第２６卷第２期 农业系统科学与综合研究 Ｖｏ１．２６，Ｎｏ．２ ２０１０年５月 ＳＹｓＴＥＭ ＳＣＩＥＮ『ＣＥＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＲＥＨＥＮＳＩＶＥ ＳＴＵＤＩＥＳ ＩＮ ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＥ Ｍａｙ．，２０１０ 吉林省伊通县农田土壤养分空间变异特征 张春华 ，王宗明 ，宋开山。，张柏 ，刘殿伟 。任春颖 ，黄健。。张慧琳 （１．中国科学院东北地理与农业生态研究所，吉林长春１３００１２； ２．中国科学院研究生院，北京１０００４９；３．吉林省土壤肥料总站，吉林长春１３００１５） 摘要：以伊通县耕层土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾为研究对象。利用地统计与ＧＩＳ技术相结合的方法。研究４ 种土壤养分的空间分布特征。结果表明：各变量均￣Ｌｚ，ｋ．ｆ＿态分布，有机质和碱解氮含量的最佳半方差函数理论模型为指数 模型，有效磷和速效钾的最佳模型为孔穴效应模型。有机质具有较强的空间相关性，碱解氮具有中度的空间相关性，有效 磷和速效钾具有较弱的空间相关性，各变量的空间自相关距离分别为８２２．４ｋｍ、９７７．６ｋｍ、１９４．２ｋｉｎ和１１６．４ｋｍ。有机质和 碱解氮含量的空间变异主要受结构性因素（土壤类型、地形地貌和水文条件等）的影响，并且它们的空间分布格局具有相 似性；有效磷和速效钾主要受随机性因素（如施肥、土地利用）的影响，其分布表现出较强的空闻异质性。研究结果可为 土壤取样间距设计、定位施肥和农田管理提供一定的参考依据。图４，表３，参１６。 关键词：土壤养分；空间变异性；地统计学；ＧＩＳ；吉林省伊通县 。 中图分类号：Ｓ１５９．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—００６８（２０１０）０２—０２０３—０６ Ｓｐａｔｉａｌ Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｏｉｌ Ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｉｎ Ｆａｒｍｌａｎｄ ｏｆ Ｙｉｔｏｎｇ Ｃｏｕｎｔｙ，Ｊｉｌｉｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ＺＨＡＮＧ Ｃｈｕｎ．ｈｕａ ，ＷＡＮＧ Ｚｏｎｇ ｍｉｎｇ‘，ＳＯＮＧ Ｋａｉ．ｓｈａｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｂａｉ ， ＵＵ Ｄｉａｎ—ｗｅｉ ，ＲＥＮ Ｃｈｕｎ．ｙｉｎｇ 。ＨＵＡＮＧ Ｊｉａｎ ，ＺＨＡＧＮ Ｈｕｉ．１ｉｎ （１．Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＧｅｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｅｃｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｆｏＳｃｉｅｎｃｅｓ， Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏＣｈｉｅｎｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｆｏＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅ ｎｇ １０００４９，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｓｔａｔｉｏｎ ｆｏＳｏｉｌｓ ａｎｄ Ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｏｉｎ ｆｏ ｌｉｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１５，Ｃｈｉａｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｉｍｅｄ ａｔ ｓｏｉｌ ｎｕｔｉｒｅｎｔｓ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ（ＯＭ），ａｖａｉｌａｂｌｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ（ＡＮ），ａｖａｉｌｂａｌｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ（ＡＰ）ａｎｄ ａｖａｉｌ ｂａｌｅ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ（ＡＫ）ｉｎ Ｙｉｔｏｎｇ Ｃｏｕｎｔｙ，Ｊｉｌｉｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ．Ｔｈｅ ｇｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｇｅｏｇｒａｐｈｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｓｏｆｔ ｎｕｔｉｒｅｎｔｓ．Ｔｈｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｄａｔａ ｏｆ ｅａｃｈ ｖａｒｉａｂｌｅ ｆｉｔｔｅｄ ｎｏｒｍａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ａｎｄ ａｎ ｅｘｐｏ— ｎｅｎｔｉａｌ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｓｅｍｉｖａｒｉｏｇｒａｍ ｆｉｔｔｅｄ ＯＭ ａｎｄ ＡＮ，ａｎｄ ａ ｈｏｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｍｏｄｅｌ ｆｉｔｔｅｄ ＡＰ ａｎｄ ＡＫ．Ｓｅｍｉｖａｒｉｏｇｒａｍｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ＯＭ ｃｏｎ・ ｔｅｎｔ ｈａｄ ａ ｓｔｒｏｎｇ ｓｐａｔｉｌａ ｒｅｌｅｖａｎｃｅ ｗｉｔｌｌ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｎｕｇｇｅｔ ｔｏ ｓｉｌｌ，ａｎｄ ＡＮ ｃｏｎｔｅｎｔ ｈａｄ ａ ｍｏｄｅｒａｔｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ，ａｎｄ ＡＰ ａｎｄ ＡＫ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｈａｄ ａ ｐｏｏｒ ｓｐａｔｉｌａ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ．Ｔｈｅ ｒａｎｇｅｓ ｏｆ ｓｐａｔｉａｌｌｙ ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｆｏｒ ＯＭ，ＡＮ，ＡＰ，ａｎｄ ＡＫ ｗｅｒｅ ８２２．４，９７７．６，１９４．２， ｌ １６．４ｋｍ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｓｐａｔｉｌａ ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ＯＭ ａｎｄ ＡＮ ｗａｓ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｓｏｉｌ ｔｙｐｅｓ，ｔｏ— ｐｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ，ａｎｄ ｔｈａｔ ｆｏｒ ＡＰ ａｎｄ ＡＫ ｗａｓ ｂｙ ｒａｎｄｏｍ ｆａｃｔｏｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｌａｎｄ ｕｓｅ．