高原耕地土壤养分空间分布与影响因子相关性研究

综合运用GIS地统计分析和空间分析技术,以保山市隆阳区为代表区域研究高原坝区耕地土壤主要养分的空间变异规律,及其与土类、地形因子间的关系。结果表明:研究区内土壤pH、有机质、碱解氮、速效钾表现出中等程度的空间相关性。有效磷变异系数最大,空间自相关性较强。各指标在不同土类间差异均达极显著水平:潴育型水稻土中pH值、有机质、碱解氮含量较高;黄壤中有效磷含量最低,速效钾最高;红壤中有机质含量最低。土壤养分受地形因子影响明显,pH、有机质、碱解氮和速效钾与海拔均呈显著的正相关;有效磷与海拔呈负相关;坡度与pH、有机质、碱解氮、有效磷均呈负相关,与速效钾正相关。坡向与各指标相关性均不显著。本研究可为科学耕地施肥,合理土地改良及利用提供依据,对高原稀缺耕地的可持续和高效利用具有重要意义。     

新疆察布查尔县农耕层土壤养分空间特征及其与地形因子的关系

[目的]研究土壤养分的空间变异程度、分布规律以及与地形因子间的相关关系,为干旱区绿洲农业的施肥区划、土壤资源的可持续利用及精准农业的推广等提供理论依据。[方法]以新疆伊犁河谷典型绿洲区察布查尔县为研究区,应用GIS技术与地统计学相结合的方法,研究伊犁河谷典型绿洲区农耕层土壤养分的空间分布特征及变异规律,并进一步应用典范对应分析(CCA)技术,对土壤养分空间变异与地形因子的关系进行分析。[结果](1)有机质、碱解氮、速效钾含量的变异系数介于24.22%~46.76%,属于中等变异,而速效磷的变异系数为107.51%,属于强变异;区域内存在中等和较强程度的空间自相关性,且速效钾的空间自相关性稍强,碱解氮的空间自相关性稍弱;(2)土壤养分在空间分布上多呈斑块状。有机质在东部相对含量较低;碱解氮中部含量相对较低且在东西方向上变异较强烈;速效磷在东北和西南方向上相对较低;速效钾在中部偏北和东南方向上相对较低且在东部变异较强烈。(3)碱解氮与高程和地形起伏度呈极显著正相关(p0.01),有机质与坡度、地形起伏度呈显著负相关(p0.05),速效钾与平面曲率、剖面曲率呈正相关关系。(4)高程、坡度、地形起伏度、剖面曲率是影响该区域土壤养分空间分布的主要地形因子。[结论]在今后的农业施肥过程中,适当增加东部有机肥的投入,应适当增加中部氮素的输入,应适当增加东北方向上磷钾元素的注入。     

阜平县不同海拔梯度下耕地土壤养分现状与分布特征

为在太行山区阜平县对耕地土壤提出科学合理的施肥理论依据,利用2018年阜平县耕地测土配方施肥调查数据,运用统计学和克里金插值方法研究了阜平县耕层土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾及pH等养分含量现状及分布特征。结果表明:当前阜平县耕地土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的均值含量分别为7.08,21.84 g/kg,70.53 mg/kg,22.43 mg/kg,75.43 mg/kg,土壤pH值主要为中性水平,占比65.42%; 土壤有机质含量、碱解氮含量和速效钾含量均表现为以中等含量水平为主,占比分别为45.55%,43.19%和59.86%,处于中等及以上的占比分别为98.76%,64.42%和75.96%; 土壤有效磷含量主要处于高等含量水平,占比29.99%,而高等及以上水平占比74.15%。从空间分布上耕地土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾大体均呈现由东南向西北逐渐增长的趋势,而从海拔梯度分区下有机质和有效磷呈现丘陵区(21.85 g/kg)<低山区(21.92 g/kg)<中山区(22.70 g/kg)趋势,碱解氮呈现中山区(64.72 mg/kg)<丘陵区(70.53 mg/kg)<低山区(70.71 mg/kg),速效钾呈现低山区(74.75 mg/kg)<丘陵区(75.21 mg/kg)<中山区(83.78 mg/kg)趋势,土壤pH均不呈现明显规律。土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾与海拔地形要素均呈现极正相关关系。结果可为阜平县耕地科学合理施肥提供理论依据,并推动精准农业发展,促进乡村振兴。     

