近30年南方丘陵山區耕地土壤養分時空演變特征
——以江西省為例

張 晗, 趙小敏, 朱美青, 歐陽真程, 郭 熙,, 匡麗花,葉英聰, 黃 聰, 汪曉燕, 李偉峰

(1.江西農業大學 江西省鄱陽湖流域農業資源與生態重點實驗室/南方糧油作物協同創新中心, 南昌 330045;2.江西農業大學 國土資源與環境學院, 南昌 330045; 3.南京農業大學 公共管理學院, 南京 210095)

土壤是人類賴以生存的最基本的生產資料。土壤養分是土壤的重要屬性之一，也是衡量土壤綜合生產力的重要指標，影響土壤的因素主要有氣候、母質、土壤理化性質、土壤類型、地形地貌、土地利用類型、農田水肥管理和土壤侵蝕等影響因素[1-4]，因而土壤養分是具有高度變異性的時空連續體[5]。近些年來，土壤養分流失、土壤環境惡化、土壤碳庫變化和土壤酸化等問題日趨嚴重，土壤養分空間變異性特征研究已成為國內外土壤科學研究的熱點[6-7]。目前，針對土壤屬性空間變異特征分析主要采取經典統計方法、GIS與地統計分析、分形維數和人工神經網絡模型(RBFNN，GRNN)等研究方法[8-10]。國內外學者在耕地土壤養分空間變異的不同尺度研究上取得了一定的進展，但主要集中在市級、縣級、鄉鎮級、村級、田塊以及流域等中、小及微尺度[11-16]，因土壤取樣方法和精度限制，在省級尺度的耕地土壤養分的空間變化特征的相關研究鮮有報道。江西省是國家農業大省，農作物以水稻等糧食作物為主，是全國重要的商品糧基地之一，但是近些年來，隨著施肥方式的不合理，大量施用氮磷鉀肥等化肥，導致江西省耕地化肥利用率不高，土壤板結、酸化嚴重和面源污染等問題日益突出。基于此，本文嘗試將GIS與地統計學相結合的方法，采取空間自相關和克里金插值等手段，以不同時空尺度下近30 a江西省耕地土壤全氮(TP)、全磷(TP)、全鉀(TK)、有機質(SOM)和酸堿度(pH值)屬性變化為切入點，分析江西省耕地土壤養分的時空演變特征，以期為江西省土壤養分分區管理、精準高效施肥、土壤養分可持續利用和提升耕地質量等別提供基礎理論和科學依據。

1　材料與方法

1.1　研究區概況

江西省簡稱“贛”，位于中國東南部，屬南方丘陵區，處于長江中下游交接處的南岸，地處北緯24°29′14″—30°04′41″，東經113°34′36″—118°28′58″。2012年全省面積1.67×105km2，耕地4.1萬km2，總人口4 500余萬人，下轄11個設區市、100個縣(市、區)。全省平均氣溫為16.4～19.4℃，降水量為1 751 mm，日照為1 679 h。全年氣候溫暖，光照充足，雨量充沛，無霜期長，是典型的亞熱帶濕潤氣候。江西省地形以丘陵山地為主，盆地、谷地廣布，省境東、西、南三面群山環繞，中部丘陵與平原交錯分布，地勢呈現出由外及里，自南而北，漸次向鄱陽湖傾斜的趨勢。全境有大小河流2 400余條，河流總長18 400 km，主要河流有5條，即贛江、撫河、信江、修河、饒河，鄱陽湖是全國最大的淡水湖。紅壤和水稻土為江西省主要的土壤類型。糧食作物以水稻為主，小麥、玉米次之，還盛產油菜、花生、油茶、茶葉、黃麻、苧麻和柑橘等經濟作物。

