全 文 ：京东板栗主产区土壤氮磷钾的空间变异*
刘摇 杨1 摇 孙志梅1**摇 杨摇 军2 摇 刘摇 霞1 摇 王小敏1 摇 刘树庆1 摇 王文江3
( 1 河北农业大学资源与环境科学学院, 河北保定 071001; 2 河北省唐山市迁西县板栗产业研究发展中心, 河北唐山 064300;
3 河北农业大学山区研究所, 河北保定 071001)
摘摇 要摇 采用经典统计学和地统计学相结合的方法,对京东板栗主产区迁西县土壤氮、磷、钾
的空间变异进行了分析.结果表明:迁西县土壤全量氮、磷、钾和速效氮、钾的含量普遍较低,
但表层土壤速效磷含量较高;氮、磷、钾的空间分布均表现为中等变异,且以磷的变异最大.表
层土壤全氮和碱解氮的分布符合高斯模型,其空间变异主要由结构性因素决定;全钾和速效
钾的分布分别符合球状模型和高斯模型,前者空间变异受结构性因素和随机性因素的共同影
响,空间相关性为中等;后者主要受结构性因素的影响,空间相关性强烈.氮、钾在全县范围内
的空间分布特征相似,高值区均出现在县域南部和西北部,而中部和东北部的含量较低.全磷
的高值区主要分布在该县北部,速效磷高值区则分布在县区南部.氮、钾全量和有效态含量之
间存在极显著正相关关系,但全磷和速效磷含量的相关性不显著.
关键词摇 京东板栗摇 土壤养分摇 空间变异摇 地统计学
文章编号摇 1001-9332(2010)04-0901-07摇 中图分类号摇 S158摇 文献标识码摇 A
Spatial variability of soil N, P, and K in main production area of Castanea mollissima. LIU
Yang1, SUN Zhi鄄mei1, YANG Jun2, LIU Xia1, WANG Xiao鄄min1, LIU Shu鄄qing1, WANG Wen鄄
jiang3 ( 1College of Resource and Environmental Science, Hebei Agricultural University, Baoding
071001, Hebei, China; 2Qianxi County Research and Development Center of Chestnut, Tangshan
064300, Hebei, China; 3Research Institute of Mountain Area, Hebei Agricultural University, Baod鄄
ing 071001, Hebei, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2010,21(4): 901-907.
Abstract: By using the methods of classic statistics in combining with geo鄄statistics, this paper ana鄄
lyzed the spatial variability of soil N, P, and K in the main production area of Jingdong chestnut,
Qianxi County of Hebei Province. In the study area, the contents of soil total N, P, and K and soil
available N and K were lower, but the available P content in topsoil was higher. The soil N, P, and
K had a medium variability of distribution, and soil P had the largest coefficient of variation. In top鄄
soil, the distribution of total N and available N fitted Gaussian model, and their spatial variability
was mainly affected by structure factors. The distribution of soil total K and available K fitted spher鄄
ical model and Gaussian model, respectively. The spatial variability of soil total K was co鄄affected
by structure factors and random factors, and had a medium spatial correlation; while the spatial var鄄
iability of soil available K was mainly affected by structure factors, and had a strong spatial correla鄄
tion. At county scale, soil N and K contents were higher in the south and northwest than in the
middle and northeast, soil total P content was higher in the north, and soil available P content was
higher in the south. Soil total N and K had significant positive correlations with soil available N and
K; while soil total P had no significant correlation with soil available P.
Key words: Castanea mollissima; soil nutrient; spatial variability; geo鄄statistics.
*河北省农业地质调查项目(200040007鄄3鄄1)和公益性行业科研专
项(200803030)资助.
**通讯作者. E鄄mail: sunzhm2002@ yahoo. com. cn
2009鄄10鄄10 收稿,2010鄄01鄄12 接受.
摇 摇 土壤在大尺度和小尺度上均具有高度的空间异
质性,同时也存在着时间上的变异性[1] . 采用地统
计学方法准确地了解土壤养分的空间分布特征及其
变异规律,对农业生产中的土壤改良、精准施肥,以
及农产品的高产优质和高效生产都具有重要意
义[2] .
