发布时间：2022-05-18 05:27:21
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摘 要：本文以长白山北坡和西坡林线为研究区，分别在北坡和西坡采集83个和51个土壤样品，在室内测量土壤有机质和砾石含量，采用常规数理统计和单个样本T检验分析北坡和西坡土壤有机质和砾石含量的特点和差异程度，应用相关分析方法认识北坡和西坡有机质和砾石含量的关系，分析土壤发育过程的差异性表现。结果表明林线生境不利于土壤有机质的形成和积累，西坡土壤有机质含量大于北坡，且空间差异程度也小于北坡。砾石含量高，土壤发育缓慢，北坡林线母质对土壤发育过程控制较强，而西坡相对较弱，两坡其他成土因素影响程度存在很大差异。
关键词：长白山北坡和西坡林线；土壤有机质；砾石含量；数理统计
引言
从高山郁闭林到深入苔原带乔木树种之间的过渡带是高山林线交错带[1]。长白山林线是林线研究生态系统对环境变化响应的理想地段，土壤养分状况在林线生态系统中所发挥的作用引起人们的极大关注[2]。石培礼等认为土壤基质状况对林线动态有先行性的影响[3]，邓坤枚等认为林线土壤有机质含量对岳桦种群动态有着一定的控制作用[4]，于大炮等在研究岳桦生长态势时对土壤养分状况产生非常大的兴趣，认为林线形成机理影响因子中土壤起着积极作用[5]。这些研究都认为土壤性质，尤其是有C质的特征与林线动态有着非常密切的关系。但在不同坡向上分析土壤状况的对比关系，尤其是土壤有机质的差异表现和成因研究极少。本文以长白山北坡和西坡林线土壤有机质含量与砾石含量关系全面分析有机质的差异程度和土壤发育的不同状况，探询有机质差异的原因，揭示土壤形成过程中成土因素的潜在影响。
1 资料与方法
1.1 研究区概况
在长白山北坡海拔1900～2000m左右是岳桦林分布的上限，西坡林线在海拔1800～2250m左右，风大寒冷，环境严酷，只有岳桦依靠较强的适应能力成为林线乔木的主要树种，在气候变暖的趋势下，两坡林线变动都很明显，而土壤状况对林线影响的方式复杂使这里成为研究林线土壤发育的理想地带[6]。本研究选择的林线北坡研究区范围是N42°2′27～42°3′14″，E128°4′35″～128°6′13″，西坡研究区范围是N41°5′93″～42°1′51″，E127° 58′6″～127° 59′45″，都是长白山森林-苔原过渡带最为典型的研究地段（图 1）。
1.2 土壤样品的采集与测定
2008年9月和2015年9月采用样方调查法分别在长白山北坡林线与西坡林线于最典型的地段分别设置4个样地，在每一样地内水平方向上每间隔20～40m设置一样带，在每个样带内按垂直方向自高而低从林线边缘（树岛）连续取样（样方：10m×10m）直到坡底的郁闭林（郁闭度>0.2），在所有设置的样方中北坡选择83个样方，西坡选择51样方进行取土。在这些样方内采用对角线法选取5个样点，从各个土层取土壤样品0.5kg，将5个样点的土壤充分混合后取1kg做为1个土壤样品。将采集后的土壤样品封好带回实验室，干燥通风除杂后秤重，将砾石（粒径>2mm）挑出测重，得到砾土比（砾石重量/土壤全重）。研磨剩余土壤样品，全部通过1mm孔筛后取1/4样品进一步研磨，通过0.1mm孔筛后的样品测土壤有机质、全氮、全磷含量。土壤有机质采用重铬酸钾-硫酸法、全氮含量采用重铬酸钾-硫酸消化法、全磷采用硫酸-高氯酸消煮法测定。
1.3 数据分析方法
利用常规统计方法、单个样本K-S检验和独立样本T检验方法分别计算北坡和西坡土壤有机质和砾石含量的不同和两坡差异程度，分别计算北坡和西坡有机质和砾石含量的相关系数以评判砾石含量对有机质的影响，进一步分析土壤发育过程的差异性表现。
2 结果与分析
2.1 北坡和西坡有机质含量的对比
北坡和西坡土壤有机质含量的常规统计分析结果表明无论北坡还是西坡土壤养分的空间差异明显（标准差数值大，变异系数>0.30，单个样本K-S检验：P0）与峰度（>0）的统计结果看只有在个别局部有利生境土壤有机质含量大（表1），所以林线生境总体上不利于土壤有机质的形成和积累。北坡和西坡有机质含量独立样本T检验可以看出均值的双尾显著性概率小于0.1， 有显著性差异。从均值大小的差异（西坡-北坡：36.8553g/kg）看西坡有机质含量大于北坡，说明西坡土壤发育程度相对北坡较好，从标准差、变异系数、偏度和峰度几个统计结果看西坡土壤发育的空间差异程度小于北坡，养分含量从整体上好于北坡。
2.2 北坡和西坡砾石含量的对比
从均值统计结果看土壤砾石含量都较大（西坡：18.29%；北坡：9.68%），说明林线土壤发育程度都较低，发育过程相对较慢，反映林线生境严酷。从标准差（西坡：12.12%；北坡：12.38%）和变异系数（西坡：0.66；北坡：1.28）看都较大，单个样本K-S检验（P0）与峰度（>0）的统计结果只有在个别局部有利生境土壤发育较快（表3），砾石含量低，所以林线生境的不利使土壤发育过程总体上迟缓。
北坡和西坡土壤砾石含量独立样本T检验可以看出均值的双尾显著性概率远小于0.01， 有高度显著性差异。从两坡均值统计结果对比看西坡土壤砾石含量高于北坡，而从标准差和变异系数看北坡大于西坡说明土壤发育在空间上北坡的差异应该更大，但是从偏度和峰度看西坡土壤发育的空间差异程度又小于北坡，这些不同的统计结果似乎相互矛盾，但是这也说明两坡土壤形成的过程显然是非常复杂的，从发育时间看西坡应该小于北坡（均值西坡大），而养分含量却高，说明土壤形成的其他成土因素好于北坡。受制于发育时间整体较晚，使土壤砾石含量总体上空间差异不如北坡差异大。但是在极少数个别地点其他成土因素非常适合土壤发育，使土壤的砾石含量迅速下降，形成偏度和峰度大于北坡的现象，但是这仅限于少数几个非常适宜的地点。
2.3 北坡和西坡砾石含量对有机质含量的影响
从相关分析结果看北坡相关系数为显著负相关（相关系数：-0.22，P
以上分析说明西坡虽然土壤发育时间相对晚于北坡，但是其他成土因素对土壤发育的影响更大，特别在个别点上表现尤其明显，从成土因素看可能是气候变暖影响的结果，但是由于微地形和植被的空间差异只在极个别有利的点土壤发育状况突然变好，这可能与西坡极个别地点林线岳桦种群扩张态势明显，而整w推移不如北坡大有关[7]，而关于林线的空间移动与土壤状况的关系需要进一步分析，以评判土壤养分差异对不同坡向林线动态的差异性作用方式。
3 结论
北坡和西坡林线土壤养分的空间差异明显，只有在个别局部有利生境土壤有机质含量大，所以林线生境总体上不利于土壤有机质的形成和积累。西坡土壤发育程度相对北坡较好，且空间差异程度小于北坡。
林线土壤发育程度都较低，发育过程相对较慢，空间差异明显，西坡只在极少数个别地点土壤的砾石含量低，但是总体上砾石含量西坡大于北坡。
土壤发育受到砾石含量的影响明显，北坡林线母制对土壤发育过程控制较强，而西坡相对较弱，说明两坡其他成土因素影响程度存在很大差异。
摘要：选取2015年广元烟区50份土壤样品和烤烟样品，运用酸度计法和重铬酸法来测定土壤样品中pH值及有机质含量，并分析在不同pH值和有机质含量下，烟叶的物理特性及化学成分的变化。结果表明：随着pH值升高，烟叶叶长、单叶重、梗重呈先升高后下降的趋势；叶宽和抗张力呈先下降后升高的趋势。当有机质含量逐渐升高时，叶长和单叶重不断减小；叶宽先下降后升高；梗重先升高后下降；抗张力先升高而后不变。对于烟叶化学成分来说，随着pH值升高，总糖、还原糖呈现先下降后升高趋势；总氮和氯含量先升高后下降；而烟碱和钾的含量呈现下降趋势。总糖、还原糖含量随着有机质含量升高而升高；总氮和烟碱含量则是不断下降，而氯和钾含量先升高后下降。可见适宜的pH值和有机质含量有助于提高烟叶的整体品质。
关键词：烤烟；土壤pH值；有机质；物理特性；化学成分
土壤养分供给是烤烟生长和发育的关键，也是影响烟叶品质和风格的最重要因素之一[1]。在其他条件适宜的条件下，选择具有良好结构和肥力状况的土壤对提高烟叶品质有良好的作用[2]。我国烤烟种植分布广泛，由于气候与土壤等生态因素不同，我国烟叶具有丰富的香气类型[3]。影响烟叶品质特色的土壤因素很多，其中土壤pH值与土壤有机质是较重要的因素。土壤pH值会影响烟草根系生长以及对矿质元素的吸收，从而影响烟株体内代谢过程，对烟叶品质造成明显的影响。有研究表明烟草在pH 4.5～8.5均能生长[4]，美国提出pH 6.0～6.4有利于烟叶生长；日本研究者认为土壤pH值为5.5～5.8最适合[5-7]；国内研究人员也做过这方面研究[8-11]。土壤有机质能够提高土壤供氮能力和氮素利用率，协调烟叶碳氮代谢，在一定范围内促进烟株生长发育、协调烟叶化学成分，提高香气质、香气量，减少杂气和刺激性[12]，对改良土壤结构和增进烤烟品质也具有重要作用。本研究选取云烟97作为供试品种，在广元烟区进行栽培试验，研究土壤pH值和有机质含量对烤烟品质特色形成的影响，为优质烟叶的生产及种植提供科学依据。
1材料与方法
1.1样品采集
2015年采用GPS定位技术，选取四川省广元烟区3个县区（剑阁、昭化、旺苍）为取样地点和基本取样单元。以植烟乡镇为最小取样单元，采用五点取样法在每个取样点取一个代表性土壤样品1.5 kg，记录标号保存，共采集50份。烟叶样品取样点与土壤样品取样点一致，每个取样点取一个代表性烤后烟叶样品1.5 kg，记录编号保存。品种为当地主栽烤烟品种云烟97（C3F）。
1.2指标测定方法
1.2.1土壤样品测定土壤样品pH值采用酸度计法测定，土壤有机质采用重铬酸钾氧化法测定[13，14]。
1.2.2烤烟品质指标测定物理特性测定：包括叶长、叶宽、单叶重、梗重、抗张力。
常规化学成分测定：包括总糖、还原糖、总氮、烟碱、氯、钾，参考王瑞新[15]的方法进行。
1.3数据分析与处理
采用Microsoft Excel 2013和SPSS 20.0进行数据统计分析。
2结果与分析
2.1土壤pH值和有机质含量的分布特征
2.1.1土壤pH值测定结果由表1可以看出，广元烟区土壤pH在7.5范围内的均值为8.1，所占比例较大，为59.67%。因此，从整体来看，广元烟区土壤pH范围为弱酸性-碱性，其中碱性土壤所占比例较大。
3讨论与结论
土壤酸碱度对土壤的物质转化、元素有效性及根系对矿质营养的吸收有一定影响，进而影响植株品质[16]，同时会影响烟叶叶片中的保护酶[17]；虽然有机质仅占土壤总量的很小一部分，但它在土壤肥力上起着多方面作用，同时也影响着烟叶的风格特性[12]。
本研究表明，叶长在中性偏碱性的土壤环境中最长，在偏碱性土壤中最短，而叶宽则正好相反；单叶重、梗重在中性偏碱性土壤中最大，在碱性土壤中最小；抗张力在较中性土壤中较好，在偏碱性土壤中相对减弱。烟叶叶长在土壤有机质含量增加时呈下降趋势，梗重在有机质增加时几乎呈下降趋势；抗张力会随着有机质含量的升高而增大，当有机质达到一个范围后，抗张力不再发生变化。烟叶物理特性在pH值较中性时比碱性时要好，在有机质含量适中时比含量高时好，可见，要提高烟叶外在质量可以通过调节pH值和有机质含量来实现。
土壤pH值和有机质含量升高有助于烟叶中总糖和还原糖提高。总氮含量在中性偏碱性土壤环境中较高，但随着碱性升高，总氮含量呈下降趋势；总氮含量随着土壤有机质含量升高而减小。随着土壤pH升高，烟碱含量反而降低；在有机质含量为10～15 g/kg范围内烟碱含量最高。在pH值的影响下氯与总氮、钾与烟碱的变化趋势一致，在有机质含量15～20 g/kg范围内氯、钾含量相对较高，但与其它有机质含量范围的差异不大。烟叶化学成分在pH值和有机质含量适中的情况下较好。
土壤对烟叶的影响因素还有许多，包括土壤碱解氮、各种微量元素等都对烟叶生长发育及品质有重要作用，因此今后的研究可以针对土壤多个因素间的比较作用来进行。