1.2　數據來源

本文兩個時期數據分別來源于數字化后1985年的江西省第二次土壤普查土壤數據、基礎圖件和2012年農業部開展的江西省測土配方施肥大量土壤樣品數據?？臻g分辨率為30 m的江西省DEM(數字高程模型)數據來源于中國科學院地理空間數據云提供的數字高程數據，經ArcGIS軟件處理提取出研究區的坡度、坡向、地形和高程等數據。土壤圖來源于全省1∶50萬土壤數據庫，土地利用現狀圖來源于江西省第二次土地資源調查數據，分別將江西省第二次普查的土壤養分數據與1∶75萬土地利用變更調查數據進行疊加分析，獲得1985年江西省耕地全氮、全磷、全鉀、有機質和酸堿度養分等級圖(附圖1)。2012年測土配方施肥樣點數據經過ArcGIS 10.3進行空間自相關分析，然后對樣點數據采用地統計模塊的普通克里金插值法(ordinary Kriging)，利用GS+9.0進行半方差函數模型擬合，對變異函數模型實施交叉驗證(Cross-Validation)，利用自然斷點法對養分柵格重分類(Reclassify)，最后與2012年江西省土地利用現狀圖進行疊加分析，得到2012年江西省耕地土壤養分等級圖(附圖2)。

1.3　樣品采集與分析

結合研究區各地區的土地利用現狀圖、地形圖等，綜合考慮研究區各地區土壤的成土母質，地形地貌、土壤質地、土壤類型等自然條件，在耕地中應用“S”形采樣法均勻隨機采取8個點，共采集2012年0—25 cm耕層土壤采樣點16 283個，土壤樣品采集后經自然風干、剔除異物，研磨和過篩(0.074 mm)等前期處理，制成待測土樣，將采集的樣點土壤充分混勻后，用四分法留取1 kg土樣裝袋以備分析，每個采樣點均以GPS記錄其經緯度坐標和海拔高度，將GPS測得的帶有坐標記錄的采樣點數據轉換為具有空間坐標的點。半微量凱氏定氮法用于測定土壤TN含量；NaOH熔融—鉬銻抗比色法用于測定土壤TP含量；NaOH熔融—火焰光度計法用于測定土壤TK含量；重鉻酸鉀容量法氧化外加熱法用于測定土壤SOM含量；采用玻璃電極法(水土比為2.5∶1)測定土壤pH值含量。

1.4　研究方法

采用SPSS 22.0統計軟件對1985年和2012年的耕地土壤養分指標進行描述性統計分析，運用ArcGIS 10.3軟件對1985年土壤養分分布進行數字化(附圖1)，采用ArcGIS地統計學和GS+9.0軟件分別對兩個時期土壤養分數據進行普通克里格插值和半方差分析以及全局空間自相關分析，最后按等級形成兩個時期的耕地土壤養分等級專題分布圖(附圖1—2)。

1.4.1空間自相關分析空間自相關是指同一個變量在不同空間位置上的相關性[17]，空間自相關分析是進行地統計分析的基礎和前提，Moran′sI指數反映了鄰近區域單元屬性的空間相似度和依賴度。全局Moran指數，取值范圍為[-1，1]，I>0表示空間正相關，研究對象趨于空間聚合特征；I<0表示空間負相關，研究對象趨于空間離散特征；I=0表示則表示研究對象隨機分布。Moran′sI指數的表達式為：

(1)

(2)

1.4.2半方差函數地統計分析的核心是根據樣點來確定研究對象隨空間位置而變化的規律，以此估測未知點的屬性值，這個規律也稱變異函數。研究對象的空間變異性可以通過半方差函數來描述，半變異函數是地統計分析的核心工具，也是克里金插值的基礎。其計算模型如下：

(3)

式中：γ(h)為半方差函數；h為樣點空間間隔；N(h)為間隔距離為h的樣點數；Z(xi)和Z(xi+h)分別為區域化變量Z(xi)在空間位置xi和xi+h的實測值。

