土壤有机质
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土壤有机质范文第1篇
基于GIS与地统计学原理，使用ArcGIS地统计分析模块研究了长沙周边地区农田根层土壤有机质含量的空间变异情况。结果表明：参照土壤养分分级标准发现长沙农田地区根层土壤中有机质含量中等；以该研究区域山坡天然土壤为农田土壤对比样，比较各项养分值的高低及相关系数，方法可行，结果也有一定意义；有机质的半变异函数最佳理论模型为球形模型，对半变异函数理论模型及参数进行分析发现有机质空间相关性均较弱，说明其空间变异主要受施肥方式和施肥水平影响；使用普通克里格插值方法，绘制长沙市农田地区根层土壤有机质含量分布图，直观地显示了长沙地区基本农田根层土壤有机质的丰缺状况，可为科学施肥提供理论依据及指导。
关键词：
地统计学；土壤有机质；空间变异；长沙地区；克里格插值
近年来，随着城市化进程地不断加速，城市周边地区农田土壤资源面临的压力日益严重，加之各地施肥结构及施用量、耕作方式及制度的不同，土壤中的有效养分也随之发生变化[1]。农田土壤有机质是土壤养分的重要组成部分，也是评价土壤肥力和土壤质量的重要指标[2]。农田土壤有机质含量下降将直接导致土壤肥力降低，从而影响农业生态系统的生产力[3]。面对着农田面积不断减小以及农田土壤养分状况堪忧的现状，加强农田土壤有机质实地监测分析，及时准确地掌握土壤养分含量水平，揭示土壤有机质空间变异性及空间分布，对农田土壤养分的管理与合理施肥具有重要意义，也是实现土壤可持续利用和区域可持续发展的前提[4-5]。长沙市作为国家“两型”社会综合配套改革试验区的主体部分，应当在城市农业方面发挥带头作用。因此，尽快弄清长沙地区基本农田的土壤有机质状况，为长沙地区农业的发展乃至整个国民经济的发展提供坚实的科学依据，便显得非常必要和迫切了。然而，目前对长沙地区农田根层土壤养分进行系统研究的报道很少，有关高密度采样的研究还是未见报道，同时利用研究区域天然土壤作为基本农田土壤的对比样，具有较大的参考价值。研究通过布点采样法采集了长沙市周边农业地区的根层土壤，对土壤有机质这个对水稻生长影响极大的土壤理化指标进行分析，所得结果与全国第二次土壤普查养分分级标准以及研究区域采样点附近山丘天然土壤进行对比，从整体上掌握了该区域基本农田根层土壤养分丰缺状况。运用ArcGIS地统计学模块对该区域土壤养分进行空间变异分析，并采用克里格插值法绘制了长沙地区基本农田土壤养分分布图，以便更直观地了解该地区基本农田的养分分布状况，为长沙地区科学合理施肥以及主要农作物的生产和管理、生态农业和有机农业的健康稳定发展提供了基础数据与理论依据。
1研究区自然地理概况
长沙市位于东经111°53′~114°15′，北纬27°51′~28°41′之间，总面积约为1.18万km2，地处湖南省东部偏北的湘江下游，境内丘陵低山遍布，河谷纵横，地表水系发达；年平均气温17.2℃，年均降水量1361.6mm，属亚热带季风气候，四季分明，雨量充沛，雨热同期。整个区域大致坐落于长浏构造盆地西缘，出露的岩石以第四纪与现代冲积物、第四纪红土风化壳与网纹红土、砂岩、泥岩、板岩为主，分布有少量的石灰岩和花岗岩。土壤类型以红壤、水稻土为主，分别占土壤总面积的70%与25%。其中水稻土母质多样，有红壤性的、潜育性的，也有人工长期培育形成的肥沃水稻土。区域内耕地面积约为240000hm2，农业人口人均占有耕地580.29m2，是传统的双季稻种植区。农田主要分布在西部的宁乡县、望城区、岳麓区西部，以及东部的长沙县、浏阳市一带。
2材料与方法
2.1样品与数据来源
2.1.1采样区选择原则为了全面、客观地反映整个区域的土壤全貌，主要遵循以下原则选择样地：平整连片；种植制度、栽培技术与水稻品种基本一致；交通比较方便，邻近村落、住宅；避开地势过高与过低之处；连续多年种植水稻。
2.1.2采样方案土壤样品采集采用GPS定位，选择长沙市周边长沙县、望城区、浏阳市、宁乡县、岳麓区等主要农业分布区具有代表性的地点作为样本采集点，遵从“随机”、“多点混合”的原则进行采样。选择地块中央部位，用铁铲去除枯落物、苔藓层、杂草；每个样品均为采样点中心100m范围内10~15个土样的混合物，最终得到53个农田深度20~30cm的根系层（土壤剖面中以植物活根系为主的层，物质和能量的迁移转化在此层最为活跃）土壤样品。采样点具置见图1。在同一个采样区，于附近山坡土壤质地均匀处，以相同方法采集对比样，共采集19个山坡对比土壤样品。
2.2样品测试、数据处理及分析方法
2.2.1样品测试采用室内分析，根据不同测试内容按照试验要求配制测试溶液。测试程序严格按照TPY-6型土壤测试仪（浙江托普仪器）依次开展。对土壤中有机质含量进行测试，为避免误差，每个样本测定3次，最终结果取其平均值。
2.2.2数据分析方法采用SPSS13.0、ArcGIS10.0等软件进行数据处理及分析。其中，SPSS软件主要进行常规的基本统计量分析及正态分布检验和相关性分析；ArcGIS主要用于空间分析，利用ArcGIS地统计分析模块工具拟合出土壤有机质的最优半变异函数模型，并采用普通克里格方法进行空间插值，绘制土壤有机质的空间插值图。
3结果与分析
