Comprehensive Geochemical Evaluation and Influencing Factors of Topsoil Nutrients in a Farming Area of Dabie Mountain in Western Anhui, China
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摘要:
土壤养分是影响农作物产量的重要指标，掌握中国主要农业生产区的土壤养分时空演变特征对合理使用农业土地资源具有重要的意义。本文以中国重要农耕区皖西大别山六安地区为研究区，采集浅层土壤（0~20cm）样品1295组，采用硫碳仪、X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等技术进行测试。应用统计学分析方法，在分析pH值的基础上，对总氮（TN）、总磷（TP）和钾（K）和土壤有机质（SOM）四个地球化学养分指标进行单指标养分等级划分和土壤养分综合等级评价，并探讨了各项指标的影响因素。结果表明：研究区98.88%的土壤为酸性土壤（其中8.03%为强酸性土壤），受地貌类型影响较大；TN分布以中等丰富为主，受土壤类型影响较大；TP以中等含量和缺乏为主，受地貌类型的影响较大；K是最为丰富的元素，其含量在中等及以上的比例达97.81%，主要受地貌类型的影响；SOM以中等和较缺乏为主，受土壤类型、土地利用方式和地貌类型的共同影响，且SOM含量与TN含量呈高度正相关。全区土壤养分等级以中等为主，占全区总面积的60.10%，其次是较缺乏土壤，占25.27%，南部山区养分状况优于北部平原区。整体上，研究区土壤具有养分较差、养分分布不均匀、普遍酸化的特点，部分地区应按需调整肥料的使用平衡土壤养分。可通过农田养分的管理，提高农业产量。
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关键词:
- 表层土壤 /
- 电感耦合等离子体发射光谱法 /
- 土壤养分地球化学综合等级评价 /
- 土地利用方式 /
- 土壤类型 /
- 地貌类型
Abstract:Western Anhui is an important precision agricultural area in China, characterized by diverse landforms and multiple soil types. To determine the spatial distribution of soil nutrient elements and their controlling factors, we analyzed 5 nutrient indicators by collecting 1295 groups of shallow soil (0-20cm) samples and conducted a comprehensive soil nutrient geochemical grade evaluation on the basis of single indicator analysis. The results show that soil nutrients are poor in the cultivated lands of the northern region. The use of fertilizer should be adjusted as needed to balance the soil nutrients in some areas, and the management of farmland nutrients is suggested for improving the agricultural yield. The BRIEF REPORT is available for this paper at
http://www.ykcs.ac.cn/en/article/doi/10.15898/j.ykcs.202206180117 . -
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表 1 样品测试指标与对应测试方法
Table 1. Analysis parameters and methods.
元素/指标 测试仪器/测试方法 要求检出限 本实验检出限 测定范围 pH pH计（ISE） 0.1 0.1 0.1~14.0 N 凯氏氮蒸馏酸碱滴定容量法（VOL） 20mg/kg 15mg/kg 15~5000mg/kg P X射线荧光光谱法 10mg/kg 8mg/kg 8~4500mg/kg K 电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES） 5.0×10−4 5.0×10−4 2.0×10−4~7.0×10−2 SOM 硫酸亚铁铵容量法（VOL） 1.0×10−3 5.0×10−4 5.0×10−4~1.0 
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表 2 土壤养分和pH值的分级划分标准
Table 2. Standards for classification of the soil nutrient and pH.
养分等级 丰缺程度 TN含量（mg/kg） TP含量（mg/kg） K含量（mg/kg） SOM含量（%） f综合 酸碱等级 pH Ⅰ级 丰富 ≥2000 ≥1000 ≥25 ≥4 ≥4.5 强酸性 <5.0 Ⅱ级 较丰富 1500~2000 800~1000 20~25 3~4 4.5~3.5 酸性 5.0~6.5 Ⅲ级 中等 1000~1500 600~800 15~20 2~3 3.5~2.5 中性 6.5~7.5 Ⅳ级 较缺乏 750~1000 400~600 10~15 1~2 2.5~1.5 碱性 7.5~8.5 Ⅴ级 缺乏 ≤750 ≤400 ≤10 ≤1 ≤1.5 强碱性 >8.5
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表 3 研究区土壤养分指标统计特征
Table 3. Statistics of soil nutrients in the study area.
