全 文 ：基于 GIS的农田土壤肥力评价及其
与土体构型的关系*
李摇 梅1,2 摇 张学雷1,2**
( 1 郑州大学自然资源与生态环境研究所, 郑州 450001; 2 郑州大学水利与环境学院, 郑州 450001)
摘摇 要摇 以河南省延津县中低产田为例,选取土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、
速效钾、pH和阳离子交换量(CEC)等指标作为评价因子,利用 ArcGIS 9郾 2 软件和模糊数学方
法对土壤肥力进行了综合评价,根据评价结果,分析不同土体构型土壤肥力状况差异.结果表
明:该区土壤呈偏碱性状态,全氮、全磷、速效氮、CEC、有机质、速效钾含量偏低,速效磷、全钾
含量中等,土壤肥力综合指数为 0郾 14 ~ 0郾 63,整体水平偏低.除速效磷和全钾外,其他土壤肥
力指标在不同土体构型间均表现出显著差异,土壤肥力与土体构型关系密切,上壤下粘型土
壤的肥力等级相对较高,上壤下砂型次之,通体砂型最低.根据各指标在剖面上的分布状况判
断,该区土体结构不良,保水保肥能力差,可针对此特征进行土壤改良.
关键词摇 土壤肥力摇 模糊评价摇 土体构型摇 GIS摇 中低产田
*国家自然科学基金项目(40671012)和河南省重大公益性科研项
目(081100911500鄄1,081100911600鄄1)资助.
**通讯作者. E鄄mail: ZXLzzu@ zzu. edu. cn
2010鄄06鄄27 收稿,2010鄄10鄄21 接受.
文章编号摇 1001-9332(2011)01-0129-08摇 中图分类号摇 S158郾 2摇 文献标识码摇 A
GIS鄄based evaluation of farmland soil fertility and its relationships with soil profile configu鄄
ration pattern. LI Mei1,2, ZHANG Xue鄄lei1,2 ( 1 Institute of Natural Resources and Eco鄄environ鄄
ment, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China; 2School of Hydraulic and Environmental
Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22
(1): 129-136.
Abstract: Taking the mid and low yielding fields in Yanjin County, Henan Province as a case, and
selecting soil organic matter, total N, total P, total K, available N, available P, available K, pH
value, and cation exchange capacity as indicators, a comprehensive evaluation on soil fertility was
conducted by the method of fuzzy mathematics and using software ArcGIS 9郾 2. Based on this evalu鄄
ation, the differences in the soil fertility level under different soil profile configuration pattern were
analyzed. In the study region, soils were slightly alkaline, poorer in total N, total P, available N,
cation exchange capacity, organic matter, and available K, and medium in available P and total K.
The integrated fertility index was 0郾 14-0郾 63, indicating that the soil fertility in the region was on
the whole at a lower level. There existed significant differences in all indicators except available P
and total K under different soil profile configuration patterns (P<0郾 05), suggesting the close rela鄄
tionship between soil fertility and soil profile configuration. The soil profile loamy in surface soil and
clayey in subsurface soil had a higher level of soil fertility, followed by that loamy in surface soil
and sandy in subsurface soil, and sandy in both surface and surface soil. Overall, the soils in the
region were bad in profile configuration, poor in water and nutrient conservation, and needed to be
ameliorated aiming at these features.
Key words: soil fertility; fuzzy evaluation; soil profile configuration pattern; GIS; mid鄄 and low
yielding fields.