摘要：檠芯勘鹾J地柽柳灌丛水分推动下的土壤养分富集作用，对黄河三角洲单株柽柳个体周围不同位点、不同土层土壤有机质含量及土壤水、地表水和黄河水同位素进行分析。结果表明：（1）土壤有机质在灌木主干周围出现富集现象，形成深度为20 cm，半径为1.5 m的富集圈层，有机质含量空间分布呈现冠幅下明显高于冠幅边缘和株间空地，且随土层深度增加而降低，表现出非常明显的肥岛效应。（2）不同土壤剖面水分同位素值出现差异：0～5 cm表层土δD、δ18O同位素值表现为冠幅下>冠幅边缘>株间空地，而5～10 cm土层δD、δ18O同位素值为冠幅下株间空地的原因之一。有机质等土壤养分在肥岛效应及水分运动影响下向柽柳主干周围聚集，这种土壤养分的小尺度空间异质性促进了柽柳自身及附近其他植物的生长，改变了土壤的理化性质。本研究结果同时可以作为黄河三角洲盐碱地土壤改良和植被恢复的参考依据。
关键词：黄河三角洲；柽柳；有机质；氢氧同位素
土壤养分在生物、非生物过程作用下易富集于灌丛周围[1]。灌木通过改变冠层下物理环境，引起土壤资源分配发生变化[2]，并在局部形成了比周围环境更加温和的小气候，使得其影响范围内土壤养分逐渐富集[3]。灌丛对土壤养分富集作用从土壤表层向深层递减，从中心向边缘递减，且土壤养分富集率与灌丛的基径、株高和冠幅有相关关系[4]。有学者将土样养分在灌丛周围的富集现象称为肥岛现象[5-7]。肥岛现象常出现在资源胁迫的生态系统中，越是在养分胁迫的土壤环境，灌木的肥岛效应越显著[8]。
水是天然溶剂，水分在不断的循环运转中，溶解和携带着多种矿物质盐类及营养物质，构成一个运动着的、统一的物质流[9]。其中，土壤水盐运移机理研究起步早[10-11]，不同假设条件下定量描述水盐运动的模型发展较为成熟[12-14]，而水循环大背景下，土壤中水分运动对养分的影响研究相对较少，在水分的横向与垂直运动过程中，水分的运动势必会推动土壤中的养分相互转移和转换。
柽柳为黄河三角洲湿地天然原生灌木，具有较强的耐盐、耐水湿、耐沙埋、耐贫瘠能力。在黄河三角洲湿地，柽柳的生长能够影响立地土壤状况，表现为土壤资源不断聚集于灌丛周围；而变化的立地土壤环境又增强柽柳对贫瘠盐碱地生态环境的适应性，促进柽柳自身的扩张。本文以黄河三角洲单株柽柳为研究对象，以土壤水、地表水及黄河水氢氧同位素值为指标，结合柽柳灌丛四周土壤有机质分布，分析柽柳灌丛肥岛效应及其形成机制，以期为研究河口湿地土壤营养元素分布和湿地生态系统的植被恢复与保护提供科学依据。
1 研究区域与研究方法
1.1 研究区概况
研究区位于山东省东营市黄河入海口西南，黄河三角洲河口湿地。该区域属暖温带半湿润大陆性季风气候，年平均气温为12.3 ℃，年均降水量为542.3 mm，63.9 %的降水集中在夏季[15]。区域内土壤质地结构主要是轻壤土和中壤土，土壤类型则是以隐域性潮土和盐土为主[16]；地下水位埋深较浅，水质矿化度较高；植物群落的组成较为简单，以柽柳（Tamarix chinensis）、J苇（Phragmites communis）、碱蓬（Suaeda heteroptera）等水生植物和耐盐植物为主，其分布主要受土壤的盐碱化程度影响[17]。
1.2 样点布设与数据采集
样地布设在黄河三角洲湿地人为干扰较小的典型样区内，该样区以柽柳为建群种，形成柽柳群落，柽柳个体根据盐分含量的大小范围选择适宜自身生长的斑块繁殖。本研究在样地中随机选取长势优良的单株柽柳（图1），该株柽柳周围地表受盐渍化影响，3 m以内为裸地，其他植物极少，可排除其他植物对土壤有机质和水分的富集作用干扰。单株柽柳基径、株高和冠幅分别为6 cm、1.8 m和2 m×2 m，植株位置采用GPS定位。在柽柳灌丛中心周围半径3 m以内，以其主干为中心点向正东、正西、正南、正北4个方向，分别在距中心点0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m五个点位和中心点取样，编号为CL-N（0-5）、CL-S（0-5）、CL-W（0-5）、CL-E（0-5）（图1（b）），每个点位取0～5、5～10、10～20、20～30、30～50 cm五个土层，共采集土壤样品105个。土壤样品带回实验室，经自然风干后去除动植物残体和石块过筛装袋备用。根据常规国际标准采用重铬酸钾容量法测定有机质（SOM）含量。
对于同位素的测定，在距柽柳1 m、2 m和3 m处，选取0～5 cm和5～10 cm土层采集土样放入样品瓶，用封口膜密封带回实验室，采用真空蒸馏技术[18]提取土壤水。在研究区内选取4处地表水（图1（b）中B1-4）和4处黄河水（图1（a）中H1-4），所有水样使用样品瓶采集，封口膜密封。将土壤水和水样过滤后，立即采用美国Los Gatos Research公司生产的激光液态水同位素分析仪（型号：912-0032）测量。
1.3 数据处理
1.3.1 有机质富集率及分布特征测定
式中：EA表示灌丛中心富集率；EB表示灌丛边缘富集率；A、B和C分别表示柽柳个体灌丛中心、灌丛边缘和株间空地的土壤有机质含量。E值越大，则表明柽柳灌木灌丛内外有机质含量的差异越大[19]，当E>1时，表示灌丛对土壤养分具有富集作用[20]。
利用克里格空间插值分析灌丛周围土壤有机质富集程度的差异性，利用单因素方差分析（One-way-ANOVA）对不同取样点有机质含量的显著性差异进行检验（a=0.05）。空间克里格插值使用Surfer 8.0，单因素方差分析使用SPSS 17.0。
1.3.2 δD、δ18O值测定
为分析灌丛周围水分迁移机制，对不同来源水中δD、δ18O值进行测定。同位素的测量采用样品的同位素比值与某种标准样品的同位素比值的千分偏差δ来表示同位素之间的差异，公式为：
δD（‰）=（Rsample/Rstandard-1）×1000
δ18O（‰）=（Rsample/Rstandard-1）×1000
式中：δD和δ18O分别为对应样品的氢和氧同位素值；Rsample和Rstandard分别为样品和国际通用标准物中元素的重轻同位素丰度之比（如18O/16O）。精确度（1δ） 18O/16O优于0.1‰，D/H优于0.3‰。δD值的测试误差不超过1‰，δ18O值的测试误差不超过0.2‰[21]。
2 结果与分析
2.1 柽柳灌丛土壤有机质特征
2.1.1 不同方位上有机质的水平变化
由图2得出（图中0～10 cm处有机质含量为0～5 cm和5～10 cm处平均值），土壤有机质含量在0.30 %～1.40 %之间。有机质变化以20 cm土层为分界线，在土层20 cm以上（图2（a）和图2（b））各方向折线由左上方向右下方倾斜，表现为距离灌丛中心越远，含量越低的特性；20 cm以下（图2（c）和图2（d））有机质含量随距灌丛中心的远近变化规律不明显。0～10 cm土层（图2（a）），除柽柳南边0.5 m处，基本表现为灌丛中心处有机质含量最高；10～20 cm土层（图2（b））距灌丛中心0.5 m处，有机质含量相对最高，而在20～30 cm土层（图2（c））和30～50 cm土层范围内，水平方向土壤有机质含量变化较小。
2.1.2 不同方位上有机质的垂直变化
将采样地点按距离灌丛中心远近分为三个部分，比较有机质垂直方向变化，其中0～0.5 m范围内称为冠幅下，0.5～1.5 m称为冠幅边缘，1.5～2.5 m称为株间空地。由图3可以看出，土壤表层有机质含量最高，随着土层的加深，柽柳个体周围不同方位有机质含量均降低，表现为右上向左下方倾斜。黄河三角洲是新生湿地，每年都产生新的泥沙淤积，区域内柽柳地下根系并不发达，随着土层的不断加深植物根系明显减少，土壤有机质含量也相对降低。
2.2 柽柳灌丛土壤有机质富集效应
2.2.1 冠幅下及边缘有机质富集率差异
本文用土壤有机质的富集率来反映其富集程度强弱差异。由表1可以看出，柽柳个体周围土壤在冠幅下有机质的富集率均大于1，冠幅边缘除20～30 cm处均大于1，表明有机质在冠幅下及冠幅边缘有聚集现象。每层土壤冠幅下的富集率大于冠幅边缘，5个土层从上到下，冠幅下分别比冠幅边缘提高了32.7 %，4.2 %，19.5 %，31 %和11.8 %，水平方向上形成最大聚集率在半径0.5 m的圈层；垂直方向上，5～10 cm土层土壤有机质富集率最大，其它层次随着土层的不断加深富集率减小。
2.2.2 柽柳灌丛土壤有机质空间富集差异
以灌木基部为轴心，距离灌丛中心距离为x轴，土层深度为y轴，做图4。浅色区域代表为有机质富集区，深色部分为有机质含量相对较浅的区域。从图4中知，该柽柳各方位有机质明显向冠幅下表层土壤聚集。垂直方向，有机质在土壤表层北面、东面和西面形成高含量条带，南面形成斑块状富集区，各方向均呈现出表层聚集的特点；随着土层的加深，有机质含量降低，在东、西、北三个方向20 cm处又出现一次聚集，但富集程度小于5 cm处。不同深度同一水平面比较，越靠近灌丛主干处富集度越高。比较四个方位的有机质富集程度发现，灌丛东面富集范围较大，南面克里格插值图颜色明显比其他方位深，有机质含量少，富集范围较小，可能因南面接受阳光照射时间长，有机质分解速度快。
2.3 柽柳灌丛周围水分运动规律
柽柳灌丛周围土壤和水分δD、δ18O同位素对比分析结果（表2）显示，地表水同位素值较大，δD变化于-23.91 ‰～-30.03 ‰，δ18O变化于-1.63 ‰～-2.78 ‰。黄河水同位素值较小，δD变化于-51.73 ‰～-54.36 ‰，δ18O变化于-6.59 ‰～-7.22 ‰。对比地表水、黄河水及土壤中氢氧同位素值，发现黄河水与土壤中氢氧同位素值更接近，其中5-10 cm土层土壤中的氢氧同位素值与黄河水同位素值在0.05水平上无显著性差异，验证了研究区的形成为黄河携带大量泥沙在渤海凹陷处沉积所致。
水平方向上对比冠幅下、冠幅边缘和株间空地的同位素值，发现0～5 cm表层土δD值由冠幅下-35.08 ‰减小到株间空地的-44.90 ‰，δ18O由-3.48 ‰减小到-4.54 ‰，δD、δ18O同位素值冠幅下>冠幅边缘>株间空地；而5～10 cm土层δD值则由冠幅下-58.02 ‰增加到株间空地的-49.77 ‰，δ18O由-7.87 ‰增加到-5.77 ‰，同位素值冠幅下
分枯落后在土壤表层集聚分解，而植物残体的分解是陆地生态系统土壤有机质的主要来源[22]，故冠幅下土壤表层有机质含量高。
此外，有机质富集率表现为冠幅下高于冠幅缘，这与植物根系的“营养泵”功能作用密切相关[23]，植物根系不断的代谢活动，活跃的向根外分泌着各种无机和有机物质，同时根表皮层物质的衰老以及毛细根系的死亡也分解转化为营养物质[8]，沉积在根际环境中，促进肥岛的发育[24]。随着到灌丛中心距离的增大，其根系逐渐减少，植物的吸收累积作用减弱，富集率逐渐减小。
在采样过程中发现，灌丛中心处土壤有湿生虫等土壤动物在活动，夜晚尤为频繁，灌丛下的动物排泄物可肥沃土壤，提高土壤养分水平，而灌木下的动物洞穴可增加土壤的通透性和渗透性，适宜土壤微生物生长，加速营养物质循环，为肥岛机制的形成提供条件，其中洞穴对肥岛中的养分水平，特别是氮有重要的影响[25]。徐文轩[26]等研究表明，有大沙鼠定居柽柳沙包比无大沙鼠定居的柽柳沙包出现更为明显的肥岛效应，且有大沙鼠定居柽柳沙包下土壤养分含量显著高于丘间对照地。
3.2 δD、δ18O同位素富集效应
土壤同位素组成依赖于水分混合过程的频率和效率[27]。0～5 cm表层土冠幅下、冠幅边缘和株间空地δD、δ18O同位素值依次减小，δD、δ18O同位素表现为冠幅下富集。降雨时，树冠截留雨水，雨水经过截流再分配沿灌木主干流下，形成灌丛主干径流[8]，径流对从冠幅下到株间空地0～5 cm表层土的影响依次减弱，且雨水（地表水）中δD、δ18O同位素偏大，使得同位素值冠幅下>冠幅边缘>株间空地。而在5～10 cm土层，受植物根系对水分的滞留作用，冠幅下处根系发达，滞留作用最强，株间空地几乎无植被根系，滞留作用最弱。土壤中水分在蒸发作用下，重同位素富集，轻同位素分馏[28]，同时受植物根系的滞留作用，造成δD、δ18O同位素值冠幅下
