Cation exchange
    capacity
    含盐量 1.000
    有机质 0.281 1.000
    全氮 0.269 0.668** 1.000
    全磷 0.216 0.178 0.388** 1.000
    全钾 −0.096 0.400** 0.480** 0.395** 1.000
    速效氮 0.259 0.581** 0.809** 0.423** 0.499** 1.000
    速效磷 0.201 0.214 0.404** 0.367* 0.476** 0.475** 1.000
    速效钾 −0.014 0.202 0.290* 0.401** 0.691** 0.275 0.404** 1.000
    pH −0.471** −0.058 −0.159 −0.242 0.074 −0.118 −0.153 −0.157 1.000
    阳离子交换量 0.373** 0.346* 0.718** 0.495** 0.312* 0.620** 0.613** 0.350* −0.313* 1.000
      注:*表示在P < 0.05水平上显著,**表示在P < 0.01水平上显著。
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    表  3  各土壤属性的主成分分析表

    Table  3.   Principal component analysis of the measured soil attributes

    项目
    Item
    主成分1
    Principal component 1
    主成分2
    Principal component 2
    主成分3
    Principal component 3
    共同度
    Communalities
    含盐量 0.38 −0.75 −0.01 0.71
    有机质 0.63 −0.01 0.58 0.73
    全氮 0.85 −0.04 0.28 0.86
    全磷 0.63 −0.11 −0.52 0.68
    全钾 0.67 0.36 −0.44 0.82
    速效氮 0.83 0.10 0.33 0.80
    速效磷 0.68 0.09 −0.57 0.64
    速效钾 0.58 0.43 −0.48 0.74
    pH −0.30 0.66 0.23 0.71
    阳离子交换量 0.81 −0.22 −0.07 0.72
    特征值 2.11 1.43 1.09
    贡献率(%) 45.37 26.04 17.52 合计:88.93
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    表  4  各分区土壤属性的描述性统计结果

    Table  4.   Descriptive statistics of measured soil attributes for each management zone

    管理分区
    Management zone
    变量
    Variables
    含盐量
    Salinity
    (g kg−1)
    有机质
    Organic matter
    (g kg−1)
    全氮
    Total nitrogen
    (g kg−1)
    全磷
    Total phosphorus
    (g kg−1)
    全钾
    Total potassium
    (g kg−1)
    速效氮
    Available nitrogen
    (mg kg−1)
    速效磷
    Available phosphorus
    (g kg−1)
    速效钾
    Tvailable potassium
    (mg kg−1)
    pH阳离子交换量
    Cation exchange capacity
    (cmol (+) kg−1)
    分区1
    (n = 17)
    极小值 0.70 3.23 0.19 13.70 0.40 13.60 0.29 10.00 7.98 8.20
    极大值 7.70 14.60 0.51 19.80 0.67 41.50 1.01 100.00 8.82 13.40
    均值 1.88 9.84 0.37 16.41 0.54 27.55 0.48 30.50 8.42 10.22
    标准差 1.03 2.70 0.09 1.44 0.08 6.87 0.20 20.65 0.24 1.51
    变异系数 0.80 0.27 0.24 0.09 0.14 0.25 0.42 0.68 0.03 0.15
    分区2
    (n=31)
    极小值 0.60 7.96 0.28 13.40 0.45 23.10 0.38 11.6 7.96 9.60
    极大值 4.30 14.80 0.62 19.60 0.91 55.10 1.03 64.7 8.77 15.60
    均值 1.58. 11.27 0.44 17.66 0.64 36.73 0.68 23.28 8.41 11.66
    标准差 1.21 1.85 0.09 1.35 0.11 8.80 0.20 12.31 0.28 1.48
    变异系数 0.76 0.16 0.21 0.08 0.17 0.24 0.30 0.53 0.03 0.13
    显著水平 P 0.02* 0.03* 0.01* 0.00** 0.00** 0.00** 0.00** 0.04* 0.82 0.00**
      注:*表示在P < 0.05水平上显著,**表示在P < 0.01水平上显著。
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-21
  • 录用日期:  2022-03-01
  • 修回日期:  2022-02-28
  • 刊出日期:  2022-06-17

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