1997–2011年黄土丘陵区连续施肥试验土壤水分数据集

中国生态系统研究网络（CERN）专题 I 区论文（评审中） • 版本 ZH2

A soil moisture dataset of continuous fertilization experiment in loess hilly area (1997–2011)

李够霞，吴瑞俊，姜峻，孙秋红

Li Gouxia, Wu Ruijun , Jiang Jun, Sun Qiuhong

DOI: 10.11922/csdata.2020.0012.zh
PID: 21.86101.1/csdata.2020.0012.zh
: 10.11922/sciencedb.962

： 2020 - 03 - 25

： 2020 - 04 - 07

1116 9 0

摘要&关键词

摘要：黄绵土是陕北黄土丘陵沟壑区的主要耕种土壤，其特征为土层深厚，可储存大量的雨水，被称为旱地作物成长的土壤水库。然而，由于降水偏少，加之水土流失造成的土壤养分贫乏，土壤培肥就成为提高黄绵土生产力的重要措施。有机无机肥料配合施用，连续施用化肥对作物的效益如何?对土壤性质有何影响?为探究上述问题，陕西安塞农田生态系统国家野外科学观测研究站从上世纪80年代开始进行不同土地类型的黄绵土连续施肥试验，在黄土丘陵沟壑区川地、梯田及坡地分别布设了黄绵土连续施用不同肥料组合试验。本文整理了黄土丘陵区川地黄绵土1997–2011年连续施用不同肥料组合试验的土壤水分数据。数据连续性好，质量可靠，是进行土壤养分研究的重要基础数据。

关键词：黄土高原；黄绵土；连续施肥；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

数据库（集）基本信息简介

数据库（集）名称	黄绵土连续施肥试验土壤水分数据集
数据作者	李够霞、吴瑞俊、姜峻、孙秋红
数据通信作者	李够霞（ligx@ms.iswc.ac.cn）
数据时间范围	1997–2011年
地理区域	试验地位于陕西延安市安塞，109°19′24″E–109°19′25″E，36°51′25″N–36 °51′26″N。
数据量	700 KB
数据格式	.xls，.doc
数据服务系统网址	http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/962
数据库（集）组成	数据集由数据表和说明文档文件组成：（1）川地连续施肥试验土壤水分数据表1997-2011.xls；是1997–2011年黄土丘陵区连续施肥试验土壤水分数据表，采样深度0 cm–200 cm，采用烘干法测土壤水分；（2）按年份命名的doc格式数据说明文档15个。文件名由“asf年份”组成，每个文档对当年连续施肥试验进行描述和说明。

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

黄绵土是陕北黄土丘陵沟壑区的主要耕种土壤，其特征为土层深厚，土质疏松，层次发育不明显，土壤养分贫乏，微量养分含量不足，生产力低下，因此，改土培肥就成为提高黄绵土生产力的重要措施 ^[1]。黄绵土也是陕北黄土丘陵沟壑区的主要耕种土壤，可储存大量的雨水，被称为旱地作物成长的土壤水库 ^[2]。然而，由于降水偏少，加之水土流失造成的土壤养分贫乏，土壤培肥就成为提高黄绵土生产力的重要措施。

黄绵土长期施肥对作物的反应及对土壤养分的影响等方面的研究早有报道，众多研究者仅从长期施肥角度来探讨其增产机理 ^[3]，往往忽视了长期施肥后效问题，而对于研究施肥后效者，多数研究仅局限于磷肥后效，未涉及氮肥及有机肥 ^[4]。有机无机肥料配合施用，连续施用化肥对作物的效益如何？对土壤性质有何影响？为探究上述问题，陕西安塞农田生态系统国家野外科学观测研究站（简称安塞站）从1983年开始进行不同土地类型的黄绵土连续施肥试验，在黄土丘陵沟壑区川地、梯田及坡地分别布设了黄绵土连续施用不同肥料试验。同类研究也在黄土高原残垣沟壑区同时展开 ^[5]。

本文在参考张志明等人发表的文献基础上 ^[6]，整理了黄土丘陵区川地黄绵土1997–2011年连续施用不同肥料组合试验的土壤水分数据。以期为深入研究不同地区农业管理方式和农业可持续发展提供基础数据。

1 数据采集和处理方法

1.1 试验设计

试验位于陕西延安市安塞站川地试验场，109°19′24″E～109°19′25″E，36°51′25″N～36°51′26″N，海拔1033 m。试验场为长方形地块（20 m×25 m），小区为（2.33 m×6.0 m）长方形，设9个施肥处理，重复3次，27个小区，保护行宽1 m，10号–18号小区为土壤样品采集小区（图1）。处理如下：（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（只施有机肥）；（6）MP（有机肥、磷肥配合）；（7）MN（有机肥、氮配合）；（8）MNP（有机肥、氮肥、磷肥配合）；（9）BL（裸地）。

