廖 琪, 胡月明,2,3, 胡小飛, 趙錦玉, 王 璐,2

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 廣東 廣州 510642;

2.廣東省土地利用與整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣東 廣州 510642;

3.青海大學(xué) 農(nóng)牧學(xué)院, 青海 西寧 810016; 4.廣東友元國(guó)土信息工程有限公司, 廣東 廣州 510642)

廣東省典型赤紅壤區(qū)耕層土壤養(yǎng)分的空間變異

廖 琪1, 胡月明1,2,3, 胡小飛1, 趙錦玉4, 王 璐1,2

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 廣東 廣州 510642;

2.廣東省土地利用與整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣東 廣州 510642;

3.青海大學(xué) 農(nóng)牧學(xué)院, 青海 西寧 810016; 4.廣東友元國(guó)土信息工程有限公司, 廣東 廣州 510642)

摘要：[目的] 探討我國(guó)典型赤紅壤區(qū)——廣州市增城區(qū)耕層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量的空間變異規(guī)律，為赤紅壤區(qū)耕層種植的平衡施肥、水土保持和環(huán)境保護(hù)提供依據(jù)。 [方法] 利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和地理信息系統(tǒng)技術(shù)。 [結(jié)果] 研究區(qū)耕層土壤有效磷的含量較高，速效鉀的變異系數(shù)最大(107.78%)，有機(jī)質(zhì)的變異系數(shù)最小(32.51%)，變異系數(shù)由大到小依次為：速效鉀>有效磷>全氮>有機(jī)質(zhì)；有機(jī)質(zhì)、全氮具有強(qiáng)烈的各向同性空間自相關(guān)性，有效磷與速效鉀有著較明顯的各向異性空間自相關(guān)性；有機(jī)質(zhì)、全氮有著相似的空間分布規(guī)律，含量呈東南部高西北低的趨勢(shì)，有效磷含量處于中上偏高水平，空間分布從北向南呈逐步增多趨勢(shì)，速效鉀空間分布相對(duì)比較復(fù)雜，各個(gè)養(yǎng)分級(jí)別都有一定量的分布，總體由北到南逐漸增多。 [結(jié)論] 在一定空間范圍內(nèi)，耕層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀具有不同強(qiáng)度的空間相關(guān)性，且選取合適的方向性半方差函數(shù)模型能更好地?cái)M合其空間變異情況。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng); 地統(tǒng)計(jì)學(xué); 土壤養(yǎng)分; 空間變異

