摘要：以大興安嶺南麓阿榮旗農(nóng)田土壤為研究對象，探索阿榮旗農(nóng)田土壤養(yǎng)分空間異質(zhì)性。結(jié)果表明，阿榮旗農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)、全鉀、全磷、全氮含量分別為47.48、29.31、1.57、2.27 g/kg，土壤養(yǎng)分總體含量豐富，適宜作物生長，土壤各養(yǎng)分變異度均在10%～100%，為中等變異程度且各樣點(diǎn)單因素顯著，各樣點(diǎn)存在顯著的空間異質(zhì)性。為合理優(yōu)化施肥方案，改善耕作方式，實(shí)現(xiàn)阿榮旗農(nóng)田各樣點(diǎn)土壤養(yǎng)分平衡、地力提升提供科學(xué)依據(jù)，為構(gòu)建大興安嶺南麓耕地地力評價體系提供理論支撐。

關(guān)鍵詞：土壤養(yǎng)分；空間異質(zhì)性；變異度；相關(guān)性；大興安嶺南麓；阿榮旗

中圖分類號：S158.2" " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2023）03-0025-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.03.005 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Spatial heterogeneity of soil nutrients in farmland at the southern foot of Daxinganling

LIU Zhan-yong1，ZHANG Jia-qian1，LI Juan1，ZHANG Xiang-qian2，LI Ya-hua1，ZHANG De-jian1

（1. College of Life Sciences/Key Laboratory of Forage and Specialty Crops， Ministry of Education， Inner Mongolia University， Hohhot" 010070，China； 2. Inner Mongolia Academy of Agricultural amp; Animal Husbandry Sciences/Key Laboratory for Ecological Restoration and Pollution Control of Degraded Farmland， Hohhot" 010031，China）

Abstract：This study took the farmland soil of Arong Banner at the South foot of Daxinganling as the research object，to explore the spatial heterogeneity of the farmland soil nutrients in Arong Banner. The results showed that the contents of organic matter， total potassium， total phosphorus and total nitrogen in the farmland soil of Arong Banner were 47.48， 29.31，1.57， 2.27 g/kg， respectively. The nutrient content of the soil was rich and suitable for crop growth. The variability of the nutrients in the soil was between 10% and 100%， which was a moderate degree of variability， and the single factor at each point was significant， and there was significant spatial heterogeneity at each point. It provided a scientific basis for reasonably optimizing fertilization schemes， improving farming methods， realizing soil nutrient balance and improving soil fertility at various points of Arong Banner farmland， and provided theoretical support for constructing a farmland fertility evaluation system at the Southern foot of Daxinganling.

Key words：soil nutrients； spatial heterogeneity； variability； relevance； south foot of Daxinganling； Arong Banner

農(nóng)田土壤養(yǎng)分是作物必需的營養(yǎng)元素，直接影響土壤肥力［1］。土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀的空間異質(zhì)性受地形、氣候、成土母質(zhì)、土壤類型等自然因素和施肥、耕作方式、管理制度等人為活動的多方面影響，對農(nóng)田施肥水平、耕地合理利用、農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義［2-4］。阿榮旗耕地面積較大，土壤養(yǎng)分高，但由于耕地的不合理利用，農(nóng)業(yè)資源開發(fā)過度，耕地地力下降，農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展受到阻礙，因此，研究阿榮旗農(nóng)田土壤養(yǎng)分空間異質(zhì)性對平衡土壤養(yǎng)分、提高施肥水平具有重要意義［5，6］。

為明確阿榮旗農(nóng)田土壤養(yǎng)分的空間異質(zhì)性，本研究利用地理信息系統(tǒng)（GIS）、SPSS等技術(shù)［7-9］，分析各樣點(diǎn)土壤養(yǎng)分差異性，以期充分掌握阿榮旗農(nóng)田土壤養(yǎng)分狀況，為合理利用耕地、優(yōu)質(zhì)施肥提供科學(xué)依據(jù)，為阿榮旗以農(nóng)業(yè)為主體的經(jīng)濟(jì)提供理論支持。