垂直方向，0～5 cm表层土同位素值大于5～10 cm土层，大气降水是地表水的主要来源[29]，0～5 cm表层土直接受降雨影响，在无雨情况下受雨水堆积形成的地表水影响，地表水中同位素值偏大，地表水不断渗入与土壤水分混合，提升表层土同位素值。5～10 cm土层在植物根系吸水作用下主要受地下水影响，因5～10 cm土层的氢氧同位素值与黄河水同位素值在0.05水平上无显著性差异，故河水为地下水水源，黄河水中同位素值偏小，受黄河水影响5～10 cm土层中同位素值小于0～5 cm表层土。
3.3 柽柳灌丛周围水分运动与有机质变化
水循环是有机质变化的外部推动力，柽柳灌丛周围水分运动的同时会对土壤有机质产生影响。在0～5cm表层土，δD、δ18O和有机质含量变化走势相同（图5（a）和图5（b）），灌丛主干径流富集水分的同时通过淋溶植物组织上的营养物质、淋洗林冠上的尘埃颗粒，在冠幅下富集土壤养分等资源[30]，使得表层土δD、δ18O同位素和有机质含量表现为冠幅下>冠幅边缘>株间空地。5～10 cm土层，δD、δ18O和有机质含量变化走势相反（图5（c）和图5（d）），经分析得知该土层土壤水分由黄河水补给，黄河水在缓慢渗透补给地下水的过程中携带大量营养元素，补充土壤中的养分。柽柳灌丛冠幅下根系发达，黄河水长期缓慢的侧渗作用将土壤养分推动到灌丛附近时，根系吸收水分，水分携带养分富集到冠幅下，使得有机质含量冠幅下最大。而δD、δ18O同位素受冠幅下发达根系的滞留作用，且冠幅下蒸发作用最弱，使得δD、δ18O同位素值冠幅下最小。
4 结论
（1）柽柳灌丛地上部分凋落物在地表聚集分解补充土壤养分，地下部分受冠幅下发达根系吸收累积养分作用，以及根系及其周围土壤生物的生命代谢活动，使得黄河三角洲盐碱地内有机质的富集具有表聚性，柽柳灌丛周围土壤有机质含量表现为冠幅下高于冠幅边缘高于株间空地。
（2）因柽柳灌仓芪水分运动，不同土层同位素的富集区域出现差异：0～5 cm表层土受大气降水影响，在灌丛主干径流作用下，径流对从冠幅下到株间空地0～5 cm表层土的影响依次减弱，δD、δ18O同位素在冠幅下富集；5～10 cm土层受植物根系对水分的滞留作用和蒸发作用，株间空地处植物根系的滞留作用最弱、蒸发作用最强，δD、δ18O同位素在株间空地富集。且5～10 cm土层中δD、δ18O同位素值小于0～5 cm表层土。
（3）有机质等土壤养分在肥岛效应影响下向柽柳主干周围聚集，这种土壤养分的小尺度空间异质性促进了柽柳自身的扩张，增强了柽柳对贫瘠盐碱地生态环境的适应性。同时，在水循环背景下，水分运动是土壤养分的重要推动力，土壤营养元素受水分推动作用在柽柳植株附近聚集，对柽柳个体及周围其他植被生长产生重要促进作用。
【摘要】本文主要介绍了目前成都平原秸秆还田的现状以及成都平原秸秆还田的主要方式，分析了秸秆还田对耕地土壤有机质提升的作用及意义。
【关键词】秸秆还田；土壤有机质；成都平原
1 引言
土壤有机质是土壤肥力的基础，提升土壤有机质含量是直接提高耕地质量的重要方法。尽管土壤有机质在土壤总量中占比极小，但它对我国农业走高产、优质、高效、生态、安全的农业道路有着极为重要的位置。而农作物秸秆是耕地生态循环系统中十分重要的组成部分，农作物秸秆中含有大量稀缺的有机质和微量元素，是农业生产重要的有机肥源之一，秸秆还田技术的实施可提高土壤有机质含量，使土壤容重减少、透水性、透气性、蓄水保墒能力增加，并且可使土壤的团粒结构发生变化，保持疏松状态，有效缓解土壤易板结的问题。成都平原作为全国重要的粮食作物和经济作物的产地，保持和提升耕地肥力是促进当地农业的可持续发展、经济的高速稳定的重要前提之一。
2 成都平原耕地土壤有机质的现状
前几年成都市针对除主城区外的14个区市县共612万亩耕地进行了专业的方格布点采集，总共收集到了2 600个样本。通过对成都市612万亩耕地土壤样品分析结果的统计，全市耕层土壤有机质含量范围在0.19%～8.00%之间，平均为2.71%。其中：
有机质含量>4.0%的耕地属于丰富型。这类土壤理化性质较好，是成都平原高产、稳产农田和蔬菜生产基地。成都市土壤有机质评价一级的耕地面积为35.69万亩，占耕地总面积的5.83%。
有机质含量3.01%～4.0%之间的耕地属于较丰富型。这类土壤理化性质相对较好，多为中壤至重壤，作物适种范围较广，产量较高，为较优质耕地。成都市土壤有机质评价二级的耕地面积为150.03万亩，占耕地总面积的24.51%。
有机质含量2.01%～3.0%之间的耕地属于中等型。这类土壤理化性质一般，作物适种范围较广，产量中等偏高，为较优质耕地。成都市土壤有机质评价三级的耕地面积为249.58万亩，占耕地总面积的40.78%
有机质含量1.0%～2.0%之间的耕地属于缺乏型。这类土壤理化性质相对较差，作物适种范围较窄，产量较低，为中低产耕地。成都市土壤有机质评价四级的耕地面积为162.95万亩，占耕地总面积的26.62%
有机质含量
成都市耕地中土壤有机质评价3～5级的耕地面积总计426.37万亩，占总耕地面积的69.66%，仍有近70%的耕地土壤有机质处于中、低水平，耕地有机质缺乏仍然是一个严峻的问题。
3 成都平原秸秆还田可利用的主要方式
3.1直接还田
直接还田又分翻压还田和覆盖还田两种。秸秆利用最简单的方法就是粉碎后直接还田，这也是各地大力推广、应用最多的模式。由于化肥的大量施用，有机肥的用量越来越少，不利于土壤肥力的保持和提高。而秸秆经粉碎后直接翻入土壤，可有效提高土壤内的有机质，增强土壤微生物活性，提高土壤肥力。
3.1.1翻压还田
将农作物秸秆就地粉碎，均匀地抛撤在地表，随即翻耕入土，使之腐烂分解。这样能把秸秆的营养物质完全地保留在土壤里，不但增加了土壤有机质含量，培肥了地力，而且改良了土壤结构，减少病虫危害。
3.1.2覆盖还田
覆盖还田是指种植作物时将秸秆覆盖于土壤表面达30%以上的技术。秸秆腐解后能够增加土壤有机质含量，使土壤理化性能改善，土壤中物质的生物循环加速。而且秸秆覆盖可使土壤饱和导水率提高，土壤蓄水能力增强，能够调控土壤供水，提高水分利用率，促进植株地上部分生长。秸秆是热的不良导体，在覆盖情况下，能够形成低温时的“高温效应”和高温时的“低温效应”两种双重效应，调节土壤温度，有效缓解气温激变对作物的伤害。
3.2秸秆气化，废渣还田
秸秆气化、废渣还田是一种生物质热能气化技术。秸秆气化后，其生成的可燃性气体（沼气）作为农村生活能源集中供气，气化后形成的废渣经处理作为肥料还田。
4 秸秆还田的效果作用
4.1 秸秆还田可增加土壤新鲜有机质，提高土壤肥力
实践证明，增加土壤有机质含量最有效的措施是秸秆还田和增施有机肥。秸秆还田和单使有机肥均能增加土壤有机质的含量，秸秆还田更有助于土壤有机质的增加。且实验表明长期秸秆直接还田增加土壤有机质的效果都优于单施化肥。
4.2 改善土壤的物理性质，使土壤耕性变好
成都平原地仍然存在多数中低产田，这些田的缺点为土壤的物理、化学性状不良，过砂、过粘，缺少营养，保水保肥能力差。实行秸秆还田可以改善土壤理化性状，改良土壤团粒结构，使土壤中的固、液、气3项比例协调，并补充大量的有机物质和矿物质养分，达到改良土壤，培肥地力的目的。
4.3提高作物产量，改善作物品质
秸秆还田后能给土壤中提供较多较全的营养元素和有机质，使土壤保持良好的物化性状，能够稳、匀、足、平衡的提供大量和微量元素，从而提高农产品的营养价值、食味品质、外观品质，并降低农产品中硝酸盐的含量。
作者简介：
任珂（1991-），男，汉族，四川成都人，四川农业大学管理学院，硕士学历（研究生在读），研究方向：土地资源和利用。
摘 要：通过试验研究改进了土壤中有机质含量的检测方法。采用多孔消煮炉直接加热消煮土壤样品的方式进行土壤有机质含量的测定。结果表明，该方法操作简便、结果准确可靠，稳定性好，经国家标准土壤样品验证，结果均在标准值范围内，重复测定相对标准偏差小于5%。该方法降低了检测成本，减少了环境污染，提高了工作效率，适合于大批量样品的测定，值得大力推广。
关键词：土壤；有机质；多孔消煮炉
土壤有机质是存在于土壤中的所有含碳的有机化合物，主要包括土壤中各种动物、植物残体，微生物及其分解和合成的各种有机化合物[1]。土壤有机质含量是衡量土壤肥力的重要指标之一，它能促使土壤形成结构，改善土壤物理、化学及生物学过程的条件，提高土壤的吸收性能和缓冲性能，同时其本身又含有植物所需要的各种养分，如碳、氮、磷、硫等[2]。因此，要了解土壤的肥力状况，必须进行土壤有机质含量的测定。我国地域辽阔，由于各地的自然条件和农林业经营水平不同，土壤有机质含量差异较大，低者少于1%，多者高达20%。
土壤有机质测定中普遍采用的方法有重铬酸钾容量法、干烧法、灼烧法等[3-11]。研究表明，传统的重铬酸钾容量法操作繁琐，容易产生误差；干烧法检测成本较高；灼烧法快速、简便，适于大批量土样的分析，但其应用领域受到限制。本研究亦基于重铬酸钾容量法，通过使用智能控温多孔消解炉直接加热消解，相比于常规的油浴消解，降低了试验消解过程的危险性，并且极大地减轻了人工操作的工作量，提高了工作效率，更提高了试验数据的准确度和稳定性，可满足大批量样品的测定需求。
l 材料和方法
1.1 试验材料
智能控温多孔消解炉（莱伯泰科有限公司），100 mL玻璃消煮管。
试验所用试剂除特别注明外均为分析纯，试验用水符合GB/T 6682―2008《分析实验室用水规格和试验方法》中三级水规定，所述溶液如未指明溶剂，均系水溶液。
浓硫酸；0.2 mol・L-1重铬酸钾―硫酸溶液；0.2 mol・L-1硫酸亚铁溶液，用前标定；0.1 000 mol・L-1重铬酸钾标准溶液；邻菲罗啉指示剂；国家标准土壤样品GBW07412（辽宁开源棕壤pH值 5.98）、GBW07413（河南安阳潮土pH值 8.24）、GBW07414（四川简阳紫色土pH 值8.14）、 GBW07415（湖北黄海水稻土pH值 5.55）、GBW07416（江西鹰潭红壤pH 值5.44），有机质含量标准定值分别为（1.82±0.09）%，（1.43±0.06）%，（1.21±0.06）%，（3.83±0.12）%，（1.63±0.08）%。
1.2 试验步骤
精确称取0.25 g（精确到0.000 1 g）过0.25 mm孔径筛的土样于玻璃消煮管中，加入10.00 mL 0.2 mol・L-1重铬酸钾―硫酸溶液，将消煮管放入多孔炉中。将消解仪温度设置为210 ℃，当温度达到后，待管中溶液沸腾时开始计时，保持（5±0.5）min，将消煮管取出，冷却片刻，使用50～60 mL去离子水将消解液转移至250 mL三角瓶中，加3滴邻菲啉指示剂，用硫酸亚铁标准溶液进行滴定，溶液由橙黄变蓝绿，最后变棕红，即达终点。同时做空白试验。
2 结果与分析
2.1 前处理方法的选择
测定土壤中有机质含量的方法有很多，其中多采用农业行业标准NY/T 1121.6―2006《土壤检测 第6部分 土壤有机质的测定》中的油浴加热法。除此之外，还有微波加热法、砂浴加热法、烧失量法、水合热重铬酸钾氧化―比色法、TOC分析仪法、磷酸浴法等。但是各种方法都各有不足之处，如微波加热法操作繁琐，检测效率低，不适合大批量样品的测定；砂浴加热法表面温度不均匀，温度比较难控制；烧失量法精密度较低，与真值的偏差较大，准确度较低；水合热重铬酸钾氧化―比色法测得结果比真值偏低：TOC分析仪法方法还不成熟，由于土壤基质较为复杂，TOC分析仪法较多用于植株或有机肥料有机质含量的测定；磷酸浴法气味难闻且容量瓶外壁清洗困难。本方法采用多孔消煮炉直接加热方式进行土壤样品的消解，极大地降低了运行成本，减少了环境污染，提高了工作效率，更提高了检测数据的准确度，该方法亦可满足大批量处理样品的需求。
2.2 方法准确度和精确度
为了评价本方法的准确度，本试验选取国家土壤标准物质GBW07412、GBW07413、GBW07414、GBW07415、GBW07416进行验证，每个样品做3个平行，结果见表1。结果表明，通过多孔消解炉对土壤样品进行直接加热消煮，其有机质测定结果均在标准物质的参考值范围内，这表明该方法的准确度和精确度良好。
