高浩然， 周 勇， 劉甲康， 王 麗

(1.華中師范大學(xué) 城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 湖北 武漢 430000； 2.地理過程分析與模擬湖北省重點實驗室， 湖北 武漢 430000)

土壤養(yǎng)分是土壤中能直接或經(jīng)轉(zhuǎn)化后被植物根系吸收的礦質(zhì)營養(yǎng)成分。土壤有機質(zhì)、氮、磷、鉀作為土壤養(yǎng)分中最常見的元素，不僅是植物生長必須的營養(yǎng)物質(zhì)，也是評價土壤質(zhì)量的重要標(biāo)準[1]。土壤有機質(zhì)對土壤團粒結(jié)構(gòu)及保水能力起著至關(guān)重要的作用，而土壤鉀和磷元素又是農(nóng)作物生長過程及土壤化學(xué)過程中不可或缺的元素[2]。當(dāng)缺乏某種營養(yǎng)元素并低于農(nóng)作物生長所需含量時，則會造成植物生長緩慢甚至死亡，進而導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，并可能造成土壤化學(xué)成分失衡。而過量的施用肥料同樣也會造成農(nóng)田土壤和水污染[3]，而且不同農(nóng)作物生長所需的營養(yǎng)元素配比也存在差異。土壤有機質(zhì)和全氮影響著土壤的理化性質(zhì)，是土壤質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)和土壤肥力指標(biāo)[4]；土壤全磷是耕地土壤肥力和質(zhì)量的主要決定因素和指標(biāo)[5]；速效鉀是土壤鉀素供應(yīng)能力尤其是耕地土壤表征鉀素豐缺的重要指示性指標(biāo)[6]，但由于土壤鉀素在各形態(tài)間存在一定的漸變性動態(tài)平衡，即外源鉀素影響下的速效態(tài)鉀易向緩效態(tài)轉(zhuǎn)化[7]。目前，針對土壤有機質(zhì)含量[8-10]的相關(guān)研究較多，對土壤鉀和磷元素研究較少。許多研究成果為土壤養(yǎng)分和影響因素的相關(guān)性研究提供了一定的思路啟發(fā)，如馮新新[11]等人研究了太谷區(qū)桃園養(yǎng)分投入與土壤養(yǎng)分的關(guān)系；張金燕[12]等人對干旱荒漠區(qū)不同土地利用方式下土壤養(yǎng)分時空特征進行研究；謝仕達[13]等人對不同調(diào)理劑與土壤養(yǎng)分之間的關(guān)系進行討論，并且解釋了土壤微生物群落與之相關(guān)性。鄒佳何[14]等人對吉林汪清天然云冷杉針闊混交林的土壤養(yǎng)分影響因素進行了研究；金明清等人對四川省鹽源縣植煙土壤氮磷鉀空間變異特征及影響因素進行了研究[15]。在農(nóng)田土壤養(yǎng)分相關(guān)研究中，已有學(xué)者對地形條件[16-18]、氣候條件[19-21]、河流水庫[22]等環(huán)境因子以及土地利用方式[23-24]、種植模式[25]等人為因子與土壤養(yǎng)分狀況進行了相關(guān)性分析，而基于縣域尺度的多種養(yǎng)分因子與多種環(huán)境要素的相關(guān)性研究較少。

