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传统农业生产中,由于农民盲目施肥现象严重,这样不仅造成肥料利用率下降,也增加了农业生产的成本,使得耕地地力下降,而且也带来严重的环境污染,威胁农产品质量安全。研究表明,测土配方施肥对于提高作物单产、降低生产成本、提高肥料利用率、保护农业生态环境具有重要意义。本文在以东莞市为例,运用地统计方法,对影响测土配方施肥的主要土壤养分空间变异进行了分析,在此基础上,开发了基于ArcEngine的东莞市测土配方施肥决策系统。研究结论如下:
1.对土壤养分进行基本统计,土壤有效磷、速效钾、有效镁的变异系数均大于70%,分别为86.37%、70.53%和92.45%,属于强变异性;pH值、有机质、全氮、有效钙和有效硫等测试值的变异系数介于10%—70%之间,分别为14.09%、31.18%、31.27%、63.04%、52.29%,属中等变异性。
2.对土壤养分进行克里格插值交叉验证表明:pH值最适合的插值模型为球形异向插值模型(S异);有机质为高斯同向插值模型(G同);全氮为球形模型同向插值模型(S同);速效磷为椭球异向插值模型(T异);有效镁为高斯异向插值模型(G异);速效钾、有效钙和有效硫为指数异向插值模型(E异)。同时,速效钾的基底值C0与基台值C0+C的比例>75%,说明其空间变异主要是由人类引起的。pH值、有机质、全氮、速效磷、有效钙、有效镁、有效硫的基底值C0与基台值C0+C的比例在25%—75%之间,表明它们均具有中等空间相关性,其空间变异是由内在因子(土壤母质等)和外在因子(人类活动)共同作用的结果。
3.在研究区域内,土壤pH值明显偏低,属于典型的南方酸性土壤,以西北部麻涌、沙田、洪梅等镇尤为明显,pH处于5.5之下;土壤有效镁含量相对比较缺乏,土壤有机质全氮含量均属中等水平,有效硫含量属于丰富水平不同耕地利用类型,略有不同,差异不大;全区域内土壤速效磷处于极度丰富水平,这与长期大量使用高浓度的无机复合肥有关,容易造成土壤速效磷的累积;耕地土壤速效钾含量水平处于中上水平,按照第二次土壤调查分级划分,大部分区域处于一级水平;土壤有效钙含量相当丰富,几乎全部达到极丰富水平,与农户长期施用石灰造成钙元素累计有关。
4.从满足测土配方施肥项目的实际需求出发,利用现有土壤、肥料、作物的多年田间试验数据和计算机软件技术,采用ESRI公司的ArcEngine二次开发平台,开发出界面友好,使用方便的测土配方施肥信息系统。在东莞市麻涌、中堂、望牛墩等6个镇的香蕉产区进行了初步推广应用。应用表明,亩化肥投入减少10%,产量增加15%,亩增加效益300元。系统具有较少的人力资源投入,科学准确的施肥配方,易于推广等优点。