2.3 方法的精密度
为了验证方法的稳定性，选取GBW07412和GBW07413两个标准土壤作为供试土样，同时分别称取土壤样品6份，按照上述前处理方法进行多孔消煮炉直接加热消煮，进行有机质含量测定，计算方法的精密度。测定结果及精密度如表2所示。从结果中可以看出，多孔消煮炉直接加热法的精密度为1.61%，1.87%，均小于5%，这表明该方法精密度良好，且两个样品的测定结果均在标准参考值范围内。
2.4 方法的可行性
该方法同其他测定技术相比还具有以下特点。一是加热温度稳定，消煮炉采用多孔装置，加热方式为立体环绕模式，热量损失少，加热温度稳定、均匀且易控制，因此方法稳定；二是工作效率高，目前多孔消解炉技术成熟，大部分实验室配置的为36孔或54孔，可满足大批量样品的测定，并且操作简单，极大地提高了工作效率；三是污染少，相较于标准方法及其他方法中使用的甘油或石蜡等，减少了污染气体的挥发，降低了对检测人员的身体伤害。
3 结 论
采用多孔消解炉直接加热方式进行土壤有机质含量的测定，该方法操作简便，准确度高，重复性好，工作效率高，适用土壤类型广，所需试验设备简单，普通实验室均适用，值得大力推广。
摘要 总结了土壤地力等级评价中土壤有机质含量的测定方法，包括测定原理、仪器设备、试剂、操作步骤、结果计算及注意事项等，以供参考。
关键词 土壤；有机质含量；测定原理；操作步骤；结果计算；注意事项
近年来，全国范围内都在开展测土配方施肥工作，而其中有机质含量是评价土壤地力等级的最重要指标之一。休宁县是2007年测土配方项目县，通过近多年来的测定工作，在土壤有机质含量测定中摸索出一套可行的方法。
1 测定原理
在加热条件下，用标准重铬酸钾-硫酸溶液将土壤中的有机碳进行氧化，注意重铬酸钾-硫酸溶液要稍微过量，过量部分用标准硫酸亚铁滴定，以样品和空白所消耗的标准硫酸亚铁铵的量计算出有机碳量，从而推算出有机质的含量。其反应式如下[1-3]：
滴定过程中以邻啡罗啉（C2H8N2）为氧化还原指示剂，刚开始时指示剂呈淡蓝色，但会被重铬酸钾的橙色掩盖，随着滴定过程的推进，溶液逐渐从绿色变为灰绿色，当Fe2+溶液过量半滴时，溶液则变成棕红色，表示滴定完成。
2 仪器设备
硬质试管（20 mm×200 mm）、油浴锅（20～26 cm的不锈钢锅）、铁丝笼（直径应小于油浴锅直径1 cm左右）、电炉（1 000 W）2只、温度计（0～300 ℃）、分析天平（感量0.000 1 g）、滴定管（25 mL）、移液管（20 mL）、三角瓶（250 mL）、草纸或卫生纸、加液器或移液枪。
3 试剂
硫酸：分析纯；植物油2.5 kg。
重铬酸钾标准溶液：称取经过130 ℃烘烧3 h左右的优级纯重铬酸钾9.807 g，溶解于400 mL纯水中，有时需要加热溶解，冷却后加水定容至1 000 mL，摇匀备用。
重铬酸钾-硫酸溶液：称取60 g重铬酸钾（分析纯）放入3 L的大烧杯中，加入1.5 L水，并把大烧杯放在盛有冷水的大塑料盆中；另取1.5 L的浓硫酸（分析纯）作几次慢慢地倒入重铬酸钾溶液中，不断搅动，当溶液液面冒水汽时应停止加硫酸，等液温下降后，再继续，直至1.5 L浓硫酸加完[4]。
0.2 mol/L硫酸亚铁铵标准溶液：称取分析纯硫酸亚铁铵78.4 g，将其溶于纯水中，加6 mol/L H2SO4 20 mL，再加蒸馏水定容至1 000 mL备用。
4 操作步骤
（1）准确称取风干土样（称量多少依有机含量而定，休宁县土壤一般称0.100 0～0.200 0 g为宜，确保土壤通过0.25 mm）放入干燥硬质试管中，用加液器或移液枪准确加入重铬酸钾-硫酸溶液8～10 mL（取液量多少依称样量而定，休宁县土壤一般称0.100 0～0.150 00 g时加液8 mL为宜），小心摇匀，将试管插入铁丝笼内。
（2）将植物油倒入油浴锅中，当铁丝笼放入油浴锅后，确保油面稍高于试管中的液面。
（3）油浴锅放在2只并排的电炉上预热，油温加热至185～190 ℃以上（加热温度至多高，要根据每次铁丝笼里装的的样品多少而定，一般每增加一个样加1 ℃，如做30个样油温应加热至115～220 ℃之间），插好试管的铁丝笼放入油浴锅后，油温控制在170～180 ℃之间，当试管内大量出现气泡时开始计时，保持溶液沸腾5 min，取出铁丝笼在油浴锅上稍等片刻沥去试管和铁丝笼上的油，后将铁丝笼放在托盘上，再用草纸擦拭干净试管外部油液，放凉。
（4）冷却后将试管内容物倒入250 mL三角瓶中，然后用纯水15 mL左右清洗试管内壁3～4次，使三角瓶内的溶液总体积达60～80 mL，加入邻啡罗啉指示剂3～5滴摇匀，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定[6-7]。
（5）滴定样品的同时，做2个以上的空白试验，用石英砂代替土样，其余操作相同，结果取其平均值。
6 注意事项
一是要用尖头镊子将土壤样品中的植物根、茎、叶等有机物挑选干净，以免影响结果；二是土壤有机质含量分别为7%～15%、2%～4%、
[摘 要] 耕地质量的好坏，决定了农作物生长水平和质量，同时决定了农产品质量的好坏。
[关键词] 县情 耕地现状 耕地后备资源 耕地质量分布
为贯彻落实好云南省农业厅种植业管理处下发的《关于开展云南省耕地质量现状调查及对策研究调研的通知》精神，按照州农业局土肥站的相关要求。结合贡山独龙族怒族自治县实际，在贡山独龙族怒族自治县农业和科学技术局统一部署下，贡山独龙族怒族自治县土壤肥料工作站精心组织人员奔赴到四乡一镇开展调查研究工作，并收集了大量资料。现将调研报告及研究对策总结如下：
1 贡山独龙族怒族自治县基本情况
贡山独龙族怒族自治县位于云南省中部，怒江傈僳族自治州境内西部，地处东经98°08′―98°56′，北纬27°29′―28°13′之间；东与德钦县、维西县接界，南与福贡县为邻，西与缅甸国接壤，北与西藏自治区接界。国境线长172公里，东西横距78公里，南北纵距98公里，总面积4506平方公里。县城（丹当）距省政府所在地（昆明）882公里，与州府政治、经济、文化中心六库相距248公里。贡山独龙族怒族自治县境内，自然地貌复杂，山地多，平地少的特点。贡山独龙族怒族自治县境内海拔高差较大，从5128米到1339米。气候特征是：类型多样化，冬干夏湿，春季多风，秋季多雨，春夏多旱，雨热同季，降雨集中，雨量较高，多年平均气温14.7℃，多年平均总日照时数1322.7小时，多年平均降水量1726.5mm。
2010年末，贡山独龙族怒族自治县总人口36021人，农业人口29747人，农村经济总收入达6841万元，人均纯收入1733元。全年农作物总播种面积6860公顷，粮食作物总播种面积5510公顷，粮食总产量10069吨，农民人均有粮352公斤。
2 耕地情况
2.1 耕地数量变化及质量分布状况
2.1.1 耕地现状概述
贡山独龙族怒族自治县辖4乡1镇，2010年年末耕地总资源47243亩，其中水田3750亩，占总耕地面积的8%；旱地43493亩，占总耕地面积的92%。
县内耕地主要分布在怒江和独龙江两旁冲积扇和山区、半山区等地域。水田多分布于盆地和箐沟、河谷、山洼两旁，山区多为旱地，半山区和部分山槽、箐沟地带，兼有水田和旱地。土壤主要为紫色土和红壤土。地力质量差，生产水平较低。贡山独龙族怒族自治县旱涝保收的高稳产农田面积仅1.2万亩，占总耕地的25.3%，主要集中在丙中洛、捧当乡、茨开镇等乡镇。中低产田地面积达35243亩，占总耕地面积的74.74%。主要集中在捧当乡、独龙江乡、普拉底乡、茨开镇、丙中洛等4乡1镇。在十五期间（2000年-2010年）耕地数量变化情况如下表：
2.1.2 耕地后备资源潜力分析
根据贡山独龙族怒族自治县耕地分布规律、地形地貌特点、农田基础条件以及土壤类型分布等情况，按照不同类型的不同障碍因素，可对15°―45°的缓坡耕地实施山区坡改梯及田地治理。对土体较薄，耕作层厚度小于15厘米的坡耕地，其主要改造内容为，改坡耕地为梯田台地，培肥地力，提高土地综合生产力。对25°―45°的陡坡耕地，采取等高分割，在地埂上或者坡面上，环山条带种植多年生、经济效益高的矮杆灌本或草本植物，控制水、土和养分流失，提高土壤含水量，并逐步形成环山台地。加大绿肥种植，绿肥种植是我国农业生产的优良传统，种植绿肥既能增加饲料供应，又能有效培肥土壤，增加有机质，改善土壤结构。因而大力推广种植或间套种植大豆、豌豆、光叶紫花苕、毛叶苕等经济效益较高的绿肥作物，做到既培肥地力，又增加农民收入。在耕地面积有限的情况下，只有加强基础设施建设，依靠科技，提高地力、增加复种，才能有效提高粮食综合生产能力，保障粮食安全。
2.1.3 耕地质量分布情况
人多地少是贡山独龙族怒族自治县的基本县情，2010年末贡山独龙族怒族自治县总人口36021人，总耕地面积47243亩，贡山独龙族怒族自治县人均耕地仅1.64亩，人均有高稳产田地仅0.06亩。贡山独龙族怒族自治县由于现有高稳产农田地所占的比重非常小，农田地抵御自然灾害的能力较低，农田地地力不足已成为制约农业产业发展的主要瓶颈。
2.2 耕地质量建设与管理中存在的主要问题
当前，贡山独龙族怒族自治县耕地质量现状及其建设存在的问题主要表现在以下三个方面：
一是耕地基础设施薄弱，中低产田面积大。农田基础设施建设是耕地质量建设的重点，但由于长期以来贡山独龙族怒族自治县农田基础设施管理不善、水利设施老化失修、耕地占补等原因，对洪涝和干旱自然灾害抵御性较差，始终困扰着农业生产和粮食安全。由于贡山独龙族怒族自治县耕地的95%以上分布于山地、丘陵，致使贡山独龙族怒族自治县高产田面积偏少，中、低产田面积居多。
二是耕地养分亏缺失调，地力逐年下降。由于耕地产出量高，负荷过重，养分投入不足，造成农田养分失衡，亏缺严重，耕作层变浅，保水保肥能力下降。加上目前贡山独龙族怒族自治县农民在半山坡一带都靠施用复合肥为主，很少施用农家肥，造成土壤养分不平衡，土壤板结，产品质量差、产量低。
三是土壤资源有限，质量退化。由于农田基础设施薄弱，在不合理的人为因素和自然因素共同作用下，土壤质量退化严重，引起水土流失、土壤贫瘠、盐碱涝渍、土壤污染、土壤酸化。
怒江州贡山独龙族怒族自治县耕地共有4个县级土类、5个县级亚类、9个县级土属、27个县级土种。
2.3 原因分析
部分村民思想认识还有差距，保护耕地意识较差，对中低产田（地）改造工作的重要性、必要性和紧迫性认识不深。
中低产田地改造建设项目实施地点交通运输条件差，水利基础设施薄弱，建设任务重、改造难度大、改造成本高，很难达到中低产田改造建设标准，特别是农艺生物措施投入较少。
自然条件恶劣，生态环境恶化，耕地质量下降。贡山独龙族怒族自治县地形山峦重叠，地貌类型复杂多样，地势起伏大。陡坡耕地多。最近几年，受到干旱、洪涝、冰雹、冻雪等自然灾害的影响，尤其是水土流失现象所导致的耕地肥力下降，耕地面积减少，农作物产量减产。水土流失是生态恶化的主要特征，也是贡山独龙族怒族自治县贫困落后的根源所在。
2.4 提升耕地有机质含量的对策建议
2.4.1 以科学发展观为指导，深入贯彻落实党的十八届五中全会精神，按照加强农业基础建设，提高耕地肥力，提高农业综合生产能力的要求，以“发展现代农业，确保粮食安全，增加重要农产品有效供给，保障农民收入增长”为优秀，以小工程、大规模、高效益为突破口，坚持治水、改土并重，工程措施和科技措施相结合，以保水、保土、保肥为目标，以山区、半山区为重点，以村为单位，科学规划、因地制宜、分类指导、统筹安排、连片推进，将中低产田地经过改造建设为能排能灌、旱涝保收的高稳产农田地，增加高稳产农田地在贡山独龙族怒族自治县耕地面积中的比重。
2.4.2 加强地力建设，提高土壤有机质含量。按照云南省种植业结构调整思路及全省耕地土壤质量现状，进一步加强基础地力建设，实施“沃土工程”，发展畜牧业，采用秸秆还田，增施有机肥，提高肥料利用率，防止土壤污染，改良中低产田，提高土壤肥力。
