土壤养分空间变异研究进展

简要分析了土壤养分空间变异研究的采样策略;简要介绍了土壤养分空间变异性的研究方法;在对不同尺度的土壤养分空间变异研究进展回顾的基础上提出了土壤养分空间变异研究中存在的问题并对未来进行了展望。     

县域尺度土壤样点密度与插值精度研究——以土壤pH值为例

土壤特性空间变异性的研究是进行精准施肥的基础,也是目前国内外研究的热点之一.空间插值是进行土壤特性空间研究的基本方法,但土壤样点密度对插值的精度有重要的影响.以湖南省衡东县耕地土壤pH值为例,研究了土壤样点密度与插值精度的关系.结果表明:绝对平均误差( MAE)、相对平均误差(MRE)及均方根误差(RMSE)都随着土壤样点密度的增大而降低;当土壤采样点采样密度为480×480 m2/点时,验证样点的实测值与预测值没有相关性.     

不同插值方法对土壤养分空间插值结果的影响——以寿西湖农场为例

土壤养分具有空间变异性规律,养分插值的结果直接关系到耕地地理评价的精度与可用性。国内多位学者已经对不同插值方法进行了对比研究,但多数是基于单一养分插值结果的分析。该研究选取安徽省寿县寿西湖农场平原区为研究区,对比分析不同插值方法得到的插值结果,探讨其对养分插值结果精度的差异,发现最佳插值方法,用来指导更加合理的养分空间管理。     

盐碱地土壤养分的空间变异及合理取样密度研究

本研究以东营市河口区新户土地开发项目二期为研究区,运用经典统计法和地统计分析相结合的方法,对土壤有机质、速效磷、速效钾、碱解氮等养分以及土壤全盐的空间变异性质进行研究,并对不同采样密度下有机质的空间插值结果进行分析比较,用均方根误差和相关系数检验不同密度下的插值精度,以确定盐碱地有机质的合理取样密度。结果表明,研究区速效钾的变异系数为18.4%,属于低等程度的变异;有机质、碱解氮、速效磷、土壤全盐的变异系数在57.4%~76.9%之间,属中等程度变异。研究区的各种土壤属性均具有较好的空间结构,表现出一定的空间自相关性。有机质和速效钾的空间变异性主要影响因素与成土母质、土壤类型、气候条件等有关,而碱解氮、速效磷、土壤全盐的空间变异性与耕作方式及农业生产中施肥等有关。随着采样点密度的增加,克里格插值精度提高,适当减小样点密度可以满足插值分析的需要,充分考虑土壤养分空间变异评价的精度分析,确定研究区土壤有机质合理取样数为111个,合理取样单元为48 hm²,合理取样间距为692 m。     

省域尺度下土壤养分的最佳采样尺度确定

合理的采样尺度,尤其是在大尺度区域,对实时掌控土壤养分的空间分布状况以及精准农业的发展具有重要意义。本文以山西省为例,以368 843个土壤养分采样点数据为原始数据,选择11个格网尺度(0.5km×0.5km、1km×1km、1.5km×1.5km、2km×2km、2.5km×2.5km、3km×3km、3.5km×3.5km、4km×4km、4.5km×4.5km、5km×5km、5.5km×5.5km)对土壤养分点进行样点选择,比较分析不同尺度下土壤有机质、全氮、速效钾、速效磷的基本统计信息、半方差变异函数和普通克里金插值精度,以确定山西省土壤养分的最佳采样尺度。研究表明:在不同尺度下,这4种土壤养分均处于中等变异强度,平均值、中位数、标准差变化不大。土壤有机质和全氮在大尺度下受结构性因素影响变大,速效钾则变化不明显,速效磷空间变异分析结果较差,对该指标进行了剔除。分析不同尺度下插值精度指标,土壤有机质、全氮、速效钾的最佳预测尺度分别为4.5km、3.5km、2.5km尺度。综合各分析结果,最后确定2.5km为山西省土壤养分最佳的采样尺度。对不同地貌原始密度样点和2.5km尺度下样点空间制图,分析不同地貌下土壤养分含量各等级分布面积占总面积的差异,发现两种密度分布状况在不同地貌、不同等级的差异甚小。     

