基于GPS和GIS結(jié)合模式的涼州區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)時(shí)空變化研究

賈曉娟，韓 梅，袁政祥，王 祎

（甘肅省涼州區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅 武威 733000）

20世紀(jì)70年代起，國內(nèi)外許多土壤科學(xué)工作者，開始進(jìn)行土壤性質(zhì)空間變異性規(guī)律方面的研究，主要將GPS的空間變量信息采集定位技術(shù)和GIS的空間信息分析處理技術(shù)相結(jié)合來獲取土壤物理和化學(xué)性狀，構(gòu)建基于GPS和GIS相結(jié)合的土壤理化性狀信息獲取模式［1］。本研究以涼州區(qū)為對(duì)象，以構(gòu)建結(jié)合模式為指導(dǎo)，獲取涼州區(qū)耕地有機(jī)質(zhì)的信息，應(yīng)用空間插值的結(jié)果和地力評(píng)價(jià)中的空間數(shù)據(jù)，借助ArcGIS軟件和常用統(tǒng)計(jì)軟件，直接得到不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)和不同土類中有機(jī)質(zhì)平均含量數(shù)據(jù)結(jié)果［2］。并依據(jù)Nielsen的變異理論，揭示研究區(qū)內(nèi)耕層土壤有機(jī)質(zhì)的變異特征，分析主要養(yǎng)分在不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)和土類中的空間分布狀況，為涼州區(qū)農(nóng)業(yè)資源綜合評(píng)價(jià)、養(yǎng)分分區(qū)管理等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土樣采集

在研究區(qū)內(nèi)，按照一定的區(qū)域面積為一個(gè)取樣點(diǎn)來確定土壤采樣點(diǎn)的總數(shù)量，并按照土地利用現(xiàn)狀圖和土壤圖進(jìn)行布點(diǎn)，標(biāo)注采樣點(diǎn)編號(hào)。然后根據(jù)圖上標(biāo)注的點(diǎn)位確定具有代表性的田塊，依據(jù)田塊的準(zhǔn)確方位修正圖上點(diǎn)位位置，并在采樣田塊的中心用GPS定位儀進(jìn)行定位。2008年7月至10月，以平均24.3 hm2為1個(gè)采樣單元，共采集到評(píng)價(jià)的點(diǎn)位記錄數(shù)3805個(gè)。

1.2 研究資料

包括第二次土壤普查成果資料、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)劃定統(tǒng)計(jì)資料、歷年土壤肥力監(jiān)測(cè)點(diǎn)田間記載及化驗(yàn)結(jié)果資料及涼州區(qū)各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、村近3 a種植面積、糧食單產(chǎn)和總產(chǎn)統(tǒng)計(jì)資料。歷年土壤、植株測(cè)試資料，測(cè)土配方施肥土壤采樣點(diǎn)所有化驗(yàn)數(shù)據(jù)及GPS定位數(shù)據(jù)、土壤肥力監(jiān)測(cè)點(diǎn)資料，農(nóng)村及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本情況資料，土壤類型代碼表和行政區(qū)劃代碼表，涼州區(qū)日光溫室采樣點(diǎn)基本情況調(diào)查表及全區(qū)日光溫室GPS定位數(shù)據(jù)、溫室樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)。1∶5萬比例尺地形圖（中國人民解放軍總參謀部測(cè)繪局測(cè)繪）及第二次土壤普查土壤圖、土壤養(yǎng)分分布圖、耕地地力調(diào)查點(diǎn)點(diǎn)位圖、土地利用現(xiàn)狀圖、農(nóng)田水利分區(qū)圖、行政區(qū)劃圖和地貌類型分區(qū)圖等。

1.3 數(shù)據(jù)分析

在ArcGIS中添加耕地資源管理單元圖，在屬性數(shù)據(jù)表中的statistics模塊下生成有機(jī)質(zhì)頻率直方圖，然后統(tǒng)計(jì)其特征數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)質(zhì)含量變化