Ｔｈｅ ｉｆｎｄｉｎｇｓ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｓｏｉｌ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ，ｌｏｃａｔｉｎｇ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｎａｇｉｎｇ ｆａｒｍｌａｎｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ；ｓｐａｔｉｌａ ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ；ｇｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ；ＧＩＳ；Ｙｉｔｏｎｇ Ｃｏｕｎｔｙ ０ 引言 土壤受气候、生物、母质、地形、成土时间等成土因素的影响，具有复杂性和时空变异性，其随空间 位置发生的变化，被称为土壤的空间变异性。土壤空间变异包括土壤性质随平面分布的变异和随土壤垂直 剖面的变异两个方面。对农业土壤而言，土壤空间变异一般是指土壤性质随平面位置不同而发生的变 化…。对土壤特性尤其是土壤养分空间变异的充分了解是土壤养分管理和合理施肥的基础。近年来，土 壤养分空间变异性的研究得到了广泛的关注 』。东北地区作为我国主要的商品粮基地，近年来由于工农 业生产的高速发展，有限的土地资源没有得到应有的重视，水土流失严重，生态环境遭受破坏，土壤退化 速度加快，许多地区耕层土壤变薄，养分逐渐降低。吉林省伊通县是一个以农业生产为主的农业县，土壤 收稿日期：２００８—１２—２９；修回日期：２０１０—０１—１９． 基金项目：吉林省科技发展计划项目（２００８０１２８）；黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室开放基金（１０５０１—２３３） 第一作者简介：张春华（１９８４一），女，在读硕士，主要从事资源环境遥感与ＧＩＳ应用研究． 通讯作者：王宗明（１９７６一），男，博士，研究员，主要从事生态遥感信息、全球变化的区域响应研究． ２０４ 农业系统科学与综合研究 第２６卷 养分含量的高低及其空间分布状态直接关系到其粮食生产状况。在县域耕地地力调查数据的基础上，利用 地统计学的半方差函数定量研究土壤养分的空间变异特征，确定其空问变异的尺度，分析引起土壤养分变 异的因素，以揭示经典统计学难以发现的规律；全面深入地了解农田土壤养分状况，为地统计学方法在县 域尺度的应用提供有益的参考，对于农田的科学施肥、养分分区管理的实现和农田养分流失的有效控制提 供一定的理论依据。 １ 研究区域与研究方法 １．１研究区概况 伊通县位于吉林省中南部，伊通河与东辽河上游，东经１２４。４９ ～１２５。４６ ，北纬４３。０３ 一４３。３８ ；东 与长春市双阳区接壤，西与公主岭市毗邻，南接东辽、东丰、磐石市，北靠长春市。全境东西长７６ｋｍ， 南北宽６６ｋｉｎ，总土地面积２ ５２３ｋｍ 。研究区地白山脉向松辽平原过渡的丘陵地带，南、东南部为吉 林哈达岭山脉，西北部为连绵起伏的大黑山脉；中部和西部为伊通河与东辽河的冲积平原和侵蚀台地，地 势大致由南向北倾斜，境内有河流１２８条，分属松花江、辽河两个水系，跨东辽河、饮马河、辉发河３个 流域。由于受地势高低和地形影响，县内各地气候有明显差异，分为东南部低山丘陵低温多雨区、中部平 原漫岗温雨适宜区和西北部大黑山高温少雨区３个气候区，年均气温４．６￣Ｃ，年平均Ｅｌ照２ ５３６ｈ，无霜期 １３８ｄ，年降水量６２７．８ｍｍ。土壤类型以暗棕壤、白浆土、草甸土、黑土和冲积土为主；森林覆盖率为 ３０．１％，以天然次生林和人工林为主。伊通是全国商品粮基地县之一，依据２００２年统计数据，全县耕地 面积达８８ ３８９ｈｍ ，其中旱田面积为７８ ９８８ｈｍ ，占耕地总面积的８９．４％；水田面积９ ４０１ｈｍ ，占耕地总面 积的１０。６％ １．２土壤样品的采集化学分析 土壤养分数据来自“吉林省耕地地力调查与质量 评价”项目组。采样点的土地利用类型包括旱田、水田 和菜田，种植作物为玉米、水稻和蔬菜。其中，旱田耕 作历史＞３０ａ，水田耕作历史为２０ａ左右，菜地耕作历史 为１０ａ左右。研究中布点及采样方法遵循全国耕地地力 调查与质量评价技术规程进行，为尽量避免施肥对土样 的影响，统一在作物收获后采样。