旱地兩熟區耕地土壤大量元素比值變化研究

石巖

摘? ?要：耕地作為維持人類生產生活的重要自然資源，其質量關系到農作物安全及農業產業的可持續發展。在旱地兩熟區有機質、全氮及有效磷含量等數據的基礎上，以研究區縣域尺度為評價單元，運用克里金插值法，分析全國第二次土壤普查時期到全國測土配方時期研究區氮磷比與碳氮比變化情況，旨在為研究區耕地質量評價等方面的研究提供借鑒意義。

關鍵詞：旱地兩熟區;耕地;土壤;大量元素;比值;變化

文章編號： 1005-2690（2019）06-0160-01? ? ? ?中圖分類號： S158? ? ? ?文獻標志碼： B

耕地是保障我國人民生產生活的基本農業要素，其經過長期高強度、超負荷的使用，逐漸凸顯出耕地土壤肥力退化和相關環境污染等問題，影響耕地質量與數量的平衡，制約我國農業產業的可持續發展。目前，我國擁有全球約7%的耕地占有量，化肥和農藥的施用量占比卻高達35%，且耕地污染超標率達到19.4%，耕地質量及糧食安全等問題已引起全國人民的廣泛關注。面對嚴峻的耕地資源現狀，隨著城市化進程加快，耕地數量和質量總體下降的狀況對人民生活和農業產業發展形成巨大的阻力。

1? ?研究區概況

旱地兩熟區采樣區域較廣泛，本研究區選取北京、天津、河北、山西、陜西、山東、河南、四川、云南、江蘇和安徽11個省市。華北平原是中國第二大平原，地勢多在海拔50 m以下。西北黃土高原位于黃土堆積區，地勢海拔介于1 000～2 000 m，年平均降水量466 mm。華東江淮丘陵地區主要包括丘陵和部分平原等地貌類型，地勢海拔多在100～300 m。西南丘陵旱地地區主要包括丘陵、盆地和高原山地等地貌類型，地勢海拔多在500～2 000 m，主要農作物類型為水稻、小麥和玉米等糧食作物與茶葉、油菜和甘蔗等經濟作物。

2? ?研究方法及數據來源

本研究數據以全國第二次土壤普查土種基本信息數據庫（1980—1996）、《全國配方土壤基礎數據（2005—2014）》及各省（市）政府統計局網站等電子與紙質資料為準。耕地質量評價單元按照縣域尺度劃分，共1 010個耕地評價單元。

本文主要運用地統計學及經典統計學等方法進行研究，其中，地統計學選擇克里金插值法，其是一種在數學上可對所研究的對象提供最佳線性無偏估計（某點處的確定值）的方法。它考慮了信息樣品的形狀、大小及與待估計塊段相互間的空間位置等幾何特征以及品位的空間結構之后，為達到線性、無偏和最小估計方差的估計，而對每一個樣品賦予一定的系數，最后進行加權平均來估計塊段品位的方法。但它仍是一種光滑的內插方法，在數據點多時，其內插的結果可信度較高。而克里金插值的方式有多種（如普通克里金法、簡單克里金法、泛克里金法），本文通過預測的誤差分析選取各指標最優的插值方法模型。

3? ?結果與分析

目前旱地兩熟區耕地土壤有機質含量介于3.37～66.17 g/kg，土壤養分中全氮含量介于0.15～5.45 g/kg，有效磷含量介于4.00～74.30 mg/kg。土壤氮磷比值介于6.06～291.23，平均比值71.98，整體較高，表明土壤氮、磷養分失衡現象突出。

我國目前仍沿用、本研究中土壤碳氮比參考Van Bemmelen因數（1.724），即碳氮比是0.58倍的有機質與全氮的比值，3種土壤養分均表現出正偏態的分布特征，比值進行空間統計學分析時需進行數據變換處理。

根據兩期土壤氮磷比可知，旱地兩熟區土壤有效磷含量增加速度遠高于土壤全氮的增速，得到的土壤氮磷比整體呈現出快速下降的趨勢。二普時期（1980—1996年），旱地兩熟區市域土壤氮磷比普遍介于（150～430）∶1，而到了全國測土配方時期（2005—2014年），研究區土壤氮磷比普遍介于（30～140）∶1。30多年間，旱地兩熟區土壤氮磷比呈現出高比值區域下降幅度較大，相對低比值區域變化幅度較小，旱地兩熟區氮磷比變化逐漸趨于均勻化發展。

根據兩期土壤碳氮比可知，旱地兩熟區土壤有機質含量增加速度高于土壤全氮增速，土壤碳氮比值總體不斷提高。全國二普時期市域耕地土壤碳氮比普遍介于3～10，全國測土配方時期耕地土壤碳氮比普遍介于9～15，旱地兩熟區30多年間土壤碳氮比增加趨勢明顯，二普時期較低的碳氮比值趨于增加速度較快，二普時期高值區域增長速度緩慢，耕地土壤碳氮比逐漸形成均勻化變化趨勢。

4? ?結論

本研究在耕地質量評價指標體系中以大量元素為基礎展開研究，在30多年間旱地兩熟區耕地土壤中有機質、全氮及有效磷不斷增加，運用克里金插值法評價研究區氮磷比與碳氮比的時空變化情況，有利于研究區農業產業科學化發展。其中，全國測土配方時期，云南省南部的西雙版納氮磷比最高，河北及山東兩省整體氮磷比較低;云南省昆明市、陜西省榆林市等碳氮比最高，安徽及江蘇兩省整體碳氮比較低。

（收稿日期：2019-05-15）