土壤有机质含量与粮食单产的相关性分析——以河南省兰考县为例

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0404

中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (32): 77-84.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0404

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土壤有机质含量与粮食单产的相关性分析——以河南省兰考县为例

樊鹏¹^,²(), 杨青伟¹^,²(), 高超¹, 李迪¹, 王磊¹^,², 杨喜会¹^,²

¹ 河南省科学院地理研究所，郑州 450052
² 河南省科发地理研究所有限公司，郑州 450052

收稿日期:2024-06-17 修回日期:2024-09-04 出版日期:2024-11-15 发布日期:2024-11-12
通讯作者:
杨青伟，男，1991年出生，河南新密人，研究实习员，本科，研究方向：土地资源管理。通信地址：450052 河南省郑州市二七区陇海中路64号河南省科学院地理研究所，Tel：0371-67447875，E-mail：1778451321@qq.com。
作者简介:
樊鹏，男，1984年出生，河南兰考人，高级工程师，硕士，研究方向：节水灌溉与土地资源评价。通信地址：450052 河南省郑州市二七区陇海中路64号河南省科学院地理研究所，Tel：0371-67447875，E-mail：271079800@qq.com。
基金资助:
河南省科学院基本科研业务费项目“有机污染地下水PRB修复微生物活性材料的研发与应用”(230601077); 河南省科学院基本科研业务费项目“旱涝急转下微生物炭基肥对农田水分转化过程的调控机制”(240601025); 河南省科学院基本科研业务费项目“基于农田土壤氮素转化规律提高玉米氮肥利用效率关键技术研究”(240601030); 河南省科技研发计划联合基金“降水线北移对豫西耕地关键生态过程及耕地质量影响机制研究”(235200810045)

Correlation Analysis Between Soil Organic Matter Content and Grain Yield: A Case Study of Lankao County in Henan

FAN Peng¹^,²(), YANG Qingwei¹^,²(), GAO Chao¹, LI Di¹, WANG Lei¹^,², YANG Xihui¹^,²

¹ Institute of Geography, Henan Academy of Sciences, Zhengzhou 450052
² Henan Kefa Geography Research Institute Co., Ltd, Zhengzhou 450052

Received:2024-06-17 Revised:2024-09-04 Published:2024-11-15 Online:2024-11-12

摘要/Abstract

摘要：

通过分析土壤有机质含量对粮食单产的影响方式和程度，为耕地土壤测土配方施肥工作中有机质含量的确定提供理论参考，也为粮食生产中的降本增效提供相关建议。以兰考县为例，用3种方式对样点进行处理，分别采用趋势分析法，在散点图中添加拟合曲线，系统研究了2019年耕地质量等别成果中的土壤有机质含量因素和当年203个行政村粮食单产的相关关系，分析了土壤有机质含量对粮食单产的影响。结果表明：粮食单产不会随土壤有机质含量的增加而一直增加，二者的关系在图形上呈开口向下的抛物线形态，理论上存在一个能让粮食单产达到最大值的土壤有机质含量临界值。根据3种拟合曲线，计算出兰考县的土壤有机质含量临界值在12.50~13.00 g/kg之间。参考《高标准农田建设通则》(GB/T 30600—2022)中的相关要求，经过验算和分析，将兰考县土壤有机质含量的临界值确定为15.00 g/kg。建议不同的地区要根据自身情况严格论证土壤有机质含量的临界值，当有机质含量达到临界值后，可以适当减少有机质方面的投入，降低粮食生产成本，同时也不会因过多增加土壤有机质含量而影响粮食产量。

关键词: 耕地质量等别, 土壤有机质含量, 粮食产量, 相关性, 临界值, 趋势分析法

Abstract:

By analyzing the influence mode and degree of soil organic matter content on grain yield per unit area, the study provides a theoretical reference for the determination of organic matter content in soil testing and formula fertilization of cultivated land, and also provides relevant suggestions for cost reduction and efficiency increase in grain production. This paper took Lancao County of Henan Province as an example, the influence of soil organic matter content on grain yield was assessed by using trend and fitting correlation analysis, based on the existing annual renewal evaluation results of farmland quality of 203 administrative villages (2019). The results showed that grain yield would not increase continuously with the increase of soil organic matter content. There existed a critical value of soil organic matter content that could maximize the grain yield per unit area, so the relationship between the two showed a downward parabolic shape on the fitted curve. According to the three fitting curves, the critical value of soil organic matter content was calculated to be between 12.50-13.00 g/kg in Lankao County. The critical value of soil organic matter content in Lankao County was determined to be 15.00 g/kg by referring to the relevant requirements in the “Well-facilitated farmland construction—General rules” (GB/T 30600—2022). It was recommended that soil improvement should be tailored to the actual conditions. Once the soil organic matter content reached the ideal level, it was advisable to reduce the application of organic amendments in order to improve cost-effectiveness and efficiency in crop production.

