小农户是我国农业生产的主体,但是分散的田块管理模式和复杂的种植类型给小农户地块测土配方施肥技术的应用带来困难。为了探索适合小农户地块使用的测土配方施肥技术,本文以河北省石家庄市正定区新安镇、新安村和河北省保定市徐水区沿公村为研究区域,在GIS的支持下,研究了村镇尺度土壤养分变异特征,探索了适合村镇尺度土壤养分空间变异的插值方法和土壤样品采集方案,并设计适宜村镇尺度应用的配方技术。在此基础上,通过田间对比试验验证技术的可行性,最终形成一套完整的村镇尺度测土配方推荐施肥技术体系。主要结果如下:(1)新安镇和新安村的硝态氮含量偏低,有机质、有效磷和速效钾含量处于中等水平。沿公村的土壤有机质、硝态氮含量均较低,有效磷和速效钾含量处于中等水平。三个研究区四种土壤养分指标的变异系数均属中等变异强度。但是,3个研究区的硝态氮和有效磷的变异系数相对较高,均在50%左右;而有机质的变异系数最低,均在23%以下。(2)利用8种插值方法对三个研究区的四种土壤养分进行空间插值,分析发现,径向基函数插值法(RBF)、反距离权重法(IDW)、普通克里金插值法(OK)和泛克里金插值法(UK)对有机质进行空间预测效果较好,符合度均在90%以上;RBF对三个区域的土壤有效磷和土壤速效钾空间预测效果最好,符合度均在90%以上;而8种插值方法对土壤硝态氮进行空间变异预测时,插值的准确性均较低,相关系数均小于0.2,符合度均在85%以下。(3)随着参与空间插值的样点数减少,图像信息变得简单,样点的符合度在逐渐降低,而交叉验证结果和相关性受土壤养分变异影响,变化不明显。在对土壤有机质、有效磷和速效钾进行空间预测时,镇级尺度应保证13.3 hm~2取一个土壤样品;对于村级尺度,插值样点数应适当增密,保证6.7 hm~2取一个土壤样品。而硝态氮在所有的采样方案中样点符合度均较低。(4)土壤质地和作物种植类型对土壤养分空间变异具有一定影响。在土壤质地方面,不同土壤质地有机质、硝态氮和速效钾3种养分平均含量的排序为:壤土>砂壤>砂土,且砂土三种养分变异系数最大;土壤质地对不同养分的影响程度为:速效钾>有机质>硝态氮>有效磷。在种植类型方面,四种养分在冬小麦-夏玉米种植体系中的变异系数小于其他种植类型,且硝态氮和有效磷的变异程度相对较大,说明硝态氮和有效磷受种植类型影响的程度高于有机质和速效钾。(5)在配方形成时,目标产量的确定是在前期农户调研基础上参照土壤质地和边界线法进行;由于硝态氮插值结果不理想,氮肥用量推荐采用目标产量和目标氮肥偏生产力作为依据,磷、钾肥基于土壤养分图采用恒量监控技术进行推荐,最终得到当地主要作物如冬小麦基肥配方和夏玉米施肥配方,并绘制成村镇配方图,农户可以根据地块位置从配方图找到适宜的配方。田间对比试验结果表明,新安镇22个田块夏玉米配方肥处理平均增产16.3%,PFP_N平均增加1.2%,PFP_P平均增加56.5%,PFP_K增加23.2%;沿公村11个对比试验表明,配方肥处理与农民习惯处理相比,冬小麦季平均增产10.8%,PFP_N提高28.5%;夏玉米季平均增产10.3%,PFP_N提高16.9%;均实现了冬小麦夏玉米产量与效率同步提高。总之,在村镇尺度土壤养分变异大的情况下,通过对插值方法和采样技术的优化,能够提高对土壤养分的预测精度;另外,利用基于GIS的配方技术在小农户地块进行推荐施肥,具有显著的增产增效作用,有效解决了小农户地块测土配方施肥应用的难题。本文建立的村镇尺度测土配方推荐施肥技术能够为小农户地块上测土配方施肥技术的整建制推进提供技术支持。