1997–2011年黃土丘陵區連續施肥試驗土壤水分數據集

1997–2011年黃土丘陵區連續施肥試驗土壤水分數據集
作者：李夠霞　吳瑞俊　姜峻　孫秋紅
2020年4月7日

本作品收錄於《中國科學數據》

李夠霞, 吳瑞俊, 姜峻, 孫秋紅. 1997–2011年黃土丘陵區連續施肥試驗土壤水分數據集[J/OL]. 中國科學數據, 2020. (2020-04-07). DOI: 10.11922/csdata.2020.0012.zh.

摘要&關鍵詞

摘要：黃綿土是陝北黃土丘陵溝壑區的主要耕種土壤，其特徵為土層深厚，可儲存大量的雨水，被稱為旱地作物成長的土壤水庫。然而，由於降水偏少，加之水土流失造成的土壤養分貧乏，土壤培肥就成為提高黃綿土生產力的重要措施。有機無機肥料配合施用，連續施用化肥對作物的效益如何?對土壤性質有何影響?為探究上述問題，陝西安塞農田生態系統國家野外科學觀測研究站從上世紀80年代開始進行不同土地類型的黃綿土連續施肥試驗，在黃土丘陵溝壑區川地、梯田及坡地分別布設了黃綿土連續施用不同肥料組合試驗。本文整理了黃土丘陵區川地黃綿土1997–2011年連續施用不同肥料組合試驗的土壤水分數據。數據連續性好，質量可靠，是進行土壤養分研究的重要基礎數據。

關鍵詞：黃土高原；黃綿土；連續施肥；土壤水分

Abstract & Keywords

Abstract: Loessial soil is the main cultivated one in the Loess hilly and gully area of Northern Shaanxi. It is characterized by deep soil layer, which can store a large amount of rainwater. It is called the soil reservoir for the growth of dry land crops. However, due to the lack of rainfall and the lack of soil nutrients caused by soil erosion, soil fertilization has become an important measure to improve the productivity of loessial soil. In order to explore the effects of continuous application of chemical fertilizer to crops, Ansai National Field Scientific Observation and Research Station has carried out the Continuous Fertilization Experiment of different land types of loessial soil in the hilly and gully area of loess since 1980’s. The experiment has been carried out in tableland, terrace and slope fields. In this paper, the dataset of soil moisture in the experiment of continuous application of different fertilizer combinations from 1997 to 2011 was collected. The dataset continuity is good, the quality is reliable, it will supports the important soil nutrient basic data for further studies.

Keywords: Loess Plateau; loessial soil; continuous fertilization; soil moisture

數據庫（集）基本信息簡介

數據庫（集）名稱	黃綿土連續施肥試驗土壤水分數據集
數據作者	李夠霞、吳瑞俊、姜峻、孫秋紅
數據通信作者	李夠霞（ligx@ms.iswc.ac.cn）
數據時間範圍	1997–2011年
地理區域	試驗地位於陝西延安市安塞，109°19′24″E–109°19′25″E，36°51′25″N–36 °51′26″N。
數據量	700 KB
數據格式	*.xls，*.doc
數據服務系統網址	http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/962
數據庫（集）組成	數據集由數據表和說明文檔文件組成：（1）川地連續施肥試驗土壤水分數據表1997-2011.xls；是1997–2011年黃土丘陵區連續施肥試驗土壤水分數據表，採樣深度0 cm–200 cm，採用烘乾法測土壤水分；（2）按年份命名的doc格式數據說明文檔15個。文件名由「asf年份」組成，每個文檔對當年連續施肥試驗進行描述和說明。

