基于SPOT5影像的稻田土壤养分的Co-kriging插值研究

以湖州一块3.34hm2的水稻田为试验区,在ARCVIEW和ERDAS Image8.4平台上结合地统计学,研究以植被指数为协因子的土壤全N的Co-kriging插值效果。分析结果表明:水稻生长期的SPOT5卫星多光谱信息构建的植被指数,反映了水稻的生长状况,在一定程度上间接地反映了土壤的养分状况,特别是土壤速效N、速效P、全N的状况;其中将比值植被指数(RVI)和归一化植被指数(NDVI)作为协因子,参与土壤全N的Co-kriging插值,插值精度有所提高。     

基于土壤类型和微量元素辅助信息的土壤属性空间模拟

为探讨大尺度区域土壤属性空间化的方法,以吉林省为例,研究土壤养分（pH值、有机质、速效磷、速效钾和碱解氮）和地形地貌、微量元素等变量之间的关系;并在考虑土壤类型基础上,将相关性较高的变量作为协因子进行土壤养分的Cokriging插值研究。结果表明,pH值与经度、有效铁、锰和速效氮的相关系数分别高达-0.66、-0.71、-0.70和-0.67;有机质与经度、pH值、有效钙、锰的相关系数分别为0.55、-0.58、0.56和0.52;碱解氮与经度、纬度、pH值、有效铁、锌的相关系数分别为0.57、-0.57、-0.67、0.56、0.54;速效磷与速效钾、有效锌的相关系数分别为0.67和0.64。分析发现以相关性较高的微量元素作为协因子进行Cokriging插值精度均优于采用地形变量作为协因子的Cokriging插值。交叉检验和检验站验证结果表明,与普通Kriging相比,基于土壤类型和微量元素的Cokriging插值在增加估值精度方面有所提高。     

土壤有机质空间变异与农用地自然质量关系研究

该文以广州市花都区赤坭镇为试验区，根据典型农用地类型的土壤采样基于Cokriging方法进行土壤有机质精确插值与空间变异分析，并将结果与农用地分等成果进行相关分析。结果表明，以土壤有机质和农用地类型为协因子的球状模型Cokriging总体插值精度最高，试验区内土壤有机质分布格局是四周丘陵和水库区含量较低，巴江河两岸的平原地区、西南角的山前冲积平原含量较高，这也是灌溉水田密集的区域；试验区内土壤有机质含量菜地分布比较均匀、空间相关性很强，而水浇地分布差异较大、空间变异性较高；土壤有机质分布在南北、东北-西南两个方向相关性较强具有各向同性特征，在东南-西北、东西方向具有各向异性特征，受到随机因素的影响变异性较大。土壤有机质Cokriging插值结果与试验区内农用地自然质量等指数的相关性很显著，菜地与农用地自然质量等指数相关性最强，灌溉水田其次，旱地最差。     

基于不同协变量Cokriging土壤养分空间预测精度研究——以陕西省蓝田县为例

以蓝田县西北部农耕区2012年1 114份土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾4个指标为基础,利用地理信息系统和地统计学相结合的方法,在对协变量个数控制的前提下,通过交叉检验系数和精度提高系数,探索协同克里格插值法对各土壤养分空间分布预测精度的影响。结果表明:各土壤养分空间分布不均匀,土壤养分存在中等变异性;利用增加协同变量方法,依据协变量之间相关性强弱控制协变量进入模型的次序对各土壤养分指标进行协同克里格插值,能提高预测精度,当协变量个数达到3时,各养分指标精度提高分别为有机质0.353%,碱解氮1.114%,有效磷1.088%,速效钾0.646%。研究结果较为准确地预测了样区4个养分指标的空间分布特征,结合土壤类型及土壤施肥管理方法,探讨了土壤养分空间分布特征的原因。     

