Present Situation and Distribution Evolution Characteristics of Soil Nutrients in Cultivated Land of Yanyuan County Based on GIS

YOU Yu; XIONG Zhongwei; LIN Xianfeng; ZHANG Yunmei; ZHANG Liang; WANG Jianzhong; JIANG Yun

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2024-0150

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Journal of Agriculture ›› 2025, Vol. 15 ›› Issue (12) : 51-58. DOI: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2024-0150

Present Situation and Distribution Evolution Characteristics of Soil Nutrients in Cultivated Land of Yanyuan County Based on GIS

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Abstract

To understand the current status and patterns of soil nutrient distribution in cultivated land in Yanyuan County, and to promote environmentally friendly, efficient, and sustainable agricultural practices, this study utilized soil survey data from the cultivated land quality evaluation project conducted in Yanyuan County from 2020 to 2022. Statistical methods were employed to analyze the pH, organic matter, total nitrogen, available phosphorus, and available potassium in the topsoil, providing a theoretical foundation for scientific fertilization of cultivated land in Yanyuan County. The results showed that the average levels of pH, organic matter, total nitrogen, available phosphorus, and available potassium in Yanyuan County were pH 6.52, 25.91 g/kg, 1.41 g/kg, 24.36 mg/kg and 168.86 mg/kg, respectively, resulting in an average comprehensive grade of 5.93, which suggested a moderate overall quality of the cultivated land. Spatially, soil organic matter and total nitrogen levels increased from east to west, while available phosphorus exhibited no discernible trend, with lower values concentrated in specific areas. Available potassium levels were higher in the central region compared to the north-south region. Over the period from 2020 to 2022, pH remained stable at a weak acid level, organic matter and available potassium levels increased, whereas total nitrogen levels gradually decreased.

Key words

Yanyuan County / cultivated land / nutrient / soil / distribution / evolution trend

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YOU Yu , XIONG Zhongwei , LIN Xianfeng , et al . Present Situation and Distribution Evolution Characteristics of Soil Nutrients in Cultivated Land of Yanyuan County Based on GIS[J]. Journal of Agriculture. 2025, 15(12): 51-58 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2024-0150

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本研究利用2017年墨脱县农田测土配方项目土壤调查数据,运用地统计学方法研究了墨脱县耕层土壤有机质(SOM)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)养分含量现状及分布特征,以期为墨脱县耕地土壤科学合理施肥提供理论依据。结果表明:当前墨脱全县土壤SOM、AN、AP和AK平均含量为89.18 g/kg、201.25 mg/kg、11.23 mg/kg、313.17 mg/kg;90%的土壤样本有机质含量处于丰富水平;83%的土壤样本碱解氮含量处于丰富、稍丰等级;84%的土壤样本速效磷含量在中等及中等以下肥力水平;46%的土壤样本速效钾含量处于中等及以下水平。从空间分布来看,土壤SOM、AK总体上呈现西高东低,AN含量由北至南呈升高趋势,土壤AP整体上没有明显的空间变化规律。墨脱县耕地土壤养分整体表现为有机质含量丰富,氮素养分较丰富,磷素养分缺乏现象普遍,钾素养分部分区域缺乏。为提升墨脱县耕地土壤肥力水平,各乡镇应该因地制宜进行土壤培肥。

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运用地统计学,结合GIS研究了20年前后河北省遵化县(市)土壤表层(0～20cm)速效钾、速效磷和有机质3种养分的时空变异规律。配对样本的t检验以及kriging插值的结果表明,1999年土壤速效钾、速效磷和有机质的含量比1980年有一定提高。3种养分的空间分布特征也不同程度地发生了变化。有机质的空间分布特征变化较大,其块金值(Nugget)与基台值(Sill)之比从1980年的60%下降到1999年的32.3%,变程也由4.8km变为2.7km。速效钾和速效磷的块金值与基台值之比也有一定变化,但变程没有太大改变。人类的施肥、耕作措施的改变及土地利用变化是引起土壤养分变化的主要原因。

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Cited in this article [1] Abstract

【目的】速效钾是土壤肥力的重要指标之一，与作物产量和品质密切相关。最近10年随着农业结构调整，机械化程度不断提高，秸秆还田等技术的不断推广，迫切需要研究这些因素对土壤速效钾含量时空变化的影响，从而为土壤肥力评价和管理提供指导。【方法】通过野外调查、采样分析和资料搜集得到了河北省曲周县1980年、2000年和2010年3个不同时期耕层土壤速效钾含量的数据，首先对不同时期土壤速效钾含量进行了常规统计和正态性检验；然后应用地质统计学方法分析了不同时期耕层土壤速效钾含量的空间结构特征，结合GIS空间插值、叠置分析和面积统计功能研究了该区耕层土壤速效钾含量的时空变异特征；最后对各种影响因素（土壤质地、土壤类型和土地利用类型）下的土壤速效钾含量进行了方差分析。【结果】3个时期土壤速效钾的平均含量分别为167.1、90.0和87.7 mg•kg-1，2000年的平均含量比1980年减少了46.1%，2010年比2000年减少了2.6%。具体变化为：1980年速效钾含量为I级地（＞200 mg•kg-1）和II级地（150—200 mg•kg-1）的面积比例分别为5.2%和82.9%，而到2000年和2010年时基本减少到无。1980年III级地（100—150 mg•kg-1）的面积比例为11.9%，到2000年增加到22.3%，2010年进一步增加到31.2%。1980年时没有IV级地（50—100 mg•kg-1），而2000年和2010年该等级面积比例最大，分别为78.7%和68%。1980年、2000年和2010年土壤速效钾的空间相关距离分别为8.1、2.8和9.8 km。前20年变程呈减小的趋势，而后10年变程呈增加的趋势，这是区域因素与随机因素共同作用的结果。不同质地土壤的速效钾含量顺序为：砂土＜砂壤＜轻壤＜中壤＜黏土。潮土的速效钾含量明显高于盐土。各种农用地中，林地的速效钾含量变化最大，1980年和2000年其含量最小，到2010年其含量最大。【结论】30年来曲周县土壤速效钾含量随时间的推移呈递减的趋势，前20年下降很快，后10年表现为总体略有下降，但局部有上升的趋势。土壤类型、土壤质地、土地利用类型和人为管理措施是其主要影响因素。秸秆还田和平衡施肥等措施对于保持和提升土壤速效钾含量起到了非常重要的作用，需进一步大力推广。