已有研究表明,在排除气候、管理、栽培技术等
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 4 月摇 第 21 卷摇 第 4 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, Apr. 2010,21(4): 901-907
因素外,名、特、优农产品特殊品质的形成受当地特
定的生态地质因素控制,与土壤元素地球化学特征
密切相关[3-5] .李正积等[3]调查发现,红色砂泥岩层
衍生发育的紫色粉砂质壤土是四川涪陵榨菜菜头的
优势地质背景,土壤中 P、K、Mg、S 及多种微量元素
的含量与榨菜品质之间具有显著的相关性;栾文楼
等[4]对元氏石榴(Punica granatum)的研究表明,品
质较好的石榴主要分布在黑云斜长片麻岩和浅变质
砂砾岩区,P、Mg、Fe 等元素的地球化学特征与优质
石榴产区吻合性很好;山东肥城桃优质高产的主要
地质背景为钙质母岩和黄土母质共同发育的褐土,
N、P、K、Ca、Mg 等元素含量与肥城桃的品质和产量
密切相关[5] .
京东板栗(Castanea mollissima)作为河北省十
大名特优农产品之一,其优良品质的形成和分布也
呈明显的地域性.但目前对影响京东板栗品质的主
要地质背景以及特定地质背景条件下土壤主要矿质
元素的空间变异研究较少. 本文应用经典统计学与
地统计学相结合的方法,对京东板栗主产区迁西县
土壤氮、磷、钾元素的空间分布特征进行研究,以期
为迁西县板栗产业的合理规划布局、土壤养分的精
准管理,以及板栗品质的优化提供理论依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
迁西县位于河北省东北部(39毅57忆15义—40毅27忆
48义 N,118毅06忆49义—118毅37忆19义 E),地处燕山山脉南
麓,为典型的低山丘陵区,全区面积 1439 km2 .该县
属暖温带大陆性季风气候,四季分明.年均气温 8郾 6
益 ~10 益,无霜期 160 ~ 190 d;日照充足,昼夜温差
大;年均降水量 600 ~ 800 mm,主要集中在 7、8 月,
降水年际变化大,年内地域分配不匀,主要表现为长
城沿线大于长城以南,由北向南逐渐递减.迁西县南
部山区土壤母质以石灰岩为主,呈微碱性,是核桃
(Juglans regia)、柿子(Diospyros kaki)等果品的主要
生产基地;贾家山至下青山口一带主要为花岗岩;滦
河以北至长城脚下及西部与遵化交界一带的广大地
区为片麻岩,土质呈微酸性,是板栗发展的主要基
地;石英砂岩则主要分布在长城沿线及西部景忠山
一带.土壤类型主要有褐土、棕壤和风沙土,其中以
片麻岩发育的褐土面积最大.
全县植被覆盖较好,北部低山区植被主要为白
杨(Populus bonatii)、冬青( Ilex chinensis)、油松(Pi鄄
nus tabulaeformis)等,南部低山区多为酸枣(Zizyphus
jujuba var. spinosa)、荆条(Vitex chinensis)、核桃等,
丘陵坡地则多为酸枣、荆条、洋槐 (Robinia pseud鄄
oacacia)等,洼地上多为耐湿性植被. 在林果方面,
以盛产“京东板栗冶而闻名.但目前板栗生产中的栽
培管理措施较为粗放,不同区域施肥习惯差别较大.
1郾 2摇 研究方法
1郾 2郾 1 样品采集摇 于 2007 年 9 月板栗成熟期,在全
县范围内的板栗林中进行土壤样品的采集. 根据已
有地质调查资料,结合气候、地形、植被以及土壤和
地质类型,初步确定典型采样点. 野外取样时,再根
据实际情况进行调整,并用 GPS 定位,读取采样点
坐标.全县范围内取样点共计 54 个,每个点位按 0
~ 20、20 ~ 40 和 40 ~ 60 cm 土壤分层取样,主要采
集树冠下及树冠外缘的土壤样品. 每个地点随机多
点取样,组成混合代表样.