基于信息熵的耕地土壤养分与环境影响因子空间相关性研究

[目的] 探究耕地土壤养分含量空间格局及与环境因子的空间相关性,为区域耕地土壤施肥管控及农业生态环境保护等相关工作提供理论依据。[方法] 以湖北省枣阳市耕地为研究对象,选取土壤有机质、全氮、速效钾、缓效钾和有效磷5种土壤养分指标,并收集整理成土母质、土壤类型、土壤pH值、高程（DEM）、地表起伏度、坡度、植被覆盖度指数（NDVI）、平均气温、平均降水量和土地利用方式10种环境影响因子,利用普通克里金插值和信息熵原理,分析每种土壤养分的空间分布特征以及每种土壤养分空间分异特征与环境因子的相关性。[结果] 枣阳市土壤缓效钾空间异质性不明显,全域含量水平较高;其他4种养分均表现出不同程度的空间异质性。信息熵结果表明,5种土壤养分含量空间格局与成土母质、土壤类型和气候因子相关性均较强但相关程度存在差异;地形因子与全氮和有机质含量空间相关性较强,土壤pH值与土壤速效钾、缓效钾和有效磷相关性较强。[结论] 枣阳市土壤养分格局受自然因素影响较强,但相关性指数K值都较低,说明受到人为施肥与农作物消耗以及灌溉排水导致的土壤水化学反应及养分流失的影响。     

县域农田土壤养分空间变异及合理样点数确定

以武功县为例,应用地统计学和GIS相结合的方法,对土壤有机质、速效磷、速效钾、碱解氮等土壤养分空间变异特征进行研究,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,以确定县域有机质合理采样数。研究结果表明:各土壤养分均存在中等强度空间变异,土壤养分变异系数的顺序是速效磷速效钾有机质碱解氮。各土壤养分均存在正的基底效应,其中,有机质和速效钾的空间变异性受人为因素影响较小,控制其空间变异性的主要因素与成土母质、土壤类型、气候条件等有关。而碱解氮和速效磷的空间变异性受人为因素影响较大,控制其空间变异性的主要因素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,适当减少样点数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,确定县域土壤有机质合理采样数应控制在2213个以上,即最大以17.8 hm2为一个采样单元。     

紫色土丘陵地区农田土壤养分空间分布预测

为深入研究紫色土丘陵区农田土壤养分空间分布规律,在GIS技术的支持下,利用研究区450个土壤实测数据,结合地形因子和土地利用类型,运用多重线性回归构建了土壤养分预测模型,对养分的空间分布进行预测。结果表明,土壤有机质和碱解氮含量与地形因子之间的相关性较强,有效磷和速效钾含量与地形因子之间的相关性较弱。土壤水田和旱地中有机质、碱解氮和有效磷含量均值间的差异显著(P<0.01),速效钾之间不显著(P=0.34)。基于地形因子的土壤养分预测模型与基于地形因子和土地利用方式组合的土壤养分预测模型预测结果精度对比表明,在预测变量中增加土地利用类型对提高预测模型的拟合度和预测精度作用非常微小,且仅用地形因子预测土壤养分的空间分布更方便,因此选用该模型对验证集数据进行预测。以验证集数据进行预测结果与实测值进行比较,结果显示预测值与实测值之间的差异甚小,有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的相对偏差分别为0.09、0.19、0.08和0.12,均方根误差分别为1.38、3.42、1.03和1.57,说明基于地形因子的土壤养分预测模型的精度较高,可以很好地预测土壤养分分布规律。该研究结果可为丘陵地区农田合理施肥提供理论依据。     