土壤是人類賴以生存和發(fā)展的最根本的基礎(chǔ)和空間，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。土壤肥力是土壤支持生物生產(chǎn)能力的集中體現(xiàn)，是土壤凈化環(huán)境能力及促進(jìn)動(dòng)植物和人類健康能力的基本保證[1]。而耕地則是人們獲取糧食及其他農(nóng)產(chǎn)品不可替代的生產(chǎn)資料，耕地肥力將直接影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和效益，此外，土壤養(yǎng)分還存在空間變異性。自20世紀(jì)80年代以來，利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究土壤養(yǎng)分空間變異性是土壤科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一[2]，如Haefelel和Wopereis[3]對(duì)西非內(nèi)加爾谷地的大面積水稻田區(qū)的研究表明，各種營(yíng)養(yǎng)元素在空間上存在明顯的變異，并以此作為單位面積施肥量的依據(jù)。赤紅壤亦名磚紅壤性或磚紅壤化紅壤是在強(qiáng)烈脫硅富鋁化作用和旺盛的生物循環(huán)作用下形成的，作為南亞熱帶的代表性土壤，是廣東省山地丘陵地區(qū)的主要土壤資源，占該省土壤總面積44.7%，也是我國(guó)重要的土地后備資源，具有極大的生產(chǎn)潛力[4]。針對(duì)赤紅壤區(qū)域土壤及其環(huán)境的特殊性狀，國(guó)內(nèi)學(xué)者開展了相關(guān)研究。鐘繼洪等[5]研究了南亞熱帶丘陵赤紅壤物理、化學(xué)性質(zhì)變(退)化的特征及其原因。劉序，胡月明，李華興等[6]建立廣東赤紅壤數(shù)字高程模型(DEM)，提取海拔高度、坡度、坡向和地勢(shì)起伏度，探索了大尺度下全氮分布與地形特征的關(guān)系。馮宏等[7]分析了赤紅壤丘陵坡地不同侵蝕部位土壤養(yǎng)分和微生物特征變異性。這些研究大多集中于其演變機(jī)理與分布規(guī)律，而對(duì)于赤紅壤區(qū)耕層土壤養(yǎng)分的空間變異性研究則較少。由于受南亞熱帶高溫多雨氣候、低丘臺(tái)地的地形以及人類不合理的農(nóng)業(yè)活動(dòng)影響，水土流失嚴(yán)重，土壤風(fēng)化淋溶強(qiáng)烈，土壤肥力低下，土地承載力下降，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境惡化[8]。因此，揭示赤紅壤區(qū)耕層土壤養(yǎng)分的空間變異特征，有助于提高肥料利用率和減少生態(tài)環(huán)境污染[9]。本研究以典型的赤紅壤區(qū)——廣州市增城區(qū)為研究區(qū)，采用GIS和地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究耕層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量的空間分布特征及其變化規(guī)律，為赤紅壤區(qū)耕層種植的平衡施肥、水土保持和環(huán)境保護(hù)提供依據(jù)。

1研究材料與方法

1.1　研究區(qū)概況

增城區(qū)位于廣東省廣州市中南部、珠江三角洲東北部、廣州東部，毗鄰港澳，東臨惠州，北界從化，全區(qū)土地面積共161 400 hm2，截至2010年末耕地總面積為22 839.72 hm2，其中水田14 261.57 hm2、水澆地7 771.14 hm2、旱地807.01 hm2，人均耕地面積0.052 hm2，農(nóng)業(yè)人口人均耕地0.072 hm2。位于北緯23°5′—23°37′，東經(jīng)113°29′—114°0′，地勢(shì)自北向南降低，山地以中低山為主，占土地總面積的8.3%。地貌主要以丘陵、平原為主，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫為22.2 ℃，年均降雨量為1 869 mm，境內(nèi)有大小河流6條，土壤自然條件較好，作為典型的赤紅壤區(qū)域，區(qū)內(nèi)有水稻土和赤紅壤2個(gè)土類，赤紅壤型、沼澤型、潴育型水稻土等10個(gè)亞類和28個(gè)土屬，作物種植主要有水稻、玉米、油茶、花生、藥材、甘蔗、柑橘等，是珠江三角洲糧食、水果、蔬菜、禽畜和鮮活商品的主要生產(chǎn)基地。

1.2　數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.2.1數(shù)據(jù)來源本研究所采用的數(shù)據(jù)來源于2011年增城區(qū)耕地地力調(diào)查成果以及耕地質(zhì)量等級(jí)成果補(bǔ)充完善工作成果，含采樣點(diǎn)共2 397個(gè)，其樣點(diǎn)分布情況為：按土類分：水稻田2 005個(gè)、潮土392個(gè)；按土壤質(zhì)地分：輕壤473個(gè)、砂壤306個(gè)、砂土62個(gè)、黏土156個(gè)、中壤1 099個(gè)、重壤301個(gè)。其樣點(diǎn)分布如圖1所示。

