节水灌溉条件下稻田土壤肥力分布规律研究(2)

　　3.2.2各向同性条件下的变异性分析半方差分析是通过分析半方差函数来进行的，半方差函数是描述土壤性质空间变异的一个函数，反映不同距离的观测值之间的变化，表示一定范围内的变量属性的空间依赖性。通过半方差函数，结合地统计软件GS+forwindows可以得到在各向同性下a层、b层土壤肥力指标的参数值，如表5、表6所示。

　　通过各理论模型的决定系数和残差可以看出，用指数模型来模拟a层的TN、速效磷以及用半球模型模拟pH值的空间变异分布效果较好，其它的4个指标模拟效果不佳；b层半球模型模拟碱解氮、指数模型模拟pH值的空间变异分布效果较好，速效磷和速效钾模拟模型较差。

　　从表5、表6可以看出：①块金值是半方差函数在原点处的数值，表示在小于最小取样尺度引起的土壤随机变异和测量分析过程中引的误差，较大的块金值，说明较小尺度上的某种过程不容忽视，如a层的碱解氮、速效钾、速效磷，b层的碱解氮；②基台值表示系统内的总变异，所以基台值越高表示系统总的空间变异性越大，a层的空间变异性是碱解氮>速效辚>速效钾>有机质>pH值>TN>TP，b层的是速效钾>碱解氮>速效磷>pH值；③变程是指半方差达到基台值时的样本间距，代表了各变异点之间存在相关的最大间距，在这里变程的单位是度（位置是以经纬度定位的）；④块金值与基台值的比值可以表明系统变量的空间相关性的程度。当比值小于25%时，说明系统变量具有强烈的空间相关性；当比值在25%与75%之间，说明系统变量具有中等的空间相关性；大于75%时说明系统变量相关性很弱。从而得到a层的速效钾、pH值相关性弱，其余的属中等相关；b层4个指标均属中等相关。

　　因为系统的空间变异包括结构变异和随机变异，结构性因素至少包括气候、母质、地表、土壤类型等可以导致土壤肥力强的空间相关性；随机性因素有施肥、耕作措施、种植制度等各种人为活动使土壤肥力的空间自相关性减弱，朝均一化发展。所以在湖北漳河水稻灌区，试验区内土壤a、b层均具有中等或弱相关性（即较强的变异性）很大程度是人为造成的。

　　3.2.3各向异性条件下的变异性分析各向异性是指变异函数的变量在空间方位上有变化时要考虑在不同方向上的变化。分析方法与各向同性条件下的相同，不同的是要分析0°、45°、90°、135°、180°四个方向上的变异函数，得到四个方向不同的模型，其相关参数如表7、表8所示。

　　综合表5～表8可知，在各向异性条件下，对于a层各指标的块金值都明显大于在各向同性条件下的块金值，说明在各向异性条件下，较小尺度上的某种过程是不容忽视的；同样较之于各向同性，各指标的基台值也有大幅度的增大，说明在此条件下各指标的系统内的总变异有明显加强，各指标的总变异性强弱关系与各向同性相同。块金值与基台值之比与各向同性相比，TN、pH值有很小的增加，其余均有减小，但在各向同性和各向异性条件下的比值均处于同一区间，系统变量的空间相关性属中等程度。b层较之与各向同性条件下，速效磷、速效钾的块金值有较大增加，碱解氮减小，pH值没有变；基台值均增加了，各指标总变异性在各向异性条件下都增加了，变异强度的顺序与各向同性相同。但两者的比值变化不大，系统变量的空间相关性属中等强度。

　　3.3克立格法插值图分析

　　克立格法（Kriging）是利用区域化变量原始数据和半方差函数的结构性，对没有采样点的区域化变量的取值进行线性无偏量最佳估值的方法。它是根据待估样点有限邻域内若干已测的样点数据，在认真考虑样点形状、大小和空间相互位置关系、它们与待估样点相互空间位置关系，以及变异函数提供的结构信息之后，对该待估样点进行的一种线性无偏最优估计。Kriging插值图，可以以更为直观的方式展示相同指标在不同深度上的差别与预测在非精确程度上的变化趋势。但如果变异函数和相关分析表明土壤肥力变量不存在空间相关系时，就不能用Kriging插值了，所以这里只给出了a、b层的碱解氮、速效磷、pH值的插值图（见图3）。

　　由图3可知，a层的碱解氮、速效磷含量明显高于b层，且比b层分布均一，随着深度的增加，含量有所降低；a层碱解氮、速效磷在系统内的总变异性大于b层，但pH值没有明显的变化。主要是因为上层（a层）土壤更易受外界因素的影响，包括：农田施肥、灌溉、耕作等，尤其是对速效磷的影响更加明显，而pH值变化不大是因为对于气候半湿润的湖北地区，在同一尺度上pH值基本不变，一般呈中性。

　　4、结论

　　4.1根据上述分析，得出浅、湿、晒节水灌溉条件下试验区内稻田土壤的肥力分布规律：a层的有机质、总氮、总磷、碱解氮、速效磷含量明显高于b层，且比b层分布均一，随着深度的增加，含量有所降低；a层碱解氮、速效磷在系统内的总变异性大于b层，但pH值没有明显的变化。

　　4.2随着土壤深度的增加，各肥力指标总的空间变异性越小，越不容易受外界人类活动的影响，说明人为因素是影响空间变异性的主要因素。除此之外土壤肥力的强弱，及有效化程度与作物生长的关系十分密切，它不仅与土壤的潜在养分含量多少有关，还取决于土壤水、气、热状况和微生物活动。

　　4.3通过半方差分析用合理的模型进行模拟，制作土壤肥力分布图来指导施肥，准确估算，可以实施科学的田问施肥管理。本研究对于探索节水灌溉技术与优化施肥技术相结合，促进节水、减污、增产具有现实的意义。

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