Key words: cultivated land quality grading, soil organic matter content, grain yield, correlation, critical value, trend analysis method

樊鹏, 杨青伟, 高超, 李迪, 王磊, 杨喜会. 土壤有机质含量与粮食单产的相关性分析——以河南省兰考县为例[J]. 中国农学通报, 2024, 40(32): 77-84.

FAN Peng, YANG Qingwei, GAO Chao, LI Di, WANG Lei, YANG Xihui. Correlation Analysis Between Soil Organic Matter Content and Grain Yield: A Case Study of Lankao County in Henan[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(32): 77-84.

图/表 7

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样点编号	土壤有机质含量/(g/kg)	粮食单产/ (kg/hm²)	样点编号	土壤有机质含量/(g/kg)	粮食单产/ (kg/hm²)	样点编号	土壤有机质含量/(g/kg)	粮食单产/ (kg/hm²)
1	8.00	6750	69	11.61	7500	137	6.32	6750
2	8.00	7500	70	15.00	6562	138	8.00	6375
3	8.00	6375	71	15.00	6750	139	6.26	6000
4	8.00	6000	72	15.00	6375	140	8.00	5250
5	15.00	6000	73	15.00	6937	141	8.00	5625
6	15.00	6750	74	15.00	6750	142	8.00	6000
7	15.00	6000	75	21.00	4500	143	15.00	5437
8	8.00	5625	76	21.00	6375	144	15.00	5437
9	8.00	5250	77	8.00	6375	145	17.45	6750
10	8.00	7875	78	15.00	5625	146	21.00	6375
11	15.00	6375	79	8.64	6375	147	8.27	5625
12	9.20	6375	80	14.65	7500	148	12.74	6000
13	11.36	6000	81	15.00	6750	149	15.00	6000
14	15.00	6000	82	15.00	7500	150	11.27	6000
15	12.04	6000	83	8.00	5625	151	8.00	6000
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17	8.00	7875	85	8.00	6000	153	8.00	6375
18	8.00	6375	86	12.37	6000	154	11.97	6750
19	6.96	5625	87	20.87	6000	155	15.00	6000
20	5.00	7125	88	8.00	6937	156	8.00	6375
21	5.00	5250	89	8.50	6937	157	8.42	6375
22	5.16	7125	90	15.00	6375	158	18.47	6750
23	5.12	7500	91	8.00	6 000	159	15.40	7500
24	8.00	5625	92	15.00	6375	160	18.76	5250
25	15.00	6000	93	8.00	6000	161	8.00	6000
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46	15.00	7500	114	15.00	5250	182	5.00	6000
47	14.54	8250	115	8.00	6000	183	8.00	6000
48	15.00	7500	116	11.02	6750	184	5.00	6750
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样点编号	土壤有机质含量/(g/kg)	粮食单产/ (kg/hm²)	样点编号	土壤有机质含量/(g/kg)	粮食单产/ (kg/hm²)	样点编号	土壤有机质含量/(g/kg)	粮食单产/ (kg/hm²)
1	8.00	6750	69	11.61	7500	137	6.32	6750
2	8.00	7500	70	15.00	6562	138	8.00	6375
3	8.00	6375	71	15.00	6750	139	6.26	6000
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42	8.00	6375	110	15.00	6562	178	5.46	4500
43	8.00	5625	111	14.42	7312	179	5.00	6000
44	8.00	4875	112	15.00	6000	180	8.00	6375
45	8.00	5250	113	15.00	6375	181	12.26	6375
46	15.00	7500	114	15.00	5250	182	5.00	6000
47	14.54	8250	115	8.00	6000	183	8.00	6000
48	15.00	7500	116	11.02	6750	184	5.00	6750
49	15.00	6000	117	8.00	6750	185	9.17	6750
50	15.00	7875	118	12.28	6375	186	10.21	6000
51	14.44	5625	119	8.00	7125	187	19.96	5437
52	8.56	8625	120	8.00	6375	188	8.00	6375
53	5.85	6000	121	8.00	6375	189	8.00	6375
54	5.00	6000	122	8.00	6375	190	8.00	6375
55	15.00	7500	123	8.00	5625	191	15.00	6000
56	5.06	6000	124	14.38	6000	192	12.67	6000
57	5.14	6000	125	13.91	6750	193	11.50	6000
58	5.60	6000	126	8.00	6375	194	15.00	6375
59	7.66	6750	127	10.87	6000	195	15.00	6375
60	15.00	6000	128	14.81	6375	196	15.00	5625
61	15.00	5250	129	7.12	5625	197	13.37	5625
62	14.31	5250	130	8.00	6000	198	12.67	6750
63	8.00	6000	131	8.00	6375	199	10.63	6000
64	8.00	6000	132	5.72	7875	200	6.78	4875
65	11.23	6000	133	8.00	5625	201	10.02	4875
66	13.57	5625	134	8.00	6000	202	11.00	6375
67	15.00	7125	135	5.00	6750	203	12.75	7500
68	8.00	6000	136	9.14	5250