圖1　研究區(qū)耕層及土壤采樣點(diǎn)分布

1.2.2研究方法經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)方法是人們最早用來研究土壤空間變異的方法，其統(tǒng)計(jì)原理是假設(shè)研究的變量為純隨機(jī)變量，樣本之間是完全獨(dú)立且服從某種己知的概率分布。隨著越來越多的研究發(fā)現(xiàn)[10-12]，許多土壤特性在空間上并不是獨(dú)立的，不屬于純隨機(jī)變量，而是在一定范圍內(nèi)存在著空間上的相關(guān)性。在土壤空間變異性研究中使用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，主要是與地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法相結(jié)合來應(yīng)用[13-14]。地統(tǒng)計(jì)學(xué)是以區(qū)域化變量、隨機(jī)函數(shù)和平穩(wěn)性假設(shè)等概念為基礎(chǔ)，以半方差函數(shù)(變異函數(shù))為核心，以克里格插值法為手段，研究在空間分布上具有隨機(jī)性與結(jié)構(gòu)性的自然空間變異問題[15]，作為一種加權(quán)移動(dòng)平均的內(nèi)插方法，優(yōu)點(diǎn)是能得到內(nèi)插計(jì)算中產(chǎn)生的獨(dú)立誤差值，可由已知點(diǎn)內(nèi)插估計(jì)點(diǎn)間土壤特性空間相關(guān)性，具有較好的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性和精確性。半方差值計(jì)算公式為：

(1)

式中：R(h)——半方差值； h——樣點(diǎn)空間間距； N(h)——空間間距為h的樣點(diǎn)數(shù)； Z(xi)，Z(xi+h)——點(diǎn)xi和xi+h處的觀測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值。

半變異函數(shù)可以從數(shù)學(xué)理論上分析空間相關(guān)現(xiàn)象，其結(jié)構(gòu)分析可以分各向同性、各向異性分析和塊金效應(yīng)分析等。其中最重要的是各向同性和各向異性分析，選取最優(yōu)的半方差模型是進(jìn)行Kriging插值的基礎(chǔ)。SPSS19.0軟件對(duì)各種指標(biāo)進(jìn)行經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)分析與正態(tài)分布檢驗(yàn)，GS+9.0地統(tǒng)計(jì)分析軟件分析土壤養(yǎng)分各向同性和各向異性半方差函數(shù)以及選擇合適的半方差模型，在ArcGIS10.0中進(jìn)行地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

2結(jié)果與討論

2.1　土壤養(yǎng)分的描述性統(tǒng)計(jì)分析

特異值的存在會(huì)造成連續(xù)表面的中斷，直接影響變量的分布特征，致使變異函數(shù)失去結(jié)構(gòu)性。本研究采用域值法識(shí)別特征值，即按標(biāo)準(zhǔn)方差的倍數(shù)來識(shí)別特異值，一般特異值定為樣品均值m加減3倍標(biāo)準(zhǔn)差δ：m±3δ，然后用正常的最大值、最小值替代特異值[16]。只有當(dāng)數(shù)據(jù)服從正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài)分布時(shí)，地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法才最有效[17]，在使用地統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法之前，首先采用Kolmogorov—Smironov(K—S)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布性或?qū)?shù)正態(tài)分布性檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)僅有土壤有機(jī)質(zhì)服從正態(tài)分布，而其他變量服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布(表1)。

表1　土壤養(yǎng)分的描述性統(tǒng)計(jì)特征

變異系數(shù)的大小反映了屬性參數(shù)的空間變異程度，一般變異系數(shù)小于10%為弱變異性，在10%～70%之間為中等變異性，大于70%為強(qiáng)變異性[18]。由表1可知：變異系數(shù)由大到小依次為：速效鉀>有效磷>全氮>有機(jī)質(zhì)，數(shù)值依次為107.78%，91.74%，72.08%，32.51%，土壤全氮、有效磷和速效鉀的變異系數(shù)均大于70%，屬于強(qiáng)變異性；有機(jī)質(zhì)的變異系數(shù)介于10%～70%之間，屬中等變異性。

