基于产量的稻田肥力质量评价及障碍因子区划——以进贤县为例

土壤肥力质量评价及土壤肥力障碍因子分析,对于区域土壤利用和改良、指导农业生产结构布局具有重要意义。以江西省进贤县为研究区,通过水稻遥感解译测产,结合主成分分析进行土壤质量评价;采用综合指数法表征土壤肥力质量水平,分析该区域低肥力质量区域主要障碍因素,并进行障碍因子区划。结果表明,该地区土壤肥力质量评价的最小数据集(MDS)指标包括:有机质、阳离子交换量(CEC)、全钾(TK)、交换性钙(Ex.Ca)、容重、粉黏比;土壤质量综合指数与水稻产量相关系数达到0.73(p0.01),以当地水稻平均产量7.215 t hm~(-2)确定土壤质量综合指数阈值为0.65。分析得出,该地区影响土壤肥力的主要障碍包括有机质含量低和容重较大反映的低熟化度障碍、中量元素缺乏反映的酸化障碍、全钾含量低和高粉黏比反映的结构障碍等。根据障碍因素将研究区域划分为三大障碍区:东南部丘陵区主要障碍因子为酸化和土壤结构障碍;中西部低岗平原主要为土壤酸化障碍;北部滨湖区主要障碍为水稻土熟化程度低。通过对不同区域施行针对性改良措施有益于提高土壤肥力。     

基于重金属污染的太原市小店污灌区土壤综合肥力质量评价

为了解太原市小店污灌区的土壤肥力质量,应用土壤重金属综合污染指数法将污灌区采样点分为3个区域,并按分区分别采用主成分分析法选取前两个主成分的6项理化性质作为评价指标,确定其相应权重系数,应用土壤肥力综合评价指标法定量评价分区土壤肥力质量。结果显示:污灌区土壤污染以安全等级为主,土壤肥力质量状况总体较好;北部地区土壤碱解氮和有效磷含量偏低,阳离子交换量尤其低;西南部地区除阳离子交换量偏低之外各项指标都属上等水平,土壤肥力质量良好;中部地区阳离子交换量和有效磷含量偏低。对3个区域而言,有机质均为重要的土壤肥力质量评价因子,土壤阳离子交换量与有效磷是土壤肥力质量的主要限制因子。3个区域均属一级土壤肥力水平,但不同区域的土壤肥力质量存在差异,污灌区西南部土壤肥力质量总体优于中部及北部地区,其中北部地区土壤肥力综合评价指标值最低。该结果可为污灌区土壤的精准施肥及科学管理提供参考依据。     

皖北亳州烟区土壤肥力定量评价

采集分析了谯城区1134个植烟土样的p H值、有机质、碱解氮、速效钾和速效磷的含量,利用模糊数学和主成分分析方法对其肥力进行了定量评价,旨在通过简便科学的评价,快速摸清烟区土壤肥力现状,指导精准施肥。研究结果表明:(1)研究区土壤p H较高,有机质偏低,大部分土壤碱解氮、速效钾、速效磷适中;(2)肥力较低区、中等肥力区和较高肥力区分别占耕地总面积的5.65%、89.93%和4.42%;(3)土壤肥力在南北方向上呈现低-高-低的趋势,东西方向上呈现出高-低-高趋势;(4)现主要植烟乡镇中,从土壤适宜性方面来看,西南部和中部相对优于西北部,西北烟区应该设法提高速效钾含量。     