半變異函數是地統計學中分析土壤異質性所特有的函數，變異函數的理論模型包括球狀模型、指數模型、高斯模型等。半變異函數有3個重要參數：塊金值(C0)、基臺值(C0+C)和變程α。塊金值C0+C代表變量的塊金效應，反映了系統內部研究變量隨機性的可能程度。C為結構方差，又稱偏基臺值，C0+C為基臺值，表示由系統內總的變異。變程α也稱為土壤養分空間最大自相關距離。塊金值/基臺值(C0/C0+C)又稱塊金基臺比，表示空間異質性程度或土壤屬性的空間依賴性。研究表明[5]，塊金基臺比<25%時，表示變量具有強烈的空間自相關性；塊金基臺比在[25%，75%]范圍內，表示變量具有中等水平的空間自相關性；塊金系數>75%，表示變量具有較弱的空間自相關性，變異主要由隨機變異組成。

2　結果與分析

2.1　耕地土壤養分指標描述性分析

根據全國第二次土壤普查養分分級標準，對各養分指標統一進行分級，土壤酸堿度分級方法將土壤pH值分為6級，1級：pH值>8.5(強堿性)，2級：pH值7.5～8.5(微堿性)，3級：pH值6.5～7.5(中性)，4級：pH值5.5～6.5(微酸性)，5級：pH值4.5～5.5(酸性)，6級：pH值<4.5(強酸性)。其余5項土壤養分指標豐缺度分為6級水平，分別為1級(很豐富)，2級(豐富)，3級(中等)，4級(缺乏)，5級(很缺乏)，6級(極缺乏)，詳見表1。

表1　全國第二次土壤普查養分分級標準對照

江西省1985年和2012年耕層土壤樣點養分統計特征見表2，通過采用SPSS 22.0對比分析1985年和2012年研究區耕層土壤養分含量均值和變異系數等數據，進行K-S正態檢驗時發現：1985年土壤養分和2012年土壤全氮、全鉀和有機質均服從正態分布，而2012年土壤全磷和pH值則服從對數正態分布；1985年土壤全氮、全磷、全鉀、有機質和酸堿度平均養分級別分別為2.81，4.32，3.29，2.87，4.17，2012年土壤全氮、全磷和有機質養分等別平均值均有所下降，表明其養分含量在2012年有所上升，分別上升了0.41，0.39，0.44個級別，同時土壤全鉀和pH值養分級別分別上升了0.89，0.66個級別，表明研究區土壤全鉀含量有所下降，土壤呈現了較明顯的酸化現象；30年來，江西省耕地土壤養分變異系數為12.26%～43.00%，除全氮和有機質的變異系數增大外，其他養分的變異系數都有所減小，說明江西省土壤養分總體上呈現中等強度的空間分異規律，且隨著耕作制度、施肥方式和田間管理措施等人為因素的影響，土壤養分的空間變異特征表現為逐漸減弱的趨勢。

2.2　耕地土壤養分含量空間結構變化

運用GS+9.0對土壤樣點養分空間變異性進行半方差分析，對比分析土壤各個養分模型的決定系數和殘差，1985年耕地土壤pH值和2012年全氮、全磷和有機質的最佳理論模型為球狀模型(Spherical)，而1985年土壤TN，TP，TK，SOM和2012年TK，pH值的最佳模型為指數模型(Exponential)。塊金值與基臺值之比表示由隨機因素引起的空間變異程度大小，是研究變量空間相關性程度的分類依據。根據兩個時期土壤養分變異函數及相關參數，1985年耕地土壤TN為較弱的空間自相關，主要由隨機性影響因素(如灌溉、施肥、耕作措施和土壤改良等各種人為活動)引起的。其余4種養分要素的空間自相關特性呈中等水平，主要受結構因素(土壤、母質、地形、氣候等非人為區域因素)和隨機因素兩者共同的影響；2012年土壤TN，TP，TK和SOM塊金系數均小于25%，表現為強烈的空間相關性，表明土壤全磷、全鉀和有機質的空間分異主要由結構性因素引起的；土壤pH值塊金系數為56.79%，呈現中等強度的空間變異性，主要由結構性因素和隨機性因素共同引起的。變程的大小反映區域變化量自相關范圍的大小，2012年土壤TN，TP，TK的變程與1985年相比明顯變大，表示其空間自相關范圍變大，而SOM和pH值變程則顯著變小，表示其空間自相關范圍減小。采用公式(1)對兩個時期5種土壤養分含量的空間自相關指數進行計算，其Moran′sI指數在0.22～0.75，30年來耕層土壤中的養分具有中等的空間自相關，土壤養分的分布具有良好的空間結構，并且表現為空間聚合的分布特征。但從兩個時期Moran′sI數值來看，2012年5種土壤養分集聚程度較1985年更強。