２００５年ｌ０月在研究 区的主要农业用地上，兼顾代表性和均匀性，原则上每 １０ｋｍ 取一个点，并参照全国第２次土壤普查伊通县土 壤剖面点位进行采样，采样点数为１７４个（图１）。对于 旱田和水田分别在０～２０ｅｒａ和０～１５ｅｍ土层采用５点混 合的方式采集混合样。土壤样品在充分混合后，分别测 图１土壤样点分布 定有机质、碱解氮、有效磷和速效钾４种土壤养分要素。有机质采用重铬酸钾容量法，碱解氮含量的测定 采用１ｔｏｏｌ・Ｌ ＮａＯＨ扩散法，有效磷采用Ｏｌｓｅｕ法，速效钾采用１ ｔｏｏｌ・Ｌ～ＮＨ ＯＡｅ浸提一火焰光度法。 １．３地统计学方法 经典统计学方法将研究的变量假设为纯随机变量，只能说明各指标含量变化的全貌，不能反映局部的 变化特征，即不能反映各指标含量的结构性和随机性、相关性和性。地统计学方法以半方差函数和 Ｋｒｉｇｉｎｇ插值为基本工具，可以对既具有随机性又具有结构性的各种变量在空间上的分布进行研究。假设 区域化变量满足二阶乎稳和本征假设，半方差函数可用公式（１）表示： １ Ｊｖ（ｈ） （ ） ＵＺ（ ＋ ）一ｚ（ ）］ （１） 式中：ｙ（ｈ）是样本距为ｈ的半方差；Ｎ（ｈ）是间距为ｈ的样本对的总个数；Ｚ（ ）是位置 处的数 值，ｚ（ ＋ｈ）是在距离为（ ＋ｈ）处的数值 Ｊ。 Ｋｒｉｇｉｎｇ方法是根据半方差函数分析提供的空间自相关程度的信息进行插值，将未测定处‰的估计值 第２期 张春华等：吉林省伊通县农田土壤养分空间变异特征 Ｚ （ ）假设为已知观测值的线性和，见公式（２） ］： ，ｖ ｚ （ ）ＩＩ三Ａ Ｚ（ ） 来确定。 （２） 式中：Ａ 为与测点有关的加权系数。基于半方差函数，Ｋｒｉｇｉｎｇ插值可根据无偏估计和方差最小两项要求 土壤采样数据的统计特征分析及正态分布的Ｋ—ｓ检验通过ＳＰＳＳ软件完成。土壤养分的半方差函数 理论模型的确立、交叉验证、空间插值分析和空间分布图生成借助地理信息系统软件ＡｒｃＧＩＳ９．２完成。 ２结果与分析 ２．１ 土壤养分的统计特征分析 按经典统计方法。土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾的统计特征值列于表１。全部采样数据为 ｌ７４个，按照拉依达准则 进行异常值处理后，有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的样本数分别为１７１、 １７２、１７１、１７１。从表１可以看出，伊通县农田土壤有机质、有效磷和速效钾的均值分别为２．３４％、 ３９．５０ｍｇ・ｋｇ～、５０．８４ ｍｇ・ｋｇ一，属于中等水平；碱解氮的均值为１２８．０７ ｍｇ・ｋｇ～，比较丰富。 变异系数（ｃｖ）的大小表示土壤特性空间变异性的大小，变异系数ＣＶ＜１０％时为弱变异性，１０％≤ Ｃ ≤１００％时为中等变异性，ＣＶ＞１００％时为强变异性 Ｊ。各种养分要素的变异中，土壤有机质、碱解氮、 有效磷和速效钾变异系数分别为２２．２２％、３９．３２％、３０．７１％、３６．５５％，均为中等变异。其中，速效钾 的变异系数最大，说明速效钾的变化最大，这主要与农田施用钾肥有关。所有变量均符合地统计学分析的 要求，可以应用普通Ｋｒｉｇｉｎｇ法进行地统计分析。 表ｌ 土壤养分含量统计特征值 注：显著性水平在ｐ＜０．０５（双尾检验）；ＯＭ一有机质；ＡＮ一碱解氮；ＡＰ一有效磷；ＡＫ一速效钾。Ｆ同。 ２．２土壤养分的地统计学分析 地理信息系统软件ＡｒｃＧＩＳ的地统计分析模块提供了Ｃｉｒｃｕｌａｒ、Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ、Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ、Ｔｅｔｒａｓｐｈｅｒｉｃａｌ、 Ｐｅｎｔａｓｐｈｅｒｉｃａｌ、Ｇａｕｓｓｉｏｎ等１ １种Ｋｒｉｇｉｎｇ插值模型 。根据各模型的拟合参数选取较好的插值模型，并用 Ｃｒｏｓｓ—Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ交叉验证法修正各模型参数 ，表２为运用圆状（Ｃｉｒｃｕｌａｒ）、球状（Ｓｐｈｅｒｉｃａ１）、高斯 （Ｇａｕｓｓｉａｎ）、指数（Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａ１）和孑Ｌ穴效应（Ｈｏｌｅ Ｅｆｆｅｃｔ）５种插值模型对伊通县土壤有机质含量进行拟 合时各检验参数的比较结果。