土壤养分时空变化研究——以中国太湖地区为例外文翻译资料

英语原文共 8 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

土壤养分时空变化研究——以中国太湖地区为例

刘蕾蕾¹ 徐茂²王绪奎²刘小军¹汤亮¹曹卫星¹朱艳¹

(1 南京农业大学/江苏省信息农业高技术研究重点实验室，南京 210095；2 江苏省农林厅土肥站，南京 210036)

摘要

精确评价农业生产土壤养分的时空变化对于维持土壤肥力和土壤养分平衡管理具有特别重要的意义。本文中我们综合2157个土壤样品和地统计分析评价了江苏境内太湖地区第一次土壤调查（1980年）至第二次土壤调查（2000年）期间土壤有机碳、总氮、有效磷以及速效钾的时空变化。结果表明三种土壤类型的土壤养分平均含量在2000年（除黄棕壤速效钾）表现出增加的趋势。土壤养分的标准差上升（除水稻土壤总氮）。20年的农业生产导致太湖地区（江苏片）土壤有机碳、总氮、有效磷以及速效钾含量分别增加了74%，82%，89%以及65%。自1980到2000年所有土壤养分指标（除2000年黄棕壤速效钾含量）的块金值/基台值比值都在25%~75%之间，表明这些土壤养分指标都中等空间自相关。2000年黄棕壤的有效磷的块金值/基台值比值为88.74%，表明其弱空间自相关。在2000年的土壤有机碳、总氮、有效磷以及速效钾的空间自相关效程都有所降低。土壤有机碳、总氮、有效磷以及速效钾的下降区域主要为研究区西北部。显然，太湖地区土壤养分含量上升主要与自上世纪80年代以来过量施肥、耕作系统的改变以及残留管理的不当有关、。未来应避免过度施肥和平衡土壤肥料对土壤的影响。

关键词：土壤肥力；时空变异性；土壤有机碳；总氮；有效磷；钾

引言

自上世纪80年代以来，我国农业中有限土地上的农化物资及其他资源的投入强度显著增加（Guo et al.2010）。从1980年到2000年，我国的谷物产量从321百万吨提升到了469百万吨（提升了46%），同时单位面积谷物产量从2348kg/ha提升到了5187kg/ha(提升了55%)。然而，同一时期肥料的施用从12.69百万吨提升到了46.37百万吨（提升了270%）（Editoriak Committee of China Agricultual Yearbook,2007）。大量的肥料使用增加了上世纪粮食产量，但同时引起了一系列土壤和环境问题，包括地表水的富养分化、地下水的硝酸盐污染、酸雨以及土壤酸化、温室气体排放以及其他的空气污染。这些都危害着生态系统和人体健康（Liu and Diamond 2005,2008;Ju et al.2009）。太湖地区的氮磷施用量在过去的20年里有显著的增加。有可靠证据表明耕地土壤养分含量超过作物需求是导致水质恶化的主要原因（Fan et al.2005）。

土壤养分水平是衡量土壤肥力的很重要的指标，同时对于维持农业生产和地球生物圈至关重要（Nael et al.2004）。过度施肥会导致农业非点源资源污染和环境退化，施肥不足又会影响农业作物产量与质量（Zaman and Schumann 2006）。因此，平衡土壤养分需要考虑一种必要措施维持土地肥力和作物产量同时减轻其对于环境的不利影响。土壤养分内在的空间变异性取决于成土过程、母质、地形等等。土壤养分空间分布模式可随土地利用和管理措施（轮作、耕作、残留管理、灌溉和施肥等）变化而发生显著变化，从而导致年复一年的时序变化（Cao and Zhou 2008）。准确评估农业生产对土壤养分时空变化的影响，可让我们了解变化如何是发生的，这些可作为制定平衡土壤养分与提高作物产量管理策略的基础（Sun et al. 2002，2003）。

本文中，我们选择太湖地区（江苏片）作为案例研究点，主要目的如下：（1）分析1980年到2000年土壤有机碳、总氮、有效磷以及速效钾统计特征变化（2）调查太湖地区的主要土壤养分的空间变异（3）评价1980年到2000年间农业生产实践是如何影响土壤养分的时空变异。

结果

土壤养分指标的统计特征时间变化

土壤有机碳、总氮有效磷以及速效钾的统计特征见表1。三种土壤养分服从正态分布。相对于1980年的土壤有机碳含量的最小值，有两种土壤呈现下降趋势（黄棕壤呈现异常）。相对于1980年，2000年三种土壤土壤有机碳含量最大值平均值及中值都呈现上升趋势。水稻土、冲积土和黄棕壤土壤有机碳中值分别上升8.5%、8.4%和73.4%。2000年土壤有机碳含量标准差比1980年有所上升，具体见置信区间值（CI）。三种土壤总氮最小值、最大值、平均值、中值、标准差（SD）以及置信区间值（CI）都呈现上升趋势（除了水稻土壤的标准差值）， 1980-2000期间，水稻土总氮平均变化了65.6%，而冲积土为60.8%，黄棕壤为68.42%。三种土壤中有效磷的最小值、最大值、平均值、中值、标准差以及可置信区间值在都显著提升；水稻土有效磷平均值上升了144.5%，冲积土有效磷平均值上升了192.2%，黄棕壤有效磷平均值上升了385.9%。相比1980年的数据，三种土壤速效钾的最小值、最大值、标准差（SD）都有所上升，但冲积土速效钾的平均值、中值以及置信区间值（CI）都呈现下降趋势。水稻土中速效钾平均值提升3.8%，冲积土速效钾平均值下降7.45%，黄棕壤速效钾平均值上升了70.4%

表1 太湖地区（江苏片）1980-2000年土壤养分指标统计变化