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 hm~2,合理取样间距为692 m。     

长期施肥对南方黄泥田水稻养分吸收利用的影响

黄泥田为南方广泛分布的一类中低产田，为探明长期不同施肥模式对水稻养分吸收利用的影响，基于南方黄泥田连续 35年长期定位试验平台，设置 1)不施肥(CK)，2)单施化肥(NPK)，3)化肥 +牛粪(NPKM)，4)化肥 +稻秆还田(NPKS)4个处理，于试验的第 35年分析水稻各生育期的植株养分与累积吸收利用。结果表明，长期施肥均提高了水稻籽粒和秸秆产量，其中籽粒产量增幅 61.1%～ 97.7%，以 NPKM与NPKS处理最高，其籽粒产量分别较 NPK处理提高 22.7%和 20.4%。与 CK相比，各施肥处理成熟期籽粒 N、P、K吸收量分别增幅 137.6%～206.2%、86.0%～ 172.4%和 71.6%～142.5%，茎叶N、P、K吸收量分别增幅98.4%～240.8%、145.7%～419.8%、94.4%～142.8%，且均以 NPKM处理最高。施肥的土壤有机质、碱解N、速效 K含量分别较 CK增幅 21.0%～42.1%、34.0%～ 86.0%和 40.9%～127.3%，差异均达显著水平，有机质、碱解 N及有效 P含量以 NPKM处理提升最为显著，速效 K含量以 NPKS处理提升最为明显。不论是籽粒、茎秆还是地上部植株，成熟期 N、P、K养分吸收量均与土壤有机质含量呈极显著正相关，且 N、P、K养分吸收量分别与相应的土壤碱解 N、有效 P及速效 K含量呈显著正相关。综合考虑施肥对水稻产量、养分利用与稻田土壤肥力的影响，NPKM与 NPKS处理优于 NPK，而 NPKM与 NPKS二者产量基本相当。土壤有机质是影响黄泥田水稻植株N、P、K养分吸收累积的关键因子。     

关中平原台塬区土壤养分空间格局研究——以西安市长安区为例

为研究关中平原台塬区土壤养分的空间分布情况,加强精准农业施肥管理,针对陕西省西安市长安区836.69 km²范围内的土壤养分元素进行空间格局研究。通过GPS定位选取研究区内3 231个土壤采样点,测定了土壤样品的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾以及pH值,并利用地统计法对其空间变异结构及格局现状进行研究。结果表明:土壤养分元素的变异系数范围为0.09～0.84,其变异程度依次为有效磷>速效钾>碱解氮>有机质>pH值;土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾及pH值的变异函数曲线均符合指数模型;在空间结构上,土壤有效磷和有机质属于弱相关性,速效钾和碱解氮为中等强度相关性,pH值具有强烈的空间相关性;采用Kriging插值方法,可直观得到研究区域的土壤养分空间格局情况。     

休闲稻田消解沼液生态效应及其对水稻安全生产影响研究

为研究利用休闲稻田消解沼液生态效应及对后季水稻安全生产、土壤肥力及质量的影响,在浙江省嘉兴市脱潜潴育型水稻土青紫泥田上,进行4年定位田间试验,考察了休闲季灌施不同用量沼液对水稻产量、稻谷、土壤中有害重金属含量差异以及土壤中养分含量的变化,提出休闲稻田沼液消解安全容量。研究结果表明：休闲稻田灌施沼液可有效消解单一水稻轮作制地区沼气工程冬春季产生的沼液,每公顷休闲稻田每年安全消纳沼液3000t,后季水稻可在不施化学氮、钾肥,减半施用磷肥的基础上获得与全化肥处理相近或略高的产量;休闲季灌施沼液对土壤肥力有明显改善作用,土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾都明显高于不灌沼液处理,但除土壤速效钾和缓效钾外,各种养分含量年度递增趋势并不明显,没有出现养分过度累积导致的富营养化;与全化肥处理相比,休闲季灌施沼液后土壤及稻谷中有害重金属含量没有明显增加;综合沼液灌溉对产量、土壤质量、稻谷安全品质监测结果,在水稻生产安全、土壤可持续利用的目标下,确定休闲稻田沼液安全消解容量为N1500kg·hm-2。     

