小尺度下低山区茶园土壤钾素含量的空间分布格局研究

运用地统计学和GIS技术相结合的方法,采用地统计分析模块中的Kriging插值法研究了山区茶园土壤钾素的空间分布格局。结果表明:蒙顶山茶园土壤全钾和速效钾含量均具有中等的空间相关性,其C0/(C0 C)值分别为43.3%和27.2%,二者的变异方向略有不同,但均表现出在坡度方向变异明显,在横坡方向变异较弱的特性。Kriging插值结果表明速效钾含量在24.48~55.00 mg/kg之间的斑块面积较大,全钾在12.09~14.04 g/kg之间所占的面积较大,二者均呈片状分布,在垂直方向没有明显的规律可循,并都有东北区含量高于西南区的趋势。     

东北黑土区长缓坡耕地横坡垄作与地形对土壤可蚀性的交互作用

【目的】东北黑土区坡耕地土壤侵蚀日益加重，研究横坡垄作与地形对土壤可蚀性K值的交互作用，为东北黑土区坡耕地水土流失的精准防控提供科学依据。【方法】选取黑龙江省北安市红星农场内典型坡耕地为研究对象，在横坡垄作方向与顺坡水线方向共布设25个采样点，并计算相应样点的土壤可蚀性K值，采用单因素方差分析（One-way ANOVA）检验土壤可蚀性K值的差异性，并使用地理探测器模型探讨土壤可蚀性K值的影响因子及其交互作用。【结果】横坡垄作方向，土壤可蚀性K值在垄台呈现从坡顶到坡足逐渐减小的变化趋势，坡足比坡顶减小幅度为6.2%；在垄沟呈现从坡肩到坡足逐渐减小的变化趋势，坡足比坡肩减小幅度为5.8%。顺坡水线方向，由于垄台对地表径流的阻挡作用，垄台和垄沟土壤可蚀性K值沿着坡面并没有明显的变化趋势。地理探测器分析表明，横坡垄作对土壤可蚀性K值的影响最大，其垄台和垄沟的解释率分别达51%和18%以上；横坡垄作与其他因子的交互作用增强了对土壤可蚀性K值的解释能力，特别是横坡垄作与地形的交互作用尤为明显。【结论】黑土区坡耕地土壤可蚀性K值具有明显的空间变异性，横坡垄作与地形对土壤可蚀性的影响存在明显的交互作...     

黄土高原小流域土壤养分空间特征及其与地形因子的相关性

【目的】分析黄土高原地区小流域内土壤养分含量的空间特征及其与地形因子的相关性,为养分精确管理和土地资源高效利用提供参考依据。【方法】以位于黄土高原的陕西彬县红岩河小流域为例,于2011年结合GPS共采集了121个田间土样,对其土壤养分(有机质、碱解氮、速效磷、有效钾)含量进行测定,并应用地统计学方法对土壤养分含量半方差函数模型及其参数进行了确定,用普通克里格插值(Kriging)绘制了研究区土壤养分空间分布图,统计分析高程、坡度、坡向、坡形等地形因子与土壤养分含量的相关性,并进行了插值结果检验。【结果】陕西彬县红岩河小流域土壤碱解氮的空间变异性很弱,有机质、速效磷和有效钾具有强烈的空间变异性。各养分含量空间分布均呈斑块状,条带性分布趋势不明显。总体上土壤有机质和速效养分含量与高程和坡度呈负相关,与坡向呈正相关,与坡形相关不显著。【结论】随机性变异(人为因素)对碱解氮的空间变异起主导作用,且变程较小,有机质、速效磷和有效钾的空间变异主要由结构性变异(自然因素)引起,且变程较大。高程、坡度及坡向明显影响土壤养分的含量和分布。     