信息熵最早由Shannon于1948年首次引入，多用于經(jīng)濟學(xué)[26-27]、統(tǒng)計學(xué)[28-29]等領(lǐng)域的研究。由于信息熵能夠最大化地利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)，并且允許采用基于經(jīng)驗的主觀信息方法進行分析研究[30]，近年來廣泛用于地理學(xué)研究中，如易晶晶等人[31]引入信息熵原理研究了1980—2015年廣東省用水結(jié)構(gòu)的時空演變特征。陽艾利等人[32]對香溪河流域降雨—徑流相關(guān)性進行了分析。陳彥光等人[33]利用熵值定律對鄭州等城市的土地利用結(jié)構(gòu)進行分析研究。李秀霞等人[34-35]通過引入信息熵原理，研究了黃河流域土壤侵蝕的空間影響因素以及南京市土壤Cr含量的空間分布與土地利用方式的相關(guān)性。本研究引入信息熵理論和技術(shù)，以棗陽市為研究區(qū)，以現(xiàn)有耕地為研究對象，選取土壤有機質(zhì)、全氮、速效鉀、緩效鉀、有效磷5種土壤樣分指標(biāo)和10種環(huán)境影響因子，深入分析各種土壤養(yǎng)分含量的空間分布特征，探討各種土壤養(yǎng)分含量與環(huán)境因子之間的相關(guān)性，以期為棗陽市耕地農(nóng)作物產(chǎn)量提升，耕地土壤施肥管控、土壤養(yǎng)分提升及耕地質(zhì)量提升、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護等相關(guān)工作提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

棗陽市位于湖北省西北部，鄂豫兩省交界處，南襄盆地東南部，是湖北省降水量最少的地區(qū)，旱災(zāi)頻繁[36]。棗陽市位于東經(jīng)112°30′—113°00′，北緯31°40′—32°40′之間。該市多年平均降雨量約為723.1 mm,多年平均氣溫15.4 ℃[37]。根據(jù)2018年棗陽市統(tǒng)計年鑒，2018年末棗陽市耕地總面積160 315 hm2，其中旱地面積89 232 hm2，約占全部耕地面積的55.7%，水田69 285 hm2，占全部耕地面積43.2%，水澆地面積1 798 hm2，僅占該市所有耕地面積的1%，耕地面積占總面積的4.9%。

1.2 耕地土壤養(yǎng)分影響因子選擇與數(shù)據(jù)處理

1.2.1 土壤樣本采集與養(yǎng)分含量測定 土壤采樣是相關(guān)研究工作開展的前提和基礎(chǔ)[38]，根據(jù)《全國耕地質(zhì)量等級評價指標(biāo)體系》和《耕地質(zhì)量等級》(GB/T33469-2016)等相關(guān)規(guī)程的技術(shù)要求，結(jié)合研究區(qū)自然環(huán)境、耕作制度、管理水平等相關(guān)因素進行采樣點布設(shè)，棗陽市共布設(shè)240個耕地土壤樣本，并在2019年10月末至11月中旬(秋收后)進行野外采集工作，獲取2019年棗陽市地表以下0—20 cm范圍內(nèi)耕層土壤樣本，并記錄各采樣點土地利用方式。將土壤樣本帶回室內(nèi)進行稱重、過篩、除雜、風(fēng)干等工作，并采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化容量法測定有機質(zhì)含量[39]；采用半微量開氏蒸餾法測定全氮含量；采用乙酸銨浸—提火焰光度計法測定速效鉀含量[40]；熱硝酸浸提—火焰光度計法測定緩效鉀含量[41]；采用浸提—鉬銻抗比色法測定土壤有效磷含量[42]。按照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī)分析方法》，土壤pH值含量通過電位法測得。由于野外采樣及實驗室化驗受人為因素影響，養(yǎng)分含量實測值存在異常值的情況，本研究采用格拉布斯法[43]與臨近點數(shù)據(jù)比較法相結(jié)合，對存在異常值的樣點進行識別并剔除，剔除后保留研究區(qū)樣點237個。