基于稻田土壤肥力及生物学活性的沼液适宜用量研究

【目的】沼液为养殖业废弃物,含有多种作物生长所需的有机和无机养分,其循环利用具有重要的生态和经济意义。本文通过研究施用沼液对稻田土壤肥力及土壤生物学特性的影响,提出稻田的适宜沼液用量。【方法】以“黄秀软占”为试验材料,2013年在广东省博罗县连续开展了2茬大田试验,以不施肥(CK)和施常规化学肥料(CF)为对照,设施用沼液200、 400、 600、 800和1000 m3/hm2 5个水平,依次记为BS200、 BS400、 BS600、 BS800和BS1000。分析了施用不同量沼液稻田土壤主要养分和酶活性,并采用PCR-DGGE 方法研究了土壤微生物区系的变化。【结果】稻田土壤有机质、 碱解氮、 有效磷和速效钾的含量随沼液用量的增加而提高,连续施用沼液存在累积叠加效应; 第一茬试验土壤pH随沼液用量的增加而下降,连续施用2茬土壤pH随沼液用量的增加而升高。施用沼液与不施肥和施用化肥相比,能够提高土壤蔗糖酶、 脲酶和酸性磷酸酶活性。微生物群落多样性指数早稻以800 m3/hm2处理、 晚稻以600 m3/hm2处理最优,土壤微生物群落相似系数随沼液用量的增加而降低,且晚稻各处理间差异程度大于早稻。主成分分析表明,早稻第一主成分反映了土壤理化指标和微生物丰度,晚稻第一主成分反映了除脲酶以外的所有理化因子、 酶活性和微生物群落指标信息,说明连续施用2茬沼液对土壤理化因子、 尤其是对生物活性产生了重要影响。【结论】施用沼液能够提高稻田土壤有机质、 碱解氮、 有效磷和速效钾,在水稻生产上具有较好的应用价值。施用沼液为400~800 m3/hm2时能够提高土壤酶活性,并改善土壤微生物群落结构,综合沼液对土壤肥力和生物学特性的影响,且连续施用沼液具有一定的累积效应,建议稻田生态系统沼液的适宜用量为600~800 m3/hm2。     

稻-鸭复合生态系统稻田土壤质量研究

通过田间试验对湿地稻-鸭复合生态系统的稻田土壤质量进行了研究。研究结果表明,与常规稻田相比,实行稻-鸭生态复合种养,其土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾都有所增加,增加幅度分别为11.3～29.3%、3.0～15.1%、5.9～9.6%、3.8～9.7%、23.4～27.3%;土壤物理性状也得到一定程度地改善,土壤容重降低0.01gcm-3,>0 25mm团聚体增加2.65～3.12%,土壤结构系数增加2.56～6.63%;同时,稻田土壤氧化还原状况也得到了明显改善;而且由于土壤肥力的提高以及土壤通气状况的改善,也促进了水稻对N、P、K养分的吸收。     

湖北省4种水稻土养分状况的系统研究

利用土壤养分状况系统研究法对湖北省4个不同地区典型水稻土的养分状况进行了综合评价.土壤化学分析结果表明,鄂东南蕲春县油-稻-稻三熟制区花岗片麻岩母质发育的水稻土(1#土)、鄂中荆门油-稻两熟区Q3母质发育的水稻土(2#土)、鄂北襄樊市麦-稻两熟区Q3母质发育的水稻土(3#土)、江汉平原洪湖市油-稻两熟区近代河流冲积物母质发育的水稻土(4#土),均主要缺乏N、P和K.并且4种土壤N的缺乏程度依次为3#＞4#＞1#＞2#、P为1#＞2#＞3#＞4#、K为1#＞3#＞4#＞2#.以高粱为指示作物的生物试验结果表明,1#土主要缺乏N、P、K,Zn:2#、3#和4#土主要缺乏N、P,同时施K也有一定效果.生物试验结果表明4种土壤N缺乏程度为3#＞2#＞4#＞1#,P为3#＞1#＞2#＞4#.结果显示土壤化学分析和盆栽生物试验判定养分丰缺种类结果基本一致.但两种方法判定的养分缺乏程度顺序不一致.     