表2　1985-2012年江西省耕地土壤養分含量描述性統計

表3　江西省兩個時期土壤養分半變異函數理論模型及相應參數

2.3　江西省耕地土壤養分時空演變規律

2.3.11985年土壤養分空間分布特征分析根據江西省耕地土壤養分專題制圖結果，1985年江西省土壤養分含量整體處于中等水平，土壤pH呈現出微酸化趨勢。從江西省耕地土壤全氮含量等級劃分狀況可知(附圖1A)，全省全氮豐富級(1級和2級，下同)水平的耕地面積有1.52×106hm2，占全省耕地面積的43.43%，主要分布在萍鄉、宜春、南昌和景德鎮4個市。全氮中等(3級和4級，下同)水平的耕地面積有1.70×106hm2，占全省耕地面積的48.63%，在全省11個設區市均有分布。全氮低量級(5級和6級，下同)水平的耕地面積有2.77×105hm2，占全省耕地面積的7.93%，零星分布在全省各個市。全省全磷豐富級(1級和2級，下同)水平的耕地面積有9.09萬hm2，占全省耕地面積的2.6%，主要分布在上饒市、撫州市、和贛州市。全磷中等(3級和4級，下同)水平的耕地面積有1.30×106hm2，占全省耕地面積的37.22%，主要分布在宜春市、上饒市和贛州市。全磷低量級(5級和6級，下同)水平的耕地面積有2.11×106hm2，占全省耕地面積的60.18%，主要分布在宜春市、上饒市、吉安市和南昌市，其他市均有零星分布。全省全鉀豐富級(1級和2級，下同)水平的耕地面積有1.29×106hm2，占全省耕地面積的36.75%，主要分布在上饒市和贛州市。全鉀中等(3級和4級，下同)水平的耕地面積有1.55×106hm2，占全省耕地面積的44.15%，在全省11個設區市均有分布，主要分布在吉安市和宜春市。全鉀低量級(5級和6級，下同)水平的耕地面積有6.67×105hm2，占全省耕地面積的19.10%，全省11個設區市均有零星分布。全省有機質處豐富級(1級和2級，下同)水平的耕地面積有1.0×106hm2，占全省耕地面積的28.65%，主要分布在萍鄉市、宜春市和撫州市。有機質含量中等(3級和4級，下同)水平的耕地面積有2.40×106hm2，占全省耕地面積的68.64%，在全省各市均有分布。有機質含量低量級(5級和6級，下同)水平的耕地面積有9.47萬hm2，占全省耕地面積的2.71%，零星分布在贛州市、吉安市和新余市等市。全省土壤強堿至微堿性水平的耕地面積為8.10萬hm2，占全省耕地面積的2.32%，零星分布在萍鄉市和九江市，中性土壤面積2.34×105hm2，占全省耕地的6.69%，主要分布在萍鄉市，全省耕地微酸至強酸性土壤面積為3.18×106hm2，占全省耕地面積的90.99%，其中又以微酸性和酸性為主，分別占全省耕地的46.29%和50.39%，在全省各市均有集中分布。