1.2.2 影響因子選擇與處理 參考相關(guān)研究[44-46]，結(jié)合棗陽市實際情況，選擇土壤類型、成土母質(zhì)、土壤pH值、高程(DEM)[47]、坡度、地表起伏度、植被覆蓋度指數(shù)(NDVI)、氣溫和降水量9個自然環(huán)境因子與土地利用方式1個人類活動因子。運用ArcGIS 10.2軟件，以ASTER GDEM 30 m分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)產(chǎn)品(地理空間數(shù)據(jù)云http:∥www.gscloud.cn/)為基礎(chǔ)，獲取高程(DEM)、坡度和地表起伏度。利用ENVI 5.3軟件，基于從地理空間數(shù)據(jù)云平臺獲取的2018年Landset 8遙感圖像，提取歸一化植被指數(shù)(NDVI)。年平均氣溫和年平均降水量數(shù)據(jù)(2016年)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心(www.resdc.cn)。運用ArcGIS 10.2軟件對棗陽市“第二次土壤普查”土壤類型圖進行矢量化，提取成土母質(zhì)和土壤類型。

1.3 研究方法

1.3.1 克里金法 克里金法(Kriging)作為某一個指標(biāo)的空間分布[48]及空間預(yù)測的研究手段[49]，其計算公式為[50]：

Z(X)=μ+e(X)

(1)

式中：μ代表未知常數(shù)，通常被視為區(qū)域變量的平均值；x代表任意位置x上具有隨機殘差的區(qū)域化變量；e(x)均值和單位方差為零。

1.3.2 信息熵 “熵”是一個物理學(xué)概念，表示某個系統(tǒng)的存在狀態(tài)，熵的變化可以表征系統(tǒng)的演化方向，也有學(xué)者把“熵”直接理解為一個信息源發(fā)出的信號狀態(tài)的不確定程度[51]。1948年Shanno[52]將熵的概念引入信息論，用來表示某一信息源所發(fā)出的多種信息的平均信息量[30]。設(shè)xi為離散型隨機變量，其分布概率則為P(xi)，設(shè)n為樣本總體，則信息源X信息熵H(X)計算原理為:

(2)

當(dāng)出現(xiàn)二維隨機變量X,Y時，先計算兩個信息源的信息熵H(X)和H(Y)，且聯(lián)合分布概率則為P(Xi,Yi)(i=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,m)，則信息源X,Y的聯(lián)合信息熵H(X,Y)為[53]：

(3)

一般來說，H(X,Y)≤H(X)+H(Y)，且可用H(X,Y)/{[H(X)+H(Y)]}來表示變量X，Y的相關(guān)性[54]，通常情況下，兩個信息源相關(guān)性用K來表示：

(4)

其中，K∈[0,1],K值越大，則證明二者相關(guān)性越強，反之，當(dāng)K=0時說明二者不存在相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤養(yǎng)分含量統(tǒng)計分析

依據(jù)《全國第二次土壤普查肥力分級標(biāo)準》，將研究區(qū)5種土壤養(yǎng)分含量劃分為6個等級(表1)。對棗陽市237個樣點進行基本統(tǒng)計分析(表2)并依據(jù)分級標(biāo)準對237個有效樣點實測值進行分類統(tǒng)計(表3)，結(jié)果表明，土壤有機質(zhì)含量為19.00～29.07 g/kg，平均值為24.89 g/kg，變異系數(shù)小于10%，屬于空間弱變異，含量集中于2，3級水平(10～30 kg/g)，且98%的樣點有機質(zhì)含量處于3級水平。全氮含量位于0.38～2.29 g/kg范圍內(nèi)，平均值1.50 g/kg，變異系數(shù)24.49%，分布相對均勻，但集中分布于,2，3級水平，與有機質(zhì)含量分布相似。速效鉀含量水平較高，位于45～302 g/kg范圍內(nèi)，變異系數(shù)33.34%屬于中等強度變異，多集中于1,2,3級水平處。緩效鉀含量位于284～1466 g/kg范圍內(nèi)，變異系數(shù)29.27%，基本處在高級別水平(83.54%的樣點處于1級水平)，表明棗陽市耕地土壤速效鉀與緩效鉀含量較為豐富。有效磷含量位于3.20～28.90 g/kg之間，變異系數(shù)36.74%，含量分布變異性屬5種指標(biāo)中最高，含量水平級別分布較為均勻。

