青衣江中游土壤速效钾空间分布特征研究

倪正洪

(四川省凉山州甘洛县农牧局土肥站，四川 甘洛 616850)

青衣江中游土壤速效钾空间分布特征研究

倪正洪

(四川省凉山州甘洛县农牧局土肥站，四川 甘洛 616850)

根据3753个样点表层(0～20cm)土壤速效钾的化验数据,在ArcGIS 9.0平台上运用地统计学方法研究了青衣江中游流域土壤速效钾的空间分布特征及其影响因素。结果表明：研究区域土壤速效钾含量总体处于中等水平(根据全国第二次土壤普查速效钾含量分级标准)，含量介于3.00～723.00mg/kg之间，均值为71.53mg/kg。从空间分布上看，土壤速效钾含量总体上呈条带状和不规则的斑块状分布，含量由西南向东北逐渐增加，且以70.00～86.00mg/kg级别为主，占区域面积的44.012%。高值区(>86.00mg/kg)主要分布于东北和西北方向，集中在中保镇、汉王乡、新庙乡等一带，并以此为中心向北和向西逐渐降低，向西南呈现出先逐渐降低后又有所上升的趋势。低值区(<61.00mg/kg)主要位于柳江镇、槽渔滩镇、止戈镇、三宝镇等一带，并呈现出以此为中心向四周波动增加的趋势。研究区域土壤速效钾含量与气候、土壤质地、海拔、坡度、土壤侵蚀等因素密切相关，其中在不同气候条件、土壤质地、海拔、坡度、土壤侵蚀状况下土壤速效钾含量差异达极显著水平。

土壤速效钾；普通克里格空间插值法；空间分布特征；影响因素

速效钾是作物可以直接吸收利用的有效养分。在我国钾资源仍十分缺乏的情况下，土壤钾素水平及其发展趋势受到极大关注，尤其是土壤速效钾含量是衡量土壤钾素养分供应能力的现实指标，它标志着目前乃至近期内可供植物吸收利用的钾的数量，是影响农作物产量和品质的重要因素之一[1-4]。研究农田土壤速效钾的时空演变规律对改善土壤管理和提高土壤质量具有重要的指导作用。因此，了解和掌握土壤速效钾含量及其影响因素势在必行。迄今为止，在研究方法上学者们大多采用地统计分析法来定量研究土壤速效钾含量的分布特征[5-12]，采用统计法来定性研究其影响因素[13-16]。同时对土壤速效钾影响因素的研究也多以单因素的研究为主[17-19]。而本文不仅沿用以上方法，且通过对比验证来选取最适合本区域土壤速效钾的最优模型，而且也在定性研究影响因素中添加了地形和气候等进行多因素分析。本文通过以青衣江中游为研究区域，对流域范围内土壤速效钾含量的空间分布特征进行深入研究和分析，得出了该区域内土壤速效钾含量的分布特征及其影响因素。

1 研究区域概况和研究方法

1.1 研究区域

青衣江中游主要流经洪雅县境内，所以本次研究主要集中于洪雅县的青衣江沿岸的典型乡镇。洪雅县地处四川盆地西南边缘，地理坐标为102°49＇E～103°32＇，29°24＇～30°00＇N。全县最高海拔3090m，最低海拔417.5m。县内气候温和湿润，年降雨量1435.5mm(1971～2000)，年日照1006.1h，年无霜期307d，年平均气温16.6℃，属中亚热带湿润气候。全县幅员面积1896.49km2，地形由西南向东北高低梯次变化形成高山、中山、深丘、浅丘、台地、河谷、平坝，地貌以山地丘陵为主，河谷平坝分布在青衣江、花溪河两岸，素有“七山二水一分田”之称。全县呈南北两端宽，中间狭窄，形状如哑铃。南北长64km，北部宽46km，中间仅15km。全县现有林地11.21万hm2，森林覆盖率达65.7%，因山川青秀、资源丰富，享有“绿海明珠”的美誉。全县位于成都、乐山、雅安三角地带，东接夹江县、峨眉山市，南靠汉源县、金口河区，西临雅安雨城区、荥经县，北界名山县、丹棱县，距成都147km、乐山55km、眉山50km、雅安62km。全县辖15个乡镇，265个行政村，1979个村民小组，14个居民委员会，总人口33.08万。