冀西北坝上地区退化防护林的土壤性质

为了解冀西北坝上防护林退化与土壤性质的关系,以河北省张北坝上地区杨树防护林为研究对象,比较了不同退化程度杨树防护林的土壤养分和土壤硬度。研究结果表明:1随林分退化程度的增加,土壤硬度和出现钙积层的概率均有增加的趋势。2除速效钾表现出明显差异外,不同退化程度防护林土壤有机质、全磷、速效磷、全氮、碱解氮、全钾含量无明显差异。3张北坝上地区土壤养分含量总体处于较低水平。根据全国第2次土壤普查养分分级标准,其有机质为4级,磷素和氮素为6级,钾素为5级。4土壤有机质含量与全氮、碱解氮、全钾、速效钾、全磷和速效磷含量呈显著或极显著正相关关系,全氮与碱解氮、全钾与速效钾含量呈显著正相关关系,全磷与速效磷含量没有明显的相关关系。尽管张北坝上的地区土壤养分含量普遍较低,但防护林退化程度与多数土壤养分含量没有明显的相关关系,而与土壤硬度的高低及钙积层的有无具有一定的相关性。     

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。     

基于GS+和ArcGIS的蒲江县耕地土壤养分空间变异分析

基于GS+7.0、ArcGIS10.2建立蒲江县全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质5种耕地土壤养分含量的最优半方差函数模型,利用该模型进行了空间变异和普通Kriging空间插值分析。研究区土壤全氮、碱解氮、有机质均具有中等空间变异性,有效磷、速效钾表现为弱空间变异性。全氮、碱解氮含量高低受地形、成土母质、土壤类型等自然条件和施肥、种植模式、耕作措施等人为活动的共同影响,有机质更多地受人为活动的影响,而有效磷、速效钾则主要决定于人为活动的作用。5种土壤养分含量的空间插值图可直观地表达县域耕地土壤养分的含量水平及其分布状况,使用该图件可方便地提出相应的平衡施肥建议。     

黄土丘陵区刺槐人工林土壤养分特征及演变

为了探明黄土丘陵沟壑区人工林土壤养分状况及其演变规律,应用时空互代的方法,以刺槐林为代表,对该区不同利用年限的人工林土壤养分特征及其时空变化等进行了系统研究。结果表明,黄土丘陵区人工林土壤肥力处于低水平;人工林表层土壤养分中有机质和速效磷的空间变异性较大;坡度、坡向、坡位等环境因子对土壤养分有一定的影响。随利用年限的增加,人工林土壤全氮,有机质、碱解氮、速效钾含量及土壤养分指数均增加,与利用年限有极显著的相关性,其变化趋势符合y=axb模型。全氮,有机质和碱解氮随利用年限的增加量不显著,而速效钾每经过10年就有显著增加,全磷和速效磷含量则保持相对衡定的水平。黄土丘陵区人工林地土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾及养分指数年增长率分别约为0.20g.kg、0.01g.kg、0.69mg.kg、2.27mg.kg和0.04。该区人工林地土壤有机质、全氮、碱解氮及养分指数约需50年、速效钾约需30年可达到中上等养分水平。     

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。     

基于乡镇级耕层土壤养分空间变异研究

利用地统计学方法和地理信息系统技术分析辽宁省昌图县朝阳镇耕层土壤养分的数据统计特征、空间变异性和分维数及空间分布规律.研究结果表明,有机质的含量普遍较低,碱解氮的含量普遍较高;有机质及速效养分含量的变异系数顺序为碱解氮＜速效钾＜有机质＜速效磷;地统计学半方差分析结果显示,有机质、速效磷的块金值与基台值的比值介于25%～75%之间,具有中等程度空间相关性.碱解氮的块金值与基台值的比值大于75%,空间相关性较弱.速效钾的块金值与基台值的比值小于25%,具有强烈的空间相关性.碱解氮的分维值D最大为1.996,速效钾的分维值D最小为1.802,表明碱解氮的空间分布比速效钾的空间分布复杂.     