3.1土壤有机质的统计特征分析全国第二次土壤养分普查所确定的有机质分级标准共分为6级：第1级，＞40g/kg；第2级，30~40g/kg；第3级，20~30g/kg；第4级，10~20g/kg；第5级，6~10g/kg；第6级，＜6g/kg。级数越大表示其含量越少，土壤质量越差。测定结果显示：53个样本的土壤有机质含量平均为23.5g/kg，最大值为36.0g/kg，最小值为11.1g/kg，极差值为24.9，标准差为0.56。按全国第二次土壤普查养分含量分级标准，长沙地区基本农田土壤有机质含量水平处于第4级。山坡对比样（共计19个样本）土壤有机质统计特征结果如下：土壤有机质含量平均为21.7g/kg，最大值为33.1g/kg，最小值为13.1g/kg，极差值为20.0，标准差为0.46。山坡对比样的土壤有机质含量略低于农田土壤，但其波动性小于农田土壤。测定结果表明，长沙地区农田土壤有机质含量属于中等水平，相对于普遍认为肥力水平较高的水稻土来说这一值明显偏低，而农田土壤中平均含量要略高于山坡自然土壤，这与实际情况是相符的。因为人为长期施用农家肥培育地力，所以传统农业区的稻田肥力普遍比山坡土壤高。此外，农田土壤有机质含量的极差相对较大，也说明各地区土壤中的有机质含量受到农民施肥水平的影响，差异较明显。
3.2土壤有机质空间变异分析地统计学已经被证明是分析土壤特性空间分布特征及其变异规律较为有效的方法之一，它能够揭示随机变量在空间上的分布特征，解释自然和人为过程对变量空间变异的影响，从而弥补传统统计学的不足[6]。地统计学的前提是样本必须服从正态分布，因此在对样本数据进行半变异分析前必须对数据进行分布类型检验[7-8]。利用SPSS13.0软件分别绘制正态Q-Q图对数据分布进行正态分布检验，检验后确定长沙地区农田土壤有机质含量呈正态分布，可以进行空间变异分析及插值。
3.2.1土壤养分含量的半变异函数分析在ArcGIS地统计分析模块中对有机质数据分别使用圆形、球形、指数、高斯等4种常见的模型进行拟合得到最优半变异函数模型。拟合参数包括预测误差的平均值、均方根、标准平均值、标准均方根、平均标准误差。模型选择的判断标准为：标准均方根预测误差越接近于1，预测误差的平均值越接近于0，其他值越小时，其模型拟合状况越好[9-11]。不同模型拟合参数结果见表1，比较后可知，长沙地区农田土壤有机质含量半变异函数最佳理论模型为球形模型。块金值通常表示由测量误差和小于最小取样尺度引起的随机变异；基台值表示系统内的总变异，包括结构性变异和随机性变异；块金系数表示随机部分引起的空间变异占系统总变异的比例，若此值小于25%，则说明系统具有强空间相关性，变异受结构性因素影响更大；大于75%则说明系统空间相关性很弱，变异受随机性因素影响更大[12]。而研究结果测算出长沙地区农田土壤有机质含量的块金系数为54.6%，属中等空间相关性，这是由研究区域土壤母质、地形、气候条件等结构性因素以及农民的耕作制度、施肥状况等随机性因素共同作用导致的。此外，有机质的块金值比较小，表明在最小间距内变异分析过程引起的误差较小。
3.2.2土壤养分的空间分布通过拟合土壤有机质的最优半变异函数，利用ArcGIS地统计分析模块中普通克里格空间插值生成土壤有机质空间分布图，具体见图2。由图2可知，长沙地区农田土壤有机质含量大部分在25g/kg以下，相对于肥沃的水稻土而言，该值明显偏低。空间分布上有较明显的方向渐变趋势，由北往南，有机质含量逐渐减少。长沙县北部、浏阳市西北部及望城区有机质含量相对较高，宁乡县西南部和浏阳市西南部及浏阳盆地东部农田地区土壤有机质含量较低。有机质丰富的地区主要集中在长沙县、浏阳、望城的传统农作区，多为冲积平原上培育多年的水田，有施用农家肥的传统，而且灌溉水充足。相反，长条状山谷地带，地处山区，垦殖历史较短，母质本身贫瘠，导致有机质含量偏低，如浏阳盆地东部。
4结论
土壤有机质范文第2篇
关键词：土壤有机质;重铬酸钾容量法;干烧法;灼烧法
收稿日期：20120313
作者简介：李静（1985—），女，天津人,助理工程师，主要从事环境分析工作。中图分类号：O621文献标识码：A文章编号：16749944(2012)05020302
1引言
土壤有机质是指存在于土壤中的所有含碳有机物质,包括动物、植物残体,微生物以及其分解合成的各类有机物质。作为土壤中的重要组成物质,土壤有机质是评价土壤肥力的重要指标之一。土壤有机质含量的高低将影响到土壤供给N、P、K和其他微量元素的能力,以及空气和水分子间的协调关系的团聚化程度。同时土壤有机质对阳离子的交换、土壤颜色、温度等土壤性质也会产生相应的影响。由于土壤有机质的对土壤肥力起着重要作用,因此测定土壤有机质含量具有十分重要的意义。
目前国内外测定土壤有机质的方法有多种。例如:重铬酸钾容量法、干烧法、灼烧法、微波消解法、水合热比色法等。这些方法各有优劣,在此主要选取重铬酸钾容量法、干烧法和灼烧法进行比对分析。几类方法中重铬酸钾容量法式目前采用的国标方法,是20世纪50 年代以来,世界各国在土壤有机质研究领域中使用得比较普遍的方法之一。
2测定原理
2.1重铬酸钾容量法原理
重铬酸钾容量法运用的是氧化还原原理。在过量的硫酸存在下,借氧化剂重铬酸钾(或铬酸)氧化有机碳,剩余的氧化剂用标准硫酸亚铁溶液回滴,通过剩余量算出被土壤有机质消耗的重铬酸钾,计算土壤有机质。化学反应如下:
2K2Cr2O7+8H2SO4+3C2K2SO4+2CrY2(SO4)3+3CO2+8H2O,
多余的K2Cr2O7的还原:
K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3 +7H2O
2.2干烧法原理
干烧法运用原理是测定土壤有机质中的碳经氧化后放出的CO2量。在无CO2的氧气流或惰性载气流中将土壤样品进行燃烧,完全燃烧后释放出的CO2置于检测点,此时再通过相应检测手段测量实验中形成的CO2 实际含量。
具体而言,在高温下将有机C加热分解,使其变成CO2后,用碱石灰(CaO+NaOH)吸收生成的CO2,由CaCO3重量换算成OM含量。
2.3灼烧法原理
