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土壤是人类和植物赖以生存的重要物质基础,土壤质量的好坏直接影响着农业的发展。土壤质量是一个动态变化的过程。尤其在大力发展农业现代化建设的今天,农业生产发生了深刻变化,给土壤的可持续利用带来新的挑战。作物生产的土壤障碍因素及其程度有无变化、如何变化?同一地区土壤质量是否面临新的问题?这是现如今土壤学关心的问题之一。确定合理的、有效的土壤质量综合评价方法,了解土壤质量限制因子的变化趋势,对于进行土壤利用和改良区划、指导农业生产具有重要的理论和现实意义。 本文选择位于鄱阳湖平原的进贤县作为典型研究区,水稻土为研究对象。在充分考虑土壤类型、均匀分布及粮食作物产量分布状况的基础之上进行了样点设计,布设了70个潴育型水稻土、26个潜育型水稻土、7个淹育型水稻土,共103个土壤采样点。在其中51个采样点同时进行了水稻测产。另一方面,利用时间序列的遥感数据,分区对晚季稻田进行遥感解译,获取水稻分布区内的归一化植被指数(NDVI),并与地面测产数据拟合建立估产模型,获得水稻产量的空间分布。通过分析水稻产量和土壤物理化学指标之间的关系,获取一组研究区内具有一定生物学意义的土壤质量评价最小数据集指标。从空间尺度统计不同评价指标等级上的水稻产量均值,明确与实际生产力相符的隶属度函数及其转折点。在土壤质量评价的基础上,进行土壤质量障碍区限制因子分析,并提出土壤障碍消减分区建议。主要研究结果如下: (1)借助遥感技术,解译出2012年进贤县晚稻种植面积共281.2 km2。建立地面田块的测产数据与对应归一化植被指数ND VI的拟合模型,对全县晚稻种植区域进行水稻估产,进贤县水稻年单产在2.085~11.430 t ha-1之间,全县平均晚稻亩产481kg,即7.215 t ha-1,水稻产量差异大,中西部低岗平原区、军山湖南部产量较高,丘陵地区产量稍低。 (2)通过对样点土壤基本属性分析,与第二次土壤普查时的数据相比,当前进贤县部分水稻土性质发生了显著变化,水稻土酸化明显,全氮含量显著提高,速效钾含量并无明显变化,全磷含量有明显下降趋势,而土壤速效磷含量显著提高。就整体而言,全县水稻土有机质含量处于较高水平,质地偏黏,非水稳定性大团聚体含量较多。 (3)分别从单项土壤指标、土壤主成分综合指标分析土壤与水稻产量的关系,选择了7项指标进入最小数据集:土壤有机质(OM)、全钾(TK)、阳离子交换量(CEC)、交换性钙(Ex.Ca)、容重(BD)、粉粘比(Silt/Clay)、有效锰(DTPA-Mn)。此外,对亚表层数据的分析,发现亚表层土壤性质TK、CEC和DTPA-Mn对水稻产量也存在一定影响。 (4)利用遥感估产数据与土壤指标之间的关系,获得了土壤质量指标隶属度函数的转折点。与目前水稻土常用的统一隶属度函数转折点相比,存在差异,对比研究区的实际土壤性质和水稻产量状况,本文选取的隶属度函数转折点体现了当地的实际土壤生产力特征,更具有区域代表性和生物学意义。 (5)通过统计不同土壤质量等级上遥感估产的产量均值,土壤质量综合指数与水稻产量相关系数达到0.73(p<0.01),验证了该土壤质量综合指数的实际意义,并明确了高产与中、低产田的土壤质量综合指数阈值为0.65。计算各个土壤综合因子在空间上可能存在障碍的概率,显示进贤县有三处主要障碍区:军山湖北部和金溪湖一带,水稻土较为紧实,土壤容重较大,有机质含量相对较低,可以通过秸秆还田、无机肥和有机肥配施的方式改善当地土壤状况;进贤县中南部,水稻土粘粒含量较低,土壤全钾含量不足,应补充钾肥、有机肥,加强钾素的供应,重视改善土壤物理结构;进贤南部沿县界一带,土壤交换性钙离子缺乏,调整土壤pH或补充中量元素的供应,是今后管理过程中需要加强的方面。