大兴安岭南麓农田土壤速效养分空间异质性分析

摘要 以大兴安岭南麓阿荣旗全境农田土壤为研究对象，采用经典统计学对其土壤养分进行系统分析，探索大兴安岭南麓农田耕层土壤速效养分空间异质性。结果表明，土壤pH均值为6.02，总体呈弱酸性，适宜作物生长，变异度为2.06%～6.27%，为弱变异度；土壤速效钾均值为267.86  mg/kg，总体含量很丰富；土壤速效磷、碱解氮的含量均值为4.83、24.13  mg/kg，总体含量均很缺乏。速效钾、速效磷、碱解氮变异度均在10%～100%，为中等变异程度。在一定程度上，阿荣旗农田土壤各样点均存在显著的空间异质性。速效磷、碱解氮含量很缺。该研究为合理优化施肥方案、改善耕作方式、提高速效磷和碱解氮的积累、实现阿荣旗农田土壤养分平衡、提升地力提供科学依据，为构建大兴安岭南麓耕地地力评价体系提供技术支撑。

关键词 土壤养分；空间异质性；变异度；相关性；大兴安岭南麓

中图分类号 S 158.2  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2023）02-0164-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.02.041

Spatial Heterogeneity of Soil Available Nutrients in Farmland at the Southern Foot of Daxing’an Mountains

LIU Zhan-yong1，2，ZHANG Jia-qian1，2，SUN Hong-ju1，2 et  al

（1.School of Life Sciences，Inner Mongolia University，Hohhot，Inner Mongolia 010070;2. Key Laboratory of Forage and Characteristic Crops，Ministry of Education，Hohhot，Inner Mongolia  010070）

Abstract Taking the farmland soil in Arong Banner at the south foot of Daxing’an Mountains as the research object，the soil nutrients were systematically analyzed by classical statistics to explore the spatial heterogeneity of available nutrients in farmland topsoil at the south foot of Daxing′an Mountains. The results showed that the average value of soil pH was 6.02，which was generally weakly acidic and suitable for crop growth. The degree of variation was 2.06%-6.27%;the average value of soil available potassium was 267.86  mg/kg，and the overall content was very rich;the average contents of soil available phosphorus and alkali hydrolyzable nitrogen were 4.83 and 24.13 mg/kg，and the overall contents were very lacking. The variability of available potassium，available phosphorus and alkali hydrolyzable nitrogen was between 10%-100%，which was a medium degree of variation. To a certain extent，there was significant spatial heterogeneity in farmland soil in Arong Banner. The contents of available phosphorus and alkali hydrolyzable nitrogen are very deficient. This study provides scientific basis for reasonably optimizing fertilization scheme，improving farming methods，improving the accumulation of available phosphorus and alkali hydrolyzable nitrogen，realizing farmland soil nutrient balance and improving soil fertility in Arong Banner，and provides technical support for the construction of cultivated land fertility evaluation system of southern foot of Daxinganling.

Key words Soil nutrients;Spatial heterogeneity;Degree of variability;Relevance;South foot of Daxinganling

基金项目 内蒙古自治区科技重大专项（2019ZD009，2020ZD0005-0403）；内蒙古自治区科技计划项目（2021GG064）；内蒙古自治区人才引进项目（2020YJ007）；内蒙古自治区草原英才个人培养项目（CY2020016）。

作者简介 刘战勇（1993—），男，河南周口人，硕士研究生，研究方向：旱作农业及农田生态治理。通信作者，研究员，博士，从事作物栽培、土壤耕作和农田生态研究。

收稿日期 2022-01-26；修回日期 2022-04-21

土壤养分是土壤肥力的物质基础，直接影响作物生长和产量，土壤养分状况是衡量土壤肥力和耕地地力评价的重要标准［1-2］。因此，土壤养分的有效积累和长期稳定有利于农田土壤肥力的提升和稳定［3］。pH、速效钾、速效磷等元素在土壤肥力评价中有极其重要的作用［4-7］。受不同空间尺度上环境因素的影响，不同土壤养分有不同的分布规律［8-9］。根据陶冶等［10］研究，坡向、降水和温度对土壤养分含量影响很多。阿荣旗作为农业农村部耕地地力调查与质量评价项目试点旗县，耕地面积较大，但质量较差，坡耕地多，无完善的水土保持措施，广种薄收，掠夺性经营，导致土壤养分失衡，地力下降［11］。因此，对阿荣旗农田土壤养分分析及影响因素研究具有重要意义。地统计学是分析土壤空间变异特征最有效的方法之一，结合GIS技术能够较好地研究土壤养分空间变异规律［12-14］。

为明确阿荣旗地区农田土壤养分的空间异质性，笔者借助地理信息系统（GIS）、SPSS等技术，探究各样点土壤养分差异性，以期充分掌握阿荣旗地区农田土壤养分状况，为耕地地力提升、田间管理、优质施肥提供科学依据，为构建大兴安岭南麓阿荣旗地区耕地质量评价体系提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

