黃土高原區(qū)域尺度農(nóng)田土壤質(zhì)量評價.pdf

1、從區(qū)域尺度了解黃土高原農(nóng)田土壤質(zhì)量特征，探討該區(qū)農(nóng)田土壤質(zhì)量影響因素，對區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要意義。本研究依據(jù)黃土高原生態(tài)、農(nóng)業(yè)及土壤區(qū)劃，結(jié)合土地利用、種植制度、地貌、土類及氣候類型等多專題數(shù)據(jù)，按照“農(nóng)田類型-地形-土類”主體組合，將黃土高原劃分為關(guān)中平原區(qū)、渭北高塬區(qū)、丘陵溝壑區(qū)、銀川平原區(qū)、淺山丘陵區(qū)五個農(nóng)業(yè)區(qū)。根據(jù)“農(nóng)田類型—地形—土類”主體組合區(qū)域代表性，在上述類型區(qū)選取陜西武功、甘肅寧縣、甘肅莊浪、寧夏平羅、青海樂都作為典型

2、縣，通過布點采樣和分析測定，對黃土高原不同農(nóng)業(yè)類型區(qū)農(nóng)田土壤質(zhì)量評價指標最小數(shù)據(jù)集及其尺度效應、有機碳與理化屬性關(guān)系進行較深入的研究，以典型縣為基礎、組合斑塊為單元，建立了尺度上推模型，獲取了區(qū)域尺度農(nóng)田土壤質(zhì)量及其空間分布特征，得出以下主要結(jié)論:
　　1.分析了黃土高原不同農(nóng)業(yè)類型區(qū)典型縣農(nóng)田土壤理化特征。武功縣、寧縣農(nóng)田土壤質(zhì)地較為均一，以粘壤土和壤土為主，莊浪縣和樂都質(zhì)地較其他縣域粗糙，以壤土、砂粘壤土、砂壤土為主;平羅縣由

3、于引黃灌溉導致土壤質(zhì)地變異較大;武功、平羅農(nóng)田亞表層土壤壓實問題突出，其均值分別為1.58g/cm3和1.46g/cm3;各典型縣pH均在8以上，整體偏堿性;樂都、武功、平羅土壤全量養(yǎng)分及有效磷含量明顯高于莊浪及寧縣，速效鉀含量在各典型縣之間無顯著性差異;寧縣農(nóng)田土壤有機質(zhì)含量顯著低于其他縣域，以樂都縣有機質(zhì)含量最高。莊浪縣有機質(zhì)含量處在各典型縣中上水平，其磷鉀含量顯著低于其他縣域水平。
　　2.黃土高原不同地貌類型區(qū)農(nóng)田土壤有機

4、碳與理化屬性的相關(guān)性存在較大差異，且受氣候和管理措施影響的程度不同，整體來看，全氮是黃土高原全區(qū)及各縣域農(nóng)田土壤有機碳的重要影響因子。不同地貌類型區(qū)農(nóng)田土壤有機碳與pH、砂粒呈顯著負相關(guān)關(guān)系，與粉粒、全氮、全鉀呈顯著正相關(guān)關(guān)系，該相關(guān)性受氣候和管理措施影響較小;與容重、粘粒負相關(guān)，與全磷、有效磷、速效鉀正相關(guān)，該相關(guān)性受氣候和管理措施影響較大;農(nóng)田土壤有機碳與粘粒含量的相關(guān)關(guān)系和粘粒含量有關(guān)，當粘粒含量為20％～25％，有機碳與粘粒的相

5、關(guān)性較高，當粘粒含量大于30％時，有機碳與粘粒呈負相關(guān)趨勢。在區(qū)域尺度上，全氮、容重、全磷是影響農(nóng)田土壤有機碳的重要因子，在各個地貌類型區(qū)中，全氮是影響農(nóng)田土壤有機碳含量的重要因子。關(guān)中平原區(qū)、渭北高塬區(qū)、丘陵溝壑區(qū)、銀川平原區(qū)、淺山丘陵區(qū)有機碳處于最高水平時的全氮閾值分別為1.39、0.95、1.33、1.38、1.64 g/kg，有機碳處于低級水平的全氮閾值分別為0.97、0.59、0.86、0.76、1.06 g/kg。
　

6、　3.指標變異性隨尺度的變化而發(fā)生變化，不同空間的土壤質(zhì)量指標最小數(shù)據(jù)集評價結(jié)果存在尺度效應。在不同尺度間，容重、pH、全鉀、碳氮比變化較小，其余指標整體呈現(xiàn)出變異性隨尺度增大而增大的趨勢。通過分析指標變異性影響因素可知，指標變異性受到自然因素及人為因素的雙重影響，但影響程度有所不同。相對于單因素對土壤質(zhì)量指標的影響，綜合影響因素對指標的影響更大，這也表明，指標的變異性不僅僅是單因素的作用結(jié)果，而是多個因素相互作用造成的。所以，在進行土

7、壤質(zhì)量評價時，應綜合考慮多方面因素，尤其是在研究尺度范圍內(nèi)，地形、土類、管理措施多樣性程度較高時。此外，氣候類型及農(nóng)田管理措施在尺度上推或下推過程中均會發(fā)生相應變化，這導致土壤質(zhì)量指標的變異性與相關(guān)性也隨之變化，最終導致不同空間尺度所篩選的最小數(shù)據(jù)集評價指標的代表性存在尺度效應。在指標篩選過程中，應充分重視針對性和區(qū)域性原則，所選指標應能夠反映區(qū)域問題，進而在降低成本的前提下提高土壤質(zhì)量評價的準確度和應用性。
　　4.以典型縣為基

8、礎、“農(nóng)田類型—地形—土類”組合斑塊為單元，建立了尺度上推模型，從區(qū)域尺度上探討了黃土高原農(nóng)田土壤質(zhì)量及其空間分布特征。從區(qū)域尺度上來看，黃土高原全區(qū)農(nóng)田土壤有機質(zhì)、全氮含量匱乏，全磷、全鉀、速效鉀和表層有效磷含量相對充足，處于較高水平，丘陵溝壑區(qū)亞表層有效磷含量極其缺乏。關(guān)中平原區(qū)農(nóng)田土壤壓實問題突出，表層土壤有43％的面積處在1.4～1.5 g/cm3之間，亞表層有97％的面積處于1.5～1.6g/cm3之間，此外，銀川平原區(qū)和渭北

9、高塬區(qū)亞表層土壤分別有84％和45％的面積容重值處于1.4～1.5g/cm3之間。以黃土高原地區(qū)最高農(nóng)田土壤質(zhì)量作為參照，全區(qū)以五級和六級為主，面積占比分別為79％、20％，主要分布在關(guān)中平原區(qū)、汾河谷地、晉西豫北山地、渭北高塬區(qū)、丘陵溝壑區(qū)中部和西南部及銀川平原區(qū)的西部。六級土壤質(zhì)量主要分布在丘陵溝壑區(qū)。亞表層土壤質(zhì)量以六級(57％)和七級(31％)為主，六級土壤質(zhì)量主要分布在渭北高塬區(qū)和銀川平原區(qū)西部，丘陵溝壑區(qū)六級和七級分別占55