1郾 2郾 2 样品处理与分析方法 摇 将土样带回实验室
后,风干,剔除动植物残体,过 1 mm 筛,并将不能过
筛的砾石称量,计算砾石占总土壤质量的百分比,处
理好的土样保存待测. 测定项目包括土壤全量氮、
磷、钾以及碱解氮、速效磷和速效钾.全磷、全钾的测
定采用 X鄄荧光光谱法[6],全氮、碱解氮、速效磷、速
效钾的测定分别采用凯氏定氮法、碱解扩散法、钼锑
抗比色法和火焰光度法[7] .
1郾 2郾 3 数据处理及地统计学分析摇 首先采用域法识
别特异值(即平均值加减三倍偏差,超出此范围的
数据为特异值),分别用正常最大值和最小值代替,
然后利用地统计软件 GS+5郾 1 对数据进行变异函数
的计算和拟合. 养分的空间相关程度用块基比 C0 /
(C0+C)来表示,若 C0 / (C0 +C) <25% ,说明有强烈
的空间相关性;25% 中等空间相关性;C0 / (C0 +C) >75%则说明空间相
关性很弱[8] .
利用 ARCGIS 9郾 2 软件绘制土壤养分的克里格
插值图.变异函数理论模型的决定系数采用 F 检
验[1],计算公式为:
F = R
2
(1 - R2)
伊 N - k(k - 1) (1)
式中:N为取样点数;k为回归模型中自变量的个数;
R2 为决定系数.
1郾 2郾 4 合理采样数量计算摇 合理采样数量取决于养
分要素自身空间变异程度和对数据精度的要求[9] .
采用 Cochran[10]提出的最佳采样数量公式计算合理
采样数量:
n=( t伊Std) 2 / d2 (2)
209 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 21 卷
式中:n为需要的采样数;t 为与显著水平相对应的
标准正态偏差;Std为样本标准差;d=样本平均值伊相
对误差(% ).如果计算所得样本数大于总样本容量
N的 10% ,则采用不重复抽样公式计算合理采样数
量(n忆):
n忆=n / (1+n / N) (3)
由表 1 可以看出,在 95%置信水平和 5%相对
误差条件下,土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷
和速效钾的合理采样数量分别为 42、50、46、47、52
和 51 个,且随着置信水平的降低和相对误差的增
大,合理采样点数量明显减少.这表明本研究采样点
数量已满足置信度 95% 、相对误差 5%的要求.
摇 摇 采用 SPSS 16郾 0 软件进行数据的描述性统计分
析,采用 P鄄P Plot图与 Kolmogorov鄄Smirnov(K鄄S)正态
分布检验概率相结合的方法进行正态分布检验,土壤
养分分级依据文献[11]进行分析,土壤磷的累积百分
比为将所有样本的土壤磷含量从小到大排序后,对应
于各含量以下的样点数占总样本数的百分数.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 土壤氮、磷、钾含量的描述性统计分析
2郾 1郾 1 土壤氮含量摇 由表 2 可以看出,0 ~ 60 cm 土
壤剖面中土壤全氮和碱解氮含量均较低,且随土层
深度的增加而逐渐降低. 40 cm 以上土层的全氮含
量和表层土壤碱解氮含量均为 5 级水平,而 40 ~ 60
cm土层的全氮含量及 20 cm 以下土层的碱解氮含
量均为 6 级水平,说明该县土壤潜在供氮能力和当
季供氮水平均较低. 土壤全氮和碱解氮的变异系数
(coefficient of variation,CV)在 10% ~100% ,空间分
布均为中等变异[12],全氮的 CV 在 3 个土层之间虽
然相差不大,但总体上表现为逐层增加. 此结果
可能与该地区为典型的低山丘陵区,地质、地形、植
表 1摇 土壤样品合理采样数量
Tab. 1摇 Reasonable soil sampling amount
置信水平
Confidence level(% )
相对误差
Relative error(% )
全 氮
Total N
全 磷
Total P
全 钾
Total K
碱解氮
Available N
速效磷
Available P
速效钾
Available K
95 5 42 50 46 47 52 51
10 25 40 31 34 46 42
15 15 31 20 23 39 33
90 5 38 48 43 45 51 49