摇 摇 土壤是自然环境和生态系统的重要组成部分,
是农业生产的基本资料[1] . 20 世纪 70 年代初,土壤
质量一词出现在土壤学文献上,逐步引起国内外广
泛关注[2-8],土壤肥力是土壤的本质属性,是土壤各
种性质的综合表现. 土壤肥力反映了土壤为植物提
供适宜条件的能力,但尚无统一的定义,正是由于这
一科学概念缺乏严格的定义,也缺乏数量化的指标,
导致难以保证对其评价结果的科学客观性[9] . 随着
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 1 月摇 第 22 卷摇 第 1 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jan. 2011,22(1): 129-136
研究的深入,人们把土壤肥力的概念不断外延,并认
识到土壤肥力高低并不是单独某一项指标的反映,
而是取决于各影响因子之间的和谐程度. 科学利用
土地,详细了解土壤肥力状况以提高土地生产力水
平是解决耕地面积减少,缓解我国所面临的粮食危
机的有效途径,对于综合治理中、低产田土壤,促进
农业的可持续发展具有重要意义[10-13] . 近年来,相
关学者对土壤肥力的有关研究已取得了较多成果,
主要集中在对评价单元的选取、评价体系的建立和
评价方法的选择上,对土壤肥力的评价越来越趋向
于定量化和标准化,从而使得评价结果更准确、客
观[14-18] .但是,对土体构型(土壤质地层次的空间分
布)与土壤肥力的关系研究较少,土壤质量在一定
程度上是自然条件和人为因素的综合反映[19],而土
体构型作为构成土壤剖面特征土层的排列形式,不
仅影响土壤的形态特征及其发育程度,同时也反映
土壤肥力水平及生产性能[20] .
本研究以河南省延津县的中、低产田为例,选取
了土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速
效钾、pH和阳离子交换量(CEC)等作为评价指标,
利用 ArcGIS 9郾 2 软件和模糊数学方法对土壤肥力
进行了综合评价,根据评价结果,分析不同土体构型
土壤肥力状况差异,以期为当地土壤的治理改良、指
导施肥提供依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
延津县(35毅07忆—35毅29忆 N,113毅57忆—114毅46忆
E)位于河南省东北部(图 1),地处黄河冲积平原,
该县地势较平坦,地形西高东低、南高北低,属于暖
温带大陆性季风气候,四季分明,干湿季节明显. 年
平均气温 14 益,年均日照时数达 2504郾 8 h,年均日
照率 57% ,历年平均降雨量 600郾 4 mm,年内降水分
布不均,主要集中在夏季,6—8 月降水占全年降水
量的 60郾 4% .土壤类型主要有潮土(淡色潮湿雏形
土)和风沙土(干润砂质新成土)2 个土类,黄潮土、
褐土化潮土、盐化潮土、碱化潮土、湿潮土、冲积风沙
土 6 个亚类,砂土、两合土等 10 个土属,共 45 个土
种.全县总面积达 947郾 5 km2,共管辖 13 个乡镇.中、
低产田面积比例达 70% ,严重影响了该县的粮食产
量.本研究以该县潮土区中、低产田土壤为研究对
象,土地利用类型主要是旱作耕地.
1郾 2摇 数据源及样品采集
本研究以延津县第2次土壤普查时的1 颐 5万
图 1摇 研究区地理位置及采样点分布
Fig. 1摇 Geographical location of research region and the distri鄄
bution of sampling sites.
地形图及行政区划图和 1 颐 5 万土壤图为基础数据
源,在 ArcGIS 9郾 2 软件中进行配准和几何校正等预
处理工作后,合理选取入库要素进行屏幕跟踪矢量
化,对相关图层进行拓扑关系检查建立空间数据库,
在此基础上,以 2 km伊2 km 网格确定采样点,并且
在每一类土种上选择一个代表性剖面用以分析土体
构型,记录室内布点坐标并利用 GPS 定位采样,实
际采样过程中根据实地情况对布设的样点进行稍微
调整,共采集 0 ~ 20 cm 旱地表层土样 136 个和 15
个代表性剖面,各剖面按土壤性状分层次取样,利用
151 个表层样品参加肥力评价,采样点分布见图 1.
1郾 3摇 样品测定和数据处理
土壤样品经过风干、研磨和过筛处理(分析速
效氮、速效磷、速效钾、pH、机械组成和阳离子交换
量的样品过 2 mm 筛,分析有机质、全氮、全钾和全
磷的样品过 80 目筛备用),测定土壤样品的上述属
性指标及 15 个代表性剖面各层次的机械组成作为
属性数据.测定方法如下:有机质用外加热法测定,
全氮用半微量开氏法测定,全磷用酸溶鄄流动分析仪
测定,全钾用酸溶鄄ICP 测定、速效氮用蒸馏法测定,
速效磷用碳酸氢钠提取鄄流动分析仪测定,速效钾用
乙酸铵提取鄄ICP测定,pH 用电位法测定,机械组成
用比重计法测定,CEC 按照标准 NY / T 1121郾 5—
2006 测定.在 Access 中建立土壤属性数据库,利用
031 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
ArcGIS 9郾 2 软件的数据管理功能,将图形数据与属
性数据通过标识码进行连接,完成数据库的建立.