表1 棗陽市5種土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準

表2 棗陽市5種土壤養(yǎng)分基本統(tǒng)計特征值

表3 棗陽市5種土壤養(yǎng)分含量分級按樣點分類統(tǒng)計

2.2 正態(tài)分布檢驗

在進行克里金插值前需要對土壤樣本實測含量值進行正態(tài)分布檢驗。使用Minitab18軟件進行K-S分析，棗陽市5種土壤養(yǎng)分含量實測值均符合正態(tài)分布(p>0.005)。

2.3 地統(tǒng)計學(xué)分析

使用GS+9.0對棗陽市樣點土壤養(yǎng)分進行半變異函數(shù)分析，結(jié)果詳見表4。根據(jù)R2越接近于1，RSS越小的原則，選擇克里金插值分析模型。土壤有機質(zhì)、全氮、速效鉀和緩效鉀的塊金值較高，表明其空間變異性受到自然環(huán)境因素和人類活動因素共同影響[55]，而有效磷塊金值較低，且低于0.25，說明棗陽市土壤有效磷空間變異性因素主要受自然因素影響。

表4 棗陽市土壤養(yǎng)分半變異函數(shù)模型

2.4 耕地土壤養(yǎng)分克里金插值分析

本研究利用ArcGIS 10.2的插值分析工具，選取普通克里金(OK)法，對棗陽市237個有效樣點測得的土壤有機質(zhì)、全氮、速效鉀、緩效鉀、有效磷5種土壤養(yǎng)分指標(biāo)進行空間插值，柵格大小設(shè)置為100 m×100 m，得到5種土壤養(yǎng)分含量空間分布圖(圖1)。由于有機質(zhì)含量水平較為單一，為體現(xiàn)出空間分布差異，則在插值過程中對有機質(zhì)含量分級進行適當(dāng)調(diào)整，并對237個樣點的5種土壤養(yǎng)分含量以鄉(xiāng)鎮(zhèn)分類統(tǒng)計(表4)。從圖1和表5可知，有機質(zhì)含量在平林、七方、太平鎮(zhèn)分布較高，棗陽市郊、楊垱、劉升鎮(zhèn)等含量分布稍低，但棗陽市范圍內(nèi)有機質(zhì)含量水平基本一致，考慮當(dāng)?shù)赜袡C質(zhì)含量積累較好，或存在人為影響使得有機質(zhì)含量保持相對單一且較為豐富的水平。全氮含量較為豐富的地區(qū)為太平、七方、平林鎮(zhèn)等，平均值超過1.65 g/kg以上，劉升鎮(zhèn)與棗陽市郊全氮含量較差，平均值不足1.5 g/kg，且極低值位于劉升鎮(zhèn)，與有機質(zhì)含量分布類似，這與武治華等人提到土壤中的氮有95%是以有機狀態(tài)存在且證明了有機質(zhì)與全氮含量存在強相關(guān)性[56]的研究結(jié)果相似。土壤速效鉀含量在分布格局上存在一定差異，其中琚灣鎮(zhèn)、鹿頭鎮(zhèn)平均值最高，高值區(qū)位于琚灣鎮(zhèn)境內(nèi)，存在兩個顯著低值區(qū)，位于棗陽市興隆鎮(zhèn)境內(nèi)。緩效鉀空間異質(zhì)性較弱，全域含量水平較高，考慮耕作時施肥量和施肥強度較大使得部分樣點含量遠超過國家標(biāo)準(極值為1466 mg/kg)，高值區(qū)位于琚灣鎮(zhèn)境內(nèi)，但也存在一個明顯的低值區(qū)，位于興隆鎮(zhèn)境內(nèi)。有效磷分布空間異質(zhì)性較強，且全域含量水平較低，琚灣鎮(zhèn)及棗陽市西北部含量較高，而棗陽市郊、興隆鎮(zhèn)等大多鄉(xiāng)鎮(zhèn)有效磷含量水平較低，后期應(yīng)當(dāng)加強上述地區(qū)土壤有效磷含量的提升和施肥管控。

