6物 座建东等：不同取样阀距农田土壤全量养分空间变异特征研究 1063 亩的连片农田为研究区，该区为新开是区，灌溉耕种历 史只有5年。采用大间距(100m×100m)内套中间距 22不同取样间距土壤全量养分合理取样数目分析 (50m×50m).中间距内套25m×25m小间距布点（图 在一定显著水平下(a=005%)和抽样允许误差 1),采用GPS定位技术，在播前用土钻分别以100 范用内（△）.所要求的合理取样数目的计算公式：n= 50m、25m的间距于网格节点上取020m士样，其中 (X:S△)，式中：X为分布的特征值，由显著水平0 大、中、小网格的每个样点分别都以节点周用3m、2m 和自由度=N-1查分布表得出；S为样本标准方 m为半径的采样区内随机采取5个土样混合代表。 差 试验室分析测侧定土壤有机质、全氨和全磷养分含量：有 计算结果见表2分析可知.随着允许误差的 机质采用重铭酸钾外加热法全氮用凯氏定氨法全磷 少，各测定项目的取样数目成倍增加：有机质与全磷的 用高氯酸-硫酸消化-钼梯抗比色法 取样数目随着取样间距的增大而减少，而全氮正好相 13数据分析 反，但50m与25m的取样数目变化不明显。 本研究利用地统计学软件GS'For W indow s5O 软件进行半方差模型拟和.克里格插值与等值线图利 表2在允许误差范围内所必要的合理取样数目 用Surfer软件分析制作 T able 2 Reascnable samp ling nm ber mquind chtan ing samph mean 2结果与分析 21系15 21不同取样间距土壤全量养分常规统计分析 a139806389 =9 表1是研究区土壤养分常规统计特征值。结果分 18 析可知：由于开垦时间短和干早的气候，不同取样间距 81 的有机质与全氮含量均处于极低水平，全磷含量处于中 等水平。同一土壤养分特征在不同取样间距下的平均 161 16 05 10 值变化很小，说明在研究区土壤全量养分的含量水平相 00675Q6552 8 0 对一致。变异系数反映的是变量的相对变异程度。全 氨的变异系数不同间距变化幅度较小(254~3引 若按a=003%,k=10%,土壤特性为弱变异性 时，合理的取样数目N<4中等变异性时.Ns4400 %上：而有机质与全硫的变异系数随若取样间距增加而 减小。总体来看，全氮的变异系数略大于有机质的变异 强变异性时N>40d,不同间距下所测项目均属于 系数，全磷的变异系数最小，但三者均属于中等变异水 中等程度变异。三种取样间距合理取样数目的平均 平(1%一10张)说明不同取样间距对土壤全量养 值：有机质为24全氮为34全磷为10杨玉玲等对5 分的变异性影响较小，尤其是对全磷影响最小，原因可 的取样间距合理取样数目：有机质(15)、全氮(13八、全 能是干旱地区矿物处于初级风化淋溶阶段，形成相对均 磷(2)，因此随着取样间距的减小取样数目有减少 的成土母质，土壤全磷的含量变异性较弱 的趋势。本研究单从取样数目来看100间距的取样 数目就已经满足特度要求 表】不同取样间距土壤全量养分统计特征值 23不同取样间距土壤全量养分空间变异特征分析 利用地统计学软件对土璃全量养分讲行空间变异 模型的拟和（见表3），空间变异函数参数，块金值表示 项目 小值大值标准美 均值异系 随机部分的空间异质性，基台值表示整个系统的总 100m有机质 146 异，块金值与基台值之比反映自相关部分的空间变异 04 016 0G6 占总变异的比例，即块金效应四。分析表明：10Om间 距的块金效应为有机质>全氮>全磷：25m间距是有 05 机质>全氮，全氮与全磷接近：表明有机质与全氮的空 全磷k知 0 间变异性受随机因素影响的强度大于全磷：而50m间 4” 距的块金效应正好相反，全磷>全氮>有机质。但是 全陵：k世 11320065062103 不同间距土壤特征的块金效应的比值均小于等于 注：括号内数字为取样数目。 50%,可以认为新垦荒地土壤全量养分的空间变异主 C 1994-2011 China Academic lournal elec onic Publishing House.All rights reserved. www enki net亩的连片农田为研究区, 该区为新开垦区, 灌溉耕种历 史只有 5年。采用大间距 ( 100m ∀ 100m)内套中间距 ( 50m ∀ 50m ), 中间距内套 25m ∀ 25m 小间距布点 (图 1), 采用 GPS定位技术, 在播前用土钻分别以 100m、 50m、25m的间距于网格节点上取 0~ 20cm 土样, 其中 大、中、小网格的每个样点分别都以节点周围 3m、2m、 1m 为半径的采样区内随机采取 5 个土样混合代表。 试验室分析测定土壤有机质、全氮和全磷养分含量; 有 机质采用重铬酸钾外加热法; 全氮用凯氏定氮法; 全磷 用高氯酸 - 硫酸消化 - 钼锑抗比色法 [ 9]。 1. 3 数据分析 本研究利用地统计学软件 GS + Fo rW indow s5. 0 软件进行半方差模型拟和, 克里格插值与等值线图利 用 Surfer软件分析制作。 2 结果与分析 2. 1 不同取样间距土壤全量养分常规统计分析 表 1是研究区土壤养分常规统计特征值。结果分 析可知: 由于开垦时间短和干旱的气候, 不同取样间距 的有机质与全氮含量均处于极低水平, 全磷含量处于中 等水平。同一土壤养分特征在不同取样间距下的平均 值变化很小, 说明在研究区土壤全量养分的含量水平相 对一致。