利用 SPSS 16郾 0 软件对研究区实际采样点属性
数据进行常规统计分析,以地统计方法对各属性值
进行空间插值,结合 ArcGIS 9郾 2 的空间叠加工具得
到各个单因子含量分布图和土壤肥力综合评价等级
图.根据剖面各层次机械组成划分土壤质地,根据质
地排列确定土体构型,共分为上壤下粘、上壤下砂和
通体砂 3 种构型. 在 SPSS 16郾 0 软件中采用单因素
方差分析法(one鄄way ANOVA)完成不同土体构型间
各土壤肥力指标的差异性分析.
1郾 4摇 土壤肥力评价方法
1郾 4郾 1 评价体系的建立 摇 中、低产田的形成与当地
的自然条件、社会生产力状况有关,如地理位置、光、
热、水、土条件等都是其影响因子,土壤肥力主要是
土壤养分和环境条件的综合反映. 由于研究区范围
内光、热、灌溉等条件差别不大,根据该地区土壤特
点,依据评价指标选取的原则确定土壤有机质、全
氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、pH 值和
CEC作为参评指标.
1郾 4郾 2 评价指标隶属度函数的确定摇 隶属度函数实
际上是评价指标与作物生长效应曲线之间关系的数
学表达式,根据各评价因子对作物产量的效应将隶
属度函数分为两种类型,即 S型和抛物线型,为了便
于计算,采用相应的折线型函数[21-23](图 2).
图 2摇 S型(a)和抛物线型(b)隶属度函数曲线图
Fig. 2摇 Curve of S鄄type ( a) and parabolic鄄type ( b) member鄄
ship function.
f(x)表示参评因子对土壤肥力的作用分值, x 为因子实测值 f( x)
was evaluating indicator爷s influence on soil fertility, x was the measured
value of evaluating indicator.
摇 摇 S型隶属度函数:此类函数参评因子指标值越
高,作物生长效果越好,但是达到一定临界值后效用
趋于稳定,土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷、速
效钾等养分因子就属于这类函数. 根据研究区土壤
实际特点并听取有关专家意见,本研究中采取的指
标转折点见表 1.相应的隶属度函数表达式为:
f(x) =
1郾 0
0郾 9(x - x1) / (x2 - x1) + 0郾 1{
0郾 1
摇
x 逸 x2
x1 臆 x < x2
x < x1
(1)
抛物线型:属于这类函数的参评因子对作物的
效应表现为在一定范围内作物生长效应最好,但是
超出这个范围时作物生长效应变差,如土壤 pH 值、
物理粘粒含量等属于这种类型. 相应的隶属度函数
表达式为:
f(x) =
1郾 0 - 0郾 9(x - x3) / (x4 - x3)
1郾 0
0郾 9(x - x1) / (x2 - x1) + 0郾 1
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
0郾 1
摇
x1 < x 臆 x4
x2 臆 x < x3
x1 臆 x < x2
x < x1 或 x > x4
(2)
本研究中,pH 值的转折点取值为 x1 = 5郾 5,x2 =
6郾 5,x3 =7郾 5,x4 =8郾 5.
1郾 4郾 3 参评指标权重的确定摇 由于各个参评指标对
作物的影响不同,并且各指标的量纲不一,需要根据
各个要素对作物作用效果的不同,确定其权重值.目
前确定指标权重的方法很多,如层次分析法、主成分
分析法等,本研究采用相关系数法确定指标权重,有
效避免了人为主观性的影响.首先求得单项肥力指标
间的相关系数,构建相关系数矩阵(表 2),然后根据
相关系数矩阵求得某项肥力指标与其他指标间的相
关系数平均值,将该平均值与所有指标相关系数平均
值总和的比作为该项因子的权重(表 3).