表5 棗陽市耕地土壤養(yǎng)分按鄉(xiāng)鎮(zhèn)分類

圖1 棗陽市5種耕地土壤養(yǎng)分空間分布

2.5 土壤養(yǎng)分與環(huán)境因子相關(guān)性分析

為進一步分析土壤養(yǎng)分含量的空間分布差異性，需要對土壤養(yǎng)分含量和環(huán)境影響因子的相關(guān)性進行探討，10種影響因子類型及評價指標(biāo)詳見表6。本研究采用信息熵原理對土壤養(yǎng)分含量與影響因子的相關(guān)性進行分析，計算土壤養(yǎng)分含量與環(huán)境影響因子的分布概率以及二者的聯(lián)合分布概率，以全氮含量和成土母質(zhì)為例，棗陽市成土母質(zhì)與全氮含量聯(lián)合分布概率矩陣詳見表7。

表6 土壤養(yǎng)分10種影響因子類型及其評價指標(biāo)

表7 棗陽市成土母質(zhì)與全氮含量聯(lián)合分布概率矩陣

將該矩陣帶入公式(2)—(3)得出成土母質(zhì)與全氮含量的空間相關(guān)系數(shù)K=0.031，說明棗陽市全氮含量與成土母質(zhì)之間存在相關(guān)性，且不單一受成土母質(zhì)影響。其他影響因子(土壤類型、土壤pH值、高程、坡度、地表起伏度、土地利用方式、NDVI、平均氣溫和平均降水量)與全氮含量相關(guān)系數(shù)以及其他養(yǎng)分含量(有機質(zhì)、速效鉀、緩效鉀、有效磷)與影響因子的相關(guān)系數(shù)計算方法如上所示，最后計算得出各土壤養(yǎng)分與各環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)K值(表8)。

表8 棗陽市5種土壤養(yǎng)分與環(huán)境因子相關(guān)系數(shù)(K值)統(tǒng)計結(jié)果

5種土壤養(yǎng)分含量與影響因子的相關(guān)性大小排序如圖2所示，與各土壤養(yǎng)分含量相關(guān)性最強的5種影響因子分別為：全氮含量，坡度>成土母質(zhì)>土壤類型>平均降水量>高程>；有機質(zhì)含量，坡度>成土母質(zhì)>土壤類型>平均降水量>高程；速效鉀含量，成土母質(zhì)>平均氣溫>土壤pH值>平均降水量>土壤類型；緩效鉀含量，成土母質(zhì)>平均氣溫>土壤pH值>坡度>平均降水量；有效磷含量，成土母質(zhì)>土壤類型>平均降水量>土壤pH值>坡度。

圖2 棗陽市5種土壤養(yǎng)分與影響因子相關(guān)性統(tǒng)計

3 討 論

3.1 地形對土壤養(yǎng)分空間格局的影響

根據(jù)信息熵模型計算結(jié)果可知，棗陽市海拔與坡度兩種地形因子與土壤養(yǎng)分含量存在一定的相關(guān)性。其中，海拔(高程)為土壤有機質(zhì)和全氮含量格局的5種主控因素之一；坡度為土壤有機質(zhì)、全氮、緩效鉀和有效磷含量的5種主控因素之一。平均氣溫為土壤根據(jù)以往研究結(jié)果，海拔越高，氣溫越低，土壤有機質(zhì)積累越明顯[10]，而坡度則會影響耕地排水進而影響土壤養(yǎng)分的流失從而導(dǎo)致土壤養(yǎng)分豐缺的空間異質(zhì)性。棗陽市大部分地區(qū)土壤有機質(zhì)含量基本符合這一規(guī)律，但在高海拔地區(qū)(高程值>200 m)存在有機質(zhì)含量為28.813 g/kg，緩效鉀含量為1 466 g/kg，速效鉀為254 g/kg的高值區(qū)，這與陳洋[15]等人對土壤養(yǎng)分與海拔高度呈顯著正相關(guān)的研究結(jié)果不一致。棗陽市所處鄂北崗地與漢江平原交界，人類活動強度較大，因此考慮人為因素對耕地土壤養(yǎng)分含量的影響較大(表9)。

