河西綠洲地區(qū)土壤微量元素的空間變異特征分析

　　隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的不斷提高，微量元素的不足已經(jīng)成為影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的限制因子。因此，研究土壤中微量元素含量的空間變化對(duì)認(rèn)識(shí)本區(qū)土壤微量元素的空間變異結(jié)構(gòu)等具有重要的意義。文章以甘肅河西內(nèi)陸綠洲地區(qū)的張掖市臨澤縣為研究對(duì)象，研究土壤中微量元素含量的空間變化對(duì)本區(qū)土壤微量元素的空間變異結(jié)構(gòu)影響，為因地制宜推廣精細(xì)農(nóng)業(yè)提供科學(xué)依據(jù)。
　　1　材料和方法
　　1.1研究區(qū)域概況
　　林澤縣位于甘肅省河西走廊中部(99°51′～100°30′E、38°57′～39°42′N)，總面積2727.29km²，該區(qū)地處溫帶干旱荒漠氣候區(qū)，大地形平坦，屬河西走廊平原的一部分，由西南向東北輕度傾斜，樣區(qū)西南面局部為祁連山之前山帶低山丘陵。
　　1.2土壤樣品采集及測(cè)定項(xiàng)目和方法
　　在研究區(qū)選取樣點(diǎn)120個(gè)，樣點(diǎn)取0～20cm的土壤表層，每一采樣點(diǎn)周圍選取5個(gè)點(diǎn)，以5個(gè)點(diǎn)的平均值為該樣點(diǎn)的最終數(shù)據(jù)。隨后將采集的樣品在實(shí)驗(yàn)室里風(fēng)干、研磨和過(guò)篩處理后，用酸溶法進(jìn)行消解。
　　1.3統(tǒng)計(jì)方法
　　以半方差函數(shù)為基本工具，研究那些在空間分布上既有隨機(jī)性又有結(jié)構(gòu)性，或空間相關(guān)和依賴性的自然現(xiàn)象，該函數(shù)可用下式表示：
　　
　　2　結(jié)果與分析
　　2.1土壤微量元素描述性統(tǒng)計(jì)分析
　　根據(jù)對(duì)120個(gè)樣本描述性統(tǒng)計(jì)后，總體來(lái)看，土壤類型不同，微量元素具有很大差別，其中，鹽漬化土、灰棕漠土、風(fēng)沙土，和灰鈣土普遍缺鋅，草甸土中的鋅元素含量較高，其他土壤中鋅元素低于臨界值(0.55mg／kg)，始終處于極缺的狀態(tài)，施鋅肥效果明顯，鐵元素在土壤中含量豐富，土壤中一般不缺少鐵元素，但是在灰棕漠土、風(fēng)沙土、和灰鈣土含量較低：錳在灌耕土和潮土中的含量為15.16-21.16mg／kg，而處于臨界邊緣值的只有耕種土壤和鹽漬化土壤，含量為4.35-8.41mg／kg，所以施錳肥有增產(chǎn)的效果；硼元素臨界值為0.5mg／kg，小于臨界值的土壤不存在，但風(fēng)沙土和潮土接近臨界值，所以施硼肥也具有增產(chǎn)的效果。土壤中微量元素的全量大致呈鋅、鐵、錳含量偏低，Cu、P含量偏高的趨勢(shì)，而與甘肅土壤背景值比較，鐵和錳和的含量都要比甘肅土壤元素背景值低，其它四種元素的平均含量高于背景值。
　　2.2土壤中微量元素的地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析