4種土壤養(yǎng)分的變異系數(shù)不同，可能與土壤母質(zhì)性質(zhì)、作物吸收及施肥結(jié)構(gòu)有較大關(guān)系。雖然經(jīng)過了長(zhǎng)期人耕管理，但也存在受施肥習(xí)慣不同而各有差異，對(duì)有效磷和速效鉀而言，施肥不同再加上磷在土壤中的移動(dòng)性極小，使得有效磷的含量變幅較大，而速效鉀的變異系數(shù)也因其在土壤中的流動(dòng)性大的影響，表現(xiàn)出較大的變異性。

2.2　土壤養(yǎng)分的地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

利用GS+9.0對(duì)各土壤養(yǎng)分進(jìn)行半方差最優(yōu)模型擬合，由表2可見，在各向同性半方差模型擬合中，土壤有機(jī)質(zhì)的決定系數(shù)最小，模型的擬合度較低，其空間變異結(jié)構(gòu)較差，而土壤有效磷的空間結(jié)構(gòu)明顯，擬合度較高。根據(jù)區(qū)域化變量空間相關(guān)性程度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，塊金效應(yīng)(塊金值與基臺(tái)值的比值)<25%，則變量具有強(qiáng)烈的空間相關(guān)性；在25%～75%之間，則變量具有中等程度的空間相關(guān)性，空間分布受結(jié)構(gòu)性因素(如：氣候、母質(zhì)、地形等)和隨機(jī)性因素(如：施肥、耕作管理等人為活動(dòng))共同作用；當(dāng)其>75%時(shí)，變量具有較弱的空間相關(guān)性。結(jié)合表2和圖2可以看出，4種土壤養(yǎng)分的空間相關(guān)性明顯不同，其空間相關(guān)性程度排序?yàn)椋核傩р?有效磷>全氮>有機(jī)質(zhì)，塊金效應(yīng)值依次為：68.2%，71.1%，84.4%，85.5%，其中有效磷與速效鉀的塊金效應(yīng)介于25%～75%之間，表明其具有中等強(qiáng)度的空間相關(guān)性，即有效磷與速效鉀的空間異質(zhì)性受結(jié)構(gòu)因素和隨機(jī)因素共同影響，既受成土過程、成土母質(zhì)等影響，也受人類活動(dòng)的影響，如耕作管理、施肥措施等因素影響。有機(jī)質(zhì)與全氮的塊金效應(yīng)大于75%，表明其空間異質(zhì)性與空間位置相關(guān)性較差，受隨機(jī)性因素的影響較大。變程可以反映出土壤養(yǎng)分空間自相關(guān)范圍的大小，在研究區(qū)范圍內(nèi)，不同土壤養(yǎng)分的相關(guān)距離變化范圍為2.16～183.30 km，其中，有機(jī)質(zhì)的變程最小，為2.16 km；速效鉀的變程最大，為183.30 km；其次為有效磷，變程為148.74 km；有效磷與速效鉀的最大相關(guān)距離比有機(jī)質(zhì)和全氮的大，可能與成土過程、地形、耕作施肥等因素有關(guān)。

表2　各向同性土壤養(yǎng)分半方差模型及其擬合參數(shù)

圖2　有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷與速效鉀各向同性半變異函數(shù)

由表3可知，有機(jī)質(zhì)與全氮各向異性下理論模型的決定系數(shù)小于與各向同性下理論模型變異函數(shù)模型的決定系數(shù)，而有效磷與速效鉀各向異性下理論模型的決定系數(shù)則比各向同性下理論模型的要高，決定系數(shù)高表明其模型擬合度高。各向異性下理論模型中的土壤有機(jī)質(zhì)與全氮塊金值與基臺(tái)值的比值(塊金效應(yīng))處于25%～75%之間，說明在不同的方向上都具有中等強(qiáng)度的空間相關(guān)性，受結(jié)構(gòu)性因素和隨機(jī)因素共同影響；有效磷與速效鉀的塊金效應(yīng)大于75%，表明其空間異質(zhì)性與空間位置相關(guān)性較差，受隨機(jī)性因素的影響較大。

