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应用GPS、GIS和地统计学技术，对我国北方粮食主产区土壤养分变特征、空间分布状况及其影响因素进行了研究，并提出相应的培肥模式。研究结果如下：1东北平原土壤全量养分变异系数的大小顺序为N>OM>P>K，其分布曲线都属于高狭峰，土壤OM、全N和全P为正偏斜，全K为负偏斜，其中全N的偏斜度最大；全氮的偏移量超过了5％，属于偏移元素，其余养分均属于非偏移元素。土壤有效养分变异系数的大小顺序为S>Fe>Mn>P>NH4+-N>OM>B>Zn>Fe>Cu>Mg>Ca>K>pH，pH分布曲线属于低阔峰，其余养分属于高狭峰，有效Ca、Mg和Fe属于常态峰；土壤有效养分均属于偏移元素，且其偏斜度、偏移量和变异系数均高于全量养分。2东北平原土壤总OM、全P、pH、碱溶OM、有效P、K、Mg、S、B、Cu、Fe、Mn、Zn具有良好的半方差结构，全N、K、NH4+-N和有效Ca模型拟合效果较差，其半方差图呈波浪型或鞍型。土壤总OM、碱溶OM和有效Fe具有强烈的空间自相关性，其余养分均具有中度的空间自相关性。土壤总OM、全P、碱溶OM、有效P、Fe、Mn和Zn空间变异主要来源于土壤母质、气候等结构因素，土壤pH、有效P、K、Mg、S和Cu的空间变异约一半来源于施肥、管理、测试等随机变异，一半来源于结构因素变异。3东北平原土壤pH值主要分布在5.5～8.5之间，总OM、全N和K的含量中等偏上，全P含量在低水平的土壤面积为22.7％。土壤NH4+-N、有效P、K、S和Zn的缺乏面积分别为18.5％、28.6％、51.3％、78.6％和62.0％，有效Ca、Mg、B、Mn含量丰富。4东北平原大部分土壤养分从东北平原的东北部到西南呈降低的趋势，其中三江平原的养分状况较好，其次是松嫩平原，部分土壤缺P、一半土壤缺K和Zn，普遍缺S；辽河平原的养分状况较差，全P含量低，土壤NH4+-N、有效P、K、S、Zn缺乏。5东北平原大部分地区表层土壤的总OM、全N、P的含量高于底层，个别地区则相反；表层土壤全K的含量低于底层的区域分布在松嫩平原和辽河平原上，约占东北平原总面积一半左右，其余地区则相反；大部分地区土壤pH、碱溶OM、NH4+-N、有效P、K、Cu、Fe、Mn和Zn层次分布规律是表层>底层，有效Ca、Mg、S则相反。表明东北平原大部分地区土壤中量元素和一半面积的土壤K在耗竭中。6根据东北平原土壤的具体情况，三江平原农田土壤采用减少N肥，控制P肥，部分地区增施K肥，全面补充S肥的措施；松嫩平原采用稳定N肥施用，部分地区补施P肥、Zn肥和K肥，全面补充S肥的措施；辽河平原农田土壤采用增施N和P，全面补充K肥、S肥和Zn肥的措施。7华北平原土壤全量养分变异系数均在50％以下，大小顺序为：N>OM>P>K；土壤全K的数值分布曲线最接近正态分布，总OM、全N和P的分布曲线都属于高狭峰，全N的峰值明显高于其它养分；土壤全N的偏斜度较大，其余全量养分偏斜度较小。土壤有效养分的变异系数、峰值、偏斜度都高于全量养分，各养分的变异顺序为：S>Fe>P>Zn>Mn>K>B>OM>Cu>NH4+-N>Mg>Ca>Ph，有效养分的分布曲线都属于高狭峰，其中受施肥等人为因素影响较大的土壤NH4+-N、有效P和K峰值较高，数据分布尖锐。有效养分偏斜度绝对值的大小顺序为：NH4+＞K＞Fe＞Zn＞Mn＞pH＞OM＞Cu＞P＞S＞B＞Ca＞Mg。除pH之外，有效养分均属于偏移元素。8华北平原总OM、全N、P、K、pH、NH4+-N、有效P、Ca、Mg、S、B、Cu、Fe、Mn、Zn均具有较好的半方差结构，但有效K的半方差图呈波浪型；土壤全P、pH和有效Fe、Mn具有强烈的空间自相关性，总OM、全K、碱溶OM、有效Ca、Mg、S、B、Cu具有中等的空间自相关性，NH4+-N和有效Zn空间自相关较弱。全P、碱溶OM、pH、有效Ca、Mg、和Mn的空间变异主要来源于结构变异，总OM、全K、有效P、S、B和Cu空间变异一半来源于随机变异，一半来源于结构变异，全N、NH4+-N、有效Zn的空间变异主要受随机因素的影响。9华北平原表层土壤pH主要在弱碱性范围内，全量养分含量在中等水平土壤面积在80％以上；随着土层的加深，OM、全N和全P在低水平的土壤面积增加，全K变化较小；碱溶OM含量在1％以下的土壤面积占97.3％，土壤NH4+-N、K、S、Fe和Zn缺乏的面积分别为45.6％、35.2％、12.4％、11.4％和69.7％；土壤有效P、Ca、Mg、B、Cu、Mn含量丰富，随着土层的加深，NH4+-N、有效P、K、Fe和Zn在缺乏水平的面积明显增加，其余养分变化不大。10华北平原土壤养分分布复杂，其层次分布规律是，大部分地区土壤总OM、全N和P、碱溶OM、NH4+-N、有效P、K、B、Cu、Fe、Mn、Zn的含量是表层＞中层＞底层；全K、pH、有效Mg、S的含量分布则相反；约有一半面积土壤有效Ca的含量为表层＞中层＞底层，另一半则相反。表明华北平原土壤钾素和中量元素耗竭严重。11华北平原的培肥模式为稳定N肥、控制或减少施用P肥，增施K肥和S肥，补充微量元素Zn的施肥措施。