10 20 36 26 29 44 39
15 12 26 16 18 35 28
表 2摇 不同土层养分含量的描述性统计
Tab. 2摇 Descriptive statistics of nutrient contents in different soil layers
土壤养分含量
Soil nutrient
content
土层深度
Depth
(cm)
平均值
Mean
中 值
Median
极小值
Minimum
极大值
Maximum
标准差
SD
变异系数
CV
(% )
分布类型
Distribution
type
全氮 Total N 0 ~ 20 0郾 63 0郾 60 0郾 28 1郾 16 0郾 21 33郾 33 N
(g·kg-1) 20 ~ 40 0郾 51 0郾 45 0郾 24 1郾 10 0郾 18 35郾 29 -
40 ~ 60 0郾 46 0郾 44 0郾 18 1郾 02 0郾 18 39郾 13 -
碱解氮 Available N 0 ~ 20 42郾 47 38郾 39 19郾 04 99郾 89 19郾 54 46郾 00 LN
(mg·kg-1) 20 ~ 40 27郾 45 24郾 48 9郾 94 68郾 70 13郾 37 48郾 71 -
40 ~ 60 23郾 48 21郾 2 9郾 15 40郾 57 8郾 87 37郾 78 -
全磷 Total P 0 ~ 20 0郾 70 0郾 59 0郾 21 2郾 99 0郾 43 61郾 42 LN
(g·kg-1) 20 ~ 40 0郾 66 0郾 52 0郾 21 3郾 02 0郾 51 77郾 27 -
40 ~ 60 0郾 63 0郾 50 0郾 12 2郾 39 0郾 45 71郾 43 -
速效磷 Available P 0 ~ 20 11郾 71 8郾 99 1郾 42 51郾 54 10郾 14 86郾 59 LN
(mg·kg-1) 20 ~ 40 5郾 45 3郾 74 0郾 09 18郾 67 4郾 81 88郾 26 -
40 ~ 60 3郾 71 2郾 96 0郾 29 9郾 96 2郾 76 74郾 39 -
全钾 Total K 0 ~ 20 13郾 49 13郾 33 3郾 66 26郾 78 5郾 60 41郾 51 N
(g·kg-1) 20 ~ 40 13郾 19 12郾 44 2郾 56 28郾 95 5郾 88 44郾 58 -
40 ~ 60 13郾 13 11郾 55 3郾 79 31郾 02 6郾 16 46郾 92 -
速效钾 Available K 0 ~ 20 53郾 71 40郾 91 15郾 93 150郾 11 36郾 28 67郾 55 LN
(mg·kg-1) 20 ~ 40 45郾 80 44郾 88 14郾 79 104郾 31 23郾 86 52郾 10 -
40 ~ 60 45郾 73 34郾 41 18郾 51 117郾 20 26郾 36 57郾 64 -
N: 正态分布 Normal distribution; LN: 对数正态分布 Lognormal distribution.
3094 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 刘摇 杨等: 京东板栗主产区土壤氮磷钾的空间变异摇 摇 摇 摇 摇
被等条件变异性较大,且氮素本身极易随水流失有
关. 40 cm以上土层碱解氮在水平方向和垂直方向
上的空间变异性均较大,可能与不同区域栗农的栽
培管理水平,特别是施肥习惯不同有关.经正态分布
检验,表层土壤全氮含量符合正态分布,碱解氮含量
符合对数正态分布.
2郾 1郾 2 土壤磷含量摇 测区县范围内表层土壤全磷和
速效磷含量分别为 5 级和 3 级水平(表 2),说明该
县表层土壤潜在供磷能力较低,但生物有效磷供应
水平较高.在垂直方向上,土壤全磷含量逐层降低,
但各土层差异不大;速效磷含量则随土层加深显著
降低,呈明显的表聚现象.无论是水平方向还是垂直
方向上,土壤全磷和速效磷的 CV 均在 60%以上,0
~ 20 cm和 20 ~ 40 cm 土层速效磷的 CV 甚至高达
86郾 59%和 88郾 26% ,说明磷的空间变异性较大,在
整个县域范围内呈现明显的不均匀性分布. 经正态
分布检验,土壤全磷和速效磷含量均符合对数正态
分布.