從圖3土壤4種養(yǎng)分形狀分布的各向異性中可以看出，土壤有機(jī)質(zhì)在4個(gè)方向上的半方差函數(shù)相差不大；全氮在0°與45°方向的半方差函數(shù)較相似但與在90°和135°方向上的半方差函數(shù)有較大的差異；有效磷在0°和90°方向上的空間相關(guān)距離大于其他2個(gè)方向且半方差函數(shù)差異較大，在45°方向的空間相關(guān)距離最小，表明其各向異性較強(qiáng)；速效鉀在0°方向和90°的相關(guān)距離較大，且在45°與135°方向上的半方差函數(shù)也有差別，表明其各項(xiàng)異性強(qiáng)。

表3　各向異性土壤養(yǎng)分半方差模型及其擬合參數(shù)

通過上述各向同性與各向異性土壤養(yǎng)分半方差模型分析可得：有機(jī)質(zhì)、全氮各向異性變異不是十分明顯，在進(jìn)行Kriging插值時(shí)應(yīng)按各向同性變異處理，采用各向同性半方差函數(shù)；有效磷與速效鉀有著較明顯的各向異性變異，所以在進(jìn)行Kriging插值時(shí)按各向異性半方差函數(shù)處理。

圖3　有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷與速效鉀各向異性半變異函數(shù)

2.3　土壤養(yǎng)分的空間分布

根據(jù)所得的最優(yōu)半方差函數(shù)模型，運(yùn)用ArcGIS 10.0地統(tǒng)計(jì)分析模塊，進(jìn)行Kriging最優(yōu)內(nèi)插，得到各土壤養(yǎng)分空間分布插值圖(圖4)，并參考全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表4)進(jìn)行分析，從圖4中可以看出4種土壤養(yǎng)分的空間分布情況：土壤有機(jī)質(zhì)的含量大致表現(xiàn)為東高西低、北部地區(qū)略高于南部地區(qū)，含量主要集中在20～30 g/kg數(shù)值范圍，屬3級(jí)(高)水平，主要成大塊狀分布全區(qū)域；其次含量為10～20 g/kg，屬4級(jí)(中)水平，主要塊狀分布在東南端的石灘鎮(zhèn)以及中部小樓鎮(zhèn)、朱村街道些許區(qū)域、北部的派潭鎮(zhèn)；含量>30 g/kg區(qū)域集中塊狀分布在東部的荔城街道和增江街道。整體上，土壤有機(jī)質(zhì)含量均處于中等偏上水平，能滿足作物的生產(chǎn)需求。研究區(qū)屬于典型亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候濕潤(rùn)，中南部丘陵地區(qū)地勢(shì)平緩，土壤肥沃，耕層主要類型為水田和菜地，加之耕作措施及施用有機(jī)肥等人為因素，使有機(jī)質(zhì)保持在較好的水平。此外，施肥、耕作管理水平等人為隨機(jī)因素與河流流向等自然因素使有機(jī)質(zhì)空間自相關(guān)范圍變大。

全氮在空間格局上與有機(jī)質(zhì)有著較強(qiáng)的相似性，有機(jī)質(zhì)的積累與分解直接影響氮元素在土壤中的儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化，對(duì)土壤氮元素含量起著主導(dǎo)作用[19]。全氮含量主要集中在01～1.5 g/kg數(shù)值范圍，屬3級(jí)，處于高水平，主要呈大塊狀分布在南部與西北部地區(qū)；其次是含量為>0.5 g/kg，屬6級(jí)(很低)水平，呈大片區(qū)域分布在東北部地區(qū)；其中含量為1.5～2 g/kg與含量>2 g/kg范圍的很高與極高水平區(qū)域呈塊狀集中在石灘鎮(zhèn)三聯(lián)村、太平村、光明村與麻車村。整體上，全氮的含量處于中等偏上水平，中南部丘陵平原區(qū)，土壤質(zhì)地砂多，土壤肥沃，受耕作、施肥等人為因素的影響，使全氮的含量相對(duì)較高，而地勢(shì)較高的地區(qū)受人為因素的影響較小，受地勢(shì)、覆蓋植被和氣候的影響較大，從而含量相對(duì)較低。

