江淮丘陵區(qū)農(nóng)田表層土壤有機碳空間分布及其影響因子

江淮丘陵區(qū)農(nóng)田表層土壤有機碳空間分布及其影響因子

土壤有機碳（si）是近年來世界變化研究的三大熱點之一。表面（0.20cm）是評估耕地慈濟性的重要指標(biāo)之一。關(guān)于農(nóng)田表層土壤SOC方面已開展的研究,一是更多關(guān)注區(qū)域性大的尺度,基于全面土壤調(diào)查對比分析的縣域尺度的研究還較少安徽省是我國華東地區(qū)的一個農(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,面積2998km1.2學(xué)習(xí)方法1.2.1田間調(diào)查采樣2011年,在與定遠縣土壤肥料工作站一起進行實地調(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個典型調(diào)查田塊,均為水田,并提取樣點GPS經(jīng)緯度信息,用于田間調(diào)查采樣定位。采樣時間為2011年6—7月。另外通過對定遠縣2008年以來開展的測土配方施肥工作調(diào)查采集的近1500個田塊綜合分析,最后選擇了916個田塊作為補充,合計調(diào)查的農(nóng)田樣點986個(圖1),采樣深度均為0~20cm。土樣采集方法為在一塊田內(nèi)進行隨機多點取樣,混勻后按四分法取1.5~2kg用于分析測定。1.2.2重鉻酸鉀研磨法樣品在實驗室自然風(fēng)干后,用木棍或塑料棍壓碎,同時將土樣中的植物殘根、侵入體和新生體剔除干凈,研磨過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區(qū)域化變量進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軟件對原始數(shù)據(jù)進行分析后發(fā)現(xiàn)其不符合正態(tài)分布,經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)換后符合正態(tài)分布,滿足地統(tǒng)計學(xué)的要求。2.2土壤中有機碳含量的空間變異特征運用地統(tǒng)計學(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,對定遠縣土壤樣點數(shù)據(jù)進行插值,選取影響估計值的鄰近樣點數(shù)為12,得到SOC含量的預(yù)測圖,通過圖形計算,轉(zhuǎn)換為實際的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)濟較為發(fā)達的爐橋鎮(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)在地勢起伏較大、經(jīng)濟相對落后的北部范崗鄉(xiāng)。2.4影響土壤碳含量的空間變換的因素分析2.4.1秸稈還田對土壤soc含量的影響有研究表明,地勢起伏較大的地區(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呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)定遠縣海拔高度低于348m,海拔梯度較小。地勢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)措施在定遠縣調(diào)查了79個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)性強烈,相關(guān)距離為6.3km,區(qū)域特殊的結(jié)構(gòu)性因素對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械組成和秸稈還田的影響。1.2.3統(tǒng)計分析方法采用SPSS17.0軟件對SOC含量進行描述性統(tǒng)計、K-S檢驗以及相關(guān)性分析。采用GS+9.0軟件進行地統(tǒng)