1 試驗區(qū)概況與研究方法

1.1 試驗區(qū)概況

阿榮旗地處內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市東南部，與大興安嶺、松嫩平原臨近，屬于大興安嶺南麓地區(qū)，位于東經(jīng)122°02′30″—124°05′40″，北緯47°56′54″—49°19′35″。阿榮旗屬溫帶大陸性半濕潤氣候，地形呈中低山-丘陵漫崗，地勢由西北向東南呈階梯式下降趨勢，年平均氣溫1.7 ℃，年無霜期90～130 d，年平均降水量458.4 mm，農(nóng)業(yè)資源豐富，占有耕地面積31.44萬hm2，占總面積的23.05%，主要種植作物為玉米、大豆、水稻、小麥、馬鈴薯等，土地類型主要為黑土、暗棕壤、草甸土、沼澤土、粗骨土。

1.2 采樣方法

2019年收獲后，采用梅花布點(diǎn)法對亞東鎮(zhèn)、六合鎮(zhèn)、霍爾奇鎮(zhèn)、向陽峪鎮(zhèn)、音河達(dá)斡爾鄂溫克民族鄉(xiāng)、新發(fā)朝鮮民族鄉(xiāng)、得力其爾鄂溫克民族鄉(xiāng)、查巴奇鄂溫克民族鄉(xiāng)、復(fù)興鎮(zhèn)、三岔河鎮(zhèn)、興安鎮(zhèn)11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行采樣。布5個點(diǎn)進(jìn)行混合采樣，取樣深度為 0～20 cm，每666.67 hm2平均1個采樣點(diǎn)，共470個樣點(diǎn)、1 410份土樣。各采樣點(diǎn)的分布如圖1所示。

1.3 試驗方法

將土樣自然風(fēng)干后，篩取0.15 mm粒徑的土樣。含量測定方法為半微量凱氏法（全氮）、氫氧化鈉堿熔-鉬銻抗比色法（全磷）、氫氧化鈉堿熔-火焰光度法（全鉀）、重鉻酸鉀容量法-外加熱法（土壤有機(jī)質(zhì)）［10］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用軟件Excel 2010對阿榮旗農(nóng)田土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用軟件SPSS 22.0中的相關(guān)模塊對各養(yǎng)分值進(jìn)行Kolmogorov-Smirnov檢驗（顯著性水平α設(shè)定為0.05，置信區(qū)間為95%），采用Pearson做相關(guān)性分析，并進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 Kolmogorov-Smirnov 檢定

由表1、表2可知，依據(jù)全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)和DZ/T 0295—2016《土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》分析標(biāo)準(zhǔn)［11-14］，阿榮旗農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量為7.13～80.48 g/kg，均值為47.48 g/kg，亞東鎮(zhèn)土壤有機(jī)質(zhì)含量的等級為豐富，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤有機(jī)質(zhì)含量的等級為很豐富，其中，三岔河鎮(zhèn)的土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，均值為56.18 g/kg，其次是查巴奇鄉(xiāng)；土壤全鉀含量為17.72～67.30 g/kg，均值為29.31 g/kg，得力其爾鄉(xiāng)、查巴奇鄉(xiāng)、興安鎮(zhèn)土壤全鉀含量的等級為豐富，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤全鉀含量的等級為很豐富，其中，霍爾奇鎮(zhèn)的土壤全鉀含量最高，均值為38.64 g/kg，其次是向陽峪鎮(zhèn)，興安鎮(zhèn)的土壤全鉀含量最低；土壤全磷含量為0.77～3.22 g/kg，均值為1.57 g/kg，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤全磷含量的等級為很豐富，其中，六合鎮(zhèn)的土壤全磷含量最高，其均值為2.27 g/kg，其次興安鎮(zhèn)，朝鮮民族鄉(xiāng)的土壤全磷含量最低；土壤全氮含量為1.63～3.85 g/kg，均值為2.27 g/kg，朝鮮民族鄉(xiāng)的全氮含量最低，等級為豐富，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤全氮含量的等級為很豐富，其中，三岔河鎮(zhèn)土壤含量最高，均值為2.79 g/kg，其次是查巴奇鄉(xiāng)。綜上，阿榮旗各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤養(yǎng)分比較豐富。