2.3.22012年土壤養分空間分布特征分析在ArcGIS 10.3中采用Ordinary Kriging 插值法對2012年江西省耕地土壤養分進行空間插值。2012年江西省耕地土壤養分含量較為豐富，但是土壤pH值酸化較為嚴重。從江西省耕地土壤全氮含量等級劃分狀況可知(附圖2A)，全省全氮豐富級水平的耕地面積有2.48×106hm2，占全省耕地面積的60.46%，主要分布在鄱陽湖東北部(上饒市)、南部(南昌市)、西南部(宜春市和新余市)、沿浙贛線的平原與盆地區(萍鄉市、撫州市)及吉泰盆地(吉安市)及贛州盆地；全氮中等水平的耕地面積有1.55×106hm2，占全省耕地面積的37.83%，主要分布在鄱陽湖西北部的九江市、贛南的鷹潭市和贛州市；全氮低量級水平的耕地面積有6.98萬hm2，占全省耕地面積的1.70%，主要分布在九江市。全省全磷豐富級水平的耕地面積有1.86×105hm2，占全省耕地面積的4.53%，零星分布在全省各個市；全磷中等水平的耕地面積有3.02×106hm2，占全省耕地面積的73.63%，主要分布在環鄱陽湖周邊城市、沿贛江河谷沖擊平原地區(撫州市和贛州市)及浙贛線沿線地區；全磷低量級水平的耕地面積有8.95×105hm2，占全省耕地面積的21.84%，主要分布在九江市和景德鎮市。全省全鉀豐富級(只有第2級)水平的耕地面積有5.96×103hm2，占全省耕地面積的0.15%，零星分布在全省各市；全鉀中等水平的耕地面積有2.46×106hm2，占全省耕地面積的60.08%，在全省各市均有較集中分布，中等水平的耕地在各市所占比例都超過50%；全鉀低量級水平的耕地面積有1.63×106hm2，占全省耕地面積的39.77%，主要分在鷹潭市和萍鄉市。全省有機質含量豐富級水平的耕地面積有2.28×106hm2，占全省耕地面積的55.58%，主要分布在鄱陽湖南部的南昌市、東部的上饒市和浙贛線沿線的宜春市及新余市；有機質含量中等水平的耕地面積有1.85×106hm2，占全省耕地面積的44.31%，主要分布在九江市、鷹潭市和贛州市；有機質含量低量級(只有第5級)水平的耕地面積有4.55×103hm2，占全省耕地面積的0.11%，主要分布在九江市和景德鎮市。全省土壤強堿至微堿性(只有第2級)水平的耕地面積為4.96×103hm2，占全省耕地面積的0.12%，只分布在九江市；中性土壤面積6.73萬hm2，占全省耕地的1.64%，主要分布在萍鄉市，在吉安、宜春、新余和景德鎮市均有少量分布。全省耕地微酸至強酸性土壤面積為4.03×106hm2，占全省耕地面積的98.24%，其中又以酸性為主，占全省耕地面積的83.68%，除萍鄉市外，其他市均有大量分布。

2.3.31985—2012年土壤養分時空分布特征利用ArcGIS 10.3空間分析平臺，將1985年和2012年兩個時期的耕地土壤養分圖進行空間疊加分析，得到兩個時期的耕地土壤養分等級時空演變特征(表4和附圖3)。30年來江西省土壤全氮、全磷和有機質總體含量都有較為顯著的提升，但是全鉀含量有所降低，且土壤pH值呈現出弱酸化的趨勢。

(1) 全氮時空變化。從1985—2012年江西省全氮含量有顯著的提高，平均等別從2.81級提高至2.4級，提高了0.41個級別，整體處于豐富級水平。1985年耕地TN含量1～6級水平均有分布，主要集中在2級(1.5～2.0 g/kg)和3級水平(1～1.5 g/kg)，占耕地總面積的68.96%，主要分布在贛州市、吉安市、宜春市和上饒市。2012年TN含量有較大提升，主要為豐富級水平，占耕地總面積的60.46%，大面積分布在江西省北部區域，豐富級水平基本覆蓋全省，而TN含量<0.5 g/kg的耕地僅占總面積的0.36%。由表3和附圖3A可知，TN含量等級提高的面積2.58×106hm2，占耕地總面積的62.87%，主要集中在吉安市、上饒市和宜春市；處于穩定狀態的面積為6.64×105hm2，占比16.21%，主要分布在上饒市和宜春市；TN含量降低的等級面積為8.58×105hm2，占比20.92%，主要分布在南昌市和上饒市。