　　將所有的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)后，采用普通Kriging插值方法，在選定了恰當(dāng)?shù)哪Ｐ秃筮M(jìn)行Kriging插值。通過(guò)運(yùn)用c與Cn+C比值的大小來(lái)判定系統(tǒng)內(nèi)變量的空間相關(guān)性程度，用比值<25％、25％～75％、>75％分別表示變量的空間相關(guān)性較強(qiáng)、中等、較弱。五種土壤微量元素可分別擬合為指數(shù)模型、指數(shù)模型、球狀模型、球狀模型、球狀模型。由于五種土壤微量元素的擬合系數(shù)比較低，對(duì)研究區(qū)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化后重新進(jìn)行擬合，因此，土壤中土壤微量元素的空間結(jié)構(gòu)分析采用對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化后數(shù)據(jù)的分析結(jié)果。土壤微量元素的銅、鋅、鐵、錳、硼的塊金值分別為0.874、0.965、0.882、0.725、0.737，五種土壤理化性質(zhì)的塊金值均比較大，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)取樣尺度等隨機(jī)性因素引起的變異表較大，土壤微量元素的空間自相關(guān)性較強(qiáng)，土壤微量元素的變化主要受結(jié)構(gòu)性隨機(jī)因素引起的空間異質(zhì)性的影響。
　　2.3土壤中微量元素的空間分布格局
　　土壤中微量元素大致分布規(guī)律為：土壤微量元素銅、鋅、鐵、錳含量在區(qū)域的東部高，西部低，且其含量較高的區(qū)域土壤所占的面積約占取樣區(qū)域面積的2／3，說(shuō)明土壤中微量元素含量整體水平較高，這與該研究區(qū)域農(nóng)民注重施用化肥而增加土壤中微量元素含量有關(guān)。土壤中微量元素的總體分布趨勢(shì)相似，這可能與成土條件及五種有效態(tài)微量元素的含量以及在北部靠近合黎山和龍首山、戈壁邊緣的農(nóng)田土壤中均比較低，而在臨澤縣城附近的農(nóng)田土壤中微量元素的含量比較高。土壤微量元素鐵、鋅含量從東向西呈減少趨勢(shì)，而高值區(qū)域主要集中在河流密布的區(qū)域，且沿著河流的方向逐漸減少，鐵、錳含量空間分布情況不太規(guī)則，總的趨勢(shì)并沒(méi)有表現(xiàn)出帶狀的分布格局，而是研究區(qū)域內(nèi)有若干高值斑塊區(qū)域零星分布，且斑塊大小和形狀及空間分布等具有顯著的差異，養(yǎng)分含量依然遵循由高到低的梯度分布規(guī)律，其中硼的高值區(qū)域主要分布在研究區(qū)域的中西部，這些區(qū)域多為黑鈣土和草甸土分布的區(qū)域，銅含量分布總體受海拔高度的影響，東部海拔較高區(qū)域有效銅含量比西部海拔低的區(qū)域要高，而局部區(qū)域受隨機(jī)性因素的影響，出現(xiàn)了若干高值區(qū)域，這些高值區(qū)域主要分布在研究區(qū)域的東北部和東南部。鋅的變化比較有規(guī)律性，其整體變化由東向西，從東北到西南呈階梯狀遞減，研究區(qū)域西部有效鋅含量最低，其中高值區(qū)域分布在研究區(qū)域的東北部，該區(qū)域長(zhǎng)期施用N、P、K肥也可以提高微量元素鋅的含量。鐵含量的空間異質(zhì)性較強(qiáng)。高值等值區(qū)域主要分布在中西部地區(qū)。西北部地區(qū)微量元素含量最低；鐵含量明顯具有西部區(qū)域高于東部區(qū)域、中部區(qū)域高于南部和北部區(qū)域的趨勢(shì)。
　　3　結(jié)語(yǔ)
　　結(jié)果顯示，各元素具有中等空間相關(guān)性。土壤中五種微量元素Mn、Zn元素的塊金值基臺(tái)值比較高，說(shuō)明研究區(qū)土壤中微量元素的空間相關(guān)性較弱，五種有效態(tài)微量元素的空間相關(guān)度均大于50％，說(shuō)明研究區(qū)土壤中這四種微量元素的空間相關(guān)性較弱，并且這五種微量元素自相關(guān)的空間范圍均比較