伊犁河谷不同造林模式土壤养分与酶活性的关系

[目的]研究伊犁河谷5种典型造林模式下土壤养分和酶活性空间特征,为伊犁河谷地区造林树种的搭配和布局提供依据。[方法]通过采样和室内测试分析,对0—20和20—40cm土壤的化学性质及酶活性等指标进行分析测定,并对其相关性进行研究。[结果]0—20的土层土壤酶活性更强,养分含量也更高;各模式土壤养分含量差异显著,榆树防护林土壤碱解氮和有效磷含量最高,全钾和有效钾处于较高水平,林草间作用材林土壤全氮、全磷和有机质含量最高,碱解氮也处于较高水平;土壤酶活性与土壤养分有一定的相关,其中脲酶与全磷、碱解氮、速效磷和有机质显著正相关,过氧化氢酶与全钾和速效钾呈显著正相关,与全氮、全磷、碱解氮和有机质呈显著负相关。[结论]土壤酶活性与土壤养分间关系紧密,并可较好表征土壤肥力水平,可广泛应用于森林土壤的肥力水平评价。     

潍坊市土壤大量营养元素有效量及其影响因素

为研究山东省潍坊市土壤大量营养元素有效量分布规律及其影响因素，通过网格化采样，并进行分析测试，获得了碱解氮、有效磷、速效钾等土壤大量营养元素有效量，及对应元素全量、pH和有机质等数据，进行了丰缺空间绘图、相关性和差异性分析。结果表明：碱解氮、有效磷、速效钾含量均具有较强的空间变异性，尤以有效磷变异系数最高。空间分布上，碱解氮以较缺乏区占比最高，有效磷和速效钾以丰富区占比最高。碱解氮、有效磷、速效钾分别在砂姜黑土、潮土、滨海盐土中含量最高，且均与其他土壤类型差异显著。碱解氮、有效磷、速效钾与土壤理化指标关系密切，3种元素有效量均与有机质呈显著正相关；碱解氮与全氮、有效磷与全磷均呈显著正相关；碱解氮、有效磷与土壤pH均呈显著负相关；速效钾与土壤pH呈显著正相关。本研究揭示了大量营养元素有效量在土壤中的本底差异及影响因素，可为土壤肥力的空间调控提供科学依据，助力提升农业生产力水平。     

赣南红壤丘陵区137Cs示踪土壤侵蚀对土壤养分元素的影响

赣南红壤丘陵区是我国土壤侵蚀与土地退化比较严重的地区,以南丰县为例,应用137 Cs示踪技术探讨不同土地利用方式下土壤侵蚀与养分元素的关系。结果表明:(1)湿地松林、桔园、水田3种土地利用方式作用下土壤中137 Cs与养分元素分布差异显著,在垂直剖面上,湿地松林137 Cs含量呈指数递减分布,水田与桔园137 Cs含量因人为干扰在耕层内均匀分布;有机质与137 Cs有相似的分布特征;全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量均呈现一定表聚性。(2)位于坡地的2种土地利用方式中,湿地松林137 Cs、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量均表现为下坡>上坡>中坡;桔园137 Cs活度表现为中坡>下坡>上坡,全氮、碱解氮、速效磷表现为下坡>中坡>上坡,而速效钾、有机质最大值均出现在上坡。(3)相关性分析表明,土壤137 Cs与有机质、全氮、碱解氮显著正相关,表明小流域有机质、氮元素可能与137 Cs有相同的物理运移方式,pH与137 Cs显著负相关,速效磷、速效钾则与137 Cs不相关。(4)3种土地利用方式中位于小流域谷地的水田137 Cs、有机质、全氮、碱解氮含量最高,坡地上桔园坡面137 Cs与土壤养分元素含量均高于湿地松林地,表明一定程度的坡改梯桔园种植模式能有效缓解土壤侵蚀与养分流失,改善区域生态环境。     