较优模型拟合参数的选择标准为：标准平均值最接近于０，均方根预测误差 最小， 平均标准误差最接近于均方根预测误差，标准均方根预测误差最接近于１ ｌ １２］。通过对表２各拟合参 数的比较，可以得知，Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ模型拟合伊通县耕层土壤有机质比较合适。采用同样的判断标准对碱解 氮、有效磷和速效钾含量进行模型拟合，并通过Ｃｒｏｓｓ—Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ交叉验证进行参数修正，得到其半方差 理论模型及相应参数，见表３。 表２土壤有机质含量的不同模型拟合检验参数 农业系统科学与综合研究 第２６卷 块金值与基台值的比值表示随机部分引起的空间变异占系统总变异的比例，如果该值较低，表明结构 性因素引起的空间变异起主要作用。如果该值较高，说明随机部分在引起空间异质性程度中起主要作用。 从表３可以看出，研究区有机质和碱解氮含量的块金值／基台值介于２５％和７５％之间，说明它们具有中等 的空间相关性。不过，从比值的大小可以看出，影响有机质含量空间分布的总变异中，由随机性因素引起 的变异只有２７．６４％，说明影响其分布的主要因素是结构性因素；影响碱解氮变异的因素中，随机性因素 所占比例较大，为４８．０７％。有效磷和速效钾含量的块金值／基台值的比值分别为８７．１１％和７６．３０％，具 有弱的空间相关性，说明随机性因素在引起其空间变异中起主要作用。结构性因素，如气候、母质、地 形、土壤类型等自然因素可以导致土壤养分强的空间相关性；随机性因素，如施肥、耕作措施和种植制度 等人为活动使得土壤养分的空间相关性减弱，逐渐朝均一化方向发展－－卜巧 。 上述４种土壤养分中，有机质和碱解氮含量具有中等的空问相关性。其中有机质的空间相关性较强， 说明影响农田土壤有机质含量分布的主要因子仍然是结构性因子，加之近年来人们往往不太重视土壤中有 机物料的补给，使得土壤有机质含量主要受成土母质和土壤类型的影响。碱解氮的空间相关性较弱，表明 该土壤养分的空间变化是由结构性因素和随机性因素共同作用的结果。土壤有效磷和速效钾含量的空间相 关性都比较弱，其中有效磷的空间相关性最弱，表明其空间变化受人类活动的影响大。近年来，人们普遍 重视钾肥、磷肥的施用，使得土壤有效磷和速效钾含量稳步提高，因此施肥成为影响有效磷和速效钾含量 空间分布的主要因素。 变程是指半方差函数达到基台值所对应的距离，它表明土壤养分的空间自相关范围。土壤有机质和碱 解氮含量的变程较大，分别为８２２．４ｋｍ和９７７．６ｋｍ，说明其空问自相关距离较大，当取样间距大于这两个 尺度时，有机质和碱解氮是随机的，据此在土壤调查和采样时可避免在相关距内重复设点，以满足统计抽 样的性原则，省去不必要的费用和开支。速效钾含量的空间自相关范围最小，为１ １６．４ｋｍ，说明速效 钾在小范围内的空间相关性强。有效磷含量的空间自相关距离为１９４．２ｋｉｎ，空间自相关距离较小，这主要 与磷素本身的性质有关，磷素在土壤中多数以难溶性化合物状态存在，不同空间位置迁移困难 。 ２．３土壤养分的空间分布特征 利用土壤采样数据进行空间插值时，得出的土壤养分分布图是一个矩形，但这个矩形并不能完全覆盖 研究区。因此，为了更精确地通过空间插值得到研究区各土壤养分含量的空间分布图，首先根据研究区形 状，分别在采样点分布图的西南、东南以及北方向上另外加３个点，其属性根据其最邻近的采样点属性值 来确定。然后，根据半方差函数的理论模型，借助ＧＩＳ软件进行插值分析和边界裁剪，得到研究区农田土 壤养分含量的空间分布图（图２）。因为土壤类型、地形地貌和土地利用都会对土壤养分的空间分布格局 产生影响，为方便分析影响土壤养分空间分布格局的因素，通过Ａｒｅｌｎｆｏ的Ｇｒｉｄ模块生成伊通县土壤类型 图、地貌类型图和土地利用图（图３、图４）。其中土地利用数据是２００５年的。 图２表明，土壤有机质含量的分布趋势为西部、北部和东南部较低，中、南部较高。