1郾 4郾 4 综合评价指数的计算 摇 按照上述方法求得
各参评指标的权重及隶属度后,根据公式 IFI =
移w i·Ni计算综合指标值,w i、Ni分别表示第 i个指
标的权重和隶属度值. 由于隶属度取值范围在[0郾 1
- 1郾 0],综合肥力指数 IFI也在此区间内,该值越接
近于 1,土壤肥力越高.
表 1摇 S型隶属度函数曲线中各评价指标转折点取值
Table 1摇 Values of turning point of each evaluation index in S鄄type membership function
转折点
Turning
point
有机质(OM)
Organic matter
(g·kg-1)
全氮(TN)
Total N
(g·kg-1)
全磷(TP)
Total P
(g·kg-1)
全钾(TK)
Total K
(g·kg-1)
速效氮(AN)
Available N
(mg·kg-1)
速效磷(AP)
Available P
(mg·kg-1)
速效钾(AK)
Available K
(mg·kg-1)
CEC
(cmol·kg-1)
x1 10 0郾 8 0郾 6 5 60 5 80 10
x2 15 1郾 0 1郾 0 25 120 10 120 20
1311 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李摇 梅等: 基于 GIS的农田土壤肥力评价及其与土体构型的关系摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 2摇 单项肥力指标间的相关系数
Table 2摇 Correlation coefficient of evaluating indices
指标 Index pH CEC TN TK TP AN AK AP OM
pH 1
CEC -0郾 558 1
TN -0郾 248 0郾 299 1
TK -0郾 010 0郾 018 -0郾 374 1
TP -0郾 434 0郾 505 0郾 378 -0郾 283 1
AN -0郾 426 0郾 264 0郾 615 -0郾 442 0郾 382 1
AK -0郾 298 0郾 416 0郾 073 0郾 130 0郾 322 0郾 079 1
AP 0郾 003 0郾 057 -0郾 118 0郾 091 0郾 398 -0郾 092 0郾 121 1
OM -0郾 582 0郾 636 0郾 417 -0郾 048 0郾 530 0郾 219 0郾 323 0郾 025 1
表 3摇 相关系数平均值及指标权重
Table 3 摇 Mean values of correlation coefficient and index
weights
指标
Index
相关系数平均值
Mean value of
correlation coefficient
权重
Weight
pH 0郾 320 0郾 125
CEC 0郾 344 0郾 135
TN 0郾 315 0郾 123
TK 0郾 174 0郾 068
TP 0郾 404 0郾 158
AN 0郾 315 0郾 123
AK 0郾 220 0郾 086
AP 0郾 113 0郾 044
OM 0郾 348 0郾 136
2摇 结果与分析
2郾 1摇 研究区土壤肥力水平
根据以上方法计算出研究区土壤肥力综合评价
指数范围为 0郾 14 ~ 0郾 63,根据全国农业地力等级划
分标准[24],结合该地区实际生产情况,将土壤肥力
划分为 3 个等级(表 4).利用 ArcGIS 9郾 2 中的地统
计模块和空间分析功能做土壤肥力空间分布图(图
3),图中空白部分为其他土种类型,不属于本次研
究的中、低产田范围. 由图 3 可知,研究区土壤肥力
等级最高的区域分布于该县的南部小块区域和东部
偏南小范围内,该区土壤肥力水平整体偏低.