表9 不同海拔高度下土壤養(yǎng)分含量統(tǒng)計特征

棗陽市坡度較為平緩，大部分樣點位于坡度小于2°的地區(qū)。其中，土壤有機質(zhì)和全氮出現(xiàn)隨坡度增加而養(yǎng)分含量平均值增加的情況，速效鉀、緩效鉀、有效磷含量隨坡度增加而降低且均在坡度位于8°～10°的范圍內(nèi)出現(xiàn)最低值，坡度>10°含量都有所增加，這與金明清[13]等人對坡度與土壤氮磷鉀等元素相關(guān)性研究結(jié)果存在出入，考慮本研究與其所選養(yǎng)分指標(biāo)不同，可能受自然環(huán)境影響不明顯，且土壤有機質(zhì)和全氮變異系數(shù)隨坡度增大而有所增加，根據(jù)信息熵研究模型計算結(jié)果可知，坡度與土壤有機質(zhì)和全氮的相關(guān)性較強，考慮坡度較大的地區(qū)土壤養(yǎng)分流失變化及人為施肥作用共同影響，需進一步分析研究(表10)。

表10 不同坡度下土壤養(yǎng)分含量統(tǒng)計特征

3.2 氣候因子對土壤養(yǎng)分空間格局影響

氣候因子對土壤養(yǎng)分含量影響也較為顯著，氣溫越高，土壤微生物活性越強，植物生長所消耗的養(yǎng)分速率越快，土壤有機質(zhì)積累越緩慢，而降水豐缺對土壤微量元素的淋溶作用和土壤水蒸發(fā)速率的影響也較為明顯[57]。本研究中，根據(jù)信息熵模型計算結(jié)果可知，平均氣溫與棗陽市耕地土壤速效鉀、緩效鉀、有效磷含量空間格局相關(guān)性較強(相關(guān)性K分別為0.026，0.017，0.015)，為這3種養(yǎng)分空間格局影響因子相關(guān)性大小前五位。結(jié)合樣點分布情況將棗陽市平均氣溫分為5個等別，并統(tǒng)計不同平均氣溫下5種土壤養(yǎng)分含量情況(表11)。由表11可知，棗陽市土壤速效鉀含量隨程度氣溫升高而降低，這與吳利杰[58]等人對近萬年以來氣候變化與土壤鉀素演變規(guī)律，發(fā)現(xiàn)年均氣溫越高，土壤中速效鉀也越高這一結(jié)論不符合，緩效鉀含量隨氣溫變化規(guī)律同速效鉀一致，并且棗陽市平均海拔較低，區(qū)域內(nèi)年均氣溫變化不明顯，同時由于海拔較低區(qū)域氣候條件好，農(nóng)作物生長速度快，對土壤鉀素吸收率隨氣溫升高而增加導(dǎo)致土壤養(yǎng)分含量降低。

表11 不同溫度條件下土壤養(yǎng)分含量統(tǒng)計特征

降水量與棗陽市耕地土壤5種養(yǎng)分的相關(guān)性均較強。本研究按每50 mm對降水量分為4個等別對5種土壤養(yǎng)分含量進行統(tǒng)計。統(tǒng)計結(jié)果詳見表12所示。