灼烧法的原理是测定土壤有机质中的C经灼烧后造成的土壤失重。将温度在105℃下除去吸湿水的土壤样品先称重,再将其置于350~1000℃灼烧2h,然后称重。两次称重之重量差即是测定土壤样品中土壤有机质的重量。
3测定方法特点分析
3.1重铬酸钾容量法特点
采用重铬酸钾容量法测定土壤有机质时,由于土壤中碳酸盐无干扰作用,测定结果准确,适用于大量样品的分析。但存在的不足之处是:操作较为繁琐,实验过程注意事项多。测定中对滴定终点的观察、判断、条件控制均要求准确掌握(消化好的样品要求是黄色或者稍带有绿),对于没有娴熟分析实验操作技能的操作者,既费时费力,又容易产生误差。此外由于石蜡油浴易引起环境污染,试管上粘附的油难以擦干净,对人体会产生危害。
重铬酸钾容量法在测定时具有更加明确的注意事项。测定中必须根据有机质的含量来决定称样量,每份分析样品中的有机碳的含量应控制在8mg以内。同时对消煮温度也需要进行严格控制,温度必须在170~180℃的范围内,沸腾时间保证准确计算在5min。最后消煮好的样品试液颜色应为黄色或黄中稍带绿色。若样品以绿色为主则说明重铬酸钾用量不足,滴定时消耗FeSO4的量少于空白用量的1/3,则可能氧化不完全,应弃之重做。
3.2干烧法特点
干烧法特点是能使土壤有机质全部分解,还原物质对测定不产生影响,实验可获得准确的结果。但干烧法操作复杂、费时,对分析技术要求较高,需要特殊的仪器设备,整体分析运行成本偏高。干烧法分析土壤中C时,包括有机碳和碳酸盐和元素碳等无机碳。当土壤中含有各类无机碳时,需先采取处理除去无机碳,这样使得操作更繁琐了。由此可以认为,干烧法并不适于含碳酸盐土壤的分析。
3.3灼烧法特点
灼烧法可直接采用未磨土样进行分析,同时可将吸湿水测定联同进行。灼烧法测定可基本消除常见的因磨样、添加化学试剂等引起的样品污染和变异。采用灼烧法特点在于快速简便,该方法适于大批量土样的测定。在2h内灼烧法可同时灼烧40个土样。灼烧法的操作步骤简便,不需进行特殊的分析技术测定,整个过程属于简单的物理升温、恒温和称重过程。测定中不会产生化学和放射性污染。但是的缺点在于,在测定过程中粘土矿物结构水的失重及碳酸盐的分解失重,这使得灼烧法测定的LOI值比采用干烧法测定的有机质浓度值高。所以这就造成了该法在细密质地的土壤及石灰性土壤上的广泛应用受到限制。
4结语
当前,重铬酸钾容量法、干烧法、灼烧法都是土壤有机质分析法的3种不同的主要测定方法。重铬酸钾容量法由于测定结果准确,适用于大量样品的分析等特点成为国标测定方法,但该法操作繁琐,实验过程注意事项多也成为其不足之处,需要不断改进研究。而干烧法测定虽然也可获得较为准确的数据,但操作复杂、费时,测定的整体分析运行成本偏高使得该法研究受到限制。作为比对分析中另一种测定方法,灼烧法具有快速简便,适于大批量土样的测定的优点,但是的缺点相比干烧法在测定的有机质浓度值偏高,在细密质地的土壤及石灰性土壤上的应用受到影响。
比对常用土壤有机质测定方法得出3种方法各有优劣。作为国标测定方法的重铬酸钾容量法在近年来不断改进加热条件后,逐渐得到完善,在大量样品分析中显示出其重要的价值,因此重铬酸钾容量法值得继续深入研究。
参考文献：
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土壤有机质范文第3篇
一、土壤有机质对土壤肥力的作用
1.土壤有机质是土壤养分的主要来源 有机质中含有作物生长所需的各种养分，可以直接或间接地为作物生长提供氮、磷、钾、钙、镁、硫和各种微量元素。特别是土壤中的氮素95%以上是以有机状态存在。土壤矿物质一般不含氮素，除施入的氮肥外，土壤氮素的主要来源就是有机质分解后提供的。土壤有机质分解所产生的二氧化碳，可以供给绿色植物进行光合作用。此外，有机质也是土壤中磷、硫、钙、镁以及微量元素的重要来源。
2.促进作物的生长发育 土壤有机质中的胡敏酸，具有芳香族的多元酚官能团，可以加强植物呼吸过程，提高细胞膜的渗透性，促进养分迅速进入植物体。胡敏酸的钠盐对植物根系生长具有促进作用。土壤有机质中还含有维生素B1、B2、吡醇酸和烟碱酸、激素、异生长素（β-吲哚乙酸）、抗生素（链霉素、青霉素）等对植物的生长起促进作用，并能增强植物抗性。
3.改善土壤物理性质和土壤结构 有机质中的腐殖质是土壤团聚体的主要胶结剂，土壤有机胶体是形成水稳性团粒结构不可缺少的胶结物质，所以有助于黏性土形成良好的结构，从而改变了土壤孔隙状况和水、气比例，创造适宜的土壤松紧度。土壤有机质的黏性远远小于黏粒的黏性，它既能降低黏性土壤的黏性，减少耕作阻力，提高耕作质量，又可提高砂土的团聚性，改善其过分松散的状态。
4.提高土壤的保肥能力和缓冲性能 土壤有机质中的有机胶体，带有大量负电荷，具有强大的吸附能力，能吸附大量的阳离子和水分，其阳离子交换量和吸水率比黏粒要大几倍、甚至几十倍，所以它能提高土壤保肥蓄水的能力，同时也能提高土壤对酸碱的缓冲性。
5.促进土壤微生物的活动 土壤有机质供应土壤微生物所需的能量和养分，有利于微生物活动。
6.提高土壤温度 有机质颜色较暗，一般是棕色到黑褐色，吸热能力强，可以提高地温，满足作物根系生长发育的需要。
7.提高土壤养分性 有机质中腐殖质具有络合作用，有助于消除土壤的污染。对低产田来说，通过增加有机质含量可以培肥土壤，提高地力水平。对高产田来说，由于有机质不断分解，也需要不断补充有机质。腐殖质能和磷、铁、铝离子形成络合物或螯合物，避免难溶性磷酸盐的沉淀，提高有效养分的数量。
二、增加土壤有机质的五项措施