研究区东南部和 西北部分属吉林哈达岭余脉和大黑山脉，多为连绵起伏的低山丘陵，构造剥蚀低山地貌上发育的暗棕壤有 机质含量较低；中部主要为黑土、草甸土和白浆土分布区，地貌分区上为伊通河、孤山河和伊丹河形成的 河谷平原（图３）。南部伊通河流域森林覆盖率较好，地貌上属于剥蚀丘陵，海拔不高，林下土壤普遍存 在一层较厚的有机层，在插值图上形成有机质含量最高的最大斑块。除此外，中西部也形成有机质含量最 高的较大斑块，这是因为该区是伊通火山群分布地，火山土壤含有丰富的矿物质和有机质，且有机质分解 特别缓慢、大量积累的缘故（图２ａ）。 土壤碱解氮含量的插值结果呈现东西条带状分布，中西、东北部最低，向南向北依次升高，这是因为 伊通县的地势是西北和东南部群山环绕，地势高峻，向中、东北部倾斜。山区植被较好（图４），多为次 生林、灌木和针阔混交林，水土流失较轻，植被覆盖较好，碱解氮含量较高；中部为伊通河的冲击平原和 侵蚀台地，是水土流失的严重地区，也是人类活动的主要地区，碱解氮含量最低。总的来说，研究区碱解 氮含量在１１５．３３ ｍｇ・ｋｇ～～１５２．７６ｍｇ・ｋｇ 的面积最大，有６０％以上的样点碱解氮含量在此区间内（图 ２ｂ）。 第２期 张春牮等：吉林省伊通县农田土壤养分查间变晃特征 Ｎ Ｎ Ｎ Ｎ 图２有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量空间格局 Ｎ 水 图３伊通县土壤类型和地貌类型 土壤有效磷含量和速效钾含量的分布格局较为复 Ｎ 杂，其含量高低值分布较分散、多以小的斑块出现，表 现出较强的空间异质性特征，水田土壤中有效磷和速效 钾含量要高于旱田（见图２ｃ、图２ｄ、图４）。速效钾含 地 量的空间分布一方面受成土母质及含钾矿物的影响，伊 通县内岩石种类较多，成土母质多种多样，由于成土母 质在研究区内的复杂分布，含钾矿物丰富的成土母质发 育形成的白浆土和草甸土等土壤，速效钾含量相对较 高；另一方面，也是影响速效钾分布的主要方面是受人 为活动的影响，伊通县东部二道镇土壤是速效钾含量中 等的暗棕壤，但近年来该区蔬菜生产规模增大，施用钾 肥较多，使该区速效钾含量成为最多的地区之一。有效 磷含量的插值图与土壤类型、地形地貌等都未表现出关 联性，而与土地利用格局却表现出一定的关联性，其高 图４伊通县土地利用类型 农业系统科学与综合研究 第２６卷 叫… 值分布主要集中于西南部的孤山河流域和二龙山水库以及西北部的大黑山周围，其余高值区分布较为分 散，说明结构性因子对其影响不太明显。相反，较为复杂的空问格局反映了随机性因素的影响较大，影响 其分布格局的随机性因子主要是磷肥的施用以及磷素在土壤中多以难溶的化合物存在。 ３ 结论 结合ＧＩＳ技术和地统计学方法，通过对伊通县１７４个采样点数据进行统计分析。结果表明，该区土壤 有机质、碱解氮、有效磷及速效钾的含量分布均服从正态分布，各养分要素都属于中等变异强度，其中碱 解氮和有效钾的变异系数强度比较大。有机质和碱解氮具有中等的空间自相关性，有效磷和速效钾的空间 相关性较弱。土壤有机质和碱解氮含量的空间分布与土壤类型、地貌类型存在关联性，并且有机质和碱解 氮的分布格局具有相似性，表明有机质和碱解氮在空间分布上有较好的相关性以及较高的均质性，以南部 伊通河流域最为典型。速效钾和有效磷含量的空间分布与土地利用存在一定的关联性，分布格局较为复 杂，表现出较强的空间异质性特征，表明影响其分布的主要是随机性因素。 应用Ｋｒｉｇｉｎｇ插值方法对土壤养分的空间变异进行插值分析时，插值模型的选择及交叉验证法的检验 与拟合参数值的修正将影响分析结果的精度；由于采样点插值后不能完全覆盖整个研究区域，在西南、东 南以及北方方向上另加的３个辅助点，也会影响土壤养分插值的精度。但从宏观上看，结论能够反映伊通 县农田土壤养分空问变异的实际情况，即有机质和碱解氮含量在较大空间尺度内存在空间相关性，而有效 磷和速效钾含量在较小的尺度范围内存在空间自相关。 参考文献： ［１］ 李亮亮，依艳丽，凌国鑫，等．地统计学在土壤空间变异研究中的应用［Ｊ］．土壤通报，２００５，３６（２）：２６５—２６８． ［２］ 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