2郾 2摇 单因素指标分析
变异系数的大小表示土壤特性空间变异性的大
表 4摇 土壤肥力评价结果统计
Table 4摇 The statistics of soil fertility evaluation
肥力等级( IFI取值)
Grade of fertility
( IFI value)
面积
Area
(km2)
百分比
Percentage
一等 Grade one (>0郾 45) 69郾 27 10郾 39
二等 Grade two (0郾 3 ~ 0郾 45) 322郾 15 48郾 41
三等 Grade three (<0郾 3) 274郾 41 41郾 20
小,CV臆0郾 1 为弱变异,0郾 1 ~ 1 为中等变异,CV逸1
为强变异[25] .通过 SPSS 16郾 0 和地统计工具对该县
土壤的 9 项指标进行常规统计分析(表 5),结果表
明,全钾、pH值为弱变异,其他几项指标都是中等程
度的变异,其中速效磷的变异系数最大,可能是由于
磷在土壤中的移动性小及施磷情况不同而导致其分
布不均,这也与整个区域地形、土壤类型及土壤质地
等有关[26] .将这些指标去除特异值后进行 Kriging
插值得到单因素指标空间分布图,其中有机质、全磷
与 CEC 分布趋势接近,全氮与速效氮分布趋势接
近,由于篇幅所限,仅列出有机质和全氮含量空间分
布图(图 4).从图中可以看出,该区土壤有机质含量
呈现出由北向南递增趋势,北部有机质含量需要提
高.全氮含量表现为由西向东递增,可能与成土母
质、土壤类型等结构性因子和人为施肥水平有
关[27] .用各指标对应的平均隶属度制作雷达图反映
各指标的状态及研究区整体肥力水平(图 5),从图
中可以看出,CEC、pH及速效氮隶属度函数值最小,
仅约 0郾 1;全氮、全磷、有机质、速效钾次之;速效磷、
全钾隶属度值最高,但是都小于 0郾 8. 土壤 pH 平均
值为8郾 6,呈偏碱性状态,这是由于该县土壤母质为
图 3摇 研究区土壤肥力等级
Fig. 3摇 Grades of soil fertility in research region.
231 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
表 5摇 各项指标的描述性统计及隶属度均值
Table 5摇 Descriptive statistics and membership means of evaluating indices
指标
Index
样本数
Sampling number
取值范围
Range
最小值
Minimum
最大值
Maximum
均值
Mean
标准差
Standard
deviation
隶属度均值
Membership
means
变异系数
Coefficient
of variation
TN 151 1郾 52 0郾 18 1郾 70 0郾 83 0郾 29 0郾 43 0郾 35
TK 151 10郾 66 15郾 85 26郾 51 20郾 47 2郾 00 0郾 79 0郾 10
TP 151 0郾 64 0郾 35 0郾 99 0郾 69 0郾 12 0郾 34 0郾 17
AN 151 55郾 89 13郾 97 69郾 86 37郾 53 12郾 11 0郾 10 0郾 32
AK 151 164郾 71 22郾 49 187郾 20 85郾 39 36郾 51 0郾 38 0郾 43
AP 149 36郾 22 0郾 87 37郾 09 11郾 88 8郾 47 0郾 68 0郾 71
OM 151 20郾 43 2郾 21 22郾 64 11郾 81 3郾 93 0郾 50 0郾 33
CEC 150 11郾 33 0郾 96 12郾 29 6郾 79 2郾 38 0郾 10 0郾 35
pH 151 0郾 79 8郾 18 8郾 97 8郾 60 0郾 15 0郾 12 0郾 02
图 4摇 土壤有机质(a)和全氮(b)含量空间分布图
Fig. 4摇 Spatial distribution of soil organic matter (a) and total N (b).
图 5摇 各指标隶属度函数平均值的雷达图
Fig. 5摇 Radar plot of membership mean values of indices.
玉:上壤下砂 Loam鄄sand; 域:通体砂 Sand鄄sand; 芋:上壤下粘 Loam鄄
clay; 郁:总体 Overall situation.
沉积黄土母质,碳酸钙含量丰富所导致. CEC 可以
直接反映土壤的保肥、供肥和缓冲性能,有机质是其
主要贡献因子,而该区有机质及粘粒含量低,严重影
响了该区土壤的 CEC水平.总体上各指标隶属度值
所组成的多边形面积很小,说明该区土壤肥力状况
处于较低水平.
2郾 3摇 不同土体构型下的土壤肥力差异
在每一种土种类型上取一个典型剖面,15 个土
壤剖面共取 70 个样品,室内分析各层次样品的机械
组成,按照国际制进行质地分类(表 6),根据质地层
次组合确定土体构型,研究区共分为 3 种土体构型:
通体砂、上壤下粘和上壤下砂型.