表12 不同降水條件下土壤養(yǎng)分含量統(tǒng)計特征

其中，土壤有機質(zhì)含量在降水量<900 mm時其含量隨降水量升高而升高，在850～900 mm平均值最大，降水量>900 mm時土壤有機質(zhì)含量有所降低，考慮降水對土壤養(yǎng)分的淋溶作用增大使得土壤有機質(zhì)含量降低。全氮含量隨降水量增加而增加，楊山[19]等人研究發(fā)現(xiàn)降水量通過提高土壤中的氮元素的轉(zhuǎn)移進而促進植物對土壤氮元素的吸收利用且土壤氮素與降水量呈正相關(guān)。但水分過多會導(dǎo)致土壤氮元素含量降低[15]，本研究則顯示土壤全氮與降水量呈負相關(guān)，考慮平原區(qū)水田—旱地兩季輪作，土壤原始礦質(zhì)向土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化速率小于農(nóng)作物對氮素吸收速率，還需結(jié)合種植模式與耕作制度等進一步分析。

3.3 土壤屬性因子與土壤養(yǎng)分含量空間格局影響

土壤養(yǎng)分一部分主要來自于成土母質(zhì)中原始礦物分解，不同的成土母質(zhì)同時又決定了不同的土壤類型的發(fā)育情況。從相關(guān)性統(tǒng)計結(jié)果來看，成土母質(zhì)、土壤類型與各土壤養(yǎng)分含量的相關(guān)性都比較強，表明成土母質(zhì)對土壤成分起到了一定的決定作用，與萬盼[9]等人的研究結(jié)果一致。但相關(guān)性指數(shù)K值都較低，說明受到后期人為施肥與農(nóng)作物消耗以及灌溉排水導(dǎo)致的土壤水化學(xué)反應(yīng)及養(yǎng)分流失的影響，這也是耕作土壤與天然土壤的典型區(qū)別之一。

土壤pH值是速效鉀、緩效鉀、有效磷三種土壤養(yǎng)分相關(guān)性較強的環(huán)境因子，考慮人為鉀肥和磷肥的施用對土壤pH值存在一定的影響，而土壤過酸或過堿都會對農(nóng)作物造成一定影響[59]，且不同農(nóng)作物對土壤pH值的要求也不同，后期在進行施肥管控的過程中應(yīng)當(dāng)更加注重針對性管理。

4 結(jié) 論

(1) 棗陽市5種土壤養(yǎng)分含量基本處于中等水平，且土壤有機質(zhì)、緩效鉀含量水平單一且較為豐富，而速效鉀、有效磷含量在棗陽市范圍內(nèi)存在比較明顯的豐缺差異(有效磷含量變異系數(shù)最高)。根據(jù)克里金差值結(jié)果可知，土壤緩效鉀含量空間異質(zhì)性較弱，其余養(yǎng)分含量均存在一定程度上的空間異質(zhì)性。

(2) 運用信息熵原理對棗陽市5種土壤養(yǎng)分和10種環(huán)境因子的相關(guān)性進行分析，結(jié)果表示每種土壤養(yǎng)分與10種環(huán)境因子均存在一定程度上的相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)K>0)，其中，成土母質(zhì)、土壤類型、平均降水量和平均溫度與5種土壤養(yǎng)分含量均存在相關(guān)性，土壤pH與有效磷、速效鉀和緩效鉀也存在相關(guān)性，且每種土壤養(yǎng)分含量不受單一環(huán)境因子的影響。

(3) 由于樣本及實驗室條件限制，未獲取與自然環(huán)境相關(guān)度更強的全磷、全鉀等含量值，這在后續(xù)研究中應(yīng)當(dāng)進一步分析總結(jié)評價指標(biāo)的選擇，并注意采樣及化驗精度與技術(shù)。

(4) 根據(jù)研究結(jié)果，自然環(huán)境因子與棗陽市耕地土壤養(yǎng)分含量存在一定的相關(guān)性，但耕地土壤還應(yīng)考慮施肥措施、種植制度等相關(guān)人類活動因子，在后續(xù)的研究中應(yīng)當(dāng)進一步分析人類活動因子對耕地土壤養(yǎng)分的類型，以期精準指導(dǎo)農(nóng)田管理、施肥管控，提高棗陽市耕地質(zhì)量，促進區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。