2.4.3 加强科学施肥技术研究，提高肥料利用率。有机肥的施用可以大大缓解农田的养分失衡状况，同时也可改善土壤结构，提高土壤保肥能力，坚持有机无机肥配合施用的方针。加大作物秸秆快速腐熟还田技术的研究力度，增加肥料投入量，调整化肥氮磷钾比例和化肥品种结构。
2.4.4 合理轮作，培肥地力。水旱轮作是培肥地力，减少农作物病虫害较为有效的措施，但目前由于种植水稻效益低，许多农户多采取蔬菜或其它经济作物连作，不愿意进行水旱轮作。为此，要考虑进行必要的试验研究，探讨与应用推广效益较高的轮作方式，以利于推广。
2.4.5 综合改良中低产田。对易旱、易涝耕地采取综合治理措施，要提高农田排灌设施标准，建设旱涝保收农田；对瘠薄耕地要多施有机肥，要深翻改土，提高土壤肥力。通过中低产田地改造，综合治理坡耕地，因地制宜优化配置和合理开发利用土、肥、水等农业资源，控制水土流失，改善生态环境，有利于促进经济、社会、生态、资源的可持续发展。
2.4.6 持之以恒的搞好中低产田改造、搞好高产稳产农田农地建设，尤其是要加大坡改梯力度，特别是25度以上的坡地必须限期退耕。贡山独龙族怒族自治县92.0%的土地面积在山区半山区，贡山独龙族怒族自治县82%的耕地分布在山区、半山区，90%的人口生活在山区，粮食和经济作物种植也多在山区，由于山区农田基础设施差，造成土地产出率不高，农民收入低，贫困人口多。要改变山区贫穷落后面貌，必须加强以中低产田地改造为重点的山区基础设施建设，为山区群众脱贫夯实基础。
[摘 要] 农作物秸秆是农田生态循环中重要的物质基拙，对于维持农田生态平衡具有十分重要的作用。近年来，我们进行农作物秸秆还田技术对土壤有机质提升做了应用研究，同时对秸秆还田模式进行总结，提出了适合于盈江县推广的主要模式，为农田土壤有机质提升找出了一条确实可行的途径，使土壤有机质逐步增加。
[关键词] 秸秆还田 土壤有机质 改善环境
农作物秸秆是农田生态循环中重要的物质基础，对于维持农田生态平衡具有十分重要的作用。科学合理地利用农作物秸秆是保护农田生态环境提高耕地综合生产能力的重要研究课题。近年来我们积极进行农作物秸秆还田技术的应用研究，并在生产实际当中进行大面积推广，取得了显著的经济效益和社会效益。实践证明，该项技术是目前盈江县农田土壤有机质提升的重要途径之一。
1 盈江县秸秆还田概况
盈江县耕地面积为3.64万hm2，其中水田1.72万hm2，旱地1.92万hm2，人均占有耕地0.11hm2。水田以淹育型水稻土（占5.6%）、潴育型水稻土（占71.7%）和潜育型水稻土（22.7%）为主，全年秸秆产生量为8.27万t，还田量l.36万t，占l6%。为提高秸秆利用率保护土壤，我们主要开展了以下几方面的工作：
1.1 开展土壤有机质补贴项目
2010年至2012年盈江县列为土壤有机质补贴提升项目实施县，三年实施土壤有机提升面积共计1.87万hm2（2010年0.4万hm2，2011年0.8万hm2，2012年0.67万hm2）；共发放秸秆腐熟剂919.39t（2010年203.39t，2011年416t，2012年300t），三年累计完成还田秸秆8.4万t，三年累计受益农户6.6万户。
1.2 推广秸秆直接还田
通过项目带动和试验示范，部分农户掌握了秸秆还田技术，知道秸秆还田技术的好处，每年有0.57万hm2的水稻秸秆进行直接还田，方法是：水稻收获后将秸秆打碎铺于田里，然后用旋耕机直接翻压。方法简单，农民易掌握，此技术的推广，每年有近2.4万t的秸秆得到还田。
2 秸秆还田对土壤肥力提升的作用
水稻秸秆中含有大量的有机质、氮磷钾和微量元素，通过地面覆盖或机械化直接翻压方式将其归还于土壤中，从而起到蓄水保墒、培肥地力、节本增效、提高农作物产量的作用，达到改善农业生态环境，提高农业综合能力，促进农业产业结构调整，增加农民收入的目的。
2.1 耕地质量具有明显提高
根据盈江县5个监测点检测数据，水稻腐熟秸秆还田对土壤养分各项指标均有所提升，其中有机质增加0.9-1.3g/kg，平均增加1.1g/kg，碱解氮增加2.4-2.8mg/kg，平均增加2.6mg/kg，有效磷增加0.3-0.5mg/kg，平均增加0.4mg/kg，速效钾增加2.7-2.9mg/kg，平均增加2.8mg/kg，水稻秸秆腐熟还田前土壤平均容重为1.24g/cm3，水稻收获后土壤容重为1.21g/cm3，下降0.03g/cm3。水稻秸秆还田前，5个点阳离子代换量平均值为14.22cmoL/kg，还田并种植一季小春作物（马铃薯、玉米），阳离子代换量提高到16.86cmoL/kg，较还田前多2.64cmoL/kg。
2.2 蓄水保墒
秸秆还田和秸秆翻压直接还田与机深耕同步进行，可以蓄住天上水，保住地下水。一是秋深耕30-40 cm，使自然降水下渗较深，减少地表径流；二是在秸秆的拦蓄作用下，比较均匀地接纳自然降水，并阻挡或缓解土壤水分的蒸发，达到有效蓄水的作用，形成了一个备用抗旱“小水库”，从而达到休闲期集水、生长期用水的效果。据多点连续3年测定，秸秆还田土壤含水量在播种期比未还田的对照提高1.5-2.1个百分点。
2.3 改善土城物理性状
土壤有机质、碳酸钙和多糖类物质对土壤结构的稳定性有着良好的作用。 秸秆覆盖还田或机械直接翻压还田，既能增加土壤有机质的含量，又能产生较多的五碳糖和六碳糖，其作用明显优于厩肥。同时秸秆翻压还田，通过深耕将秸秆埋于深土层中，增加了深土层的有机质与养分的含量，促进了微生物的活动，加速了深土层矿化度，从而使土层增厚14-22cm、土壤容重降低0.01-0.19/cm，蛆蜘数量增加5-9 条/m2作物根系下扎深度加深25-35cm。
2.4 秸秆还田对土壤微生物的影响
稻秸秆含有大量能量，是土壤微生物活动的能源。水稻秸秆腐熟还田施用的秸秆腐熟2kg/亩，按国标GB20287-2006标准，腐熟剂活性菌数量大于0.5亿/g，每亩折合施入有益活性菌1000亿个以上。根据曾广骥研究表明，秸秆还田后，0-20cm耕层的细茵数比不还田增142.9%，真菌增加115%。还田后土壤中转化酶活性明显提高，而转化酶活性与土壤速效氮含量呈正相关。方正研究表明，秸秆还田后增加了土壤中的新鲜有机质，刺激了细菌的繁殖。秸秆还田后过氧化氢转化酶和脲酶活性均有所提高。酶活性的提高加速了土壤熟化，有利于分解释放土壤中难容态养分。
3 秸秆还田技术操作要点
根据盈江的农业生产方式和农业资源条件，盈江县土肥站结合利生产、节成本、简操作、易推广的原则，探索应用秸秆机械还田技术模式，秸秆机械还田技术模式是将作物秸秆经过机械处理后直接翻入土壤，或直接将作物秸秆深翻入土的技术模式，其原理是通过机械的粉碎并翻耕将作物秸秆深翻入土，使秸秆在土壤微生物和酶的作用下快速腐解，从而提高土壤有机质含量，改善土壤理化性状，增强土壤蓄水保墒能力，提高作物产量。
3.1 作物收获
作物成熟后，机械收获籽粒。
3.2 秸秆处理
秸秆用机械粉碎，稻秆约是5-10cm，玉米秆约10-15cm。
3.3 耕作整地
用翻耕机等机械将秸秆深翻入土25cm左右，或用机械将没有粉碎的作物秸秆直接翻入土中30cm左右。
3.4 配套技术
1）增施氮肥调节：每亩施尿素5-10kg，将秸秆C/N调节到25：1左右。
2）水分调节：秸秆翻入土壤后，如果墒情不好需浇水调节土壤含水量。水稻还田后，可灌水10cm泡田，加速秸秆腐解。
3）施加腐熟剂：每亩2kg腐熟剂用泥土（或肥料）拌匀立即撒施到铺好秸秆的田内，加快秸秆腐解。
3.5 秸秆腐熟剂筛选与应用
腐熟剂筛选试验：采用水稻秸秆直接还田方式，对“阿姆斯” 牌秸杆腐熟剂、“满园春” 牌生物发酵剂和化学肥料进行效果试验。菌剂用量：2kg/亩；施肥量：尿素10kg/亩，普钙50kg/亩，硫酸钾12kg/亩。
通过试验采用“满园春”生物发酵剂、“阿姆斯”秸杆腐熟剂秸秆腐熟还田，产量略低于对照，但产量差异不显著，说明采用秸秆腐熟剂直接还田，其对地力培肥作用在当季作物中没有显现。但使用“满园春”生物发酵剂、“阿姆斯” 牌秸杆腐熟剂后土壤测试数据表明，秸秆还田后对土壤有机质和全氮有明显提高，有机质提高1.2-1.7mg/kg。秸秆还田对提高土壤速效钾比较明显，提高幅度为5.2-5.9mg/kg，而且对加速秸秆腐熟具有明显作用，可在今后中大面积推广应用。
4 经济效益和生态效益
4.1 经济效益
水稻秸秆还田具有显著的增产增收节支效果，据多点试验观察与统计分析，水稻秸秆还田3年的地块可比未还田的对照，以冬农马铃薯生产为例，每亩增马铃薯60kg，增产率2.2%；同时，由于秸秆还田后土壤肥力逐渐提高，化肥施用量逐渐减少，公亩减少肥料款投入6-15元，有效减低冬季农业生产成本，提高了产值产量。
4.2 生态效益
作物秸秆含有较多有机质、氮、磷钾等营养元素（每100kg秸秆含有机质15kg、含氮0.5kg、含磷1.16kg、含钾1.17kg），我县每年秸秆还田量达2.4万t，相当于施用有机肥3600t，氮肥120t、磷肥278.4t、钾肥280.8t。多点试验观察结果表明，还田几年后土壤有机质、氮磷钾养分含量和土壤含水量明显高于对照。土壤有机质还田三年提高0.05-0.09%，同时由于还田后微生物在分解秸秆初期，要从土壤中吸收氮素组成自身的体细胞，导致土壤氮素的生物固定，起到暂时保存氮素的作用，当微生物死亡后这部分氮素又分解释放，回归土壤，起到保墒调肥的作用。土壤含水量同期测定值三年还田的比对照增加1.4-1.9%，微生物明显增加，秸秆还田使玉米秸秆得到有效利用，且避免了田间焚烧秸秆造成的环境污染。微生物和有机质的增加改善了土壤结构，水稳性团粒结构明显增加，土壤容重明显降低. 随着土壤肥力的不断提高，降低了化肥的使用量，改善了作物的生态环境，提高了农产品质量，促进了绿色生态农业的发展。
摘要：沉积盆地中分散有机质是油气生成的物质基础，所生成的油气的质量与数量取决于盆地内分散有机质的类型和丰度。有机质类型决定烃源岩的质量的优劣，一个没有优质烃源岩的盆地不是一个具有良好前景的含油气盆地。鄂尔多斯下古生代地层由于受沉积作用和多幕地壳构造的影响，使得研究区奥陶系碳酸盐岩有机质普遍处于高成熟和过成熟作用阶段。鄂尔多斯地区奥陶纪碳酸盐岩形成于海相环境，远离陆源物质供给区，其有机质的生源组成属腐泥类，干酪根类型应归为Ⅰ型为主。通过研究区碳酸盐岩类型热解分析结果得到研究区有机质类型为Ⅲ型，一般认为是高演化程度造成的。为了研究导致碳酸盐岩有机质类型与其生源不一的原因，需要排除热演化的干扰，对有机质类型进行恢复，将结果进行具体分析。本文旨在通过恢复有机质类型，对研究区碳酸盐岩有机质类型转化的因素进行系统的研究。
关键词：碳酸盐岩；有机质类型；有机质恢复
1区域地质概况
鄂尔多斯地区横跨陕、甘、宁、蒙、晋五省（区），是中国东部构造域和西部构造域的结合部，位于华北、华南两大地质单元的交界附近。大构造上研究区属于中朝准台地的一部分，是一个发育有多种类型沉积，多种沉积体系的大型沉积盆地，其古生代地层分布的范围为：北界巴彦高勒-托克托大断裂，西界石咀山-甜水堡-平凉断裂，南界乾县-韩城-河津断裂，东界离石断裂，面积约23万平方公里。早古生代该区表现为稳定的升降运动，在陆块内部形成典型的克拉通坳陷，从寒武纪到早奥陶世中部以稳定地台型碳酸盐岩沉积为主，西部毗邻秦祈地槽，发育台地边缘相、斜坡相和盆地相[1-2]（见图1）。图1鄂尔多斯盆地沉积相分布图
鄂尔多斯地区下古生界只有寒武系和奥陶系，缺失志留系[3-4]。寒武系与奥陶系东部为连续沉积，在西缘和南缘存在沉积间断，奥陶系下统冶里组和亮甲山组只在东部、南部及西部贺兰山地区有分布。奥陶系下统与中统之间存在沉积间断，中统平凉组只在西缘和南缘分布，本区内部缺失。奥陶系中统与上统之间也存在沉积间断，奥陶系上统只分布在南缘和北缘。
2有机质生源类型