图1 小区布设图

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

川地养分长期试验场土壤类型为堆积型黄绵土，作物为玉米–玉米–大豆轮作，一年一熟。无灌溉。作物收获后，人力翻耕土壤，冬季休闲，春季整地，人工播种作物。施肥：有机肥7500 kg/hm²，纯氮（N）97.5 kg/ hm²，P₂O₅施75 kg/ hm²，有机肥和磷肥在播种时一次性施入，尿素分二次施入，作种肥时59 g/区，其余在拔节期或开花期作追肥。

1.2样品采集

1.2.1 土壤水分测定

于播种前、收获后各测土壤水分一次，测定小区10号–18号，在每小区的中部土钻法采样，重复三次。采样步长为10 cm，深度0–200 cm。烘干法测土壤水分。

1.2.2 土壤样品采集

按不同处理，于作物收获后采取土样，10号–18号小区为土壤样品采集小区，采用S形随机选7–8个点，混合后四分法采样，采样深度分0 cm–20 cm、20 cm–40 cm分别采样。进行土壤养分室内分析。分析项目包括：土壤有机质、全氮、全磷、速效钾、缓效钾、碱解氮、有效磷、硝态氮、铵态氮、PH。数据获取方法、数据计量单位、小数位数见表1。

表1 土壤养分分析项目及方法

序号	指标名称	单位	小数位数	数据获取方法
1	土壤有机质	g/kg	2	重铬酸钾氧化法
2	全氮	g/kg	2	半微量凯式法
3	全磷	g/kg	2	硫酸–高氯酸消煮–钼锑抗比色法
4	全钾	g/kg	2	氢氟酸–高氯酸消煮–火焰光度法
5	速效氮（碱解氮）	mg/kg	2	碱扩散法
6	有效磷	mg/kg	2	碳酸氢钠浸提–钼锑抗比色法
7	速效钾	mg/kg	2	乙酸铵浸提–火焰光度法
8	缓效钾	mg/kg	2	硝酸浸提–火焰光度法
9	pH	无	2	电位法

1.2.3 植株样品采集

作物收获时，以小区为单位，每区采样20株，拷种、测定植物生物量，按不同植株部位茎、叶、籽粒、根系等采样进行养分分析。分析指标与计量单位：全碳，g/kg；全氮，g/kg；全磷，g/kg；全钾，g/kg。数据获取方法、数据计量单位、小数位数见表2。

表2 植株养分分析项目及方法

序号	指标名称	单位	小数位数	数据获取方法
1	全碳	g/kg	2	重铬酸钾氧化法
2	全氮	g/kg	2	半微量凯式法
3	全磷	g/kg	2	硫酸–双氧水消煮–钼锑抗比色法
4	全钾	g/kg	2	硫酸–双氧水消煮–火焰光度法

2 数据样本描述

本数据集包括1997–2011年的数据说明文档15个，为doc格式；1997–2011年土壤水分数据集1个，为xls格式，分别描述如下。

2.1 数据说明文档格式及内容

数据说明文档主要包括：建档时间、文档编写者、文档录入者、文档校对者、数据负责人、数据来源、研究课题摘要、试验名称、试验目的、试验实施起止时间、课题负责人、课题参加人、试验设计及观测分析方法、试验样地描述、数据收集起止时、试验方法及使用仪器设备等信息。

2.2 数据表格式及说明

本数据集为1997–2011年黄土丘陵区连续施肥试验土壤水分数据集。数据集内容及各字段含义见表3。

表3 土壤水分数据表字段含义

序号	字段名称	数据类型	单位	说明
1	采样日期	日期型	-	土壤采样日期
2	采样区号	字符型	-	样地小区号
3	处理	字符型	-	样地施肥处理
4	10 cm	数字型	%	10 cm土壤含水量
5	20 cm	数字型	%	20 cm土壤含水量
6	30 cm	数字型	%	30 cm土壤含水量
7	40 cm	数字型	%	40 cm土壤含水量
8	50 cm	数字型	%	50 cm土壤含水量
9	60 cm	数字型	%	60 cm土壤含水量
10	70 cm	数字型	%	70 cm土壤含水量
11	80 cm	数字型	%	80 cm土壤含水量
12	90 cm	数字型	%	90 cm土壤含水量
13	100 cm	数字型	%	100 cm土壤含水量
14	110 cm	数字型	%	110 cm土壤含水量
15	120cm	数字型	%	120 cm土壤含水量
16	130 cm	数字型	%	130 cm土壤含水量
17	140 cm	数字型	%	140 cm土壤含水量
18	150 cm	数字型	%	150 cm土壤含水量
19	160 cm	数字型	%	160 cm土壤含水量
20	170 cm	数字型	%	170cm土壤含水量
21	180 cm	数字型	%	180 cm土壤含水量
22	190 cm	数字型	%	190 cm土壤含水量
23	200 cm	数字型	%	200 cm土壤含水量