(2) 全磷時空變化。對比分析兩個時期的耕地全磷含量，全磷水平提升較為快速，平均等級從1985年的4.32級提高至2012年的3.93級，提高了0.39個級別，整體處于中等水平。1985年耕地TP含量主要集中分布在4級(0.4～0.6 g/kg)和5級水平(0.2～0.4 g/kg)，占耕地總面積的80.54%，主要分布在宜春市、上饒市、吉安市和南昌市；2012年TP含量等級未發現為1級(>1 g/kg)的耕地，大部分處于中等水平，占總面積的73.63%，在全省都有較大范圍的分布。從表3和附圖3B可以發現，TP含量上升的耕地面積為2.51×106hm2，占耕地總面積的61.29%，主要分布在南昌市、上饒市和吉安市；級別不變的面積為5.56×105hm2，占耕地總面積的13.57%，全省都有較大面積的分布；全磷等級下降的耕地面積為1.03×106hm2，占比為25.14%，主要分布在贛州市、宜春市和吉安市。

(3) 全鉀時空變化。全鉀含量總體水平呈顯著下降的態勢，平均等級從1985年的3.29級下降至2012年的4.18級，降低了0.89個級別，整體處于下降水平。1985年TK含量1—6級水平均有分布，2012年全省未發現TK含量處2級以上(>20～25 g/kg)水平的耕地。1985年耕地TK含量主要為中等水平，占耕地總面積的44.15%，主要分布在鄱陽湖北部的九江市和景德鎮市；2012年全鉀等級主要為4級和5級水平，占耕地總面積的73.22%，大面積分布在贛州市、吉安市和上饒市。從表3和附圖3C可以發現，TK含量上升的耕地面積為4.08×105hm2，僅占耕地總面積的9.95%，主要分布在宜春市、上饒市和吉安市；級別不變的面積為3.71×105hm2，占耕地總面積的9.06 %，主要分布在宜春市、上饒市；全鉀等級下降的耕地面積為3.32×106hm2，占比為80.99%，等級下降區域大幅度擴大至全省范圍內。

(4) 有機質時空變化。30年來江西省有機質含量有顯著的提高，平均等別從2.87級提高至2.43級，提高了0.44個級別，整體處于豐富級水平。1985年耕地SOM含量1—6級水平均有分布，而2012年未發現5級以下(<6～10 g/kg)的耕地，1985年主要集中在中等水平，占耕地總面積的68.64%，主要分布在鷹潭市、上饒市和南昌市。2012年有機質含量有較大提升，主要為豐富級水平，占耕地總面積的55.58%，集中分布在上饒市、宜春市和南昌市。由表3和附圖3D可知，SOM含量上升的面積有2.51×106hm2，占耕地總面積的61.22%，主要集中在贛州市、上饒市和宜春市；級別不變的面積為6.14×105hm2，占耕地總面積的14.97%，主要分布在吉安市、上饒市和宜春市；SOM含量降低的等級面積為9.76×105hm2，占耕地總面積的20.92%，主要分布在宜春市、南昌市和吉安市。

(5) 酸堿度時空變化。30 年來江西省耕作土壤pH值整體呈降低的趨勢，酸化較為嚴重，平均等別從4.17級降低至4.83級，降低了0.66個級別，土壤酸化程度增加。1985年耕地土壤pH值處于2—5級水平，而2012年未發現2級以上(>7.5)的耕地。1985年土壤pH值主要處于4級(5.5～6.5)和5級水平(4.5～5.5)，占耕地總面積的85.89%，主要集中在宜春市、上饒市和吉安市；2012年土壤酸化現象不斷加劇，主要為5級水平，占耕地總面積的83.68%，集中分布在南昌市、撫州市和吉安市。由表3和附圖3E可知，pH值含量上升的面積為6.76萬hm2，占耕地總面積的1.65%，零星分布于全省；pH值含量不變的面積為7.06×105hm2，占耕地總面積的17.23%，主要分布在上饒市和宜春市；pH值含量降低的等級面積為3.33×106hm2，占耕地總面積的81.12%，主要分布在宜春市、南昌市和吉安市。