Dataset Profile

Title	A soil moisture dataset of continuous fertilization experiment in loess hilly area (1997–2011)
Data corresponding author	Li Gouxia (ligx@ms.iswc.ac.cn)
Data authors	Li Gouxia, Wu Ruijun, Jiang Jun, Sun Qiuhong
Time range	1997–2011
Geographical scope	Field plots were located in Ansai, Yan'an, Shaanxi Province, 109°19′24″E– 109°19′25″E, from 36°51′25″N–36°51′26″N.
Data volume	700 KB
Data format	*.xls, *.doc
Data service system	<http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/962>
Dataset composition	The data set consists of two parts: (1) XLS entity data file is the soil moisture data table of Continuous Fertilization Experiment in Loess Hilly Area from 1997 to 2011, with sampling depth of 0 cm – 200 cm. Soil moisture was measured by drying method. (2) 15 data description documents in doc format named by year. The file name consists of the 「asf + year」, and each document describes and explains the continuous fertilization test for that year.

引 言

黃綿土是陝北黃土丘陵溝壑區的主要耕種土壤，其特徵為土層深厚，土質疏鬆，層次發育不明顯，土壤養分貧乏，微量養分含量不足，生產力低下，因此，改土培肥就成為提高黃綿土生產力的重要措施。黃綿土也是陝北黃土丘陵溝壑區的主要耕種土壤，可儲存大量的雨水，被稱為旱地作物成長的土壤水庫。然而，由於降水偏少，加之水土流失造成的土壤養分貧乏，土壤培肥就成為提高黃綿土生產力的重要措施。^[1][2]

黃綿土長期施肥對作物的反應及對土壤養分的影響等方面的研究早有報道，眾多研究者僅從長期施肥角度來探討其增產機理，往往忽視了長期施肥後效問題，而對於研究施肥後效者，多數研究僅局限於磷肥後效，未涉及氮肥及有機肥。有機無機肥料配合施用，連續施用化肥對作物的效益如何？對土壤性質有何影響？為探究上述問題，陝西安塞農田生態系統國家野外科學觀測研究站（簡稱安塞站）從1983年開始進行不同土地類型的黃綿土連續施肥試驗，在黃土丘陵溝壑區川地、梯田及坡地分別布設了黃綿土連續施用不同肥料試驗。同類研究也在黃土高原殘垣溝壑區同時展開。^[3][4][5]

本文在參考張志明等人發表的文獻基礎上，整理了黃土丘陵區川地黃綿土1997–2011年連續施用不同肥料組合試驗的土壤水分數據。以期為深入研究不同地區農業管理方式和農業可持續發展提供基礎數據。^[6]

1 數據採集和處理方法

1.1 試驗設計

試驗位於陝西延安市安塞站川地試驗場，109°19′24″E～109°19′25″E，36°51′25″N～36°51′26″N，海拔1033 m。試驗場為長方形地塊（20 m×25 m），小區為（2.33 m×6.0 m）長方形，設9個施肥處理，重複3次，27個小區，保護行寬1 m，10號–18號小區為土壤樣品採集小區（圖1）。處理如下：（1）CK（不施肥）；（2）P（只施磷肥）；（3）N（只施氮肥）；（4）NP（氮、磷肥配合）；（5）M（只施有機肥）；（6）MP（有機肥、磷肥配合）；（7）MN（有機肥、氮配合）；（8）MNP（有機肥、氮肥、磷肥配合）；（9）BL（裸地）。

圖1 小區布設圖

9區 MP	8區 MNP	7區 CK	6區 NP	5區 N	4區 P	3區 M	2區 MN	1區 BL
18區 BL	17區 M	16區 MN	15區 P	14區 CK	13區 N	12區 NP	11區 MNP	10區 MP
27區 MNP	26區 MN	25區 NP	24區 N	23區 BL	22區 CK	21區 P	20區 MP	19區 M

川地養分長期試驗場土壤類型為堆積型黃綿土，作物為玉米–玉米–大豆輪作，一年一熟。無灌溉。作物收穫後，人力翻耕土壤，冬季休閒，春季整地，人工播種作物。施肥：有機肥7500 kg/hm2，純氮（N）97.5 kg/ hm2，P2O5施75 kg/ hm2，有機肥和磷肥在播種時一次性施入，尿素分二次施入，作種肥時59 g/區，其餘在拔節期或開花期作追肥。