1.增施有机肥 有机肥是很好的土壤改良剂，它既能熟化土壤，保持土壤的良好结构，又能增强土壤的保肥供肥能力，不断供给作物生长需要的养分，为作物生长创造良好的土壤条件。有机肥料来源广泛，种类包括堆肥、沤肥、饼肥、人畜粪肥、河泥等，其中常见的羊粪中有机质含量为2.5%～4.0%。每年亩施羊粪5000公斤，连施3年土壤有机质含量可由0.6%～0.7%增加至1.0%～1.1%，效果显著。风沙土连年施用有机肥并合理经济施用化肥，不仅可以改善土壤物理性质，而且还能培肥土壤，提升土壤有机质含量。
2.实施秸秆还田 推广以小麦、玉米等秸秆还田以及喷施腐化剂技术，既能有效地利用资源，又能改善土壤结构，增强土壤保肥供肥性能，节约化肥投入，降低生产成本。作物秸秆主要成分是纤维素、半纤维素、蛋白质和糖等，这些物质经过发酵、分解，转化为土壤有机质。如将玉米秸秆的1/2还田后，土壤有机质含量由0.6%增加至1.0%，效果显著。作物从土壤中吸收大量营养元素、氮、磷、钾等矿物质元素，可通过施肥得到补充，而有机质很难通过化学方法速补，因此秸秆还田是提升有机质的重要举措。
3.实行轮作养地 近年来，农作物复种指数越来越高，致使许多土壤有机质含量降低，肥力下降。实行轮、间作制度，调整种植结构，做到用地与养地相结合，不仅保持和提高土壤有机质含量，而且改善农产品品质，促进农业可持续发展。如选用适宜阜新风沙地区的草木犀绿肥进行粮――草――粮3年轮作，绿肥当年秋天进行翻压，可为土壤提供丰富的有机质和氮素，土壤有机质含量由0.6%增加至1.1%，作物产量增加15%。
4.铺施草炭 辽西风沙地区草炭资源极为丰富，草炭是半腐熟的植物残体，含有大量的腐殖质，蓄水保肥能力很强，是改良风沙土的极好肥料。试验证明，风沙地每亩铺施草炭10000公斤，1～2年后土壤理化性质有明显改善，土壤含砂量下降，有机质含量由0.6%增加至1.1%，效果显著。
土壤有机质范文第4篇
[关键词] 土壤有机质含量；下降原因；提高途径
一、土壤肥力现状及问题
沧州市位于河北东南部，隶属黑龙港流域，全市耕地面积1140万亩，其中水浇地490万亩。近些年来，特别是“十五”以来，我市农业生产有了长足发展，农作物产量逐年提高。据统计，2010年全市粮食总产475万t，棉花总产15.8万t，油料总产10.3万t，分别比2005年增加108万t、2.2万t和0.5万t。但是，在这种大好形势背后，却出现了一种潜在的不利因素，即土壤有机质含量偏低，甚至出现下降趋势。据2010年对部分县市不同类型土壤抽查测定，耕层土壤有机质含量平均为11g/kg，比2005年下降0.3g/kg。速效磷为6.7mg/kg，比2005年下降1.9mg/kg，速效钾为89g/kg，比2005年下降30mg/kg，碱解氮为66mg/kg，比2005年增加30.mg/kg。根据调查结果可以看出，我市土壤肥力较低，下降速度比较明显，如不及时采取有效措施，必将影响到农业生产的可持续发展。
二、土壤肥力下降的主要原因
据调查，造成土壤肥力下降的原因是多方面的，但主要是近年来由于农业的过度开发，产量的大幅度提高，尤其是大量施用单质肥料，没有适当给土壤补给有机肥料，造成土壤有机质含量下降和土壤微生物菌群多样性及功能减弱，使土壤出现了“亚健康”状态。一方面化肥施用与有机肥施用比例不平衡，导致土壤板结，农作物品质下降，瓜不甜，果不脆，米不香；另一方面大量秸秆、畜禽粪便等有机肥被丢弃、浪费，造成环境污染。虽然近几年国家和省市采取了一些治理措施，农民焚烧秸秆的现象大幅度下降，但现在的农民，特别是青年农民缺乏对有机肥料重要性的认识，只顾外出务工经商，很少或根本不积造农家肥，目前，各地农村在路旁、村旁、田旁乱堆放秸秆的现象仍然比较普遍。此外，部分农民缺乏相关的科学施肥知识，有的缺磷补氮，有的缺钾施磷，也有的农民采取加大化肥施用量的方法，其结果是施肥量越大，土壤越贫瘠，造成肥料比例失调，这也是土壤肥力偏低或下降的主要原因。
三、提高土壤肥力的建议
1.推广秸秆还田
?实践证明，秸秆还田可以改善土壤理化性状，使土壤疏松，通透性良好，还可增加土壤有机质和三要素，特别是能使秸秆中的钾素再利用，补充土壤钾的不足，并能减少土壤水分蒸发，抑制杂草生长。据试验，实行秸秆还田，小麦、玉米平均增产8%以上。因此，建议各级要采取必要的行政手段和经济补贴措施，引导农民实施秸秆还田。重点推广以麦秸覆盖、玉米秸秆粉碎还田和小麦高留茬为主要措施的秸秆还田技术、需要注意的是，小麦收割时留茬高度不要超过20cm，这样经过一个雨季的日晒雨淋，到秋季种麦时已变成半分解状态，是良好的有机肥料。秸秆还田简单易行，省工省力，但在还田时?应适当加施化学氮肥，避免微生物与作物争氮。
2.实行粮肥轮作、间作，做到用地养地结合
?随着农业科技的发展，农作物的复种指数越来越高，如果不能补足相应的有机肥料，土壤有机质含量就会降低，肥力下降。实行粮肥轮作、间作制度，不仅可以保持和提高有机质含量，还可以改善土壤有机质的品质，活化已经老化了的腐殖质。
3.广辟农家肥料
?重点是搞好畜禽粪肥积造和杂草、秸秆的堆沤。农业部门要指导农民采取常年积肥与季节性积肥结合，改进积造技术，大力推广腐熟剂、301菌剂和酵素菌秸秆快速腐熟技术，不仅可以延长积肥季节，而且可有效缩短腐熟时间，提高肥料质量。同时，要充分利用杂草、坑泥、河泥、沼泥等各种有机肥资源。
4.推广统测统配技术
土壤统测统配是农作物施肥历史上的一次革新，是配方施肥技术的完善和提高，目前，已成为提高化肥利用率，促进农业可持续发展的重要措施之一。其主要特点：一是经过取土化验，可以确定土壤养分丰缺，克服施肥盲目性；二是量化施肥指标，避免肥料浪费；三是科学的提出有机肥和氮、磷、钾以及微量元素施肥量及配比，能够满足作物需求；四是可以降本增效。据调查，采用统测统配技术一般亩成本降低20～30元，化肥利用率提高近10%，小麦平均亩增产12.4%，棉花平均亩增产13%。因此，各级农业部门要进一步转变工作作风和服务方式，进一步扩大统测统配应用面积，以促进农业生产健康、稳步发展。