2郾 1郾 3 土壤钾含量 摇 由表 2 可知,迁西县表层土壤
全钾和速效钾含量均为 4 级,属中等偏下水平.全钾
含量在垂直方向上分布较均匀.从变异系数上看,该
县土壤钾为中等变异,且速效钾的变异性明显高于
全钾.不同土层间全钾的 CV差异不大,但表层土壤
速效钾的空间变异性明显高于 20 cm 以下土层. 经
正态分布检验,表层土壤全钾含量呈正态分布,速效
钾含量呈对数正态分布.
2郾 2摇 土壤氮、磷、钾的空间结构特征及分布
2郾 2郾 1 土壤氮 摇 表 3 结果表明,土壤全氮和碱解氮
的最佳拟合模型均为高斯模型,对决定系数的 F 检
验均达极显著水平,因此,可用该回归模型作为理论
曲线的模型. 全氮和碱解氮的块基比均小于 25% ,
变程分别为 88郾 27 和 91郾 10 km,说明两个变量均具
有强烈的空间相关性,受结构性因素的影响较
大[13],且结构性因素在相似的尺度上加强了全氮和
碱解氮的空间相关性. 根据变异函数拟合的最优模
型,获得了表层土壤全氮和碱解氮的克里格插值图
(图 1a、b).从中可以看出,测区县内表层土壤全氮
和碱解氮的空间分布特征相似,均以县域南部的东
莲花院乡一带含量最高,其次为西北部的汉儿庄乡
一带,而中部和东北部含量普遍偏低.
2郾 2郾 2 土壤钾摇 对变异函数的分析可知,全钾和速
效钾的最优拟合模型分别为球状模型和高斯模型,
F检验达极显著水平(表 3). 全钾和速效钾的块基
比分别为 48郾 03%和 14郾 95% ,说明全钾具有中等的
空间相关性,其空间变异受结构性因素和随机性因
素的共同影响[13],人为活动、气候、地质类型、地貌
等因素均加强了全钾的空间相关性;而速效钾具有
强烈的空间相关性,其空间变异受结构性因素的影
响较大.从变程上来看,速效钾的空间自相关距离明
显大于全钾.土壤钾的空间分布特征与氮的空间分
布特征相似(图 1c、d),表现为西北部的汉儿庄乡和
南部的东莲花院乡含量明显高于其他地区,低值区
则主要分布在中部和东北部.
2郾 2郾 3 土壤磷摇 由于土壤全磷和速效磷含量的变异
性较大,导致变异函数理论模型的决定系数经 F 检
验没有达到显著水平(表 3),使用该模型作为理论
模型已不能客观地反映土壤磷素的空间结构特征.
因此,本文采用传统的统计方法对土壤磷的空间分
布特征进行分析.