序号	粮食单产/(kg/hm²)	土壤有机质含量平均值/(g/kg)
1	4500	11.49
2	4875	7.45
3	5250	10.72
4	5437	16.65
5	5625	10.00
6	6000	10.00
7	6187	8.11
8	6375	10.67
9	6562	14.20
10	6750	11.30
11	6937	10.50
12	7125	8.23
13	7312	14.42
14	7500	12.19
15	7875	9.67
16	8250	14.54
17	8625	8.56

序号	粮食单产/(kg/hm²)	土壤有机质含量平均值/(g/kg)
1	4500	11.49
2	4875	7.45
3	5250	10.72
4	5437	16.65
5	5625	10.00
6	6000	10.00
7	6187	8.11
8	6375	10.67
9	6562	14.20
10	6750	11.30
11	6937	10.50
12	7125	8.23
13	7312	14.42
14	7500	12.19
15	7875	9.67
16	8250	14.54
17	8625	8.56

样点编号	土壤有机质含量/(g/kg)	粮食单产平均值/(kg/hm²)	样点编号	土壤有机质含量/(g/kg)	粮食单产平均值/(kg/hm²)	样点编号	土壤有机质含量/(g/kg)	粮食单产平均值/(kg/hm²)
1	5.00	6083	27	8.56	8625	53	12.26	6375
2	5.06	6000	28	8.64	6375	54	12.28	6375
3	5.12	7500	29	8.70	5250	55	12.37	6000
4	5.14	6000	30	8.78	6375	56	12.67	6375
5	5.16	7125	31	9.14	6375	57	12.74	6000
6	5.36	6375	32	9.14	5250	58	12.75	7500
7	5.46	4500	33	9.17	6750	59	13.37	5625
8	5.60	6000	34	9.20	6375	60	13.57	5625
9	5.72	7875	35	10.02	4875	61	13.60	6000
10	5.85	6000	36	10.04	6000	62	13.67	6000
11	5.90	6000	37	10.10	6375	63	13.91	6750
12	6.26	6000	38	10.21	6000	64	14.31	5250
13	6.32	6750	39	10.21	6000	65	14.38	6000
14	6.78	4875	40	10.63	6000	66	14.42	7312
15	6.88	6000	41	10.85	5625	67	14.44	5625
16	6.96	5625	42	10.87	6000	68	14.54	8250
17	7.12	5625	43	11.00	6375	69	14.65	7500
18	7.61	6000	44	11.02	6750	70	14.81	6375
19	7.66	6750	45	11.23	6000	71	15.00	6434
20	7.84	6000	46	11.27	6000	72	15.40	7500
21	8.00	6246	47	11.36	6000	73	17.45	6750
22	8.06	6000	48	11.50	5812	74	18.47	6750
23	8.22	6187	49	11.61	7500	75	18.76	5250
24	8.27	5625	50	11.80	6562	76	19.96	5437
25	8.42	6375	51	11.97	6750	77	20.87	6000
26	8.50	6937	52	12.04	6000	78	21.00	5750

土壤有机质含量与粮食单产的相关性分析——以河南省兰考县为例

Correlation Analysis Between Soil Organic Matter Content and Grain Yield: A Case Study of Lankao County in Henan

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