不同施肥方式与保水剂互作对河西地区黄芪土壤微环境及产量的影响

土壤干旱缺水和有机质亏缺是限制甘肃河西地区黄芪产业发展的关键因素。为探索促进河西地区土壤蓄水保肥和土壤微环境改善的施肥措施，通过连续2年大田试验，设置保水剂+有机肥+普通尿素(B+OM+N)、保水剂+有机肥+缓释尿素(B+OM+HN)、保水剂+普通尿素(B+N)、有机肥+普通尿素(OM+N)、有机肥+缓释尿素(OM+HN)和单施普通尿素(CK)6个处理，探讨了不同施肥方式与保水剂互作对黄芪土壤水分、养分等微环境指标的影响，并分析了其与产量之间的相关性。结果表明：随着土层深度的加深，土壤水分含量先升后降，有机质、速效氮磷钾及微生物生物量碳、氮(MBC、MBN)含量逐渐降低，NH₄⁺-N和NO₃^–-N含量逐渐增加，MBC/MBN比先增后减；随着生育期的推进，土壤水分、NH₄⁺-N和NO₃^–-N含量逐渐降低，有机质、MBC、MBN含量和MBC/MBN比逐渐增加，碱解氮、速效钾含量先升后降，有效磷含量波动式下降；不同土层...     

耕作模式对冷浸田水稻产量和土壤特性的影响

为探明不同耕作模式对冷浸田的影响机制,挖掘冷浸田的生产潜力,以冷浸田为研究对象,通过田间试验,以常规平作模式为对照,研究了垄作和稻鱼共作模式对冷浸田水稻产量以及土壤团聚体、温度、pH及有机质和还原性物质含量以及酶活性的影响。结果表明:相比对照(CK),垄作模式(T1)能显著降低土壤微团聚体(0.25 mm)含量,促进大团聚体的形成,提高土壤温度,增加土壤有机质含量,提高土壤pH,抑制水稻分蘖期后土壤亚铁含量的上升,降低土壤亚锰含量,减轻其对水稻根系的毒害作用,提高土壤酶活性,增加土壤速效养分含量。稻鱼共作模式(T2)对冷浸田土壤理化性状影响不显著,但能显著增加土壤速效养分含量,土壤速效钾含量在水稻孕穗期和成熟期分别较对照(CK)增加18.2%和69.2%,从而为水稻生长提供良好的土壤环境和营养,促进水稻生长发育,提高水稻产量。研究表明T1和T2模式能显著提高冷浸田水稻产量,增产范围为8.8%~25.8%,T1模式增产效果最显著,实际产量达到7 623 kg·hm-2。综上所述,垄作模式可以有效地改善冷浸田土壤特性,提高水稻产量,而稻鱼共作模式增产效果主要体现在增加冷浸田水体和土壤的速效养分。     

有机稻鸭共作对土壤养分动态变化和经济效益的影响

土壤养分供应与作物需求间的矛盾是影响有机种植作物产量的技术瓶颈之一。试验通过对常规稻田、转换期稻鸭共作稻田和有机稻鸭共作稻田3种不同种植模式的土壤定位监测,分析土壤基本养分在水稻不同生长阶段的动态变化。结果表明,有机稻鸭共作稻田土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾等养分指标在整个水稻生长期基本能维持一个相对稳定的状态,在幼穗分化期速效钾含量高于常规稻田,在成熟期碱解氮、速效磷和速效钾含量都远高于常规稻田。有机稻鸭共作稻田水稻产量较常规稻田有所降低,由于有机稻米的价格远高于常规稻米,实际经济效益可观,是值得推广的种植模式。     