1.2 土壤样点的采集与化学分析法

土壤样点的设计是根据研究区的实际情况并充分考虑其代表性，采用随机格网采样和分层抽样相结合的方法，既遵照按成土母质、土壤类型等资料布设样点的原则，又满足统计学的抽样要求。野外采样时利用GPS进行定位，记录采样点的经纬度坐标，共采集土样3753个(图1)。土壤速效钾的测定方法是均用1mol/L醋酸铵浸提，火焰光度计法测定[20]。

图1 采样点分布图

1.3 数据处理与分析

利用统计软件SPSS17.0对土壤速效钾含量进行常规统计分析；在ArcGIS9.0软件平台上，绘制样点分布图，利用软件中的地统计学分析模块计算土

壤速效钾的变异函数值，按拟合误差大小选出最适模型，最后根据变异函数的参数值，用普通克立格法内插获得土壤速效钾含量等值线图。

2 结果与分析

2.1 土壤速效钾含量常规统计分析

常规统计结果表明，研究区土壤速效钾含量总体水平不高，平均值是71.53mg/kg，变化范围为11.0～328mg/kg(表1)。经过单一样本K-S检验表明，土壤速效钾含量分布符合正态分布，偏度值为0.465，峰度值为0.492。从变异系数看，变异系数为43.76%，土壤速效钾相对其均值离散程度较高，观测数据差异性较大。从不同土壤类型土壤速效钾含量特征来看，研究区土壤共有4种土类，分别是黄壤、水稻土、新积土、紫色土，利用数据库统计出不同土类速效钾的平均含量(表2)。水稻土的土壤速效钾含量最高，为72.30mg/kg。黄壤的土壤速效钾含量最低，仅为66.08mg/kg。土壤速效钾含量从高到低依次为水稻土、紫色土、新积土、黄壤，造成这种情况有多种因素的影响。

表1 土壤速效钾含量的描述性统计分析

表2 不同土壤类型中速效钾平均含量统计表

2.2 土壤速效钾含量的空间变异分析

2.2.1 变异函数模型的结构分析 单纯的常规统计分析不能很好的反映研究区域速效钾含量的空间分布特征，更不能全面反映其空间分布的结构性和随机性，运用地统计学分析可以较好地弥补上述缺陷。本文在ArcGIS9.0平台上，运用地统计学模块计算不同间距的半方差，选择拟合度较好的球状模型进行套合，获得土壤速效钾的各项参数(表3)。结果表明，研究区土壤速效钾含量的长轴方向约为西南——东北向，方位角为352.9°，具有显著的异向性特征；其长、短轴变程分别为8859.9m和5054.9m。土壤速效钾的C0/(C0+C)值为75.63%，表明土壤速效钾具有中等空间相关性，空间变异均以随机变异为主。

2.2.2 土壤速效钾空间分布特征 根据以上获得的半方差理论模型，采用普通克立格法进行最优内插获得了土壤速效钾含量空间分布图(图2)。研究区土壤速效钾含量总体上呈条状带或不规则的斑块状分布，随着地形地貌由西南向东北逐渐变化，地势由西南向东北逐渐降低，土壤速效钾含量由西南向东北逐渐增加。高值区(>86.00mg/kg)主要分布于东北和西北方向，集中在中保镇、汉王乡、新庙乡等一带，并以此为中心向北和向西逐渐降低，向西南呈现出先逐渐降低后又有所上升的趋势。低值区(<61.00mg/kg)主要位于柳江镇、槽渔滩镇、止戈镇、三宝镇等一带，并呈现出以此为中心向四周波动增加的趋势。对土壤速效钾含量空间分布的估算结果进行面积统计(表4)，结果表明，研究区土壤速效钾含量以70.00～86.00mg/kg级别为主，占区域面积的44.012%；其次是61.00～70.00 mg/kg级别的占区域面积的26.932%；再次是86.00～723.00mg/kg、51.00～61.00mg/kg级别的，分别占区域面积15.435%和12.450%；最后是3.00～51.00mg/kg级别的，占区域面积的1.171%。