碳酸盐岩有机质主要来源于单细胞微体浮游藻类，它们形成了早奥陶世海洋中食物链的基础并成为生命演化的主导，存在于碳酸盐岩台地的各类环境中。由于保存环境不同，所保存的藻类残体的数量不同，遭受微生物降解的程度不同，再加上后期的氧化程度也不同，导致碳酸盐岩中有机质的类型不同。奥陶系碳酸盐岩远离陆源物质供给区，形成于海相环境，其主要有机质输入物是富含脂类和蛋白质的藻类、菌类以及海洋动物等[5-15]。
在研究区的泻湖、膏云坪、泥云坪相碳酸盐岩中发现较多的菌藻类。菌藻类具有耐盐、耐高渗透压性，易存在高盐度的咸水水体中，这种高盐度的环境限制了动物群的繁殖和变异，没有捕食藻类的动物存在，使藻类群落广泛生长繁殖，其消耗量达到最小。蒸发台地的膏云坪环境细菌的繁衍繁盛，微生物有机质是最好的生油母质，它们是Ⅰ型有机质的母质来源。
研究区碳酸盐岩有机质的组成主要是菌藻类、动物有机碎屑以及被细菌降解的腐泥基质。在碳酸盐岩的晶间孔或晶间溶孔中还有碳沥青。根据碳酸盐岩中的生物化石组合和有机显微组分的组成特征，可以说明奥陶纪碳酸盐岩中有机质的生源组成属腐泥类，其干酪根类型有Ⅰ型和Ⅱ型。
3有机质类型确定
岩样热解分析资料是一种评价烃源岩有机质类型的有效方法。运用氢指数（IH）、类型指数（S2/S3）和降解率（D）划分烃源岩有机质类型是一种简便而又有效的方法（见表1）。
研究区现存的碳酸盐岩干酪根类型属Ⅲ型，经恢复之后与生源类型相比有机质类型下降了一级。导致碳酸盐岩有机质类型与其生源不一的原因可以有两种解释[29-32]。一是高度氧化而使类型转化，二是高度演化使类型转变。若属于后者，那么原来干酪根是属Ⅱ型或Ⅰ裥？，在热演化过程中逐渐转变为Ⅲ型。无论是热演化还是氧化，基本点都是有机质的官能团脱落，芳核增大，不同类型有机质最终都变为Ⅲ型干酪根。显微结构镜质组向惰质组转化是增碳和芳构化过程，是在氧化条件下进行的，同样，海相藻质体也是可以在氧化条件下向“惰质体”转化，变为Ⅲ型干酪根。浅水台地中发育的颗粒碳酸盐岩中部分藻团粒、团块包裹的有机质由于受到包壳的保护而保持为Ⅱ型干酪根。
研究区沉积相分析表明，早奥陶世全区总体为浅水碳酸盐岩台地，水体很浅。由于各地所处环境的“开放性”不同，造成氧化还原条件不同，导致有机质受氧化作用影响程度不同，恢复后有机质类型也不同。
早奥陶世马家沟期之后，全区抬升暴露于地表，长期遭受风化剥蚀、大气淡水淋滤和向下渗流，埋藏在地下的岩石也因古岩溶作用而遭氧化，特别是在隆起区两侧碳酸盐岩中出现很多经受氧化的标志（见表5）：黄铁矿被氧化为褐铁矿，岩石中普遍有褐铁矿浸染的黄铁矿假晶；大气淡水淋滤和渗流出现了许多去云化和去膏化的现象；岩石中出现许多溶孔、溶缝和溶蚀的现象。表5碳酸盐岩经受暴露之后的氧化标志
有机相氧化矿物溶蚀孔洞缝去云化去膏化 泻湖褐铁矿、黄铁矿、假晶裂缝中有铁质和粘土充填方解石充填于裂缝中 膏云坪褐铁矿、次生粘土、白云石晶间被氧化、铁浸染、具黄铁矿石膏假晶许多大小不等01-07mm溶孔，中心大多无矿物充填溶孔边缘见白云石未溶尽的残余，并被铁质浸染石膏假晶，被方解石交代，高溶角砾 潮渠褐铁矿、膏溶角砾、石膏假晶溶蚀的孔洞缝与构造裂隙相连，沿裂隙有铁质浸染，溶蚀孔洞中有方解石残余 泥云坪褐铁矿 灰云坪次生方解石、次生粘土、黄铁矿假晶、褐铁矿白云石晶间溶蚀，有铁质浸染，晶模孔、次生溶孔发育方解石充填于晶间、裂缝溶孔中，由表生作用形成残留白云石 潮下浅水黄铁矿假晶白云石被次生方解石交代，受地表淡水影响
研究区早奥陶世碳酸盐岩沉积物在沉积-成岩阶段的强氧化作用，促使其干酪根类型转化，此后在热演化程度达到高成熟阶段，又使有机质类型降级，成为目前实测的Ⅲ型干酪根。沉积-成岩阶段的氧化作用是促使干酪根类型转化的主要因素之一，而有机质的高演化程度则使各类有机质之间差别缩小，趋向均一化，Ⅱ型干酪根向Ⅲ型干酪根转化。
6结论
研究区碳酸盐岩有机质类型实验结果为Ⅲ型，这是由于生源组成、沉积与成岩作用和高热演化等多种作用综合影响所致。如果排除热演化的干扰，所恢复的有机质类型则反映出不同条件下形成不同的有机质类型。
研究区干酪根类型由Ⅱ型转变为Ⅲ型的主导因素在不同地区可以是不同的。沉积环境充氧或受大气淡水淋滤渗透影响大的地区，碳酸盐岩类型在未成熟阶段已转为Ⅲ型，如天1井、天2井分布区，陕参1井附近。受大气淡水影响小的地区在未成熟阶段干酪根类型已转变为Ⅱ型，如陕17井。前者大多分布在隆起区的外侧边缘，后者则分布在局限台地。浅水台地中发育的颗粒碳酸盐岩中部分藻团粒、团块包裹的有机质由于受到包壳的保护而保持为Ⅱ型干酪根。
在沉积和成岩过程中经受过强烈氧化作用改造的碳酸盐岩，其有机质类型为Ⅲ型，如开阔海、灰云坪相的碳酸盐岩有机质；如未经过后期强烈演化，保持还原条件的沉积成岩环境，碳酸盐岩有机质则为Ⅱ型，如膏云坪泥云坪等沉积相高能浅滩环境的碳酸盐岩有机质也可为Ⅱ型。
摘要：本文利用TM影像分析山西省土壤有机质含量的空间分布，将山西省根据地形地貌划分成四个区域，在对影像进行预处理后，利用SAS分别建立四个区域土壤有机质含量的反演模型，通过计算得到2008年山西省的耕地土壤有机质空间分布。结果显示，山西省的土壤有机质含量多数介于3.42g/kg～29.62g/kg之间，而且呈现出从北向南、从西向东逐渐升高的趋势。
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
3.2 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。
摘要：试验选用水稻土、菜地土、深层土3种不同有机质含量的土壤栽培水稻，探究土壤有机质含量对水稻苗期生长的影响。结果表明：土壤有机质含量对水稻发芽影响较小，对发芽后苗期生长影响较大；土壤有机质可促进水稻根茎叶生长；苗期各农艺性状指标表现为水稻土组>菜地土组>深层土组。
关键词：有机质；水稻；苗期；生长
土壤有机质是土壤肥力的构成因素，是存在于所有土壤中含碳的物质，其主要是动植物残体腐烂分解后产物。土壤有机质也是微生物生存的食物来源，同时微生物降解动植物残体增加土壤有机质含量。微生物与有机质以互利共生的方式存在于土壤中[1-3]。已有研究表明，土壤有机质具有改善土壤理化性质增强土壤肥力的作用，对增加水稻产量有潜在的效应[4，5]。水稻土是一种长期轮作水稻作物而形成的一种含有特定土壤有机质的土壤，其存在于大田表层30 cm厚度上，这一层土壤富含较多的有机质，为水稻生长提供营养物质，影响水分循环和微生物活动，对稻田土起到保水保肥作用[6-10]。苗期是水稻发育的初始阶段，与水稻生长分蘖及之后的生长发育密切相关。本试验使用不同有机质含量的土壤栽培水稻，测定分析其苗期的生长状况，以探究土壤有机质含量对水稻苗期生长的影响。
1材料与方法
1.1试验概况
试验于2015年12月在湖南农业大学工学院土力学试验室进行。采用盆栽试验方法，试验盆下底直径25 cm，上口直径30 cm，高30 cm。通过调节室内温度和光照使水稻生长保持与其在大田生长相适宜的环境条件。
1.2试验材料
供试材料选择隆平种业培育的杂交水稻品种。土壤取自湖南农业大学耕园试验基地的水稻土、菜地土及湖南农业大学土肥资源国家试验室中心站基地的深层土。土壤基本肥力状况见表1。
1.3试验设计
试验共设3个处理，分别是水稻土组、菜地土组、深层土组，每处理设6个重复。通过施加氯化钾、硝酸铵、过磷酸钙使3种土壤有效态氮磷钾含量达到相同水平。每盆装自然风干过0.5 mm筛网的土壤7.5 kg，播种前先用水浸泡供试土壤1天使其成为饱和含水土壤。采用直播方式育苗，育苗前对水稻浸泡催芽，48 h后谷粒破胸胚根长出，然后每盆撒播20粒长出白色芽鞘的种子。水稻全部长出芽后定苗，每盆中保留大小一致的幼苗1株。试验过程中对室内温度进行调控，使其不低于20℃。
1.4测试指标与方法
水稻播种10天开始每5天取一次幼苗样品，用游标卡尺测定其根长、最长根长、株高。用精度为千分之一的电子天平测幼苗根、植株的鲜重及干重。用烘箱烘干水稻根及植株中所含水分。
采用SPSS软件处理数据及Duncan’s新复极差法进行差异显著性分析。
2 结果与分析
2.1不同有机质含量土壤对水稻发芽的影响
水稻第一片叶长出后，即认为种子已发芽。由图1 可知，所有处理组中水稻播种1天后均没有谷粒发芽，2天后水稻开始萌芽，至7天后已全部发芽。水稻萌芽速度最快阶段是播种后的第3～5天，且不同土类对水稻萌芽影响差异不显著，每类土壤培养的水稻种子发芽率均在90%以上。这说明水稻萌芽与土壤有机质的相关性较低，水稻萌芽过程仅受环境中温度、水分、氧气含量、光照等因素的影响，这一阶段水稻根系处在发育阶段，还未开始从土壤中吸收营养物质，所以土壤对水稻萌芽影响较小。
2.2不同有机质含量土壤对水稻根系生长的影响
从表2可知，水稻播种15天后，不同处理水稻苗期最长根长和总根体积差异不显著，而总根长、须根数、总根表面积存在显著差异，表现为水稻土组>菜地土组>深层土组。水稻播种后初始发根阶段，有机质含量可以明显促进须根数的增加，相应地总根长、总根表面积随着增加。水稻播种30天后，不同有机质含量土壤对水稻根系生长影响差异显著，最长根长、总根长、须根数、总根表面积、总根体积均表现为水稻土组>菜地土组>深层土组。土壤有机质中的富里酸、富啡酸及胡敏素能有效改善土壤结构提高土壤肥力，进而促进根系生长。植物根系向土壤中分泌的根系分泌物主要存在于有机质中，而这些分泌物又会刺激根系细胞分裂增加分化。根系分泌物还会产生一些微生物，微生物活动对水稻根系生长产生促进作用。
2.3不同有机质含量土壤对水稻苗期株高的影响
从图2可以看出，不同有机质含量土壤对水稻苗期株高的影响差异显著，有机质含量高的土壤水稻株高要高于有机质含量低的土壤，不同生长时期的株高均为：水稻土组>菜地土组>深层土组。土壤中主要营养元素相同的情况下，有机质含量高可促进植株茎的生长，水稻主茎生长强壮，其后产生的分蘖茎数目多，成穗率就高。
2.4不同有机质含量土壤对水稻苗期叶片生长的影响
水稻发芽后，最初长出的胚芽鞘发育而来的不完全叶，出土时如针尖状，不具有光合作用功能。当第二片叶长出时，才开始进行光合作用，合成有机物供作物生长发育。从表3看出，有机质含量高的土壤叶片生长速率更快，表现为水稻土>菜地土>深层土。试验中发现，当第5片真叶长出时水稻开始分蘖，水稻早分蘖则分蘖级数高，从而提高了水稻分蘖数。同时土壤有机质含量高，水稻苗期出叶速度快、叶片数多，产生的光合产物量增加，能够增强水稻的抗逆性和维持水稻苗健壮生长。
3结论
通过试验发现，土壤有机质含量对水稻发芽影响较小，而对水稻发芽后苗期生长影响较大。土壤有机质促进水稻胚根的生长，有机质含量高的土壤须根数、总根长、总根体积、总根表面积均高于土壤有机质含量低的土壤。土壤有机质促进了水稻茎的生长，有机质含量高的土壤水稻根系生长快，须根数多，根系发达，可吸收更多的营养物质为茎的生长发育输送养料及无机盐使茎杆生长粗壮。土壤有机质有利于水稻苗期新叶长出，有机质含量高的土壤所栽培的水稻叶片数多于有机质含量低的土壤。
摘要：在土壤有机质的测定方法中，重铬酸钾容量法应用最为广泛，主要有油浴锅、电砂浴等加热方式。根据实验室普遍具有的仪器设备，文章所述实验讨论了用COD恒温加热器前处理土壤有机质的方法，使用适宜的加热温度和时间，使其达到合理的质量控制要求，对研究出更环保、简捷、准确的土壤有机质含量的测定方法很有意义。
关键词：重铬酸钾容量法；土壤有机质；COD恒温加热器；油浴锅；电砂浴
土壤有机质泛指土壤中来源于生命的物质，包括土壤微生物和土壤动物及其分泌物以及土壤中植物残体和植物分泌物。土壤有机质是植物必要元素的主要来源，促进土壤的保肥能力和缓冲能力，还能络合土壤中的重金属、消去土壤中的农药残渣，所以土壤有机质的测定对环境具有重要意义。
本领域通过各方法对比研究，土壤有机质的测定中重铬酸钾容量法是最为普遍应用的方法。现主要有油浴锅加热、电砂浴加热、烘箱加热、消化炉加热等，但这些加热法大都温度难以控制或者是对环境有污染。本方法主要探索COD恒温加热器加热前处理土壤有机质，通过实验摸索出比较理想的控制条件。