黑土区县域土壤养分空间分布特征及其影响因子

【目的】 土壤养分是农业生产的必要条件,了解土壤养分的空间变化,对指导精准施肥有一定意义。 【方法】 本文以地统计学为基础,利用ArcGIS软件,对克山县土壤养分数据进行析取克里格以及泛克里格插值,得到土壤养分的空间分布图,并通过DEM数据提取坡度、坡向、曲率等相关地形因子,在SPSS软件中进行地形因子与土壤养分的相关分析。 【结果】 克山县土壤有机质、有效磷、速效钾和全氮含量平均值分别为43.89 g/kg、28.35 mg/kg、184.75 mg/kg和1.81 g/kg,有机质与全氮的变异系数均为0.09,属于弱变异强度,而有效磷与速效钾的变异系数分别为0.18与0.11,属于中等变异强度。有机质、速效钾及全氮的含量与海拔均呈显著的正相关关系（P<0.01）,其中,有机质与全氮受海拔的影响程度最大。有机质以及全氮的含量还受到坡度的影响,与坡度呈显著的正相关性。不同土地利用方式间,旱地和菜地有机质和速效钾含量显著高于水田,而有效磷显著低于水田,全氮含量差异不显著。 【结论】 克山黑土区土壤有机质和全氮含量变异小,而有效磷和速效钾含量变异大。土壤养分的空间分布受到坡度与海拔的影响,尤其海拔对有机质与全氮的影响程度最大。土地利用类型、土壤类型以及成土母质也影响养分的分布。      

曲靖市坡耕地土壤养分的空间变异性及其与利用方式的关系

以云南省曲靖市麒麟区越州镇面积为1 km2的典型性坡耕地为研究区,应用常规统计学方法和地统计学方法,对土壤的全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、pH和有机质的空间变异规律进行分析,探讨了土地利用方式与土壤养分变异的关系。结果表明:研究区土壤养分空间变异程度以pH值最小,速效磷最大。速效养分、有机质和pH受人为活动影响明显,它们的空间自相关性中等或较弱。有机质、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾等主要养分呈现出西北-东南方向逐渐增高的空间格局,与海拔和地形走势有明显相关性。不同坡位(坡位高低)间的土壤养分差异显著,有机质、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾等养分指标呈现随坡位下降而升高的趋势。土地利用方式对土壤养分含量空间变异性也有明显的影响,施肥强度大的水田土壤养分含量最高,其次为施肥中等的旱地,土壤养分最低的是施肥量小或不施肥的果林和桉树林。     

水田土壤肥力现状及变化规律分析——以湖北省为例

2005～2009年测土配方施肥项目获取了大量数据,本文通过对湖北省2008年所获取的水田土壤养分数据进行抽样研究,系统分析鄂东、江汉平原、鄂东南、鄂东北、鄂中、鄂西北和鄂西南7个稻区的土壤肥力现状,并将其与第二次土壤普查时的数据进行比较,探讨水田土壤养分的变化规律及原因。结果表明,目前湖北省水稻土有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量及pH平均值分别为26.1 g kg-1、124.2 mg kg-1、13.1 mg kg-1、89.1 mg kg-1和6.3,主要分布范围分别为10～40 g kg-1、>90 mg kg-1、5～40 mg kg-1、50～150mg kg-1和5.0～7.5。各养分元素在不同稻区的分布均存在一定的差异,从全省来看,有机质含量具有东、南高,西、北低的分布特征;碱解氮具有西、南高,东、北低的特征;速效钾和pH具有西、北高,东、南低的特征;而有效磷没有表现出明显的区域分布规律。与第二次土壤普查相比,由于长期施用氮、磷肥和肥料用量不断增加以及秸秆还田面积和数量的增加,一方面促进了水稻土有机质、碱解氮和有效磷含量的提高,另一方面也加速了土壤的酸化;而钾肥用量的不足及高产水稻品种对钾素的大量吸收,也导致了土壤速效钾含量的下降。可见,在湖北省目前的稻区农业生产中,增加钾肥用量,合理调整氮、磷、钾肥的比例,并在进行秸秆还田的同时适当配施石灰,是实现水稻土肥力提高和防止土壤酸化的有效途径。本研究还说明,充分利用测土配方施肥项目的资料对土壤养分数据进行系统研究,可以获得对区域性土壤肥力现状及变化的全面认识。