变异系数反映的是变量的相对变异程度。全 氮的变异系数不同间距变化幅度较小 ( 25. 4% ~ 31. 5% ); 而有机质与全磷的变异系数随着取样间距增加而 减小。总体来看, 全氮的变异系数略大于有机质的变异 系数, 全磷的变异系数最小, 但三者均属于中等变异水 平 ( 10% ~ 100% ) [ 10] , 说明不同取样间距对土壤全量养 分的变异性影响较小, 尤其是对全磷影响最小, 原因可 能是干旱地区矿物处于初级风化淋溶阶段, 形成相对均 一的成土母质, 土壤全磷的含量变异性较弱。 表 1 不同取样间距土壤全量养分统计特征值 T able 1 Statistical characters of soil nu trien t w ith the d ifferent samp ling d istan ces 取样 间距 项目 Ietm 最小值 M in im um 最大值 M axim um 标准差 std. 均值 M ean 变异系数 C. V (% ) 100m 有机质 g kg - 1 3. 5 14. 6 2. 42 8. 23 29. 4 (56) 全氮 g kg - 1 0. 413 1. 184 0. 169 0. 666 25. 4 全磷 g kg - 1 0. 323 1. 313 0. 1398 0. 6358 21. 9 50m 有机质 g kg - 1 4. 96 14. 58 1. 8 8. 1 22. 2 (97) 全氮 g kg - 1 0. 339 1. 184 0. 173 0. 585 29. 6 全磷 g kg - 1 0. 528 1. 185 0. 0954 0. 661 14. 4 25m 有机质 g kg - 1 4. 17 11. 37 1. 61 7. 94 20. 3 ( 111) 全氮 g kg - 1 0. 160 0. 982 0. 180 0. 571 31. 5 全磷 g kg - 1 0. 535 1. 132 0. 0675 0. 6552 10. 3 注: 括号内数字为取样数目。 2. 2 不同取样间距土壤全量养分合理取样数目分析 在一定显著水平下 (
= 0. 05% )和抽样允许误差 范围内 ( ), 所要求的合理取样数目的计算公式: n= (
f S /) 2 , 式中:
f为 t分布的特征值, 由显著水平
和自由度 f= N - 1查 t分布表得出; S 为样本标准方 差 [ 10]。 计算结果见表 2, 分析可知, 随着允许误差的减 少, 各测定项目的取样数目成倍增加; 有机质与全磷的 取样数目随着取样间距的增大而减少, 而全氮正好相 反, 但 50m 与 25m的取样数目变化不明显。 表 2 在允许误差范围内所必要的合理取样数目 T able 2 Reasonab le samp ling num ber requ ired ob tain ing sam p le m ean 取样 间距 项目 Ietm 标准差 S td. 均值 M ean 20% 15% 10% 5% 100m 有机质 g kg - 1 2. 42 8. 23 9 15 35 138 ( 56) 全氮 g kg - 1 0. 169 0. 666 6 11 26 103 全磷 g kg - 1 0. 1398 0. 6358 5 9 19 77 50m 有机质 g kg - 1 1. 8 8. 1 5 9 20 79 ( 97) 全氮 g kg - 1 0. 173 0. 585 9 16 35 140 全磷 g kg - 1 0. 0954 0. 661 2 4 8 33 25m 有机质 g kg - 1 1. 61 7. 94 4 7 16 66 ( 111) 全氮 g kg - 1 0. 180 0. 571 10 18 40 159 全磷 g kg - 1 0. 0675 0. 6552 1 2 4 17 若按
= 0. 05% , k= 10%, 土壤特性为弱变异性 时, 合理的取样数目 N < 4; 中等变异性时, N # 4~ 400; 强变异性时 N > 400 [ 10] , 不同间距下所测项目均属于 中等程度变异。三种取样间距合理取样数目的平均 值: 有机质为 24, 全氮为 34, 全磷为 10, 杨玉玲等对 5m 的取样间距合理取样数目: 有机质 ( 15)、全氮 ( 13)、全 磷 ( 2) [ 11] , 因此随着取样间距的减小取样数目有减少 的趋势。本研究单从取样数目来看 100m 间距的取样 数目就已经满足精度要求。 2. 3 不同取样间距土壤全量养分空间变异特征分析 利用地统计学软件对土壤全量养分进行空间变异 模型的拟和 (见表 3), 空间变异函数参数, 块金值表示 随机部分的空间异质性, 基台值表示整个系统的总变 异, 块金值与基台值之比反映自相关部分的空间变异 占总变异的比例, 即块金效应 [ 12]。分析表明: 100m 间 距的块金效应为有机质 > 全氮 > 全磷; 25m 间距是有 机质 > 全氮, 全氮与全磷接近; 表明有机质与全氮的空 间变异性受随机因素影响的强度大于全磷; 而 50m 间 距的块金效应正好相反, 全磷 > 全氮 > 有机质。但是 不同间距土壤特征的块金效应的比值均小于等于 50%, 可以认为新垦荒地土壤全量养分的空间变异主 6期 盛建东等: 不同取样间距农田土壤全量养分空间变异特征研究 1063