5.适当种植绿肥作物
种植绿肥作物可为土壤提供丰富的有机质和氮素，改善农业生态环境和土壤的理化性状，目前，我市种植的主要绿肥品种有苜蓿、绿豆、田菁等。特别是苜蓿，春夏秋三季均可种植，一般每亩用种1～1.5kg，在盛花期进行翻压。绿豆、田菁一般每亩用种3～5kg，在初花期翻压，对培肥地力，增加作物产量效果十分显著。
土壤有机质范文第5篇
关键词：TM遥感影像；山西省；反演模型；土壤有机质
1. 引言
土壤有机质对于增加土壤肥力以及促进植物生理活性具有重要意义[1]。研究土壤有机质的空间分布，可以提高土壤质量，确保农业可持续发展。遥感技术已被广泛地使用在土壤调查之中。相比传统土壤有机质的测定方法，遥感技术具有时限性与可获取性等优势。本文使用遥感影像分析山西省土壤有机质空间分布，可以有效地促进山西省的资源转型。
2. 材料和方法
2.1 研究区概况
山西省地处华北西部的黄土高原东翼。地理坐标为东经110°14'～114°33'、北纬34°34'～40°44'。土地面积为156700km2 [2]。全省地貌类型相对较复杂，包括丘陵、盆地等地貌，丘陵与山地占到全省的三分之二。山西省境内坡地与旱地较多，且耕地产量较低。
2.2 土壤样品处理
本研究将山西省2008年的耕地评价数据作为土壤样品数据，在经过对土壤有机质实测数据（0cm～20cm）均匀筛选，剔除异常值[3]后，得到392个土壤样品。
2.3 遥感技术测定法
2.3.1 遥感影像预处理
本文采用Landsat-5TM的L2级TM数据，影像获取时间为：2008年3月和2008年11月，和本次获取的土壤样点时间基本一致。所使用的影像已经过系统辐射校正和几何校正，仍需要进一步的辐射校正等处理。辐射校正包括辐射定标、大气校正。消除系统误差采用的是辐射定标，消除外部误差采用的是大气校正[4]。本文将影像单波段band1～5，7合成。把DN值转换为辐射亮度值L，然后使用不变目标法相对大气校正方法清除光照等对地物反射的影响。对影像采用先辐射归一化后拼接，从而合成研究区的遥感影像图。
2.3.2 耕地图层提取
结合使用监督与非监督分类能较好地提高分类精度，本文利用上述方法得到山西省耕地图层。分类后处理得出耕地像元面积是50918.67km2，与山西省实际耕地面积相差约6%，结果表明分类精度较高。
2.3.3 处理光谱数据
通过对可见光区域的光谱值进行对数变换，能有效地减少光照变化所引起的乘性因素影响。有研究发现，低阶微分处理后的光谱数据能够去除部分光照等因素的影响[5]。本文对光谱值采取各种数学变换，找出对有机质含量最敏感的指标。
2.3.4 划分区域
本研究根据山西省地形地貌、土壤等自然因素，把山西省划分成四个区域：中南部盆地边山丘陵区、北部边山丘陵区、西部黄土丘陵沟壑区、东部丘陵低山区。根据四个区域分别反演的山西省土壤有机质含量更准确。
2.3.5 模型建立与验证
经对比得出，有机质含量和对应的光谱值及其数学变换之间采用指数关系表示效果最好。本研究使用多元逐步回归分析方法建立土壤有机质反演模型，最后，采用均方根误差验证模型。
3. 结果与分析
3.1 土壤有机质含量与光谱值之间的关系
3.1.1 中南部模型建立与验证
使用中南部盆地边山丘陵区71个样本，在SAS软件中经过多元逐步回归分析，建立中南部区域有机质反演模型如下：
（1）
采用36个实测点对模型进行验证，检验样点系数R2=0.64，模型精度较高。
3.1.2 北部模型建立与验证
使用51个样点建立北部土壤有机质含量的反演模型为：
（2）
采用38个样点进行验证，检验样点系数R2=0.62。
3.1.3 东部模型建立与验证
使用57个样点建立东部土壤有机质含量的反演模型为：
（3）
使用39个样点进行模型验证，检验样点系数R2=0.60。
3.1.4 西部模型建立与验证
采用61个样点建立西部土壤有机质反演模型为：
（4）
采用39个样点验证模型，检验样点系数R2=0.66。
3.2 山西省表层土壤有机质含量空间分布
将四个区域遥感影像耕地图，分别通过各自区域模型进行运算后，得到如下山西省耕地有机质分布，如下图1所示：
结果显示，山西省耕地土壤有机质含量从西北到东南逐渐升高。全省地势从西北到东南依次降低。西北部是黄土高原，土壤有机质含量较低，大多介于3.42g/kg～8.66g/kg之间。晋北地势较高，雨水少，多数为旱生草本植物，土壤有机质含量最低。东南部有机质含量最高，这是由于东南部主要为褐土，降水量较多。东南部部分区域土壤有机质含量大于29.62g/kg。中部地区大多为潮土，其保肥性能较好，所以其有机质含量也相对较高。有机质含量由北到南依次过渡到13.91g/kg～19.14g/kg，部分地区有机质含量超过19.14g/kg。西部区域有机质含量低于东部区域，这是由于西部土壤类型属于灰褐土，是介于森林草原与干旱草原之间，而且东南部年降雨量大于西北部地区。山西省土壤类型、降雨量、地形地貌等因素是形成以上土壤有机质含量空间分布的主要原因。
4. 结论
本文通过对遥感影像预处理及对光谱值采取各种数学变换，分别建立了山西省四个区域的土壤有机质含量反演模型。结果表明利用TM影像能够直观地显示出山西省耕地土壤有机质含量的空间分布。在后续研究中，采用高光谱遥感技术建立模型，能够更精准地获取土壤光谱信息，提高模型精度。
参考文献：
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[3] 杨希东.实验数据异常值的剔除方法[J].唐山师专学报，1998，20（5）.