由图 2 可见,在测区县范围内,表层土壤中全磷
含量在 5 级水平以上的样点比例为 42郾 59% ;而速
效磷含量在 5 级水平以上样点的比例达 75郾 93% ,
其中达 2 级水平的样点占总样本量的 11郾 11% ,3 级
和 4 级水平的样点分别为 33郾 33%和 31郾 49% .结合
表 4 可以看出,土壤全磷含量以测区县北部区域,尤
其是洒河桥镇一带最高,其次为中部区域,而迁西县
南部(除新庄子乡外)乡镇均较低.土壤速效磷含量
分布则与全磷含量分布明显不同,以迁西县南部区
表 3摇 表层土壤氮、磷、钾变异函数理论模型的相关参数和 F检验
Tab. 3摇 Related parameters for best鄄fitted theoretical semivariogram models and F tests of N, P, and K in topsoil
养分指标
Nutrient index
模摇 型
Model
块金值 C0
Nugget
基台值 C0 +C
Still
块基比
C0 / (C0 +C)
(% )
变 程
Range
(km)
R2 F检验
F test
全氮 Total N 高斯 Gaussian 0郾 03 0郾 27 10郾 74 88郾 27 0郾 839 34郾 24**
碱解氮 Available N 高斯 Gaussian 0郾 12 1郾 25 9郾 60 91郾 10 0郾 882 49郾 12**
全磷 Total P 线性 Linear 0郾 23 0郾 23 100郾 00 39郾 60 0郾 121 0郾 90
速效磷 Available P 高斯 Gaussian 0郾 65 1郾 30 50郾 00 91郾 10 0郾 024 0郾 16
全钾 Total K 球状 Spherical 17郾 68 36郾 81 48郾 03 32郾 93 0郾 866 42郾 47**
速效钾 Available K 高斯 Gaussian 0郾 29 1郾 94 14郾 95 84郾 83 0郾 870 43郾 98**
**P<0郾 01郾
409 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 21 卷
图 1摇 表层土壤氮、钾的克里格插值图
Fig. 1摇 Kriging maps of N and K in topsoil.
a) 全氮 Total N (g·kg-1); b) 碱解氮 Available N (mg·kg-1); c) 全钾 Total K (g·kg-1); d) 速效钾 Available K (mg·kg-1) .
图 2摇 表层土壤全磷和速效磷含量累计百分比
Fig. 2摇 Cumulative rate of total P and available P contents in topsoil.
域特别是新集镇和东莲花院乡最高,其次为迁西县
北部区域,而迁西县中部(除白庙子乡外)乡镇的含
量普遍较低.
2郾 3摇 土壤全量养分与速效养分的相关分析
对 0 ~ 20 cm、20 ~ 40 cm 和 40 ~ 60 cm 土层土
壤的全量养分和速效养分含量进行相关分析,结果
表明,土壤全氮和碱解氮、全钾和速效钾含量之间均
表现为极显著正相关关系(P<0郾 01)(图 3).一般来
讲,全量养分含量的多少直接影响速效养分含量的
高低,但全磷和速效磷含量之间却没有表现出显著
5094 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 刘摇 杨等: 京东板栗主产区土壤氮磷钾的空间变异摇 摇 摇 摇 摇
图 3摇 土壤全氮与碱解氮、全磷与速效磷、全钾与速效钾的相关关系
Fig. 3摇 Correlations between soil total N and available N, total P and available P, total K and available K.
表 4摇 不同区域表层土壤磷含量平均值
Tab. 4 摇 Average content of topsoil P in different parts of
Qianxi County
区域
Area
乡镇名称
Town name
全 磷
Total P
(g·kg-1)
速效磷
Available P
(mg·kg-1)
北部 汉儿庄乡 Hanerzhuang Town 0郾 74 12郾 45
North 滦阳镇 Luanyang Town 0郾 78 15郾 76
part 洒河桥镇 Saheqiao Town 1郾 43 9郾 11
金厂峪镇 Jinchangyu Town 0郾 72 7郾 65
上营乡 Shangying Town 0郾 40 6郾 21
平均 Average 0郾 81 10郾 24
中部 三屯营镇 Santunying Town 0郾 67 8郾 94
Middle 白庙子乡 Baimiaozi Town 0郾 70 12郾 34
part 旧城乡 Jiucheng Town 0郾 41 5郾 95
东荒峪镇 Donghuangyu Town 0郾 60 4郾 29
太平寨镇 Taipingzhai Town 0郾 68 8郾 18
罗家屯镇 Luojiatun Town 0郾 57 7郾 19
平均 Average 0郾 61 7郾 82
南部 新庄子乡 Xinzhuangzi Town 0郾 89 12郾 46
South 尹庄乡 Yinzhuang Town 0郾 53 16郾 08
part 新集镇 Xinji Town 0郾 45 24郾 71
东莲花院乡 Donglianhuayuan Town 0郾 52 24郾 44
兴城镇 Xingcheng Town 0郾 50 17郾 28
平均 Average 0郾 58 18郾 99
的相关关系.这可能与土壤中的磷主要以迟效态存
在,而磷的转化受土壤 pH、土壤类型、土壤湿度和作
物根际分泌物等因素的影响较大有关[14] .