1 原理
重铬酸钾氧化――外加热法是利用外加热法，用COD恒温加热器加热条件下，加速有机质的氧化，重铬酸离子使土壤有机质中的碳氧化成二氧化碳，剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁的标准溶液滴定，并以石英砂做试剂空白标定，根据有机碳被氧化前后重铬酸离子数量的差值，就可算出有机碳的含量，再乘以系数1.724，即为有机质的含量。
2 实验部分
2.1 主要仪器与设备
电子天平：感量0.0001g；调温电炉；温度计（250℃）；回流装置：带圆柱形全玻璃回流装置；加热装置：JH-12型COD恒温加热器。
2.2 实验试剂
2.2.1 重酸钾标准溶液[C（1/6K2Cr2O7）=0.8000mol/L]：称39.2245g重铬酸钾（K2Cr2O7，分析纯）加400mL水，加热使其溶解，冷却后用水定容至1L。
2.2.2 0.2mol/L硫酸亚铁溶液：称56.0g硫酸亚铁（FeSO4・7H2O，化学纯）或80.0g硫酸亚铁铵[Fe（NH4）2
（SO4）2・6H2O，化学纯]，溶解于水，加入15mL浓硫酸，用水定容至1L。
2.2.3 邻菲啉指示剂：1.485g邻菲啉（C12H8N2・H2O）及0.695g硫酸亚铁（FeSO4・7H2O）溶于100mL水，形成红棕色络合物[Fe（C12H8N2）82+]，贮于棕色瓶中。
2.2.4 浓硫酸（密度1.84g/mL，化学纯）。
2.2.5 硫酸银（化学纯）：研成粉末。
2.3 实验步骤
2.3.1 称样：用减量法称取0.1000～0.5000g通过0.149mm的风干土样，加入回流瓶中，再加0.1g粉末状的硫酸银。用吸管加入0.8000mol/L重铬酸钾标准溶液5mL，然后用注射器加入浓硫酸5mL浓硫酸，并小心旋转摇匀。
2.3.2 消煮：先将COD恒温加热器预热至185℃～190℃，将盛有土样的回流瓶擦干外表面的水气、插入加热器中，插上冷凝管加热，此时调整加热器温度为170℃～180℃，并从溶液开始沸腾时计时，保持溶液沸腾5min，然后取下回流瓶装置。如煮沸后的溶液是绿色，表示重铬酸钾溶液用量不足，应再称取更少量的土样重新处理。
2.3.3 滴定：待其冷却后，用装有去离子水的洗瓶冲洗冷凝管壁和磨口处，仔细取下冷凝管，用水稀释至60～80mL，加邻菲啉指示剂3～4滴。用0.2mol/L硫酸亚铁溶液滴定，溶液由橙黄色经蓝绿色、最后到棕红色为终点，记录硫酸亚铁溶液的用量（V）。
每批样品分析时，必须做2～3个空白样品标定；空白标定不加土壤样品，加入0.1～0.5g石英砂，其他实验步骤与以上测定土样时完全一致，记录空白标定硫酸亚铁溶液用量（V0）。
3 结果与分析
3.1 计算公式
3.2 准确度与精密度
有机质准确度和精密度测试数据如表1和表2所示：
本方法的准确度为0.6%～1.4%，精密度为0.7%～1.4%，误差都在控制范围内。另外做实际样品18个，分别是低、中、高浓度各6个，低浓度样品测试结果为7.6～7.8mg/L，平均值为7.7mg/L；中浓度样品测试结果为10.9～11.3mg/L，平均值为11.1mg/L；高浓度样品测试结果为18.6～19.0mg/L，平均值是18.7mg/L。说明稳定性较好，符合质控要求。
4 讨论
本方法通过加热设备的改进，克服了传统方法中的时间、温度不易控制、环境污染等问题，且标准样品的准确度、精密度和稳定性都得以控制。通过实验可知，选择合适的温度、加热时间，COD恒温加热器能作为土壤有机质分析的加热器，其实验结果完全满足质量控制要求，在减少污染、简捷、方便等方面优于传统方法，可在日常工作中加以推广。
作者简介：吴恙（1987-），女，四川宜宾人，宜宾市环境监测中心站助理工程师，研究方向：环境监测。
摘要：土壤有机质是体现土壤肥力的重要指标，镇赉县盐碱地是吉林省西部重要的土地资源，探究不同利用方式对有机质的影响有重要意义。研究表明，镇赉县盐碱地土壤有机质含量普遍偏低，应对该地区土壤进行培肥，增加有机质含量，不经改良培肥不宜开垦为耕地。草地则具备改良成耕地的潜力。
关键词：镇赉县；盐碱地；草地；耕地；有机质；改良利用
土壤有机质是土壤中含碳的有机化合物，是固态土壤重要的组成部分，是体现土壤肥力的重要指标，土壤有机质影响土壤的形成和性质。随着当今社会人口增加与土地减少，盐碱地作为稀缺土地资源也越发被人们所重视，有机质含量对于盐碱地的开发利用具有十分重要的意义。
1 材料与方法
供试土壤采自镇赉县。镇赉县位于吉林省白城市的北部，春季多风少雨，夏季炎热且雨量集中，秋季西风强且昼夜温差大。冬季寒冷、干燥、降水量少。年平均气温4.9℃，年平均降水量402毫米，年平均无霜期152天，全年盛行北风，年平均风速3.1米每秒。镇赉县土壤主要以盐碱地为主。共取各类土壤样品150个，土壤样品可以代表该地区土壤所有类型；其中75个样品采自土壤表层（0～20厘米），另75个样品采自亚表层（20～40厘米）的土壤；其中旱田采样点35个，水田采样点11个，草地采样点20个，盐碱地采样点9个。土壤有机质，按NY/T 1121.6 规定的方法测定。
2 结果与讨论
从表1可以看出，镇赉县土地土壤有机质含量比较低，不同利用方式之间有机质含量差异比较明显，而同一种类型的土壤有机质含量也有比较大的差异，四种利用方式之间表层土壤有机质均高于亚表层有机质含量，旱田和水田的表层和亚表层有机质含量差异不明显，草地的表层土壤有机质明显高于亚表层土壤，旱田和水田的有机质含量较高，草地的有机质含量稍低于耕地的有机质含量，而裸露的盐碱地土壤有机质含量明显低于有植被存在的有机质含量，草地作为耕地和盐碱地之间的过渡地带，有很大潜力被开发利用成耕地，对该区域土壤的改良利用，对有植被生长的土壤进行培肥，增加其有机质含量。
3 结论
镇赉县盐碱地土壤有机质含量普遍偏低，应对该地区土壤进行培肥，增加有机质含量，不经改良培肥不宜开垦为耕地。草地则具备改良成耕地的潜力。
摘要：为了探明四川省攀枝花市烟区土壤有机质和氮素含量的变化趋势，于2015年对该烟区170份耕层土壤样品进行了检测，结合2009-2010年土壤相关数据进行分析。结果表明，与2009-2010年相比，攀枝花市烟区土壤有机质含量平均降幅达23.0%，其中米易县土壤有机质含量提高了14.9%，盐边县与仁和区土壤有机质含量分别降低了39.0%和22.4%：按土壤有机质分级标准，全市54.71%的土壤有机质缺乏，仁和区、盐边县、米易县烟区分别有76.48%、58.34%和14.58%的土壤有机质缺乏。全市土壤碱解氮降低9.5%，米易县土壤碱解氮提高了26.5%，盐边县和仁和区则分别降低了21.6%和11.0%。
关键词：土壤养分；有机质：氮素；烟区；攀枝花市
土壤肥力是土壤供应和协调植物生长的能力，是土壤物理、化学和生物学性质的综合反映。土壤有机质具有提供养分、促进土壤团粒结构形成、改善土壤物理性状、增强土壤保肥性和缓冲性等作用，是土壤肥力的优秀指标，有机质的高低可以直接反映土壤肥力的优劣。氮素是植物必需的大量营养元素之一，是构成一切生命体的重要元素，土壤氮素含量是土壤肥力的重要指标。四川省攀枝花市是全国优质烤烟重点发展新区之一。2009-2010年，攀枝花市烟区启动了一次全面的土壤普查，其普查结果直接决定了后来的施肥调控策略，经过5年的连续施肥后，土壤养分状况变化如何，本研究以5年前的调查为基础，通过取样分析5年来土壤养分变化状况，并提出合理化建议。
1
材料与方法
1.1 样品采集
根据2009-2010年土壤样品采集GPS定位资料，2015年3月（尚未施用底肥，并避开雨季）在攀枝花市仁和区、米易县、盐边县共采集土壤样品170份，其中仁和区85份，米易县49份，盐边县36份。取耕层0-20cm土壤，同一取样单元内每8个点左右的土样构成一个1kg的混合土样。田间土样经登记编号后进行预处理，风干、磨细、过筛、混匀，装瓶后备用。
1.2 测定方法与数据来源
有机质含量采用重铬酸钾外加热法测定，碱解氮采用碱解扩散法测定。其他数据来源于2009-2010年取样测定且已发表或未发表的相关资料。通过EXCEL和SPSS统计相关指标。
2 结果与分析
2.1 有机质含量现状与变化
有机质直接影响土壤的物理、化学及生物性质，是衡量土壤肥力高低的重要指标，也是农业可持续发展的重要因素。由表1可知，攀枝花市烟区土壤有机质变幅为4.2-39.0g/kg，平均20.0g/kg，变异系数为41.4%。与2009-2010年土壤调查数据相比，全市土壤有机质明显降低，降低幅度达到23.0%，年均下降4.6%。从3个产区看，米易县土壤有机质含量最高，仁和区有机质含量最低，与2009-2010年相比，米易县烟区土壤有机质含量提高了14.9%，而仁和区烟区和盐边县烟区土壤有机质含量则分别降低了39.0%和22.4%，年均分别降低了7.8%和4.5%。从变异系数看，与2009-2010年相比，3个产区有机质变异系数均降低，尤其是仁和产区和米易县产区变异系数大幅度降低，这可能与取样量小有关系，也可能是由于土壤有机质含量降低所致，如2009-2010年结果表明。仁和区和盐边县分别有超过8%和10%的土壤样本有机质含量分别高于30g/kg和40g/kg，而本次调查显示，在用3倍标准差法排除异常值后，没有一个土样有机质含量高于35g/kg。
从有机质分布范围看，全市有超过54.71%的土壤有机质含量低或极低，适宜土壤比例仅为31.18%（表2）。从地区看，仁和区和盐边县分别有76.48%和58.34%的土壤有机质含量低或极低，而米易县仅有14.58%的土壤有机质含量低。不同烟区土壤有机质升高或降低与当地的施肥水平、肥料结构有很大关系，米易县烟区在施肥方面可能不仅注重商品有机肥施用，也可能有大量秸秆还田，而仁和区和盐边县烟区可能在秸秆还田方面有所欠缺。
2.2 碱解氮含量现状与变化
碱解氮能够较灵敏地反映土壤氮素动态和供氮水平，其在土壤中的含量与后作产量及吸氮量高度相关。攀枝花市烟区土壤碱解氮变幅为29.2-255.0mg/kg，平均105.6mg/kg，变异系数为42.2%。与2009-2010年土壤调查数据相比，全市土壤碱解氮稍有降低，降低幅度达到9.5%，年均下降1.9%。从3个产区看（表1）。米易县土壤碱解氮含量最高，远高于仁和区和盐边县。与2009-2010年相比，米易县烟区土壤碱解氮大幅度提高（增幅为26.5%）。盐边县烟区则大幅度降低（降幅为21.6%），仁和区烟区碱解氮含量下降11.0%。从变异系数看，与有机质变化基本一致，与2009-2010年相比，3个产区碱解氮变异系数均降低，其原因可能与有机质一样，与样本量较小有关系。
从碱解氮分布情况看（表3），攀枝花市烟区土壤碱解氮大部分含量适宜或偏低，有利于施肥调节，仅有15.48%的土壤碱解氮含量偏高。从不同烟区看，米易县烟区土壤碱解氮含量普遍较高，而仁和区则有近1/3土壤碱解氮含量较低，同时有近60%土壤较适宜，盐边县烟区则较为分散，变异系数大。3个烟区土壤碱解氮变化趋势与有机质一致，其原因也应该一致。
2.3 分区相关分析及施肥意见
由于攀枝花市烟区土壤类型复杂多样，取样范围又相对集中，因此对不同烟区土壤有机质和碱解氮含量进行分类比较，以便对施肥调整建议有更好的针对性。
2.3.1 仁和区烟区 仁和区烟区取样主要集中在大龙潭和平地两个地方，且以红壤为主，因此对两个地方土壤进行分类统计，结果见表4。由表4可知，平地烟区土壤有机质含量高于大龙潭，平均高幅为5.9%，碱解氮含量则基本一致：平地烟区土壤有机质变异系数高于大龙潭，而碱解氮则低于大龙潭。仁和区烟区土壤有机质含量属于低含量范畴，碱解氮含量属于适宜范畴。基于烟草对氮肥的敏感性，在施肥上应该注意氮肥控施，在培肥土壤上应该注意加大秸秆还田、种植绿肥以及施用商品有机肥等措施，着重提高土壤有机质。