不同植被群落下土壤有机质和速效磷的小尺度空间变异

【目的】研究鄂尔多斯沙地不同植被群落对小尺度土壤养分空间变异的影响。【方法】通过对鄂尔多斯沙质荒漠化地区两种典型植被群落下的土壤以0.3 m等间距的网格取样（n=81）,对土壤有机质含量、土壤养分含量微尺度空间变异进行地统计学分析。【结果】本氏针茅群落下土壤有机质含量和有效磷的半方差函数呈线性模型，本氏针茅群落下表层土壤养分的空间变异特征受随机因素的影响较大，在调查范围内没有空间相关性。油蒿灌丛周围表层土壤的有机质和有效磷含量的半方差函数可用球状模型和指数模型来描述，表层有机质含量的独立间距为1.25 m，有效磷含量的独立间距为1.14 m，均与油蒿灌丛的冠幅相近，土壤有机质含量和有效磷含量具有强烈的空间自相关性。【结论】两种植被下的土壤有机质和有效磷含量的差异显著；在亚米采样尺度上，本氏针茅群落下土壤有机质、有效磷含量的空间变异较小，而油蒿灌丛群落下表层有机质、有效磷的分布具有明显的以灌丛群落为中心的同心圆结构，有较强的空间自相关性。     

黄土坡耕地地表糙度的空间异质性研究

【目的】探讨微尺度下（2 cm×2 cm）地表糙度在侵蚀过程中的空间异质性规律,为进一步理解和定量化描述地表糙度与土壤侵蚀的相互耦合关系奠定基础,并为黄土高原坡耕地水土流失的治理提供一定的理论依据。【方法】以黄土高原不同耕作措施条件下（4种常见的农业耕作措施：人工锄耕、人工掏挖、等高耕作、直线坡（对照）的坡耕地为研究对象,通过室内人工模拟降雨实验,利用激光扫描仪获取地表糙度数据,运用地统计学和分形维数方法对地表糙度的空间分布特征及变异性进行研究。【结果】基本统计特征分析表明,黄土坡耕地地表糙度在整体上的分布较均匀,具有较弱的空间变异特征。半方差函数分析表明,黄土坡耕地地表糙度均表现出中等以上的空间自相关性,其空间自相关尺度范围为2.02-3.82 m。由空间结构特征引起的异质性占总异质性的比例较大。分形维数分析表明,黄土坡耕地地表糙度具有良好的分形性质,其分形维数介于1.59和1.91之间;随坡度的增大,各坡面地表糙度的空间分布趋向复杂,空间异质性增强;人工锄耕、人工掏挖、等高耕作坡面的空间异质性在小尺度范围内依次增强,具有良好的水土保持作用。【结论】造成地表糙度空间异质性差异的主要原因是由人为耕作和坡度所形成的空间结构特征。地表糙度的空间配置格局在小尺度范围上由人为耕作和坡度、在大尺度范围上由降雨及其侵蚀过程所控制。该研究结果可为进一步理解地表糙度与侵蚀的相互耦合关系奠定基础,并为黄土坡耕地的水土流失防治提供一定的科学依据。     

低山茶园土壤的氮素空间变异与其颗粒组成的关系

研究低山茶园土壤氮素的空间变异及其与土壤颗粒组成的关系,对提高茶园氮肥利用率,降低氮素损失及茶园土壤管理具有重要意义。结合运用经典统计学和地统计学方法,分析蒙顶山茶园土壤的氮素空间变异与其土壤颗粒组成的相关性。结果表明:①土壤全氮及碱解氮含量具有中等的空间相关性,C0/(C0+C)分别为35·5%和28·5%,自相关距离分别达到了843和1149m,结构性因子是其空间变异的主要影响因子。二者的空间变异方向并不完全相同,但都在东南方向有明显的空间变异,在东北方向的变异较小。②Kriging插值分析说明,土壤全氮和碱解氮均在东北至西南方向呈明显的带状分布,在垂直方向均随海拔高度的升高而增大。③土壤全氮和碱解氮含量与<0·0001mm土壤颗粒呈极显著负相关,与0·0001~0·0005mm粒径土壤颗粒相关不显著,与0·0005~0·01mm粒径土壤颗粒呈显著或极显著正相关。     