养分 样本量
（件）含量范围 平均值 中位数 标准差 变异系数
（%）样品分布范围占比（%） 丰富 较丰富 中等 较缺乏 缺乏 TN 1295 222.60~3195.42 1182.94 1149.23 335.89 28.39 2.03 14.00 49.6 28.42 5.94 TP 1295 267.10~2249.70 633.72 584.20 272.87 43.06 10.40 14.78 23.23 26.60 24.98 K 1295 10.24~42.86 20.41 19.66 4.61 22.59 12.83 35.13 49.85 2.19 0 SOM 1295 0.35~3.57 1.19 1.16 0.38 31.47 1.79 3.05 45.34 49.11 0.70 注：TN和TP单位为mg/kg；K单位为mg/g；SOM单位为%。
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表 4 不同土壤类型养分含量（平均值）对照
Table 4. Comparison of nutrient contents (average value) of different soil types.
土壤类型 样本数量（件） TN TP K SOM pH 平均值（mg/kg） 变异系数（%） 平均值（mg/kg） 变异系数（%） 平均值（mg/kg） 变异系数（%） 平均值（mg/kg） 变异系数（%） 平均值（mg/kg） 变异系数（%） 粗骨土 480 1039 24.90 697 34.86 21.50 21.01 1.05 26.89 5.35 5.48 水稻土 387 1344 19.22 432 37.62 17.63 16.45 1.32 20.93 5.37 8.18 棕壤 199 1176 34.77 789 24.66 23.70 23.06 1.24 39.02 5.38 5.67 黄棕壤 111 1183 31.57 891 30.08 21.80 21.83 1.36 38.29 5.36 5.39 紫色土 65 1390 14.04 419 34.44 17.26 14.49 1.37 14.65 5.31 3.00 潮土 53 1060 29.77 676 41.05 19.42 15.76 1.02 32.41 5.41 10.43
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表 5 研究区不同土地利用方式下养分含量（平均值）对照
Table 5. Soil factor data statistics under different land utilization types in the study area.
土地利用方式 样本数量（件） TN TP K SOM pH 平均值（mg/kg） 变异系数（%） 平均值（mg/kg） 变异系数（%） 平均值（mg/kg） 变异系数（%） 平均值（mg/kg） 变异系数（%） 平均值（mg/kg） 变异系数（%） 旱地 262 972.19 0.26 804.51 0.30 22.07 0.21 0.98 0.30 5.34 0.07 林地 133 1340.41 0.41 745.75 0.29 23.80 0.22 1.43 0.47 5.48 0.11 水田（水浇地） 684 1286.48 0.21 530.93 0.50 18.84 0.20 1.28 0.23 5.41 0.06 园地 216 1007.29 0.23 677.65 0.29 21.43 0.23 1.03 0.24 5.28 0.06
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表 6 不同地貌类型养分含量（平均值）对照
Table 6. Soil factor data statistics under different geomorphic types in the study area.
地貌类型 样本数量（件） TN TP K SOM pH 平均值 变异系数（%） 平均值（mg/kg） 变异系数（%） 平均值（mg/kg） 变异系数（%） 平均值（mg/kg） 变异系数（%） 平均值（mg/kg） 变异系数（%） 盆地 249 972.19 0.26 804.51 0.30 22.07 0.21 0.98 0.30 5.34 0.07 平原 216 1007.29 0.23 677.65 0.29 21.43 0.23 1.03 0.24 5.28 0.06 丘陵 684 1286.48 0.21 530.93 0.50 18.84 0.20 1.28 0.23 5.41 0.06 山地 133 1340.41 0.41 745.75 0.29 23.80 0.22 1.43 0.47 5.48 0.11
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表 7 研究区各研究指标及影响因子的皮尔森相关性分析
Table 7. Pearson correlation analysis of each research index and influence factor in the study area.
指标 相关性 土壤类型 土地利用 地貌 TN TP K SOM TN 皮尔森相关 0.13** 0.10** −0.28 显著性（双尾） 0.00 0.00 0.00 TP 皮尔森相关 −0.01 −0.01 0.54** −0.3** 显著性（双尾） 0.70 0.63 0.00 0.00 K 皮尔森相关 −0.15 0.11** 0.40** −0.15** 0.25** 显著性（双尾） 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 SOM 皮尔森相关 0.13** 0.14** −0.16** 0.95** −0.21** −0.09** 显著性（双尾） 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 pH 皮尔森相关 −0.02 0.02 −0.16** −0.11** −0.06* −0.17** −0.14** 显著性（双尾） 0.44 0.39 0.00 0.00 0.04 0.00 0.00 注：“**”表示相关性在 0.01 层上显著（双尾）；“*”表示相关性在 0.05层上显著（双尾）。
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