图2 普通克里格估算的土壤速效钾含量空间分布图

模型Model变程Range(m)长轴方位角(°)块金值C0基台值C0+C块金值/基台值C0/(C0+C)%长轴Majorrange短轴Minorrange球状8859.95054.9352.9925.161223.2775.63

表4 普通克里格法估算的土壤速效钾含量面积统计

2.3 土壤中速效钾影响因素分析

影响土壤速效钾的因素较多，本研究主要从海拔、坡度、土壤质地、有效积温、降雨量、土壤侵蚀等探讨多种因素对土壤速效钾含量的影响。

2.3.1 海拔 海拔主要通过影响水热和物质的再分配从而影响土壤的发育和土壤性质。方差分析结果表明，研究区不同海拔土壤速效钾含量存在着极显著差异(速效钾F=11.186，P=0.000)(表5)。研究区土壤速效钾随着海拔的升高，含量逐渐降低。其中海拔在≤450m和450～600m时速效钾含量极显著高于其余3项，而其余3项之间土壤速效钾含量差异未达显著水平。

表5 不同海拔土壤速效钾含量

注：多重比较采用新复极差法，小写字母代表0.05显著水平，大写字母代表0.01显著水平。处理之间有相同字母者差异不显著；**代表0.01显著水平;*代表0.05显著水平。

2.3.2 坡度 研究区将坡度分为0～5°、5～10°、10～15°、15～20°、20～25°以上5个范围(图3)，土壤速效钾含量在67.31～85.06mg/kg之间。其中坡度在0～5°时，土壤速效钾含量最高，达到85.06mg/kg。当坡度在20～25°时，土壤速效钾含量最低，为67.31mg/kg。土壤速效钾含量呈现出随着坡度的增加，速效钾含量逐渐减少的特点。经方差分析显示，研究区不同坡度土壤速效钾含量存在极显著差异(速效钾F=22.092，P=0.000)。其中坡度在0～5°时土壤速效钾含量差异极显著高于坡度在20～25°。由于降雨较多，在坡度较大的地方部分养分流失较为严重，速效钾含量较低。而其余4项之间土壤速效钾含量差异也存在着极显著或显著水平。

2.3.3 土壤质地 从研究区不同土壤质地速效钾含量来看，表现出粘土>重壤>中壤>砂壤的特点，经检验其差异达极显著水平(速效钾F=3.522，P=0.000)(表6)。其中砂壤与粘土速效钾含量差异达显著水平，与另外2种土壤质地速效钾含量差异不明显。砂壤的保肥保水能力相对较差是造成速效钾含量较低的原因。而粘土与中壤、重壤三者之间速效钾含量差异未达显著水平。

图3 不同坡度下土壤速效钾含量

表6 不同质地土壤速效钾含量

注：多重比较采用新复极差法，小写字母代表0.05显著水平，大写字母代表0.01显著水平。处理之间有相同字母者差异不显著；**代表0.01显著水平;*代表0.05显著水平。

2.3.4 有效积温 温度通过影响微生物的活性强度来影响土壤营养物质的分解和转化。从研究区不同有效积温的土壤速效钾含量来看，随着有效积温的增加，速效钾含量呈现出逐渐增加的特点。其中有效积温在≥2850℃时，土壤速效钾含量最高，达到72.81mg/kg。当有效积温在2250～2450℃时，土壤速效钾含量最低，为62.07mg/kg。经方差分析表明，研究区不同有效积温的土壤速效钾含量存在着极显著差异(速效钾F=10.876，P=0.000)(表7)。其中有效积温在≥2850℃的土壤速效钾含量极显著高于其余3种有效积温的。而有效积温在2450～2650℃和2650～2850℃时，土壤速效钾含量差异未达显著性水平，但都极显著高于有效积温在2250～2450℃的。