宣城市岗坡地土壤养分特征及其与颗粒组成关系

对宣城市岗坡地土壤养分特征及其与颗粒组成关系进行了分析,结果表明:⑴不同土地利用类型中,林地土壤有机质和全氮含量显著高于其它3种土地利用类型;耕地和新耕地土壤全磷、速效养分含量都高于林地和灌丛;土壤有机质、速效氮和速效磷含量与土地利用类型有显著的相关性。⑵土壤有机质、全氮含量中、上坡位都显著高于下坡位,全磷和速效养分的含量随坡位下降呈显著增加趋势;有机质、全磷和速效磷与坡位有显著的相关性。⑶土壤有机质与粘粒(<0.002 mm)和粉粒(0.002~0.02 mm)的含量均呈显著的正相关,与砂粒(0.02~2 mm)含量呈显著负相关,全氮与粉粒含量呈现显著正相关,全磷与粉粒、砂粒含量显著正相关。     

基于GIS的库车县耕层土壤养分空间变异研究

基于GIS和地统计学分析方法,对库车县耕层土壤(0—20cm)养分元素的空间变异特征进行了研究。结果表明:有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾均为中等程度的空间变异性,变异系数为19.11%~65.34%。有机质和全氮的理论模型符合球状模型,碱解氮、有效磷和速效钾的理论模型符合指数模型。有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾具有中等程度的空间自相关性,其空间变异主要受土壤类型、土壤质地以及施肥影响。从空间分布格局来看,有机质、全氮、碱解氮和速效钾的含量在东南方向上呈现明显的片状和斑块状分布,并由东南向西北发生递减,而有效磷主要呈斑块状分布,其含量在西南方向高于东北方向,研究区耕层土壤养分总体呈现出东南方向含量高于西北方向。     

武汉市汉南区土壤有机质和养分时空变异研究

运用经典统计学及地统计学方法,研究汉南区土壤有机质和养分含量的空间变异特征。结果表明:碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量为中等水平,均服从正态分布;碱解氮和有机质符合球形模型,有效磷和速效钾符合指数模型。碱解氮和有机质的块金效应均在25%~75%之间,表明系统具有中等空间相关性。有效磷和速效钾块金效应均25%,表明系统具有强烈空间相关性。在地理信息系统(GIS)支持下,通过Kriging插值研究发现4种养分空间分布大体趋势是,东荆街办养分含量高,湘口街办和纱帽街办次之,邓南街办最低。从1980到2010年,pH值基本没有变化,有机质有降低的趋势,有效磷存在大幅提升,速效钾含量先大幅降低,后有所回升。培肥措施应为补施有机肥,稳施氮肥,优化磷、钾肥。     

苹果主产区土壤养分空间分布特征及其影响因素——以陕西省礼泉县为例

客观、定量化分析土壤养分空间异质性及其影响因素,可为作物精准施肥提供科学依据。本研究以陕西省礼泉县苹果产区为研究区,基于“S”形的样点布设法采集果园0~40 cm土层的土壤样品,运用地统计学和GIS研究了土壤有机质、碱解氮、速效钾和有效磷4种养分的预测精度,并通过交叉验证和相对预测误差确定最优预测模型,绘制果园土壤养分空间分布图,综合分析土壤养分空间分布特征,及结合相关性分析和多元线性回归分析,探讨土壤养分的影响因素及其权重。结果表明:1在最佳变异函数理论模型下,普通克里格法对果区土壤碱解氮的预测精度高,协同克里格对其他3种养分的预测精度高。2土壤有机质的空间分布格局是由骏马-阡东和建陵-昭陵一带向中部递减;赵镇至史德镇的东部为碱解氮的高值区,分别向东、北和西南递减;速效钾的高值区主要分布在研究区南部,北部大多数地区钾含量偏低;有效磷的高值区分布在烽火和骏马镇、石潭-昭陵镇一线。3有机质与地形因子具有显著相关性,碱解氮受NDVI、土壤类型和地形因子的影响,速效钾与当地坡度、坡向具有显著相关性,但有效磷与三大类因子的相关性不显著。     