2.3.2 米易县烟区 米易县烟区样本主要集中在普威镇，在分类比较时以土壤类型进行区分。土壤数据结果（表5）表明，紫色土的有机质、碱解氮含量分别比红壤高出29.9%和26.9%，明显高于红壤，且由于紫色土样本量高于红壤，因此总体样品结果与紫色土接近。其他类型土壤样本过小，未作统计。总体上看，米易县烟区土壤有机质含量属于适宜范畴。碱解氮含量属于丰富范畴，在施肥上应该注意严格控制氮肥，通过使用有机物料提高土壤有机质含量。
2.3.3 盐边县烟区 盐边县烟区土壤数据（表6）表明，和爱烟区和新九烟区土壤有机质、碱解氮含量明显高于红格烟区，红格烟区土壤有机质与碱解氮含量明显偏低：变异系数表明，3个烟区有机质与碱解氮含量均属于中等变异。在施肥上应该注意，和爱和新九烟区应加大秸秆还田等措施以提高土壤有机质：红格烟区在加大秸秆还田等措施的同时，在可控范围内提高氮肥用量。
3 结论
本试验结果显示，与2009-2010年相比，攀枝花市烟区土壤有机质含量平均降幅达23.0%，年均下降4.6%，其中米易县土壤有机质含量提高了14.9%。年均提高3.0%，仁和区与盐边县土壤有机质含量分别降低了39.0%和22.4%，年均分别降低7.8%和4.5%。按土壤有机质分级，全市54.71%的土壤有机质缺乏。仁和区、盐边县、米易县烟区分别有76.48%、58.34%和14.58%的土壤有机质缺乏。
全市土壤碱解氮含量降低了9.5%，年均下降1.9%。从产区看，米易县土壤碱解氮含量提高了26.5%，盐边县和仁和区则分别降低了21.6%和11.0%。
摘要：为研究在农田尺度下，对土壤表层（0～25 cm）有机质产生影响的空间分异性因子，通过对采样的土壤样本进行理化分析，运用ArcGIS10和GeoDa软件对土壤有机质数据进行地统计分析、普通克里金插值和空间相关性分析等研究，得出在研究区内土壤表层有机质的空间分异与地形因子呈现负相关性，并且护田林对土壤表层有机质的空间分异影响显著。原因是地形通过地表径流从而间接影响土壤表层有机质的空间分异，而护田林则通过根茎叶等直接影响其周围地带的土壤有机质的空间分异。
关键词：数据采样；地统计分析；普通克里金插值；空间相关性；Moran指数
土壤有机质作为土壤碳库，调节着土壤养分循环，与土壤肥力密切相关，不仅能为植物生长提供碳源，而且在很大程度上影响着土壤结构和团聚体的形成、土壤抵抗侵蚀的物理稳定性及土壤生物多样性等，被认为是衡量土壤质量和土壤生产力的重要指标之一[1-6]。土壤空间变异研究有利于探讨土壤景观格局与自然、生态过程和社会经济活动之间的关系和土壤变异规律，对于土壤调查、分类、制图、控制水土流失和土壤可持续利用均有重要意义[7]。
目前运用地统计学和GIS空间分析相结合的方法，一方面研究了小范围尺度下土壤有机质的空间变异性[8-11]，从随机性因素方面分析了土壤有机质变化的影响因素；另一方面研究了区域尺度下（黄淮海平原区、黄土高原小流域、干旱荒漠区、东北平原区和丘陵红壤区）土壤有机质的空间分布特点及其变异规律[12-16]，揭示了结构性因素对有机质空间变异特征的影响。很多研究都是采用随机选点的方式选点采样，根据地理差异性研究影响因子。采用MSN软件在优化选点的基础上进行选点，同时利用尺度更小的农田格网进行研究，这使得在精准农业推广中更具可操作的现实意义。本研究利用地形高程数据和护田林分布范围的影响，对土壤表层有机质的空间分异性进行了研究，首先利用MSN软件对采样区进行优化选点，经过理化分析得到研究区土壤表层采样点的有机质数据。运用ArcGIS10和GeoDa对数据进行探索分析，再进行克里金插值分析。对插值后的数据用ArcGIS10处理成GeoDa需要的格式类型，最后利用GeoDa空间分析软件进行空间相关性分析，研究地形和护田林这两个因子对土壤表层有机质空间分异性的影响，以期为农田有机质的保护提供一定的依据，从而为促进农业生产服务。
1 研究区概述及数据采样
研究区位于黑龙江九三农垦局的双山农场（48.795 71°-48.814 54°N，125.474 83°-125.485 58°E），耕地面积4 600多公顷。地貌类型为平原，由于地处纬度较高，全年气温偏低，年平均气温0 ℃左右。气候类型为中温带亚湿润季风气候，年降水量500 mm左右，年内和年际变化差异较大。主要种植作物为小麦、玉米、大豆。地表为黑土所包裹，地表呈现出一定的水土流失现象。所选研究范围为基地内的1号地和试验田。
首先利用MSN空间采样优化软件进行选点，进而携带亚米级GPS到研究区进行实地土壤采样，之后进行理化分析。研究区1号地和试验田内的格网、格网高程和123个采样点的布局如图1所示，网格大小为当地1s级卫星距离（大小为19 m×19 m），左侧为1号地，右侧突出部分为试验田，中间虚线标示为一行护田林。
2.5 Moran散点图
Moran散点图常用来研究局部的空间不稳定性。Moran散点图的4个象限，分别对应于区域单元与其邻居之间4种类型的局部空间联系形式。与局部Moran指数相比，其优势在于能够进一步具体区分区域单元与其邻居之间属于高值和高值、低值和低值、高值和低值、低值和高值之中的哪种空间联系形式。将Moran散点图与局域空间自相关指标显著性水平相结合，也可以得到Moran显著性水平图，图中显示出显著的局域空间自相关区域，并分别标识出对应Moran散点图中不同象限的相应区域。
3 结果与分析
3.1 对有机质数据探索分析及普通克里金插值
综合运用GeoDa与ArcGIS10对有机质数据进行探索性分析。利用直方图工具对1号地和试验田的有机质数据进行探索，得出平均值和中值类似，偏度接近0，峰度接近3，表明数据基本服从正态分布。同样利用正态QQ图工具对研究区内的有机质数据进行探索，发现图上点基本落在45°的参考线上，有机质数据和标准正态曲线拟合的程度非常好，同样说明数据符合正态分布条件。由半变异函数曲线也可以得知数据符合克里金插值条件，且数据符合准二阶平稳假设。综上所述，可以对有机质数据进行普通克里金插值。
同时综合运用直方图、Voronoi图等工具在剔除离群值后，对有机质数据进行普通克里金插值，生成1号地和试验田的表层有机质分布图（图2）。
3.2 地形对有机质空间分异的影响
通过ArcGIS10将插值后得到的有机质分布数据空间连接到相应格网中，并处理成GeoDa可使用的shpfile格式，再利用GeoDa对数据进行空间自相关性方面的研究。对空间数据进行空间相关性分析时，必须首先对研究区域建立一个空间权重矩阵来表达n个位置的空间邻近关系，运用GeoDa对已经矢量化的区域内7 589个网格点建立以target_fid为ID变量的权重矩阵文件，空间权重矩阵表明了各个网格点与周围网格点的关系。
利用GeoDa全局空间自相关性工具探索1号地和试验田的地形高程数据的Moran’s I空间自相关指数为0.975 127，在P=0.000 1情况下置信度为99.99%（图3）。由此说明有机质和地形这两个区域化变量存在很强的空间自相关性。
利用GeoDa研究地形与有机质的两个变量之间全局的空间相关性水平，得到Moran’s I空间相关指数为-0.229 899，在P=0.000 1的情况下置信度为99.99%（图4）。这说明地形（高程）与有机质在空间上呈现出一定的负相关性，即地形高的地方土壤表层有机质含量低，地形低的地方地表有机质含量高。这是由于地形的高低直接影响着地表径流，而地表径流将土壤表层的有机质由地形高的位置冲向地形低的位置，并在地形低的位置累积，所以呈现出地形高的位置有机质含量低，地形低的位置有机质含量高的空间负相关性特征。
局部双变量空间相关性Moran’s I系数（Bivariate Local Moran’s I）可以反映研究区内局部空间上的两个变量之间的空间关联性。如图5a所示，反映的是地形和有机质双变量的局部空间相关性聚类图，深灰色（High-High）代表地形高、有机质含量高的“双高”区域，黑色（Low-Low）代表地形低、有机质含量低的“双低”区域。如图6b所示，反映的是地形和有机质双变量的局部空间相关性显著性水平图，从两图可以反映出研究区内部地形和有机质的局部空间相关显著性水平较高。Moran散点图的第一象限，即“双高”区域，在研究区的中部和南部小区域内高亮显示，说明研究区中部和南部呈现“双高”正空间相关性特征。Moran散点图的第三象限，即表现正相关性“双低”的区域，在地形和有机质双变量局部空间相关性聚类图和显著性水平图的西北和东北位置高亮显示，“双高”和“双低”区域面积相对都较小。Moran散点图第二象限和第四象限，代表地形与有机质呈现空间负相关的区域且其面积较大，这些区域分布在研究区中东部和中南部。从而展现研究区内部地形与有机质的空间相关特征。从研究区内部说明地形和有机质呈现出的负相关性更强。
3.3 护田林对有机质空间分异的影响
为研究护田林对有机质分布的影响，在此单独拿出试验田为研究区进行研究，同样采取上述操作。最终利用GeoDa的Bivariate Local Moran’s I工具计算出试验田1 965个网格中的地形与有机质空间相关的Moran’s I指数图和显著性检验图（图6），以及地形和有机质的局部空间相关性的聚类图和显著性水平图（图7）。
由图6可知，地形与有机质空间相关性Moran’s I指数为0.692 347，表现出较强的正相关性。Moran散点图的第一象限和第三象限，即表现“双高”和“双低”正相关特征的区域，可以看到这些区域分布在试验田的中东部和中西部，并且所占试验田面积比例很大。由地形和有机质多变量的局部空间相关性聚类图和显著性水平图也可以发现，试验田中西部和中东部位置地形与有机质含量呈现正相关表现出明显的聚簇现象，且在这两个位置的空间相关性水平很显著。由此得知，在试验田地形越高的地方有机质含量越高，表现出“双高”空间特征；地形越低的地方有机质含量越低，表现出“双低”空间特征。这与前面的研究结论相违背，也与现实规律似乎不符。
通过实地考察得知试验田西部有一道小型护田林，如图1中白色虚线。护田林对试验田有机质的空间分布会产生很大影响，而护田林由于面积和范围相对1号地和试验田组成的大区来说很小，所以前面在研究地形对有机质空间分异影响时将其予以忽略。即使将其纳入前面的考虑，由于护田林周围地势相对较高而且其周围表层有机质含量也较高，利用GeoDa通过选中护田林周围区域可以发现这些点基本落在Moran散点图的第一象限，所以从反面说明在1号地和试验田组成的大区内有机质与地形的空间负相关性会更强，进一步验证前面研究结论。由于护田林相对于试验田其距离更近，并且对于试验田面积也不算很小，所以产生的影响也会比较显著。护田林通过根茎叶等直接影响着周围土壤表层有机质的空间分异性，其影响程度在试验田范围内大于地形的影响程度。进一步考察发现，试验田东部地势低，并且当年研究区正值洪涝灾害时期，导致试验田东部地区形成季节性河流，直接造成土壤表层有机质的流失，从而导致试验田东部地势低的地区有机质空间含量很低。
综上原因，造成试验田表层有机质的空间分异与前面研究截然不同。从此角度来说，在一个较小农田尺度范围内，影响土壤表层有机质的空间分异性的多种因子，在不同地理环境下产生的影响也是不尽相同的，因此在制定施肥计划时更加应该注重因地制宜。
4 小结
有机质对农作物产量影响显著，合理保护和增加土壤有机质有着重要的意义。在农田可操作尺度下可以通过适当改变地形来减少有机质的流失。在不能改变地形的条件下，应当合理节水排涝，合理种植护田林，从而达到增加和保持土壤有机质的目的。实地考察发现东北黑土地水肥流失现象较为严重，直接制约着当地的农业发展和生态平衡。近几年来，在研究区内进行了大量的水土流失治理工作，各种治理模式对土壤养分的恢复效益各不相同，仍然需要多年的研究才能制定出科学合理的水肥保持方案。
通过研究地形和护田林两个地理因子在农田尺度下对研究区内土壤表层有机质空间分异产生的影响，发现不同地理条件下产生主要影响的因子也不尽相同，应当进一步研究多种影响因子的共同作用机理和相应经验公式，以便更好地为农业生产服务。
