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论文以江苏省仪征市为研究区域，以经典统计学和地统计学为分析工具，重点研究稻-麦轮作农田的表层土壤氮素(硝态氮、铵态氮和可溶性有机氮)的时空变异规律，分析土壤类型、土壤理化性质、地形等环境因素和耕作、施肥等人为因素对耕层土壤氮素时空变异的影响。
使用嵌套式采样设计，分为5km、1km和500m三种采样间距，采集表层(0-20cm)和亚表层(20-40 cm)两个采样深度，从2004年5月到2005年5月进行6次采样(分别是水稻种植前、水稻施肥期、水稻收获期、小麦施肥期、小麦生长旺盛期、小麦收获期)，得到土壤样品共计924个。分析项目有土壤硝态氮、铵态氮、可溶性有机氮(SON)以及含水量、pH值、有机质和全氮。
在稻麦轮作系统的土壤耕层中：硝态氮>SON>铵态氮，表层三种氮素形态含量一般要高于亚表层。空间分析结果表明，硝态氮和铵态氮数据基本服从对数正态分布，SON数据经平方根变换后服从正态分布。三种氮素形态的空间结构普遍具有各向异性，并表现出一阶线形的全局趋势，均存在块金效应。硝态氮和铵态氮的变异函数主要使用球状模型和指数模型拟合，SON使用指数模型和高斯模型拟合。三种氮素形态具有强烈到中等程度的空间相关性，空间变异程度(变异系数)的大小顺序为硝态氮>SON>铵态氮，对于同一氮素形态表层土壤的空间变异程度高于亚表层。三种氮素形态均可以使用普通克里格法进行插值。
三种氮素形态都具有明显的季节变化，硝态氮在麦季土壤中含量离，而铵态氮和SON在稻季含量较高。土壤类型对三种氮素形态的影响主要体现在质地和土体构型上。因质地不同表现出：孛壤>重壤>轻壤的趋势，又因上下层土体构型的不同丽存在差异。地形也会通过地下水位和土壤质地的不同影响土壤无机氮水平，对于硝态氮来说高岗>平岗>低平岗，铵态氮与之相反。土壤无机氮含量受施肥的影响明显，单施化肥可以在短期内使土壤无机氮迅速增加，而有机肥和无机肥混施则可以持续增加土壤无机氮的含量。SON对施肥反应不敏感，容易受人类生活和工业活动造成的污染的影响。土壤硝态氮与有机质、全氮和pH值的相关性不显著；铵态氮和SON与这三种土壤化学性质参数成正相关。土壤含水量与硝态氮成负相关，与铵态氮和SON正相关。SON对土壤水分状况的突然改变反应敏感，突然淹水可以增加SON含量。总体上，土壤有机质、pH和施肥是影响土壤氮素空间变异的主要因素，其次是地形、土壤质地和耕作方式。