在 SPSS 16郾 0 软件中采用单因素方差分析法分
析不同土体构型间各土壤肥力指标的差异性,结果
表明,除了有效磷和全钾外,其他指标在不同土体构
型间差异显著.从图 5 可以看出,除全钾外,其他各
指标隶属度均值均在通体砂构型上表现出最差水
平,上壤下砂次之,上壤下粘最好,并且根据多边形
面积大小也可判断出土壤肥力水平差异,即上壤下
粘型>总体>上壤下砂型>通体砂型,说明土壤肥力
与土体构型关系密切[28] .
根据ArcGIS 9郾 2统计分析功能得到每种土体
3311 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李摇 梅等: 基于 GIS的农田土壤肥力评价及其与土体构型的关系摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 6摇 土壤剖面各层次土壤样品的机械组成
Table 6摇 Soil mechanical composition at different soil layers
编号
Code
土层深度
Soil depth
(cm)
>0郾 2 mm
(% )
0郾 2 ~ 0郾 02 mm
(% )
0郾 02 ~ 0郾 002 mm
(% )
<0郾 002 mm
(% )
质地
Texture
GYYJ2 0 ~ 18 4郾 1 87郾 2 2郾 5 6郾 2 壤质砂土 Loam sand
GYYJ2 18 ~ 37 3郾 5 88郾 2 2郾 1 6郾 2 壤质砂土 Loam sand
GYYJ2 37 ~ 86 4郾 1 90郾 9 0郾 1 5郾 7 壤质砂土 Loam sand
GYYJ2 86 ~ 130 1郾 7 92郾 5 0 6郾 5 壤质砂土 Loam sand
GYYJ53 0 ~ 20 14郾 4 79郾 6 0郾 5 5郾 5 壤质砂土 Loam sand
GYYJ53 20 ~ 65 7郾 1 89郾 4 0 5郾 1 壤质砂土 Loam sand
GYYJ53 65 ~ 112 5郾 9 89郾 1 0郾 1 5郾 5 壤质砂土 Loam sand
GYYJ53 112 ~ 130 8郾 2 69郾 6 11郾 5 10郾 8 砂质壤土 Sand loam
GYYJ62 0 ~ 23 34郾 4 57郾 6 0郾 7 7郾 2 壤质砂土 Loam sand
GYYJ62 23 ~ 57 12郾 4 82郾 5 0郾 1 5郾 9 壤质砂土 Loam sand
GYYJ62 57 ~ 91 31郾 3 64郾 1 0郾 1 4郾 5 壤质砂土 Loam sand
GYYJ62 91 ~ 105 16郾 3 81郾 6 0郾 2 3郾 4 壤质砂土 Loam sand
GYYJ62 105 ~ 140 36郾 3 59郾 8 0郾 1 5郾 5 壤质砂土 Loam sand
GYYJ74 0 ~ 16 8郾 2 60郾 6 16郾 3 14郾 9 砂质壤土 Sand loam
GYYJ74 16 ~ 30 14郾 8 50郾 0 18郾 4 16郾 8 砂质粘壤土 Sand clay loam
GYYJ74 30 ~ 45 4郾 0 60郾 3 17郾 2 18郾 4 砂质粘壤土 Sand clay loam
GYYJ74 45 ~ 55 1郾 5 54郾 6 22郾 1 21郾 8 砂质粘壤土 Sand clay loam
GYYJ74 55 ~ 66 0 43郾 9 39郾 0 17郾 1 粘壤土 Clay loam
GYYJ74 66 ~ 110 0 5郾 6 45郾 8 48郾 6 粘土 Clay
GYYJ101 0 ~ 20 13郾 8 82郾 0 0郾 5 5郾 3 壤质砂土 Loam sand
GYYJ101 20 ~ 51 3郾 2 83郾 0 4郾 6 9郾 2 壤质砂土 Loam sand
GYYJ101 51 ~ 120 2郾 2 91郾 7 1郾 5 4郾 6 壤质砂土 Loam sand
构型在各个肥力等级中的面积分布比例及每个土壤
肥力等级下不同土体构型所占的比例(表 7). 土壤
肥力等级最高的土壤中,上壤下粘型占 96% ,通体
砂及上壤下砂型在高等肥力土壤中几乎没有. 这是
因为砂土保水保肥能力差,有机质含量低,故整体肥
力偏低,而上壤下粘型土壤表层疏松、耕性良好、适
种性广,下部粘层起到保水拖肥作用,持水能力
强[29],养分不易渗漏,较通体砂和上壤下砂型土壤条
件好.说明土壤的供肥能力不仅取决于施肥水平,良
好的土壤通透性和保水、保肥能力是创造高产的重要
因素[30] .研究区这两种构型的土壤并不全是粮食低
产区,仍有 37%的通体砂和 37%的上壤下砂型土壤
处于二等肥力水平,说明根据土体特点,合理施肥、小
水勤浇也可以使相对不好的土体提高产量[31] .