东北典型县域稻田土壤肥力评价及其空间变异

  【目的】  明确东北典型县域稻田土壤肥力空间变异特征，为该区域稻田土壤合理培肥管理提供科学依据。  【方法】  以黑龙江省方正县为研究区域，2017年在该研究区域采取114个代表性点位的稻田土壤，选取容重、pH、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量、有机质含量和阳离子交换量作为土壤综合肥力评价指标，采用相关系数法确定各个指标的权重，根据东北稻田土壤特征，选择隶属度函数曲线，并确定隶属度函数转折点，依据模糊数学法的加乘原理，利用各土壤肥力指标的权重值和隶属度值计算土壤综合肥力指数；采用GIS和地统计学相结合的方法，确定各项肥力指标和综合肥力指数的空间变异特征和分布格局；通过主成分分析探究土壤肥力差异的主控因子。  【结果】  描述性统计分析表明，方正县稻田土壤综合肥力指数在0.18～0.99，平均值为0.60。土壤容重和pH的变异系数分别为9.15%和5.69%，属于弱变异强度，其他肥力指标的变异系数在20.01%～36.18%，属于中等变异强度。地统计学研究表明，土壤容重、全氮含量、有机质含量和阳离子交换量的块金系数在39%～50%，它们具有中等强度的空间自相关性，土壤pH、有效磷含量、速效钾含量和综合肥力指数的块金系数均在25%以下，它们具有强烈的空间自相关性。方正县土壤综合肥力指数值在0.70以上的稻田占16%，在0.60～0.70的稻田占45%。各个肥力指标中，土壤有效磷含量和速效钾含量的分布特征与综合肥力指数相似，呈南高北低的分布格局；土壤pH和阳离子交换量由稻区中部向南北方向逐渐降低；土壤容重由西北向东南呈逐渐降低的趋势；土壤有机质和全氮含量均表现为由东南向西北逐渐降低的趋势，土壤有机质含量在30 g/kg以上的稻田占比为97%，土壤全氮含量在1.5 g/kg以上的稻田占比为84%；其中北部蚂蚁河沿岸土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质含量相对较低。利用主成分分析得到各项肥力指标的综合得分值由大到小依次为:土壤有效磷含量、速效钾含量、有机质含量、阳离子交换量、全氮含量、pH和容重。  【结论】  方正县61%的稻田土壤肥力处于中等及以上水平，稻田土壤肥力整体呈现出南高北低的分布格局。土壤有效磷和速效钾含量是造成土壤肥力差异的主要因子。     

我国水蚀区坡耕地土壤肥力现状分析

土壤肥力是土壤质量的重要组成部分,为探讨我国东部水蚀区坡耕地土壤肥力质量现状,以田块尺度为研究单元,选取36个采样点,测定11项土壤养分及肥力环境指标。应用主成分分析法,计算变量的Norm值,结合指标间的相关系数,确定有机质、全钾、pH值、CEC、粘粒含量进入土壤肥力评价的最小数据集(MDS)。采用"S"型或抛物线型隶属度函数计算指标隶属度并对单项肥力指标进行评价,利用综合指数模型计算各点土壤肥力综合指数(IFI)进行评价。结果表明:(1)CEC和粘粒含量隶属度值较低,是制约我国水蚀区坡耕地土壤肥力的重要因素;(2)各采样点土壤肥力综合指数变幅是0.17~0.72,平均值为0.44±0.15,属中等肥力水平。36个采样点土壤肥力综合指数等级属低、中、高的比例分别为27.8%,58.3%,13.9%,大多数采样点土壤肥力处于中等及以下水平;(3)6个水蚀二级分区的土壤肥力综合指数均值不存在显著差异,东北低山丘陵和漫岗丘陵区土壤肥力综合指数最高,而西北黄土高原区土壤肥力综合指数最低。研究结果对指导我国水蚀区坡耕地合理施肥和土地资源可持续利用具有重要意义。     

道地金银花品质与土壤肥力关系的研究

为探究山东道地金银花品质与土壤肥力的关系,在山东省临沂市平邑县和费县,选取100个代表性土壤样点,点对点进行土壤质量和金银花品质的调查分析。根据土壤pH、CEC、有机质、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌、有效硼和土壤质地类型等土壤肥力评价指标,采用这些指标与金银花长势和品质指标的相关系数来确定各项指标的权重,计算土壤综合肥力指数,分析土壤肥力因子与金银花生长和品质的关系。结果表明:调查区域金银花种植土壤全氮和有效磷含量较丰富,有机质和速效钾含量较为缺乏;土壤综合肥力指数在0.20～0.75,平均为0.45,总体肥力偏低。土壤肥力综合指数与金银花冠幅呈显著正相关,土壤有效硼含量是影响土壤肥力的主要限制性因子,最适合金银花生长的土壤类型是砂壤土。金银花绿原酸含量与土壤全磷含量呈正相关关系,木犀草苷含量与土壤全氮含量以及土壤综合肥力指数呈负相关关系。总体上看,肥力指标较低的砂壤土更有利于金银花品质的提升,这也可能是调查区道地金银花品质总体比较好的原因。本研究结果对当地金银花种植土壤选择、规范化种植和养分管理有一定的参考和指导作用。     

中等尺度上土壤肥力质量的空间分布研究及定量评价

用修改后的内梅罗公式作为土壤质量的评价模型,将传统的统计方法与地统计学方法及GIS技术相结合,研究了金坛市土壤质量的空间分异规律,对金坛市土壤质量进行了定量化的评价。结果表明,金坛市土壤全氮以差级水平为主,pH、速效磷、速效钾、CEC和有机质均以中等级以上水平为主,综合肥力质量以中等水平为主;相对来说,全氮含量总体较低是金坛市土壤肥力的主要限制因子,pH值较低和速效磷水平较低是部分地区土壤生产力的主要限制性因子;金坛市土壤分质量及综合肥力质量的空间分布总体上具有以下特征:在东西方向上,中部纵贯全市南北的丹金溧漕河两侧的低洼圩区土壤质量指数相对较高,东部的高亢平原区次之,西部的丘陵区土壤质量指数最低;南北方向上,土壤质量指数西北低,向东南逐渐升高。土壤质量指数最高的区域主要分布于洮湖周围的河口区。金坛市土壤质量指数的这种分布特点明显与地形地势、径流方向和土地利用等有关,而地形地势是决定金坛市土壤质量空间分布的最根本的原因。     