土壤有机质范文第6篇
关键词：人工林；土壤；根区；非根区
中图分类号 S151.9 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）07-0079-03
Abstract：In order to understand the nutrient differences between soil root zone and non root zone in Yan'an plantation，from Yan'an Baota District，Wenhui mountain collected the root zone and non root zone soil of Platycladus orientalis，Pterocarya stenoptera，Juglans regia，Kerria japonica，Sabina procumbens and Ziziphus jujuba to measure and analyze. Each sample space distinguishes 0～20cm，20～40cm，40～60cm three levels. The results showed that the content of organic matter in all soil samples was 12.27g/kg，and the organic matter content in the root zone was higher than that in the non root zone respectively. In the soil depth of 0～20cm，20～40cm，40～60cm，the organic contents were 14.45g/kg，12.07g/kg and 10.31g/kg. The deeper the soil depth，the lower the organic matter content. The average pH was 8.18 in all soils，and the root zone pH was 8.16，more acidic than non-root zone，which was 8.21. In the soil depth of 0～20cm，20～40cm，40～60cm，pH were 8.14， 8.18，8.24. So the deeper the soil depth，the more alkaline. For different plants，the organic contents followed Ziziphus jujuba>Kerria japonica>Pterocarya stenoptera>Platycladus orientalis>Sabina procumbens>Juglans regia，shrubs>trees；The content of pH were Juglans regia>Pterocarya stenoptera>Platycladus orientalis>Sabina procumbens>Ziziphus jujuba>Kerria japonica，trees>shrubs.
Key words：Plantation；Soil；Root zone；Non root zone
在根区这个微域环境内，植物所需的各种养分和土壤中的一些有害物质都可通过这一环境从土壤中进入植物体，使得根区这一环境的土壤物理化学性质和生物化学过程不同于一般土体，根区土壤中各种养分的含量和分布与非根区土壤有明显差异[1]。国内许多学者针对根区和非根区土壤养分进行了大量研究，例如，樊博等对贵州省何首乌种植基地根区与非根区土壤养分含量的差异性进行研究，结果表明，种植基地根区土壤养分含量总体上大于非根区土壤[2]。李博等研究了孩儿参不同种植方式对土壤养分的影响，结果表明，不同种植方式下根区土壤养分含量差异较大，7种不同种植方式根区土壤养分含量均显著高于非根区土壤，根区土壤pH值平均低于非根区土壤0.32[3]。乐乐等研究了0～5年、6～10年、11～15年、16～20年、21～25年5种种植年限的金银花，对其根区与非根区土壤养分状况分析，结果表明：不同种植年限的金银花根区土壤与非根区土壤pH值、有机质有极显著差异，与非根区相比，根区土壤内的植物根系对土壤养分有一定增加效应[4]。孟令军等发现秦岭北坡太白山区鹿蹄草根际和非根际土壤养分与酶活性密切相关，各土壤酶活性之间也存在不同程度的相关性，较好地反映了鹿蹄草生境的土壤肥力状况[5]。陈高起等以重庆市中梁山石灰土地区为研究区，选择莴笋、红菜苔、白菜、瓢儿菜和柑橘5种不同的作物，分别测定了5种作物的根际与非根际土壤的养分含量以及土壤pH值，结果表明根H土壤的pH值均低于非根际土壤，根际土壤有机质含量均高于非根际土壤[6]。
目前，涉及延安人工林土壤根区和非根区养分含量的研究还相对较少，为此，本实验选取延安地区具有代表性的植物侧柏、杨树、核桃树、地棠、铺地柏及酸枣，分别采集了其根区和非根区0～20cm、20～40cm、40～60cm的土壤，进行了土壤有机质和pH测定，从而了解根区和非根区土壤养分含量的差异性，为生产生活实践提供指导。
1 材料与方法
1.1 研究区概况 延安市位于陕西黄土高原丘陵沟壑区，介于北纬35°21′～37°31′，东经107°41′～110°31′。北接榆林市，南连咸阳市，铜川市，渭南市，东隔黄河与山西省临汾市，吕梁市相望，西依子午岭与甘肃省庆阳市为邻。全市总面积37 037km2，共辖1区12县，市府驻宝塔区，196个乡镇，3 426个行政村，总人口193.88万，其中农业人口154.1万。延安四季分明，日照充足，夜温差大，年均无霜期170d，年均气温7.7～10.6℃，年均日照数2 300～2 700h，年均降水量500mm左右[7]。