表 7摇 不同土体构型在各肥力等级土壤中的分布情况
Table 7 摇 Distribution of soil profile configuration patterns
in different soil fertility grades (%)
土体构型
Soil profile
construction pattern
肥力等级 Grade of fertility
一等
Grade one
二等
Grade two
三等
Grade three
通体砂 Sand鄄sand 0 37郾 0 63郾 0
上壤下砂 Loam鄄sand 1郾 1 37郾 0 61郾 9
上壤下粘 Loam鄄clay 17郾 9 57郾 3 24郾 8
摇 摇 根据隶属度函数对每个剖面各层次属性进行隶
属度划分,结果表明,各层次 CEC隶属度全部为 0郾 1
(三级),总磷、总氮、有机质含量隶属度沿深度方向
分布相似,部分剖面呈表层富集,达到二级水平,下
层为 0郾 1,其他全部表现为通体 0郾 1. 由剖面各层次
属性排列可知,该地区土壤次表层及其以下养分含
量很低,土体整体条件不是很好.尽管该区土壤存在
上壤下粘构型,但上层主要是砂壤,粘层出现的部位
及厚度不够理想,总体属于砂质潮土,整体肥力水平
较低,水源不足,因此要提高该区域粮食产量,除了
合理施肥和提高水利条件外,还要改良土壤,增厚土
层,降低砂层部位,提高其保水保肥能力,并注重作
物生长后期的追肥.
3摇 结摇 摇 语
利用相关系数法确定参评因子的权重、结合模
糊数学方法和 ArcGIS 9郾 2 得到研究区土壤肥力水
平的空间分布,将该区肥力水平划分为 3 级,其中一
级土壤位于该县东南区小范围内,基本属于上壤下
粘型土体.对该县土壤 9 项指标的分析结果表明,该
区土壤呈偏碱性状态,CEC 及速效氮隶属度值最
小,全氮、全磷、有机质、速效钾次之,速效磷、全钾隶
431 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
属度值最高,各指标含量及整体肥力水平偏低.尽管
评价结果与实地情况基本符合,但由于隶属度函数
的转折点选择没有确切的标准,因此如何根据具体
某地的土壤特点确定合理的转折点需要进一步
研究.
除速效磷和全钾外,其他土壤肥力指标在不同
土体构型间均表现出显著差异.土壤养分含量、生产
潜力等与土壤质地剖面构型有关,上壤下粘型土壤
对应的肥力等级相对较高,上壤下砂型次之,通体砂
最低.同一土种构型也表现出不同肥力等级,说明各
种质地层次好坏的评价并不是绝对的,根据土体特
点,合理施肥、小水勤浇也可以使相对不好的土体提
高肥力.今后将根据土壤属性在各个剖面土体层次
间的变异情况,对每一种土壤类型进行诊断,对当地
中、低产田改造和农业生产提供具体指导.
调查发现,该地农户较多施用化肥,而很少施用
有机肥.针对当地土壤砂性强、土体构型不佳、肥力
水平较低的特点,应该通过增施有机肥、客土调剂、
秸杆还田和作物轮作等方式改良土壤,以达到增产
的目的.
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作者简介摇 李摇 梅,女,1985 年生,硕士研究生.主要从事资
源环境及其信息技术研究,发表论文 3 篇. E鄄mail: lmlj116@
163. com
责任编辑摇 张凤丽
631 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