江淮丘陵區(qū)農(nóng)田表層土壤有機(jī)碳空間分布及其影響因子

土壤有機(jī)碳（si）是近年來(lái)世界變化研究的三大熱點(diǎn)之一。表面（0.20cm）是評(píng)估耕地慈濟(jì)性的重要指標(biāo)之一。關(guān)于農(nóng)田表層土壤SOC方面已開(kāi)展的研究,一是更多關(guān)注區(qū)域性大的尺度,基于全面土壤調(diào)查對(duì)比分析的縣域尺度的研究還較少安徽省是我國(guó)華東地區(qū)的一個(gè)農(nóng)業(yè)大省1材料和方法1.1地理位置及地理位置定遠(yuǎn)縣隸屬滁州市,位于安徽省東部,地理位置117°13′~118°16′E,32°13′~32°42′N(xiāo),面積2998km1.2學(xué)習(xí)方法1.2.1田間調(diào)查采樣2011年,在與定遠(yuǎn)縣土壤肥料工作站一起進(jìn)行實(shí)地調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,綜合考慮了第二次土壤普查的土種類(lèi)型、土壤利用、地形地貌、種植模式、管理措施和產(chǎn)量高低等各種因素,在GoogleEarth衛(wèi)星影像上確定了70個(gè)典型調(diào)查田塊,均為水田,并提取樣點(diǎn)GPS經(jīng)緯度信息,用于田間調(diào)查采樣定位。采樣時(shí)間為2011年6—7月。另外通過(guò)對(duì)定遠(yuǎn)縣2008年以來(lái)開(kāi)展的測(cè)土配方施肥工作調(diào)查采集的近1500個(gè)田塊綜合分析,最后選擇了916個(gè)田塊作為補(bǔ)充,合計(jì)調(diào)查的農(nóng)田樣點(diǎn)986個(gè)(圖1),采樣深度均為0~20cm。土樣采集方法為在一塊田內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)多點(diǎn)取樣,混勻后按四分法取1.5~2kg用于分析測(cè)定。1.2.2重鉻酸鉀研磨法樣品在實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干后,用木棍或塑料棍壓碎,同時(shí)將土樣中的植物殘根、侵入體和新生體剔除干凈,研磨過(guò)10目篩。采用重鉻酸鉀(K式中:γ(h)是間距為h的半方差,該值隨h的增加而增加。采用ARCGIS9.3軟件的Geostatistics模塊進(jìn)行普通Kriging插值,繪制SOC空間分布圖,分析空間變異特征。2結(jié)果與討論2.1中等變異程度空間分析由表1可知,研究區(qū)2011年SOC含量1.10~33.72g/kg,平均值10.96g/kg,變異系數(shù)為33.12%,屬于中等變異程度對(duì)區(qū)域化變量進(jìn)行空間分析必須以空間數(shù)據(jù)的正態(tài)分布為前提,用SPSS17.0軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)其不符合正態(tài)分布,經(jīng)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后符合正態(tài)分布,滿(mǎn)足地統(tǒng)計(jì)學(xué)的要求。2.2土壤中有機(jī)碳含量的空間變異特征運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)和GIS技術(shù)相結(jié)合的方法分析了SOC的空間變異表2中C從表2可以看出,研究區(qū)SOC含量半方差理論模型的C2.3鄰近樣soc含量的空間分布根據(jù)半方差理論模型參數(shù),以lnSOC為變量,采用普通Kriging方法,對(duì)定遠(yuǎn)縣土壤樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值,選取影響估計(jì)值的鄰近樣點(diǎn)數(shù)為12,得到SOC含量的預(yù)測(cè)圖,通過(guò)圖形計(jì)算,轉(zhuǎn)換為實(shí)際的SOC含量,得到SOC含量的空間分布圖(圖3)。從圖3可以看出,SOC含量由東至西先遞減后遞增,大致呈帶狀分布。高值區(qū)出現(xiàn)在西部經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的爐橋鎮(zhèn),綜合加工工業(yè)園區(qū)境內(nèi)以及東部的拂曉鄉(xiāng)和界牌集鎮(zhèn)。低值區(qū)出現(xiàn)在地勢(shì)起伏較大、經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后的北部范崗鄉(xiāng)。2.4影響土壤碳含量的空間變換的因素分析2.4.1秸稈還田對(duì)土壤soc含量的影響有研究表明,地勢(shì)起伏較大的地區(qū),由于海拔梯度大,氣溫、大氣濕度、土壤濕度等差異也大,SOC含量與海拔之間一般會(huì)呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)定遠(yuǎn)縣海拔高度低于348m,海拔梯度較小。地勢(shì)上由北向南至池河沿岸逐漸降低,但東西方向變化不大,而其SOC含量在空間上分布為由東至西先遞減后遞增,與海拔高度之間并沒(méi)有相關(guān)性(圖4)。研究表明:SOC含量與土壤黏粒含量之間有很好的正相關(guān)性(2)秸稈還田。秸稈還田是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的技術(shù)措施在定遠(yuǎn)縣調(diào)查了79個(gè)典型田塊的秸稈還田情況,輪作制度均為小麥–水稻。調(diào)查結(jié)果表明,小麥秸稈幾乎是100%田間直接焚燒,對(duì)SOC含量的影響主要是地上部的留茬和地下部的根系;而水稻秸稈還田比例則為70%左右,因此水稻對(duì)SOC含量的影響最大,除了留茬和根系外,還有秸稈。從圖5可以看出,定遠(yuǎn)縣東部和西部地區(qū)水稻秸稈還田比例較高,這與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)示范基地多、公路多有關(guān),秸稈還田工作抓得比較緊,從而導(dǎo)致東部和西部SOC含量較高。3soc空間變異模型(1)定遠(yuǎn)縣農(nóng)田表層SOC含量為(10.96±3.63)g/kg,變異系數(shù)為33.12%,屬于中等變異程度。SOC的半方差變異函數(shù)模型以指數(shù)模型為最佳擬合模型,空間自相關(guān)性強(qiáng)烈,相關(guān)距離為6.3km,區(qū)域特殊的結(jié)構(gòu)性因素對(duì)SOC空間變異影響較明顯。(2)普通Kriging插值的結(jié)果顯示,SOC空間分布格局為由東至西先遞減后遞增,大致呈片狀分布。SOC的空間變異主要受土壤機(jī)械組成和秸稈還田的影響。1.2.3統(tǒng)計(jì)分析方法采用SPSS17.0軟件對(duì)SOC含量進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)、K-S檢驗(yàn)以及相關(guān)性分析。采用GS+9.0軟件進(jìn)行地統(tǒng)