1.2 样品采集 在延安市宝塔区文汇山上选取当地代表性的侧柏、杨树、核桃树、地棠、铺地柏及酸枣，并在每种植物根区及非根区各选均匀分布的3点，用事先准备好的土钻分别走“S”形采集0～20cm、20～40cm、40～60cm深度的土样，把同深度3点土样分别混合，装袋并贴上标签。
1.3 测定项目与测定方法 土壤有机质采用重铬酸钾氧化-容量法测定[8]，pH采用电位法测定[9]
1.4 数据分析 本次实验所得数据均采用EXCEL分析。
2 结果与分析
2.1 土壤有机质分析 土壤有机质与养分供给、土壤物理性质的改善及防止土壤侵蚀有重要关系[10]。有机质主要来源于生长在其上的自然植被（木本或草本植物）的残体（地上部的枯枝落叶、地下部的死亡根系及根的分泌物）及动物残体[11]。经测定，在0～20cm，根区有机质含量平均值为16.06g/kg，非根区有机质含量平均值为12.83g/kg，两者平均值为14.45g/kg。在20～40cm，根区有机质含量平均值为11.22g/kg，非根区有机质含量平均值为12.91g/kg，两者平均值为12.07g/kg。在40～60cm，根区有机质含量平均值为11.88g/kg，非根区有机质含量平均值为8.73g/kg，者平均值为10.31g/kg。
在根区，不同层次土壤有机质平均值为13.05g/kg；在非根区，不同层次土壤有机质平均值11.49g/kg。在所有样品中有机质含量最大值为23.12g/kg，为酸枣根区0～20cm土样；有机质含量最小值为3.30g/kg，为核桃根区20～40cm土样。侧柏、杨树、核桃树、铺地柏、酸枣及地棠有机质含量平均值分别为10.99g/kg，11.09g/kg，9.3g/kg，10.49g/kg，18.63g/kg，13.15g/kg（表1）。木类有机质含量平均为10.46g/kg，灌木类平均为14.09g/kg，所有样品有机质含量平均值为12.27g/kg。
各树种表层土壤有机碳含量相对亚表层、底层较高，这是由于土壤表层地表枯落物较为丰富，土壤有机质较为丰富，使得表层有机碳含量较高；而亚表层、底层受地表枯落物的影响较小，有机质相对表层低，因此导致亚表层、底层有机碳含量低于表层[12]。侧柏与铺地柏叶形均为鳞片状且都是常绿植物，因此其有机质含量相对较低，核桃树含量最低可能是因为其位于山路边，受游人及山风影响，致使枯枝落叶难以堆积。各乔木相对于灌木有机质含量低，这可能是因为所选乔木区域坡度较大，枯枝落叶不易堆积，受气象因素影响较大所致。
2.2 pH分析 土壤pH能影响土壤养分有效性的发挥，是土壤的重要属性之一[13]，其大小与植物根系的深浅多寡及微生物的活动密切相关。经测定，在土壤深度为0～20cm时，根区pH平均值为8.14，非根区pH平均值为8.13，两者平均值为8.14。在土壤深度为20～40cm时，根区pH平均值为8.12，非根区pH平均值为8.24，两者平均值为8.18。在土壤深度为40～60cm时，根区pH平均值为8.23，非根区pH平均值为8.25，两者平均值为8.24。
在根区，不同土壤深度层次pH平均值为8.16；非根区不同土壤深度层次pH平均值为8.21。所有样品中pH最大值为8.40，为核桃非根区40～60cm土样；所有样品中pH最小值为7.99，为侧柏根区20～40cm土样。侧柏、杨树、核桃树、铺地柏、酸枣及地棠pH平均值分别为8.18，8.2，8.33，8.17，8.15，8.1（表2）。3种乔木pH均值为8.24，而3种灌木为8.14。所有样品pH平均值为8.18。
分析可知，土层越深pH值越大且乔木pH值大于灌木。究其原因是林地的枯落物主要成分是木质素、单宁和树脂，这些物质主要依靠土壤中的真菌分解，真菌在分解过程中产生了部分有机酸，因而降低了土壤酸碱度[14]。侧柏与铺地柏pH较大及核桃树pH最大与有机质分析结果一致。
3 结论
（1）在土壤深度为0～20cm，20～40cm，40～60cm时，有机质含量平均值分别为14.45g/kg，12.07g/kg，10.31g/kg。
根区和非根区不同层次土壤有机质含量平均值分别为13.05g/kg，11.49g/kg。土壤有机质含量随着土壤深度增加而降低，根区有机质含量大于非根区含量；
（2）在土壤深度为0～20cm，20～40cm，40～60cm时，pH平均值分别为8.14，8.18，8.24。根区和非根区不同土壤深度层次pH平均值分别为8.16，8.21。土壤pH随着土壤深度增加而增大，非根区pH大于根区。
（3）对于不同植物，有机质含量大小依次为酸枣>地棠>杨树>侧柏>铺地柏>核桃，灌木类>乔木类；pH含量大小依次为核桃>杨树>侧柏>铺地柏>酸枣>地棠，乔木类>灌木类。
参考文献
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土壤有机质范文第7篇
【关键词】土壤；有机质；有效磷；玉米；产量
玉米是凌海市的主栽作物之一，玉米需肥量大，合理施肥对其高产有十分重要的意义，而充分了解土壤养分状况是合理施肥的前提条件之一。土壤有机质含量是土壤肥力分级的重要指标和肥力高低的综合表现，对施肥有重要的指导作用。近二三十年来，随着磷肥投入的逐年增加[1]，土壤磷素营养状况发生了很大变化。为了进一步探明玉米产区农田土壤养分状况及其与玉米产量水平之间的关系，我们对凌海市玉米产区不同产量水平的土壤有机质和有效磷含量状况进行了试验和研究，以期为玉米合理施肥提供有效的理论依据。
1 凌海市玉米产区土壤有机质的含量现状