3摇 讨论与结论
研究结果表明,迁西县土壤全量氮、磷、钾和速
效氮、钾的含量偏低,但表层土壤速效磷含量较高,
呈明显的表聚现象,这可能与栗树根系从深层土壤
中吸收养分,然后再通过枯枝落叶等形式将部分养
分归还于表层土壤有关[15] .从土壤养分的变异系数
看,氮、磷、钾均为中等变异,但 40 cm以上土层的速
效磷接近于强变异水平(CV>100% [12] ). 这可能与
研究区的地质背景差异较大有关,也可能与磷在土
壤中的移动性较小,当季利用率较低,且当地栗农施
肥习惯差异较大等有关.
对元素空间结构特征的分析表明,土壤中全氮、
碱解氮和速效钾的变程均在 80 ~ 92 km,其空间分
布较均一,趋于大块状变异;而全钾含量的变程为
32郾 93 km,表明全钾与以上几种养分的生态过程在
不同尺度上起作用,其空间依赖性的大小顺序为:碱
解氮>全氮>速效钾>全钾.全氮、碱解氮和速效钾的
块基比均小于 15% ,在本研究尺度上的空间相关性
较强,且全钾的块基比小于 50% ,说明结构性因素
对该县土壤全量和速效氮、钾空间分布的影响占主
导地位,这与该县大部分区域不重视肥料的施用,栽
培管理措施整体比较粗放的调查结果基本吻合.郭
晓敏等[16]研究表明,结构性因素对毛竹林地土壤氮、
钾的全量和速效态含量空间分布的影响大于随机性
因素,但其变程远小于本研究结果,说明在不同尺度
上进行的土壤养分空间变异研究的变程差异较大.
从 3 种主要矿质营养元素的空间分布来看,无
论是全量养分还是速效养分,氮、钾含量的分布均表
现出高度的相似性,以县域南部的东莲花院乡和西
北部的汉儿庄乡一带含量较高,而中部和东北部区
域含量较低.这可能是因为县城以北地区多为片麻
岩发育的褐土和淋溶褐土,上层土壤疏松多孔,下层
土壤为软质碎块母质,裂隙发育,通透性好[17],且北
部的降水较南部充裕[18],加之氮、钾在土壤中易移
动的特点,因此形成了迁西县土壤氮、钾含量呈北低
南高的分布趋势.而位于县域西北部的汉儿庄乡一
带为该县优质板栗产区,氮、钾含量较高可能与当地
农民重视板栗园的科学管理与合理施肥有关. 迁西
县南部的东莲花院乡一带多为石灰岩发育的石灰性
褐土,母质中养分含量较丰富[19],且土壤质地较细,
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降雨量又较北部小,养分流失少,土壤中氮、钾含量
普遍较高.但是该区域土质较粘,pH偏高,加之板栗
喜酸忌钙[17],因此仍不适于板栗的生长. 土壤全磷
和速效磷含量在该县水平方向上的分布差异较大,
没有表现出明显的相关性,这与唐将等[19]对石灰性
土壤营养元素含量的研究结果相似.
为进一步提高京东板栗主产区板栗的产量和品
质,保持其名、特、优农产品的特色优势,结合迁西县
土壤氮磷钾的空间分布特征及板栗生长对土壤养分
的需求,建议县域中部和东北部地区的板栗生产中,
应适当增加有机肥料的施用,以改善土壤理化性状,
提高土壤保水、保肥能力;同时,应注意氮磷钾肥,尤
其是氮钾养分的合理补充,以保证板栗生长期间充
足的矿物质营养.
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(in Chinese)
作者简介摇 刘摇 杨,女,1984 年生,硕士研究生.主要从事农
产品品质与土壤地球化学环境关系研究. E鄄mail: liuyang.
0102@ yahoo. com. cn
责任编辑摇 李凤琴
7094 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 刘摇 杨等: 京东板栗主产区土壤氮磷钾的空间变异摇 摇 摇 摇 摇