丘陵地区不同尺度下土壤养分空间变异特征的研究

应用地统计学和GIS空间分析技术,对丘陵区不同尺度耕层土壤有机质,有效磷和速效钾进行了空间变异特征和空间插值质量研究．在相同尺度下,土壤有机质空间变异最弱,有效磷空间变异最强,在不同尺度下,土壤养分均存在典型的半方差结构．在大、中尺度下,土壤养分的块金系数介于0．001～0．207之间,土壤养分具有强烈的空间自相关,在小尺度下,有效磷的块金系数为0．394,具有明显的空间自相关．交互检验结果表明土壤养分在不同尺度下的估计精度不相同．在相同尺度下,土壤有机质和速效钾的预测精度较高．     

丘陵地区不同尺度下土壤养分空间变异特征的研究

应用地统计学和GIS空间分析技术, 对丘陵区不同尺度耕层土壤有机质, 有效磷和速效钾进行了空间变异特征和空间插值质量研究. 在相同尺度下, 土壤有机质空间变异最弱, 有效磷空间变异最强, 在不同尺度下, 土壤养分均存在典型的半方差结构. 在大、中尺度下, 土壤养分的块金系数介于0 001～0 207之间, 土壤养分具有强烈的空间自相关, 在小尺度下, 有效磷的块金系数为0 394, 具有明显的空间自相关. 交互检验结果表明土壤养分在不同尺度下的估计精度不相同. 在相同尺度下, 土壤有机质和速效钾的预测精度较高.     

江汉平原耕地土壤氮素空间尺度套合与变异规律研究

 【目的】为克服尺度效应对氮素空间变异规律认识的影响，更加充分的利用多尺度空间信息。【方法】利用地统计学方法，以江汉平原后湖农场流塘分场为样区进行多尺度嵌套取样，探讨了全氮在不同采样尺度上的结构差异，提出了多尺度套合模型，研究了区域氮素的空间分布现状。【结果】各尺度上样点数据均符合正态分布，且以球状模型拟合效果最佳；全氮在不同尺度上都存在空间变异性，但其特征参数不同，尺度差异明显；采用多尺度套合模型进行kriging估值，可以有效提高拟合精度，且不局限于套合尺度的距离范围（本研究为100 m和50 m），部分区域内估计误差仅为普通克立格方法误差的1/2，精度提高的程度与套合尺度的设置有关。【结论】应用多尺度套合法研究土壤养分的空间变异，可有效提高拟合结果的可靠性和变量描述的准确性，可为精准农业方案的制定与实施提供科学依据。     

钟祥市平原、丘陵土壤养分空间变异性研究

【目的】本文研究了不同地形和地貌条件下土壤养分空间变异性差异规律。【方法】使用经典统计学和地统计学相结合的方法,研究了钟祥市土壤养分在不同地形和方向上的空间变异性特征。【结果】在不同地形中,土壤有机质、有效磷和速效钾的变异系数在23.79%~69.78%,属于中等变异;数据经过Box-Cox转换后,均为正态分布。丘陵地区的土壤养分均大于平原,平原地区的有机质空间相关性大于丘陵,有效磷东部的空间相关性大于西部,速效钾西部的空间相关性大于东部,说明在同一流域相同地形条件下的土壤养分在水平和垂直方向上的变异规律并不统一,这是自然环境与人为因素共同作用下产生的结果。【结论】研究区土壤养分在水平和垂直方向上的变异规律并不统一,尤其是在地理条件多变的丘陵流域范围内,养分的空间变异性受自然因素的影响较大。     

Spatial Variability of Soil Cation Exchange Capacity in Hilly Tea Plantation Soils Under Different Sampling Scales