表4　全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

有效磷含量較高，主要集中在20～40 g/kg，屬2級(jí)(很高)水平，含量較豐富，主要集中分布在中部以及西北部地區(qū)；其次含量>40 g/kg，屬于1級(jí)(極高)水平，主要呈大片塊狀分布在南部地區(qū)。整體上研究區(qū)有效磷的含量很高，呈現(xiàn)由南向北遞減趨勢(shì)，其原因與研究區(qū)地勢(shì)較平緩有關(guān)，土壤侵蝕較小，農(nóng)耕管理較合理使得有效磷含量保持穩(wěn)定，同時(shí)，大部分磷在土壤中以穩(wěn)定態(tài)存在，移動(dòng)性小。不同區(qū)域的農(nóng)民施磷肥量差異及耕作方式的差別導(dǎo)致了高值區(qū)呈小團(tuán)斑塊狀分布。

研究區(qū)速效鉀的空間分布相對(duì)較復(fù)雜，差異較明顯，6個(gè)養(yǎng)分級(jí)別都具有一定量的分布，含量主要集中在50～100和30～50 g/kg兩個(gè)級(jí)別上，屬于中低水平。含量最高的以小塊帶狀分布在南部石灘鎮(zhèn)的下圍村、土江村、姚沙頭村和碧江村，中部丘陵、平原區(qū)以及西部地區(qū)的速效鉀含量相對(duì)較低。南多北少，由北到南逐漸增多，這與河流流向、地勢(shì)走向有一定的關(guān)系。受結(jié)構(gòu)性因素的影響，其成土母質(zhì)花崗巖含鉀高，導(dǎo)致速效鉀含量豐富。同時(shí)，也與土地利用方式以及農(nóng)民的施肥有關(guān)，速效鉀含量較高的地區(qū)主要為菜地，施用較多的鉀肥也會(huì)致使速效鉀含量偏高。整體上研究區(qū)速效鉀含量豐富，能滿足作物生長(zhǎng)的需求，但也要注意合理施肥。

圖4　研究區(qū)土壤養(yǎng)分空間插值分布

3結(jié) 論

(1) 廣州市增城區(qū)耕層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量在一定范圍內(nèi)存在空間相關(guān)性，其中有機(jī)質(zhì)和全氮均具有較弱的空間相關(guān)性，受地形、氣候、成土母質(zhì)等非人為因素影響；有效磷與速效鉀具有中等強(qiáng)度的空間相關(guān)性，其影響因素主要包括耕作管理、作物、施肥措施等隨機(jī)因素。

(2) 運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)內(nèi)插法進(jìn)行插值時(shí)，半方差函數(shù)模型擬合需考慮方向性，以便更好的描述數(shù)據(jù)集的半方差結(jié)構(gòu)，選取更合理有效的半方差函數(shù)模型。相對(duì)于其他土壤養(yǎng)分，比較土壤養(yǎng)分各向同性與各向異性的半方差函數(shù)模擬情況，發(fā)現(xiàn)土壤速效鉀的空間分布具有更強(qiáng)的各向異質(zhì)性。

(3) 利用Kriging最優(yōu)內(nèi)插法繪制各種土壤養(yǎng)分填充的等值線圖，可以準(zhǔn)確直觀地了解研究區(qū)各種不同土壤養(yǎng)分的空間分布狀況，對(duì)于調(diào)整耕作施肥和農(nóng)業(yè)管理具有一定的指導(dǎo)作用，是進(jìn)行精準(zhǔn)施肥研究的基礎(chǔ)。