根據(jù)CV≤10%為弱變異程度，10%lt;CVlt;100%為中等變異程度，CV≥100%為強(qiáng)變異程度的評估標(biāo)準(zhǔn)［15］，土壤有機(jī)質(zhì)變異度為10.61%～33.27%，為中等變異度，亞東鎮(zhèn)的土壤有機(jī)質(zhì)變異度最大，其值為33.27%，其次是三岔河鎮(zhèn)，六合鎮(zhèn)的土壤有機(jī)質(zhì)變異度最??；土壤全鉀變異度為12.42%～50.33%，為中等變異度，向陽峪鎮(zhèn)的土壤全鉀變異度最大，其值為50.33%，其次是霍爾奇鎮(zhèn)，得力其爾鄉(xiāng)的土壤全鉀變異度最??；土壤全磷變異度為11.29%～35.49%，為中等變異度，霍爾奇鎮(zhèn)的土壤全磷變異度最大，其值為35.49%，其次是興安鎮(zhèn)，向陽峪鎮(zhèn)的土壤全磷變異度最小；土壤全氮變異度為9.39%～22.69%，六合鎮(zhèn)的土壤全氮變異度為弱變異度，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中等變異度，其中，查巴奇鄉(xiāng)的土壤全氮變異度最大，其值為22.69%，其次是三岔河鎮(zhèn)，六合鎮(zhèn)的土壤全氮變異度最小。綜上，阿榮旗各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)田土壤各養(yǎng)分值總體上空間異質(zhì)性均較大。

2.2 Pearson相關(guān)性分析

由表3可知，根據(jù)相關(guān)系數(shù)關(guān)聯(lián)度標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)系數(shù)|r|為0.8～1.0時表示極強(qiáng)相關(guān)；0.6～0.8時表示強(qiáng)相關(guān)；0.4～0.6時表示中等程度相關(guān)；0.2～0.4時表示弱相關(guān)；0.0～0.2時表示極弱相關(guān)或無相關(guān)［16］。全磷、全氮、海拔、有效土層與有機(jī)質(zhì)的顯著性系數(shù)均小于0.01，相關(guān)系數(shù)分別為0.241、0.577、0.190、-0.133，說明與有機(jī)質(zhì)顯著相關(guān)，有機(jī)質(zhì)與全氮存在中等程度的正相關(guān)關(guān)系，與全磷存在弱的正相關(guān)關(guān)系，與海拔存在極弱的正相關(guān)關(guān)系，與有效土層存在極弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系；田面坡度與全鉀的顯著性系數(shù)小于0.05，相關(guān)系數(shù)為0.096，說明與全鉀顯著相關(guān)，并存在極弱的正相關(guān)關(guān)系；有機(jī)質(zhì)、全氮、海拔與全磷的顯著性系數(shù)均小于0.01，相關(guān)系數(shù)分別為0.241、0.235、0.157，說明與全磷顯著相關(guān)，全磷與有機(jī)質(zhì)、全氮存在弱的正相關(guān)關(guān)系，與海拔存在極弱的正相關(guān)關(guān)系；有機(jī)質(zhì)、全磷、海拔、有效土層與全氮的顯著性均小于0.01，相關(guān)系數(shù)分別為0.577、0.235、0.276、-0.105，說明與全氮顯著相關(guān)，全氮與有機(jī)質(zhì)存在中等程度的正相關(guān)關(guān)系，與全磷、海拔存在弱的正相關(guān)關(guān)系，與有效土層存在極弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

2.3 單因素方差分析

由表4、表5可知，阿榮旗農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量經(jīng)方差齊性檢驗和單因素ANOVA分析，顯著性均小于0.05，說明阿榮旗各樣點(diǎn)土壤養(yǎng)分含量總體方差不齊，各樣點(diǎn)間存在顯著的空間異質(zhì)性。