分析結(jié)果表明，涼州區(qū)耕地土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為16.20g/kg，變化區(qū)間為1.02～40.10g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為5.79，變異系數(shù)為35.33。根據(jù)Nielsen土壤參數(shù)的變異系數(shù)值理論，為中等變異［3］。根據(jù)甘肅省養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，土壤有機(jī)質(zhì)含量為Ⅳ級(jí)。與第二次土壤普查測(cè)定的結(jié)果相比較，涼州區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)平均含量增加了2.10 g/kg，但各區(qū)域的變化有較大的差異，金羊區(qū)提高4.40g/kg，清源區(qū)提高4.20g/kg，永昌區(qū)提高3.50 g/kg，豐樂區(qū)提高0.90 g/kg，高壩區(qū)提高0.90 g/kg，西營區(qū)提高0.70 g/kg。大河區(qū)（武南區(qū)）、黃羊區(qū)有機(jī)質(zhì)含量減少1.00g/kg，張義區(qū)基本持平。

2.2 不同土類有機(jī)質(zhì)平均含量

對(duì)涼州區(qū)不同土壤類型的有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行對(duì)比分析（圖1），平均含量為16.20 g/kg，變化區(qū)間為10.54～19.38 g/kg。其中主要分布在張義鎮(zhèn)、新華鎮(zhèn)等淺山糧、油、農(nóng)林區(qū)的山地灰鈣土平均有機(jī)質(zhì)含量最高，為19.38 g/kg；主要分布在森林草甸復(fù)合植被帶的草甸土平均有機(jī)質(zhì)含量較高，為17.28 g/kg；主要分布在豐樂鎮(zhèn)、懷安鄉(xiāng)的平川糧、油區(qū)的灰漠土，經(jīng)過多年的平田整地，平均有機(jī)質(zhì)含量上升較快，達(dá)16.65 g/kg；主要分布在沖積平原的淺平洼地、小湖邊緣、河流兩岸的潮土，平均有機(jī)質(zhì)含量為16.14 g/kg；分布在沖積洪積扇或沖積平原的波狀平緩地區(qū)的綠洲灌耕土，平均有機(jī)質(zhì)含量為15.96 g/kg；主要分布在雙城鎮(zhèn)和吳家井鄉(xiāng)的鹽土，平均有機(jī)質(zhì)含量15.49 g/kg；主要分布在九墩鄉(xiāng)、吳家井鄉(xiāng)的荒漠林、牧區(qū)的風(fēng)沙土，平均有機(jī)質(zhì)含量最低，為10.54 g/kg。

圖1 涼州區(qū)不同土類有機(jī)質(zhì)平均含量

3 小結(jié)與討論

1） 涼州區(qū)耕地土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為16.20g/kg，變化區(qū)間為1.02～40.10g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為5.79，變異系數(shù)為35.33，有機(jī)質(zhì)含量為Ⅳ級(jí)，為中等變異。相對(duì)于第二次土壤普查，有機(jī)質(zhì)含量平均增加了2.10g/kg。2） 從不同土類來看，有機(jī)質(zhì)平均含量變化區(qū)間為10.54～19.38 g/kg，其中山地灰鈣土含量最高，為19.38 g/kg；草甸土次之，為17.28 g/kg；風(fēng)沙土最低，為10.54 g/kg。

［1］ 王 瀟，趙建華，董 博.基于克里格插值的蘭州市土壤全氮和有機(jī)質(zhì)空間變異研究.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2011（4）：5-7.

［2］ 王 祎，蔡立群，張興嘉，等.清水縣耕層土壤主要養(yǎng)分空間分布與變異研究［J］.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，47（5）：121-128.

［3］ 張世熔，黃元仿，李保國.沖積平原區(qū)土壤顆粒組成的趨勢(shì)效應(yīng)與異鄉(xiāng)性特征［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，20（1）：56-60.