Studies on the spatial variability of the soil cation exchange capacity （CEC） were made to provide a theoretical basis for an ecological tea plantation and management of soil fertilizer in the tea plantation. Geostatistics were used to analyze the spatial variability of soil CEC in the tea plantation site on Mengding Mountain in Sichuan Province of China on two sampling scales. It was found that, （1） on the small scale, the soil CEC was intensively spatially correlative, the rate of nugget to sill was 18.84% and the spatially dependent range was 1 818 m, and structural factors were the main factors that affected the spatial variability of the soil CEC; （2） on the microscale, the soil CEC was also consumingly spatially dependent, and the rate of nugget to sill was 16.52%, the spatially dependent range was 311 m, and the main factors affecting the spatial variability were just the same as mentioned earlier. On the small scale, soil CEC had a stronger anisotropic structure on the slope aspect, and a weaker one on the lateral side. According to the ordinary Kriging method, the equivalence of soil CEC distributed along the lateral aspect of the slope from northeast to southwest, and the soil CEC reduced as the elevation went down. On the microscale, the anisotropic structure was different from that measured on the small scale. It had a stronger anisotropic structure on the aspect that was near the aspect of the slope, and a weaker one near the lateral aspect of the slope. The soil CEC distributed along the lateral aspect of the slope and some distributed in the form of plots. From the top to the bottom of the slope, the soil CEC increased initially, and then reduced, and finally increased.     

黑土质量演变初探IV——吉林省公主岭地区土壤肥力指标空间变异与评价

采用地理信息系统（GIS）和地统计学相结合的方法研究了吉林省公主岭地区土壤表层（0～20cm）pH、有机质、速效磷、速效钾、粘粒这5种土壤肥力指标的空间变异性。结果表明：土壤pH、有机质、速效钾、粘粒的理论模型均为球状模型；速效磷的理论模型为纯块金效应模型。粘粒、速效钾、有机质、pH的Ｃ0/（C0＋C）变化范围是37．27％～49．66％，均表现出中等的空间相关性，说明其空间变异是由随机性因素和结构性因素共同作用的结果。根据目前的评价标准，该地区土壤pH和有机质主要分布在2～3级；速效磷和速效钾主要分布在2～4级；而粘粒则分布在3～4级，说明该地区肥力指标基本上处于中等级别。     

黑龙江省双城市土壤有机质和速效养分的空间变异特征

采用地理信息系统(G IS)和地统计学相结合的方法研究了黑龙江省双城市土壤表层(0~20 cm)有机质、速效氮、速效磷、速效钾这4种土壤养分指标的空间变异性。结果表明:土壤有机质、速效氮、速效钾的理论模型均为球状模型;速效磷的理论模型为指数模型。速效钾含量的C0/(C0 C)为49.96%,存在中等的空间相关性,说明其空间变异是由随机性因素和结构性因素共同作用的结果;速效氮、有机质、速效磷含量的C0/(C0 C)变化范围是8.10%~14.39%,均表现出强的空间相关性,说明其空间变异均受结构性因素的影响。从总体分布趋势来看,4项养分指标均呈现出由西向东、由西南向东北升高的趋势。     

沈阳城市土壤pH和养分的空间变异性研究

采用地统计学和地理信息系统（G IS）相结合的方法研究了沈阳城市土壤pH、全磷和速效钾的空间变异特征。结果表明：pH、全磷、速效钾的最佳拟合模型为指数模型。全磷、速效钾的C0/（C0＋C）分别为10.62%、9.94%,说明沈阳城市土壤全磷和速效钾的空间相关性较强,其空间变异主要是结构性因素引起的;pH的C0/（C0＋C）为44.25%,说明土壤pH具有中度的空间相关性,其空间变异是由随机性因素和结构性因素共同引起的。最后通过克里格插值分析沈阳城市土壤pH、全磷和速效钾的空间分布特征。     

基于GIS和FCM的宁乡植烟土壤养分管理分区

采用GPS、地统计学和模糊c均值聚类相结合的方法,对湖南省宁乡植烟土壤主要养分的空间变异特征和管理分区进行研究。结果表明,宁乡植烟土壤主要养分指标均为中等程度变异,有机质、有效磷和速效钾3项指标的块金效应在25%~75%之间,表明研究区域该3项养分指标是由结构性因素和随机因素共同作用的结果;碱解氮的块金效应75%,表明研究区土壤碱解氮主要由随机性因素决定。土壤有机质为高水平,碱解氮和速效钾均为中等水平,有效磷为极高水平,研究区大部分区域有机质、碱解氮、有效磷为中等至极高,但约有40%的面积土壤速效钾缺乏。宁乡烟区可划分为3个养分管理分区,分区间有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量差异极显著。     