3 討論

土壤養(yǎng)分狀況是衡量土壤肥力高低和耕地地力的重要標(biāo)準(zhǔn)，土壤養(yǎng)分的好壞直接影響著作物的生長［17，18］。從描述統(tǒng)計特征看，阿榮旗農(nóng)田的土壤有機(jī)質(zhì)、全鉀、全磷、全氮含量均值分別為47.48、29.31、1.57、2.27 g/kg，養(yǎng)分含量豐富，這可能與耕作方式和肥料的投入有關(guān)，降水過后濕潤的環(huán)境促進(jìn)微生物活動，有利于有機(jī)質(zhì)積累［19-20］。土壤中豐富的有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀有利于較大程度地滿足作物的生長，提高作物產(chǎn)量，但是過高的磷含量不僅會降低耕地經(jīng)濟(jì)效益，還會造成水土流失和環(huán)境污染［21，22］。土壤有機(jī)質(zhì)、全鉀、全磷、全氮的總體變異度均為中等變異度，說明阿榮旗農(nóng)田土壤養(yǎng)分均存在較大的空間異質(zhì)性，這可能與氣候、地形、土壤類型等自然因素和種植方式、施肥方式等人為因素有關(guān)［23］。

從相關(guān)性分析看，土壤有機(jī)質(zhì)與全氮存在中等程度的正相關(guān)關(guān)系，與全磷存在弱的正相關(guān)關(guān)系；全磷與全氮存在弱的正相關(guān)關(guān)系；全鉀與田面坡度存在極弱的正相關(guān)關(guān)系；海拔與有機(jī)質(zhì)、全磷存在極弱的正相關(guān)關(guān)系，與全氮存在弱的正相關(guān)關(guān)系；有效土層與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮存在極弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系。這說明充分利用氣候、成土母質(zhì)、土壤類型等自然因素和田間管理、優(yōu)化施肥等人為因素，不僅可以調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分平衡，還可以提升地力。

從單因素方差分析看，阿榮旗農(nóng)田土樣各養(yǎng)分含量均方差不齊，且各樣點(diǎn)間均存在顯著的空間異質(zhì)性，這可能受各鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同地形、氣候、土壤類型等結(jié)構(gòu)因素和耕地經(jīng)營方式、耕作措施等隨機(jī)因素的影響［24，25］。

4 結(jié)論

大興安嶺南麓阿榮旗農(nóng)田土壤養(yǎng)分總體含量豐富，適宜作物生長，利于作物提高產(chǎn)量，但土壤養(yǎng)分受耕作方式的合理性和施肥科學(xué)性的影響，應(yīng)該完善耕作方式、優(yōu)化施肥，防止土壤磷含量過高引起地力下降、造成水土流失、引發(fā)環(huán)境污染。阿榮旗各樣點(diǎn)土壤養(yǎng)分的空間差異性相對較大，可以作為指導(dǎo)平衡土壤養(yǎng)分、合理開發(fā)耕地、完善種植方式的依據(jù)。耕地養(yǎng)分的平衡是土壤肥力提升的基礎(chǔ)，本研究通過對阿榮旗農(nóng)田土壤養(yǎng)分空間異質(zhì)性的分析，以期為阿榮旗耕地地力的保持和耕地地力評價體系的構(gòu)建提供理論支撐，為以農(nóng)業(yè)為經(jīng)濟(jì)主體的阿榮旗農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供相應(yīng)的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 秦 松，樊 燕，劉洪斌，等.地形因子與土壤養(yǎng)分空間分布的相關(guān)性研究［J］.水土保持研究，2008，15（1）：46-49.

［2］ 劉 贊，王 紅，李旭光，等.黑龍港平原東北部土壤養(yǎng)分空間變異研究［J］.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2019，42（5）：96-102.

［3］ 樂麗紅，朱安繁，侯英杰，等.余干縣耕地土壤養(yǎng)分時空變化特征研究［J］.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2016，38（5）：986-994.

［4］ 郭安廷，崔錦霞，許 鑫，等.基于GIS與地統(tǒng)計的土壤養(yǎng)分空間變異研究［J］.中國農(nóng)學(xué)通報， 2018，34（23）：72-79.

［5］ 高麗丹.阿榮旗整建制推進(jìn)耕地輪作制度的做法與成效［J］.中國農(nóng)技推廣，2019，35（11）： 26-29.