1.2樣品採集

1.2.1 土壤水分測定

於播種前、收穫後各測土壤水分一次，測定小區10號–18號，在每小區的中部土鑽法採樣，重複三次。採樣步長為10 cm，深度0–200 cm。烘乾法測土壤水分。

1.2.2 土壤樣品採集

按不同處理，於作物收穫後採取土樣，10號–18號小區為土壤樣品採集小區，採用S形隨機選7–8個點，混合後四分法採樣，採樣深度分0 cm–20 cm、20 cm–40 cm分別採樣。進行土壤養分室內分析。分析項目包括：土壤有機質、全氮、全磷、速效鉀、緩效鉀、鹼解氮、有效磷、硝態氮、銨態氮、PH。數據獲取方法、數據計量單位、小數位數見表1。

表1 土壤養分分析項目及方法

序號	指標名稱	單位	小數位數	數據獲取方法
1	土壤有機質	g/kg	2	重鉻酸鉀氧化法
2	全氮	g/kg	2	半微量凱式法
3	全磷	g/kg	2	硫酸–高氯酸消煮–鉬銻抗比色法
4	全鉀	g/kg	2	氫氟酸–高氯酸消煮–火焰光度法
5	速效氮（鹼解氮）	mg/kg	2	鹼擴散法
6	有效磷	mg/kg	2	碳酸氫鈉浸提–鉬銻抗比色法
7	速效鉀	mg/kg	2	乙酸銨浸提–火焰光度法
8	緩效鉀	mg/kg	2	硝酸浸提–火焰光度法
9	pH	無	2	電位法

1.2.3 植株樣品採集

作物收穫時，以小區為單位，每區採樣20株，拷種、測定植物生物量，按不同植株部位莖、葉、籽粒、根系等採樣進行養分分析。分析指標與計量單位：全碳，g/kg；全氮，g/kg；全磷，g/kg；全鉀，g/kg。數據獲取方法、數據計量單位、小數位數見表2。

表2 植株養分分析項目及方法

序號	指標名稱	單位	小數位數	數據獲取方法
1	全碳	g/kg	2	重鉻酸鉀氧化法
2	全氮	g/kg	2	半微量凱式法
3	全磷	g/kg	2	硫酸–雙氧水消煮–鉬銻抗比色法
4	全鉀	g/kg	2	硫酸–雙氧水消煮–火焰光度法

2 數據樣本描述

本數據集包括1997–2011年的數據說明文檔15個，為doc格式；1997–2011年土壤水分數據集1個，為xls格式，分別描述如下。

2.1 數據說明文檔格式及內容

數據說明文檔主要包括：建檔時間、文檔編寫者、文檔錄入者、文檔校對者、數據負責人、數據來源、研究課題摘要、試驗名稱、試驗目的、試驗實施起止時間、課題負責人、課題參加人、試驗設計及觀測分析方法、試驗樣地描述、數據收集起止時、試驗方法及使用儀器設備等信息。