不同采样密度对土壤养分空间插值结果的影响

对江苏省仪征市沿江平原和丘陵地区两种不同地貌类型区内的两个村不同采样密度下5种养分因子(土壤有机质、有效磷、速效钾、pH、有效锌)的空间插值结果进行了分析比较,用标准均方根误差检验不同密度下的插值精度。分析结果表明:同一养分在相近的采样密度下,沿江平原的插值精度要明显高于丘陵地区;同一地区相同养分因子随着采样密度的增大,插值精度也随之提高;沿江平原区采样密度在0.12个/hm2时就基本可以满足对上述5种养分因子评价的要求;而在丘陵地区,除有机质外,其余4个养分因子在采样密度为0.42个/hm2时才能满足养分因子评价的要求,有机质还需要进一步增大采样密度。     

基于Moran's I和Kriging插值在不同采样尺度下的土地利用程度分析——以重庆市石柱县为例

【目的】比较不同的采样方式和采样区的大小对土地利用程度空间分布和数据的精确性的影响,以期为土地利用程度空间分布现状和模拟提供合理的依据和技术支持。【方法】对比分析了重庆市石柱县基于Moran's I和Kriging插值在不同采样尺度下的土地利用程度。【结果】各采样尺度下Moran指数均为正数,Kriging插值结果表明不同的采样方式和采样区的大小对土地利用程度空间分布和数据的精确性存在一定的影响。【结论】1石柱县土地利用程度在各采样尺度下均存在正的全局空间自相关,全局空间自相关大小对采样方式和采样尺度较敏感。2采样区尺度的变化会影响土地利用程度值,同一种采样方式下,采样区尺度越小插值越精确,在采样区尺度较小的情况下,局部空间自相关能够精确定位区域土地利用程度聚集状况。     

紫色土坡地尺度土壤养分的空间变异特性

利用地统计学方法,结合坡地土壤养分采样分析与G IS技术,分析紫色土坡地土壤养分空间变异特征。结果表明地块尺度上土壤养分的空间变异特性和空间相关性具有明显特征,其中土壤有机质、全氮和有效磷具有很强的空间异质性;碱解氮和pH具有中等的空间异质性;而速效钾不具有空间异质性。利用克里格法进行插值并绘制各养分属性的等值线图,表现出空间分布的类似性,但因微地形和耕作管理的影响而表现出各自的规律性,其中土壤有机质、全氮和有效磷的分布具有相似性,而碱解氮、速效钾和pH具有明显不同的分布规律。对典型地块的空间异质性分析有助于坡地和小流域尺度的土壤采样和调查分析,同时对地块水文过程分析和模型应用有重要参考价值。     

样点数对县域土壤养分空间变异特征评价的影响

以广东省阳西县测土配方施肥耕地地力调查数据为基础,应用地统计学和GIS空间分析技术,对耕层土壤pH、有机质、全氮、有效磷和速效钾进行空间插值质量研究。结果表明:(1)土壤养分变异系数的顺序为速效钾>速效磷>有机质>全氮>pH,插值误差随土壤养分空间变异系数增大而增加。(2)插值精度随着插值样点数的增加而不断提高,土壤养分的预测值与实测值的相关系数逐渐增加。采样密度相同时,土壤养分的标准均方根误差(NRMSE)值由大到小的变化顺序是速效钾>有效磷>全氮>有机质>pH值。(3)对阳西县土壤养分空间变异情况进行评价时,土壤pH值和全氮采样时应以30～60 hm2耕地为一个采样单元;土壤有机质采样时应以20～30 hm2耕地为一个采样单元;土壤有效磷和速效钾采样时应最大以20 hm2耕地为一个采样单元。     

土壤养分含量的协同克里格法插值研究

土壤养分含量的空间分布是农业领域研究的重要内容,空间插值是获取土壤养分含量空间分布的重要方法。空间插值方法很多,不同的空间插值方法结果精度各不相同。文章以石家庄城乡交错带土壤全氮、速效磷、速效钾三种养分含量为主变量,土壤有机质含量为辅助变量,选取普通克里格法和协同克里格方法,对85个采样点的土壤养分数据进行空间插值分析,获取土壤养分含量空间分布图。采用交叉验证法对其插值结果精度进行分析和评价,结果表明,采样点数量相同时协同克里格方法的结果精度明显高于普通克里格插值法;利用协同克立格法, 主变量数目在减少至70个,辅助变量不变的情况下,精度仍高于普通克里格法,且空间分布高度相似。说明在适当减少土壤样本的情况下,协同克里格法仍能保证插值精度,适合土壤养分空间插值。