［6］ 平翠枝，羅 方，張傳玲，等.內(nèi)蒙古阿榮旗耕地土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀與分布［J］.北方農(nóng)業(yè)學(xué)報，2020，48（1）：70-74.

［7］ FU W，TUNNEY H，ZHANG C. Spatial variation of soil nutrients in a dairy farm and its implications for site-specific fertilizer application［J］. Soil and tillage research，2010，106（2）：185-193.

［8］ 王淑英，路 蘋，王建立，等.不同研究尺度下土壤有機(jī)質(zhì)和全氮的空間變異特征——以北京市平谷區(qū)為例［J］.生態(tài)學(xué)報，2008，28（10）：4957-4964.

［9］ 趙明松，張甘霖，李德成，等.蘇中平原南部土壤有機(jī)質(zhì)空間變異特征研究［J］.地理科學(xué)，2013，33（1）：83-89.

［10］ 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析［M］.3版.北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2007.

［11］ 何雅祺，孫國紅，張 弛，等.滄州市海興縣耕地土壤養(yǎng)分狀況分析［J］.黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021（9）：105-110.

［12］ 周慶友，黎武生，盧新林，等.土壤養(yǎng)分狀況評價——以武寧縣為例［J］.江西農(nóng)業(yè)，2017（1）：13-15.

［13］ 高 瑩，孫喜軍，呂 爽，等.西安市設(shè)施菜地土壤養(yǎng)分狀況分析［J］.陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，67（6）：50-56.

［14］ DZ/T0295—2016，土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范［S］.

［15］ 楊國勝，黃介生，李 建，等.基于SWAT模型的綠水管理生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)研究［J］.水利學(xué)報，2016，47（6）：809-815.

［16］ 周 綱，黃 瑞，等.基于改進(jìn)K-means聚類和皮爾遜相關(guān)系數(shù)戶變關(guān)系異常診斷［J/OL］.電測與儀表，2021.https：//kns.cnki.net/kcms2/article/abstract？v=3uoqIhG8C45S0n9fL2suRadTyEVl2 pW9UrhTDCdPD64iLFH7p67cuOGNBoqK7rs2V75hiu0n38s6IH _zgfFXfULNlCFQr5t5amp;uniplatform=NZKPT，2021-06-01.

［17］ 路戰(zhàn)遠(yuǎn)，張德建，程玉臣.北方農(nóng)牧交錯區(qū)保護(hù)性耕作研究［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2019.

［18］ 張德健，路戰(zhàn)遠(yuǎn)，程玉臣.農(nóng)牧交錯風(fēng)沙區(qū)退化農(nóng)田生態(tài)保護(hù)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2017.

［19］ 孔慶波，章明清，姚寶全，等.福建縣級區(qū)域耕地土壤養(yǎng)分時空變異研究［J］.熱帶作物學(xué)報， 2010，31（10）：1686-1691.

［20］ QIU Y，WANG Y，F(xiàn)U B J，et al. Spatiotemporal variation in soil quality and its relation to the environmental factors［J］. Progress in geography，2008，27（4）：42-50.

［21］ 韓美榮，宋同清，彭晚霞，等.喀斯特峰叢洼地土壤礦物質(zhì) 的組成特征與作用［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2012，23（3）：685-693.

［22］ 劉立文，徐立帥，段永紅，等.山西農(nóng)谷土壤養(yǎng)分空間特征分布研究［J］.山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018， 46（11）：1882-1886.

［23］ 胡忠良，潘根興，李戀卿，等.貴州喀斯特山區(qū)不同植被下土壤 C、N、P含量和空間異質(zhì)性應(yīng)［J］.生態(tài)學(xué)報，2009，29（8）：4187-4195.

［24］ CAMBARDELLA C A，MOORMAN T B，NOVAK J M，et al.Field scale variability of soil properties in central Iowa soils［J］.Soil science society of america journal， 1994， 58（5）：1501-1511.

［25］ 李建輝，李曉秀，張汪壽，等.基于地統(tǒng)計學(xué)的北運(yùn)河下游土壤養(yǎng)分空間分布［J］.地理科學(xué)，2011，31（8）：1001-1006.