豫中典型烟田土壤养分空间变异特征分析

利用地统计学方法研究了豫中植烟土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾的空间变异规律。结果表明:4种土壤养分的空间结构模型均符合球状模型;土壤全氮的块金值/基台值25%,表现出强烈的空间相关性;有机质、速效磷和速效钾的块金值/基台值在30%~46%,表现出中等强度的空间相关性,空间自相关距离在274~556 m。利用Kriging法生成土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾的空间分布图,为研究区域开展精准施肥提供了决策参考。     

Precision Farming Protocols: Part 1. Grid Distance and Soil Nutrient Impact on the Reproducibility of Spatial Variability Measurements

To determine temporal changes in soil nutrient status, reproducible results must be obtained at each time step. The objective of this paper was to determine the impact of grid distance on the reproducibility of spatial variability measurements. Soil samples from the 0 to 15 cm depth were collected from a 30 by 30 m grid in May 1995 in a 65 ha notill corn (Zea mays L.) field. Each bulk sample contained 15 individual cores, collected at sample points located every 11.4 cm along a transect that transversed 3 corn rows (57 cm). At each sampling point latitude, longitude, elevation, landscape position, and soil series were determined. The 30 m grid was used to develop 4 and 9 independent data sets having a 60 and 90 m, grids, respectively. Semivariograms, nugget to sill ratios, and mean squared errors were calculated for each data set. At 60 m: (i) the total N, total C, and pH semivariograms, of different start points, were similar, while semivariograms for Olsen P, K, and Zn were different; (ii) the spatial dependence ratings, based on the nugget to sill ratio, for total N, total C, and pH semivariograms were consistent and suggested moderate spatial dependence; (iii) the spatial dependence rating for Olsen P, K, and Zn for the 4 semivariograms were not consistent and ranged from weak to moderate spatial dependence. At 90 m all soil nutrients had different semivariograms for each start point, while the spatial dependence rating for each total N, total C, and pH start point were consistent and showed moderate spatial dependence. The total C, P, K, Zn, and pH MSE values at 60 m, were 30, 30, 41, 28, and 72% lower than the variance, respectively. This study showed that semivariogram, semivariance, MSE, and nugget to sill ratios reproducibility were dependent on soil nutrient and grid distance.     

Spatial variability of soil total nitrogen,phosphorus and potassium in Renshou County of Sichuan Basin,China

Understanding soil nutrient distributions and the factors affecting them are crucial for fertilizer management and environmental protection in vulnerable ecological regions.Based on 555 soil samples collected in 2012 in Renshou County,located in the purple soil hilly area of Sichuan Basin,China,the spatial variability of soil total nitrogen(TN),total phosphorus(TP)and total potassium(TK)was studied with geostatistical analysis and the relative roles of the affecting factors were quantified using regression analysis.The means of TN,TP and TK contents were 1.12,0.82 and 9.64 g kg~(–1),respectively.The coefficients of variation ranged from 30.56 to 38.75%and the nugget/sill ratios ranged from 0.45 to 0.61,indicating that the three soil nutrients had moderate variability and spatial dependence.Two distribution patterns were observed.TP and TK were associated with patterns of obvious spatial distribution trends while the spatial distribution of TN was characterized by higher variability.Soil group,land use type and topographic factors explained 26.5,35.6 and 8.4%of TN variability,respectively,with land use being the dominant factor.Parent material,soil group,land use type and topographic factors explained 17.5,10.7,12.0 and 5.0%of TP variability,respectively,and both parent material and land use type played important roles.Only parent material and soil type contributed to TK variability and could explain 25.1 and 13.7%of TK variability,respectively.More attention should focus on adopting reasonable land use types for the purposes of fertilizer management and consider the different roles of the affecting factors at the landscape scale in this purple soil hilly area.