2.3.5 降雨量 降雨量直接影响着土壤中含水性，土壤中水分的多少直接影响到土壤物理化学性质和演变。从研究区不同降雨量的土壤速效钾含量来看，随着降雨量的增加，土壤速效钾含量呈现出先上升，后下降的特点。其中降雨量在1785～1935mm时，土壤速效钾含量最高，达到了78.26mg/kg。当降雨量1485～1635mm时，土壤速效钾含量最低，为68.59mg/kg。方差结果表明，研究区不同降雨量的土壤速效钾含量存在着极显著差异(速效钾F=11.815，P=0.000)(表8)。其中降雨量在1785～1935mm时的土壤速效钾含量极显著高于其他3项降雨量。而降雨量在1935mm以上时的土壤速效钾含量又极显著高于降雨量在1485～1635mm和1635～1785mm的，后两者的土壤速效钾含量差异未达显著性水平。

注：多重比较采用新复极差法，小写字母代表0.05显著水平，大写字母代表0.01显著水平。处理之间有相同字母者差异不显著；**代表0.01显著水平;*代表0.05显著水平。

表8 不同年降雨量土壤速效钾含量

注：多重比较采用新复极差法，小写字母代表0.05显著水平，大写字母代表0.01显著水平。处理之间有相同字母者差异不显著；**代表0.01显著水平;*代表0.05显著水平。

2.3.6 土壤侵蚀 土壤侵蚀是影响土壤养分的重要因素之一。根据土壤侵蚀状况划分为轻度、中度和强度三级。对研究区不同侵蚀程度下土壤速效钾含量统计后(图4)，得出无明显侵蚀(73.28mg/kg)>轻度侵蚀(69.94mg/kg)>中度侵蚀(68.97mg/kg)的结论。经方差分析显示，研究区不同侵蚀程度土壤速效钾含量存在极显著差异(速效钾F=5.601，P=0.000)。其中无明显侵蚀的土壤速效钾含量极显著高于轻度侵蚀和中度侵蚀状况的，受侵蚀作用较强，土壤钾素淋失严重。而轻度侵蚀和中度侵蚀状况之间的土壤速效钾含量差异未达显著水平。

图4 不同土壤侵蚀程度速效钾含量

3 结论

研究区土壤速效钾含量总体水平不高,含量在11.0～328mg/kg之间，平均含量为71.53mg/kg。不同土壤类型中，速效钾含量较高的是水稻土和紫色土，分别为72.30mg/kg、69.56mg/kg，而最低的是黄壤，为66.08mg/kg。空间变异以随机变异为主，且表现出各向异性特征。从空间分布来看，研究区土壤速效钾含量总体上呈条状带或不规则的斑块状分布，含量由西南向东北逐渐增加，高值区主要分布于东北和西北方向，低值区主要位于西南角和中部一些地方。土壤速效钾含量与不同海拔、坡度、土壤质地、土壤侵蚀、有效积温和降雨量等因素密切相关。其中在不同气候条件、土壤质地、海拔、坡度和土壤侵蚀状况等多种因素下，土壤速效钾含量之间差异达极显著水平。因此，本区在土地利用过程中，为了保证作物生长期间土壤中有充足的速效钾供应，在土壤管理和施肥技术上，应尽量注意防止钾的固定与淋失，并加速缓效钾的释放。在施肥上应注意：化学钾肥应适量、分次施用；采用条施、穴施等集中施肥方式。应坚持搞好退耕还林(还草)及坡改梯田(梯地)工作，防止水土流失，改善土地生态环境；同时，还应大力推广免耕、少耕、绿肥轮作和秸杆还田等措施，培肥土壤，增强地力。

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