渭北黄土高原经济林地土壤养分特征研究

为了探明渭北黄土高原经济林地土壤养分状况及其变化规律,以主要经济林树种杏树、柿树、花椒和核桃作为研究对象,对经济林地土壤养分变化特征进行了研究.结果表明:经济林地由于受成土母质和人为干扰的作用,土壤养分含量变异范围较宽,其中养分变异范围中碱解氮的变幅最小,而速效磷最大,达74.17%;不同的经济林地土壤养分存在一定的差异性,花椒林地有机质和速效钾含量最高,杏树林地次之,柿树和核桃林地含量较低,碱解氮的变化趋势为:核桃>花椒>杏树>柿树,速效磷的变化趋势为:杏树>柿树>花椒>核桃;各种养分在剖面中的含量具有明显的层次性,表层(0-20cm)养分含量最高,随着剖面深度的增加,养分含量逐渐降低,且降低的幅度越来越小,养分具有明显的“表聚效应”;土壤养分含量之间存在一定的相关性,有机质与速效钾呈显著相关,与碱解氮呈极显著相关,碱解氮与速效钾呈极显著相关,而速效磷与其它养分变化的相关性较低,没有明显规律性;依据黄土高原土壤养分分级指标,所调查经济林土壤有机质和碱解氮处于较低水平,速效磷、速效钾含量丰富,能够满足一般树木生长的需要.     

长期定位施肥对土壤酶活性的影响及其调控土壤肥力的作用

为探讨长期施肥条件下土壤酶活性及其与土壤肥力的关系,对褐潮土肥料定位试验田第12年的土壤酶以及土壤养分因子进行了测定和分析。结果表明,NPK与有机肥长期配合施用能明显提高土壤有机质含量,全氮、全磷及速效氮、磷、钾含量,增强土壤转化酶、磷酸酶和脲酶的活性。玉米秸秆有利于提高土壤转化酶活性,而有机肥则主要提高土壤脲酶和磷酸酶活性;采用轮作方式比连作能更好地培肥土壤。土壤酶活性与土壤肥力之间具有很好的相关性,其中,磷酸酶、脲酶、转化酶活性与有机质、全磷、速效磷含量呈显著正相关;磷酸酶与碱解氮、速效钾,脲酶与速效钾,转化酶与碱解氮均呈显著相关。长期施肥不能增强土壤中过氧化氢酶活性,过氧化氢酶与土壤养分之间无明显相关。     

北京山区土壤养分空间变化特征研究

为了揭示土壤养分空间变异分布特征并且指导土壤规划管理,以北京市西部山区水源林和京津风沙源地带为研究对象,在野外大田采集样本的基础之上,运用了地统计学与GIS相结合的研究方法,探究了典型区域土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有机质和全氮的空间变化格局,同时采用模糊模式识别理论对土壤养分等级进行了综合评价,并结合地区的实际情况分析了其变异特性的影响因素。结果表明:土壤养分的空间分布整体上符合正态分布(P0.05),有效磷、速效钾和有机质的空间分布变异性较强,碱解氮和全氮的变异系数相对降低,并且随着土层深度的增加,土壤的养分含量呈现逐渐缩小趋势。土壤养分的各项指标能够较好地符合半方差函数模型,有机质和全氮具有较好的空间自相关性,碱解氮、速效钾和有效磷体现出中等自相关性,土壤养分整体分布格局的空间自相关性水平较强。土壤碱解氮含量等级为中等的比重最大,其面积占比为27.87%;有效磷、速效钾含量整体处于缺乏状态;而有机质含量在很丰富等级比重较大,且区域73.77%的土壤质地类型属于有机质丰富;全氮含量变化程度较低,并且大部分地区处于丰富的水平;区域土壤肥力的综合水平为IV。研究成果为区域土壤资源使用划分、修复重建以及可持续利用提供科学依据。