2.2 數據表格式及說明

本數據集為1997–2011年黃土丘陵區連續施肥試驗土壤水分數據集。數據集內容及各字段含義見表3。

表3 土壤水分數據表字段含義

序號	字段名稱	數據類型	單位	說明
1	採樣日期	日期型	-	土壤採樣日期
2	採樣區號	字符型	-	樣地小區號
3	處理	字符型	-	樣地施肥處理
4	10 cm	數字型	%	10 cm土壤含水量
5	20 cm	數字型	%	20 cm土壤含水量
6	30 cm	數字型	%	30 cm土壤含水量
7	40 cm	數字型	%	40 cm土壤含水量
8	50 cm	數字型	%	50 cm土壤含水量
9	60 cm	數字型	%	60 cm土壤含水量
10	70 cm	數字型	%	70 cm土壤含水量
11	80 cm	數字型	%	80 cm土壤含水量
12	90 cm	數字型	%	90 cm土壤含水量
13	100 cm	數字型	%	100 cm土壤含水量
14	110 cm	數字型	%	110 cm土壤含水量
15	120cm	數字型	%	120 cm土壤含水量
16	130 cm	數字型	%	130 cm土壤含水量
17	140 cm	數字型	%	140 cm土壤含水量
18	150 cm	數字型	%	150 cm土壤含水量
19	160 cm	數字型	%	160 cm土壤含水量
20	170 cm	數字型	%	170cm土壤含水量
21	180 cm	數字型	%	180 cm土壤含水量
22	190 cm	數字型	%	190 cm土壤含水量
23	200 cm	數字型	%	200 cm土壤含水量

3 數據質量控制和評估

從數據產生的每個環節，進行質量保證，包括採樣過程、室內分析、以及數據錄入。採樣時專業人員全程跟綜採樣過程，發現問題，及時處理；由專業實驗室人員進行室內測定與分析，從儀器調試到結果計算，嚴格按照操作規程進行，保證分析結果的準確性與可靠性。

並請專家進行數據的完整性、準確性和一致性檢驗與評估，保證數據的可用性與可靠性。完整性檢驗主要包括觀測頻度、數據缺失程度、元數據信息等是否齊全；一致性主要是數據採集方法一致性、單位與精度一致性檢驗，以保證數據的長期連續性、可比性；在準確性檢驗方面，綜合運用閾值法、過程趨勢法、對比法及統計等方法，檢測、剔除土壤含水量時間序列中的異常值。

以上措施，為本試驗產生的數據提供了數據可用性的保障；試驗時間序列長，連續性好；試驗結果產生有土壤含水量數據、土壤養分分析數據、作物各器官營養分析數據、作物拷種及生物量數據，數據完整性好。

4 數據價值

本試驗研究設置在黃土高原丘陵溝壑區，該區位於黃土高原中部，代表區域為黃土丘陵溝壑區，在土壤類型上處於黃綿土與沙黃土交錯區，是我國乃至全球水土流失最為嚴重的地區，對旱區農業與生態環境相關的科學研究具有典型的代表性。

國內外有許多研究土壤連續施肥問題的學者，本數據集可供農業生態，水文研究，土壤研究工作者使用參考。

5 數據使用方法和建議

本數據集可通過Science Data Bank在線服務獲取數據服務，本數據集的查詢網址如下：（http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/962）。本文的水分数据是由黄土丘陵区连续施肥试验产生，试验中产生的土壤养分和植物养分数据以及作物拷种数据，可通过陕西安塞农田生态系统国家野外科学观测研究站数据资源服务平台（http://asa.cern.ac.cn/meta/metaData）进行在线查询、申请、获取，也可直接咨询本文作者，索取相关数据。

參考文獻

1. 張揚, 趙世偉, 梁向鋒, 等. 黃土高原土壤水庫及其影響因子研究評述[J]. 水土保持研究, 2009 (02): 151-155.
2. 鄭劍英, 趙更生, 吳瑞俊. 連續施用有機肥與化肥對黃綿土的培肥效應[J]. 水土保持研究, 1996, 3(2): 18-22.
3. 王兵. 黃土高原旱地農田長期施肥條件下水碳氮耦合及水分生態效應[D]. 西安: 中國科學院研究生院, 2008.
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6. 張志明 , 李猛, 王守宇, 等. 2004–2015年海倫站不同管理方式下黑土農田土壤含水量長期監測數據集[J/OL]. 中國科學數據, 2020, 5(1). (2019-10-17). DOI: 10.11922/csdata.2019.0036.zh.

數據引用格式

李夠霞, 吳瑞俊, 姜峻, 孫秋紅. 黃綿土連續施肥試驗土壤水分數據集[DB/OL]. Science Data Bank, 2020. (2020-04-03). DOI: 10.11922/sciencedb.962.