3 数据质量控制和评估

从数据产生的每个环节，进行质量保证，包括采样过程、室内分析、以及数据录入。采样时专业人员全程跟综采样过程，发现问题，及时处理；由专业实验室人员进行室内测定与分析，从仪器调试到结果计算，严格按照操作规程进行，保证分析结果的准确性与可靠性。

并请专家进行数据的完整性、准确性和一致性检验与评估，保证数据的可用性与可靠性。完整性检验主要包括观测频度、数据缺失程度、元数据信息等是否齐全；一致性主要是数据采集方法一致性、单位与精度一致性检验，以保证数据的长期连续性、可比性；在准确性检验方面，综合运用阈值法、过程趋势法、对比法及统计等方法，检测、剔除土壤含水量时间序列中的异常值。

以上措施，为本试验产生的数据提供了数据可用性的保障；试验时间序列长，连续性好；试验结果产生有土壤含水量数据、土壤养分分析数据、作物各器官营养分析数据、作物拷种及生物量数据，数据完整性好。

4 数据价值

本试验研究设置在黄土高原丘陵沟壑区，该区位于黄土高原中部，代表区域为黄土丘陵沟壑区，在土壤类型上处于黄绵土与沙黄土交错区，是我国乃至全球水土流失最为严重的地区，对旱区农业与生态环境相关的科学研究具有典型的代表性。

国内外有许多研究土壤连续施肥问题的学者，本数据集可供农业生态，水文研究，土壤研究工作者使用参考。

5 数据使用方法和建议

本数据集可通过Science Data Bank在线服务获取数据服务，本数据集的查询网址如下：（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。

[1]

郑剑英, 赵更生, 吴瑞俊. 连续施用有机肥与化肥对黄绵土的培肥效应[J]. 水土保持研究, 1996, 3(2): 18-22.

+ CSCD · Baidu Scholar

[2]

张扬, 赵世伟, 梁向锋, 等. 黄土高原土壤水库及其影响因子研究评述[J]. 水土保持研究, 2009 (02): 151-155.

+ CSCD · Baidu Scholar

[3]

从怀军. 黄土高原沟壑区不同施肥条件下土壤水分的分析[J]. 科技通报, 2018 (5): 70-73.

+ CSCD · Baidu Scholar

[4]

郑剑英, 赵更生, 吴瑞俊. 黄绵土长期施肥后效及对土壤水分的影响[J]. 水土保持学报, 1994, 8(2): 85-90.

+ CSCD · Baidu Scholar

[5]

王兵. 黄土高原旱地农田长期施肥条件下水碳氮耦合及水分生态效应[D]. 西安: 中国科学院研究生院, 2008.

+ CSCD · Baidu Scholar

[6]

张志明 , 李猛, 王守宇, 等. 2004–2015年海伦站不同管理方式下黑土农田土壤含水量长期监测数据集[J/OL]. 中国科学数据, 2020, 5(1). (2019-10-17). DOI: 10.11922/csdata.2019.0036.zh.

+ CSCD · Baidu Scholar

数据引用格式

李够霞, 吴瑞俊, 姜峻, 孙秋红. 黄绵土连续施肥试验土壤水分数据集[DB/OL]. Science Data Bank, 2020. (2020-04-03). DOI: 10.11922/sciencedb.962.

稿件与作者信息

论文引用格式

李够霞, 吴瑞俊, 姜峻, 孙秋红. 1997–2011年黄土丘陵区连续施肥试验土壤水分数据集[J/OL]. 中国科学数据, 2020. (2020-04-07). DOI: 10.11922/csdata.2020.0012.zh.

李够霞

Li Gouxia

主要承担工作：数据整理及论文撰写。

ligx@ms.iswc.ac.cn

（1964—），女，陕西西安人，大学，高级实验师，研究方向为科研数据管理及数据共享。

吴瑞俊

Wu Ruijun

主要承担工作：实验管理与数据采集及数据整编。

（1959—），男，陕西杨凌人，大学，实验师，研究方向为土壤养分循环野外大田试验。

姜峻

Jiang Jun

主要承担工作：野外观测与数据采集。

（1958—），男，陕西杨凌人，大学，高级工程师，研究方向为水文生态。

孙秋红

Sun Qiuhong

主要承担工作：实验室样品分析与结果计算。

（1983—），女，河北廊坊人，大学，实验师，研究方向为化学分析。

出版历史

I区发布时间：2020年4月7日（版本ZH2）

II区出版时间：2020年8月28日（版本ZH3）