阿荣旗地处内蒙古自治区呼伦贝尔市东南部，属于大兴安岭南麓地区，位于122°02′30″～124°05′40″E、47°56′54″～49°19′35″N，与大兴安岭、松嫩平原邻近，属温带大陆性半湿润气候，呈中低山-丘陵漫岗地形，地势由西北向东南呈阶梯式下降，年均气温1.7 ℃，无霜期90～130 d，年降水量458.4 mm，耕地31.44万hm2，主要农作物有玉米、大豆、水稻、小麦、马铃薯等，有黑土、暗棕壤、草甸土、沼泽土、粗骨土5种土地类型。

1.2 采样方法

2019年收获后，在阿荣旗南部亚东镇、六合镇、霍尔奇镇、向阳峪镇、音河达斡尔鄂温克民族乡、新发朝鲜民族乡、得力其尔鄂温克民族乡、查巴奇鄂温克民族乡、复兴镇、三岔河镇、兴安镇11个乡镇，采用梅花布点法，布5个点混合后取样，取 0～20 cm 的表层土样，平均1个采样点/666.67 hm2，共470个样点、1 410份土样，使用GPS定位仪记录采样点的经纬度、海拔、坡度等信息。取样点见图1。

1.3 试验方法 用1 mm孔径的筛子筛取自然风干后土样分别用于测定，pH采用玻璃电极法测定；土壤碱解氮采用碱解扩散法测定，速效磷采用钼锑抗比色法测定；速效钾采用火焰光度计法［15］测定。

1.4 数据处理

采用Excel 2010对阿荣旗地区农田速效养分数据进行处理，并利用SPSS 22.0中［分析（A）工具］下的相关模块土壤速效养分进行Kolmogorov-Smirnov（K-S）检验（显著性水平α设定为0.05，置信区间为95%），并进行Pearson相关性分析和单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 Kolmogorov-Smirnov 检定

由表1、2可知，依据全国第二次土壤普查养分分级标准和《DZ/T 0295—2016土地质量地球化学评价规范》对阿荣旗农田土壤速效养分进行分析［16-19］，阿荣旗农田土壤的pH在5.19～7.01，平均pH为6.02，六合镇的土壤pH最大，其均值为6.68，其他乡镇的土壤为酸性，得力其尔乡的土壤pH最小，阿荣旗农田土壤以弱酸性为主；土壤速效钾在77.67～662.71 mg/kg，均值为267.86 mg/kg，亚东镇、六合镇、向阳峪镇、音河乡、朝鲜民族乡、查巴奇乡、三岔河镇、兴安镇的土壤速效钾含量很丰富，霍尔奇镇、得力其尔乡土壤速效钾含量丰富，复兴镇的土壤速效钾含量适宜，其中音河乡的土壤速效钾含量最高，其均值为463.73 mg/kg，其次是朝鲜民族乡，复兴镇的土壤速效钾含量最低；土壤速效磷含量在2.07～10.13 mg/kg，均值为4.83 mg/kg，亚东镇、音河乡、复兴镇、三岔河镇的速效磷含量缺乏，其他乡镇的土壤速效磷含量很缺乏，其中音河乡的土壤速效磷含量最高，其均值为7.27 mg/kg，其次是复兴镇，查巴奇乡的土壤速效磷含量最低；土壤碱解氮含量在11.86～38.00 mg/kg，均值为24.13 mg/kg，各乡镇的土壤碱解氮极缺乏，其中三岔河镇的土壤碱解氮含量最高，其均值为29.22 mg/kg，其次是音河乡，亚东镇的土壤碱解氮含量最低。综上，阿荣旗地区农田土壤速效养分中pH和速效钾都很适宜作物生长，速效磷和碱解氮含量很缺乏。

由杨国胜等［20］CV≤10%，为弱变异程度，10%<CV<100%，为中等变异程度，CV≥100%，为强变异程度的分析标准，土壤pH变异度在2.06%～6.27%，为弱变异度，其中亚东镇的pH变异度最大，为6.27%，其次是查巴奇乡，向阳峪镇的pH变异度最小，各乡镇间土壤pH总体空间差异性较小；土壤速效钾变异度在16.96%～56.94%，为中等变异度，三岔河镇的土壤速效钾变异度最大，为56.94%，其次为音河乡，亚东镇的土壤速效钾变异度最小，各乡镇土壤速效钾含量总体空间差异性较大；土壤速效磷变异度在14.74%～57.99%，为中等变异度，兴安镇的土壤速效磷变异度最大，为57.99%，其次为六合镇，查巴奇乡的土壤速效磷变异度最小，各乡镇的土壤速效磷总体空间差异性较大；土壤碱解氮变异度在8.85%～28.98%，向阳峪镇和朝鲜民族乡的土壤碱解氮为弱变异度，其他乡镇为中等变异度，查巴奇乡的土壤碱解氮变异度最大，为28.98%，其次是音河乡，朝鲜民族乡的土壤碱解氮变异度最小，各乡镇的土壤碱解氮空间差异性总体较大。