由于赤紅壤主要是由花崗巖發(fā)育而來，容易受當(dāng)?shù)馗邷囟嘤旮蓾竦臍夂蛴绊?，使得赤紅壤土容易被侵蝕，土體薄，林木立地條件差，保水保肥的能力較差，而土壤對(duì)有效磷的固定能力強(qiáng)，因此有效磷總體上含量豐富，而有機(jī)質(zhì)含量對(duì)于耕作不同的農(nóng)作物而有差異，對(duì)于土壤有機(jī)質(zhì)含量較低的區(qū)域，應(yīng)該注意有機(jī)無機(jī)肥相結(jié)合，注重有機(jī)肥的施用和采用秸稈還田的方式保持有機(jī)質(zhì)的含量，并盡量種植固肥效果較好的作物，合理的施肥對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高作物產(chǎn)量尤為重要。在對(duì)赤紅壤區(qū)開發(fā)利用上應(yīng)采取封山育林，恢復(fù)植被，控制水土流失?？茖W(xué)施肥，保持土壤的肥力，局部土體深厚的地段，可加強(qiáng)水土保持工程建設(shè)，合理種植，防止水土流失，增施有機(jī)肥及礦質(zhì)肥，調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分平衡。

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Spatial Variability of Topsoil Nutrients in Typical Lateritic Red Soil Areas of Guangdong Province

LIAO Qi1, HU Yueming1,2,3, HU Xiaofei1, ZHAO Jinyu4, Wang Lu1,2

(1.CollegeofNaturalResourcesandEnvironment,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou,Guangdong510642,China; 2.GuangdongProvincialKeyLaboratoryofLandUseandConsolidation,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou,Guangdong510642,China; 3.CollegeofAgricultureandAnimalHusbandry,QinghaiUniversity,Xining,Qinghai810016,China; 4.GuangdongYouyuanLandInformationTechnologyCo.,Ltd,Guangzhou,Guangdong510642,China)

Abstract：[Objective]The spatial variabilities and spatial distribution patterns of topsoil organic matter(SOM), total nitrogen(TN), available phosphorus(P) and available potassium(K) in Zengchen District of Guangzhou City were analyzed in order to provide some hints on how to improve fertilizer use efficiency and to prevent water and soil pollution in analogous area with lateritic red soil. [Method] Geostatistic and GIS methods are used in this study. [Result] The results showed that P content is high overall in the district. The maximum coefficient of spatial variation comes with K, up to 107.78%; whereas the minimum nutrient is SOM, about 32.51%. Coefficients of variation have a rank of K>P>TN>SOM. SOM and total N have distinct spatially isotropy auto-correlations; On the contrary, available P and K behave obvious anisotropy auto-correlations. The contents of SOM and TN are higher in the southeast and northwest, but lower in the central; P content of the district increases from north to south gradually. A general increase from north to south displays for the spatial distribution of K content, but it seems to be more complicated. [Conclusion] If observed within a certain space, topsoil SOM, TN, P and K have their different spatial correlations, upon which, a suitable directional semi-variance function model need to be find out to describe their spatial variabilities better.

Keywords:GIS; geostatistics; soil nutrient; spatial variability

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-288X(2015)06-0322-07

中圖分類號(hào)：S158

通信作者：王璐(1976—),女(漢族),河北省保定市人,博士研究生,碩士生導(dǎo)師,副教授,主要從事地理信息系統(tǒng)應(yīng)用與土地資源管理方面的研究。E-mail:selinapple@163.com。

收稿日期：2014-09-22修回日期：2014-10-10

資助項(xiàng)目：國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng) “面向現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)的用地效益提升關(guān)鍵技術(shù)”(20131100403)

第一作者：廖琪(1988—),男(漢族),湖南省衡陽縣人,碩士研究生,研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)應(yīng)用與土地資源管理。E-mail:scau2012gislq@163.com。