从有机质含量情况看，凌海市玉米产区土壤有机质含量总体上处于中、低水平（40g/kg的为极高水平），只有少数样点的有机质达到了高含量水平，没有极高含量水平的样本。另外，各采样点之间土壤有机质含量的差距不大，总体变化范围在0.91～38.15g/kg之间，平均值为19.92g/kg，标准差为5.84，变异系数为29.33%。其中，八千乡土壤有机质含量变动幅度最大，建业乡区土壤有机质含量变动幅度相对最小。从有机质含量等级的划分来看，右卫镇玉米带土壤有机质平均含量最高，为21.39g/kg；大业乡玉米带土壤有机质平均含量最低，为19.04g/kg。各区有机质平均含量虽有一定差异，但在数值上相差仅为2.35g/kg。
2 凌海市玉米产区土壤有效磷含量现状
研究表明，凌海市玉米产区土壤有效磷含量总体上处于较高水平。按5级分类制划分（P20mg/kg的为极高水平），土壤有效磷平均含量达到极高水平，平均值为23.66mg/kg。采样磷含量最高，平均值为24.55mg/kg，其次是大业乡和右卫镇，建业乡有效磷含量最低，平均值为22.01mg/kg。有效磷含量点与点之间差异最大的是建业乡，变异系数分别为93.76%；差异最小的是大业乡，变异系数分别为55.70%。除右卫镇有效磷含量无极低水平之外，其他各区有效磷点之间有效磷含量差异较大，变化范围在1.10～121.0mg/kg之间。
3 土壤有机质和有效磷含量与玉米产量水平之间的关系
3.1 土壤有机质含量与玉米产量水平之间的关系
有机质含量与玉米产量之间表现出正相关趋势，相关分析表明，这种正相关达到了极显著水平。但总体上高、中、低产量水平的土壤有机质含量相差不大，高、中产量水平相差3.76g/kg，低、中产量水平差值仅为2.19g/kg。
在4个乡镇中，玉米高产量水平所对应的土壤有机质含量在21.30～25.37g/kg之间，均处于中等含量水平；中产玉米所对应的土壤有机质含量在17.79～21.17g/kg之间，处于低含量水平的上限或中等含量水平的下限；低产玉米所对应的土壤有机质含量在15.61～19.64 g/kg之间，处于低含量水平。
3.2 土壤有效磷含量与玉米产量水平之间的关系
相关分析表明，玉米产量与土壤有效磷含量之间表现出极显著的正相关关系。总体上，玉米高、中产量水平所对应的土壤有效磷均达到了极高含量水平，但两者差异较大，差值为17.27 mg/kg；玉米低产量水平所对应的土壤有效磷含量处于低水平，为9.83mg/kg。在各乡镇中，高产玉米土壤所对应的有效磷含量均达到了极高水平，其中右卫镇高产玉米土壤有效磷平均含量最高，达到了41.56 mg/kg，建业乡高产玉米土壤有效磷含量最低，为37.34 mg/kg；中产玉米土壤有效磷含量也达到了高或极高水平，八千乡中产玉米田有效磷含量最高，为24.38 mg/kg，达到了极高含量水平，建业乡中产玉米田有效磷含量最低，为19.68 mg/kg，也接近极高水平的下限。低产玉米田土壤有效磷含量处于低水平的上限或中等含量水平。
土壤有机质范文第8篇
施氮肥均可显着增加玉米产量。单施氮肥处理玉米产量显着高于对照(CK)处理,显着低于NPK处理及有机无机肥配施处理。从3年的平均产量来看,牛粪+NPK处理玉米产量显着高于其他处理,与CK处理相比增产率达218.3%。秸秆+NPK处理玉米产量高于NPK处理,未达显着水平,但秸秆的施入代替了部分化肥,节省了肥料,减少了资源浪费。表明有机无机肥配施在提高玉米产量的同时,既能降低投入成本,又能减少环境污染。
2不同施肥处理的氮素利用
单施氮肥处理与秸秆+NPK处理植株的总吸氮量、氮肥表观利用率均显着低于NPK处理及牛粪+NPK处理。NPK、牛粪+NPK及秸秆+NPK处理氮肥农学利用率、氮肥偏生产力均显着高于单施氮肥处理,三者间无显着差异。有机质含量是衡量土壤肥力的重要指标之一。表3结果表明,2005~2007年3年的平均值比1989年土壤有机质含量提高2.8%~46.6%,以牛粪+NPK处理有机质含量提高最大,其次是NPK处理及秸秆+NPK处理。CK处理土壤有机质来源主要是作物根茬还田,土壤有机质含量略有增加。单施氮肥比CK处理提高了作物残茬量,但只能弥补土壤有机质矿化损失,不能明显提高土壤有机质含量。表明单施化肥土壤有机质只能维持在一个较低的水平,合理的化肥配施及有机肥配施化肥有利于提高土壤有机质含量,增强土壤养分供贮能力,有机肥的施入效果更显着。
3施肥对土壤0~20cm土层土壤全氮及碱解氮的影响
氮素是植物生长发育所必需的元素之一。土壤全氮是反映土壤氮素供应的容量指标。表4结果表明,从2005~2007年3年的平均值来看,经18年的长期试验,CK处理使土壤全氮下降了11.4%。随化肥氮及有机肥氮的施入,土壤全氮含量均有所增加,其中,牛粪+NPK处理全氮含量增加幅度最大,为28.6%,其他处理全氮含量变化为5.0%~10.7%,变幅较小。说明不施氮肥土壤氮素肥力有所下降,有机无机肥配施可提高土壤的氮素肥力,以牛粪+NPK的效果最佳。土壤碱解氮含量代表土壤供氮强度,反映当季作物可利用的氮。由表4可以看出,土壤碱解氮的变化趋势与土壤全氮一致。从2005~2007年3年平均值来看,经18年的长期试验CK处理碱解氮含量下降4.2%,单施氮处理、NPK处理及秸秆+NPK处理碱解氮含量变化不大。牛粪+NPK处理能大幅度提高土壤碱解氮含量,增加幅度为36.8%。
4施肥对土壤pH值的影响
土壤pH值是土壤重要的基本性质,直接影响土壤养分的存在形态、转化和有效性。表5表明,从2005~2007年3年平均值来看,经18年耕作后不施氮肥处理土壤pH值与试验初(1989年)相比无显着性变化,表明该区域酸沉降对土壤酸化的贡献较小。单施化肥处理土壤pH值降低,其中,NPK处理的土壤酸碱度降幅较大,说明化肥用量越大越易导致土壤酸化。牛粪+NPK、秸秆+NPK处理土壤酸碱度变化不大,表明有机肥料的施入可改善土壤的理化性状,增强土壤的缓冲能力,缓解土壤酸化的速度,避免土壤酸化现象的加重。