表4　江西省兩個時期耕地土壤養分級別變化情況

3　討 論

4　結 論

(1) 第二次土壤普查以來，研究區耕地土壤養分含量有了一定的提高，但是土壤養分的總體水平有待進一步提升。其養分含量總體上表現為土壤全氮和有機質含量顯著上升，全磷水平提高較為顯著，但全鉀含量急劇下降，土壤pH值酸化較為嚴重。從1985—2012年，土壤全氮提升了0.41個級別，耕地土壤全氮級別上升的面積占耕地總面積的62.87%；有機質含量提高了0.44個級別，耕地有機質級別上升的面積占耕地總面積的61.22%；全磷含量提升了0.39個級別，耕地土壤全磷級別上升的面積占耕地總面積的61.29%；全鉀降低了0.89個級別，耕地土壤全鉀級別下降的面積占耕地總面積的80.99%；pH值降低了0.66個級別，耕地土壤pH值級別下降的面積占耕地總面積的81.12%。

(2) 江西省耕作土壤養分含量有較強的時空變異規律，對比兩個時期土壤養分水平，30年來，土壤TN和SOM處于豐富級水平，TP處于中等水平，TK處于低量級水平，pH值處于酸性和微酸性水平。1985年江西耕地TN和SOM豐富級主要分布在鄱陽湖、贛西平原及贛南平原與盆地，2012年TN和SOM豐富級水平分布范圍有所擴展，在整個鄱陽湖平原、沿浙贛線及贛南平原與盆地均有大范圍分布。1985年耕地全磷含量中等水平主要分布在宜春市、上饒市、吉安市和南昌市，到2012年全磷含量中等水平在全省都有較大范圍的分布。1985年耕地全鉀含量為中等水平，主要分布在吉安市、宜春市和上饒市，到2012年全鉀等級中等偏低水平，大面積分布在贛州、吉安、上饒、宜春和九江5個市。1985年土壤pH值處于酸性水平主要集中在宜春市、上饒市和吉安市，到2012年酸性水平主要分布在贛中和贛西南等市，以南昌市、撫州市、贛州市和吉安市最為集中。

(3) 30 年來江西省耕地土壤養分含量時空變化主要受人為因素和自然條件的綜合影響，但是人為因素對研究區養分的變化具有主導作用。1985年5種土壤養分表現為中等的空間自相關特性，2012年土壤TN和pH值表現為較強的空間自相關特性，其余為中等的空間自相關特性。1985—2012年，耕作土壤養分空間變異的最大值由TK轉變為TN，pH值兩個時期的空間變異最小，除全氮和有機質的變異系數增大外，其他養分的變異系數都有所減小，說明隨著耕作制度、施肥方式和田間管理措施等人為因素的影響，土壤養分的空間變異特征表現為逐漸減弱的趨勢。據國家統計局調查顯示，1985—2012年以來，江西省開展了測土配方施肥，農用氮肥施用折純量由1985年的38.90萬t提高至2012年的42.88萬t，磷肥施用折純量由1985年的14.40萬t提升到2012年的22.67萬t，鉀肥施用折純量由1985年的8.80萬t提升到2012年的21.14萬t。由此可知，江西省耕作土壤偏施氮肥和氮磷肥，施鉀肥不足，而作物需肥特性要求鉀肥施用量大于磷肥，導致土壤全氮、全磷含量提高，全鉀含量下降的主要因素。同時，有機肥、冬季綠肥的施用及水稻秸稈還田的推廣，使得全省有機質含量大幅度增加，但過量施用氮磷鉀肥、大量燃耗化石燃料、工業污染及酸性沉降物等也加劇了土壤的酸化。

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