城市化过程中土壤肥力的时空变化分析

该文研究了郑州市城市化过程中土壤肥力质量时空变化及时空分布,结果表明:20多年来,随着土地利用集约度的不断提高,土壤有机质、全氮、速效钾含量都有所提高,仅有速效磷含量有所降低。土壤的综合肥力系数在东北西南方向较低,大面积处在差的水平,其中有少数零星分布的较高肥力。东南和西北方向的肥力较高,大部分处在良与中的水平。     

Evaluation of Soil Fertility Quality Variation During Past 30 Years in a Major Grain-producing Region of the North China Plain——A Case Study of Yucheng County

土壤肥力质量的时空演变分析有助于了解区域土壤肥力变化情况和变化规律,对制定相应的农业管理措施,进一步提升土壤生产力,稳定粮食产量具有重要意义.本文以华北平原典型区禹城市为例,进行了土壤肥力质量时空演变分析.结果表明:自1980年以来,经过近30年的耕作和中低产田改造,禹城市土壤肥力质量显著提高,尤其在土壤肥力质量较差的区域,土壤质量捉升更显著;土壤肥力质量空间变异性减弱,土壤肥力水平趋于一致,且空间变异受自然因素的影响降低,更多的受到人为管理因素的影响.     

近30年华北平原粮食主产区土壤肥力质量时空演变分析——以山东禹城市为例

土壤肥力质量的时空演变分析有助于了解区域土壤肥力变化情况和变化规律,对制定相应的农业管理措施,进一步提升土壤生产力,稳定粮食产量具有重要意义。本文以华北平原典型区禹城市为例,进行了土壤肥力质量时空演变分析。结果表明:自1980年以来,经过近30年的耕作和中低产田改造,禹城市土壤肥力质量显著提高,尤其在土壤肥力质量较差的区域,土壤质量提升更显著;土壤肥力质量空间变异性减弱,土壤肥力水平趋于一致,且空间变异受自然因素的影响降低,更多的受到人为管理因素的影响。     

中国禹城土壤盐渍化的时空变异及其预测

This research used both geostatistics and GIS approach to compare temporal change of soil salt between 1980 and 2003, to analyze the spatial distribution of surface soil salt, to developed methods for predicting soil salinization potential based on recent improvements to the Dempster-Shafer theory, and to develop probability maps of potential salinization in Yucheng City, China. A semivariogram model of soil salt content was developed from the spherical model, and then employing kriging interpolation the spatial distribution of salt content in 2003 was obtained utilizing data from 100 soil sampling points. Potential salinization distribution was mapped using an approach that integrated soil data of the second general survey in 1980 in Yucheng City, which included groundwater salinity, groundwater depth, soil texture, soil organic matter content, and geomorphic maps. With the support of Dempster-Shafer theory and fuzzy set technique the factors that affected potential soil salinization were characterized and integrated;and then soil salinization was predicted. Finally a prognosis map of potential salinization distribution in the research area was obtained, with higher probability values indicating higher hazards to salinity processes. The distribution of the potential soil salinization probability was a successive surface.     

张家港土壤表层铜含量空间预测的不确定性评价研究

定量土壤重金属含量空间分布预测结果的不确定性对于控制土壤空间数据的应用风险具有重要意义。采用序贯指示模拟方法对张家港土壤表层(0~15 cm)Cu含量的空间不确定性进行了定量评价。结果表明,张家港东部的集约农业区及中北部的冶金和电子类企业聚集区土壤表层Cu含量较高,其空间预测的波动性也较大,而该市南部土壤Cu含量较低,空间表达的波动性也较小;序贯指示模拟的模拟实现图像没有平滑效应,当给定一个Cu含量阈值时,序贯指示模拟可以定量任一空间位置Cu含量大于该阈值的概率,同时序贯指示模拟也可以评价描绘Cu含量大于该阈值的区域的空间不确定性。     

滨海盐土盐分空间分布的条件模拟和不确定性研究

以海涂围垦区为例,利用普通克立格插值法和序贯高斯条件模拟方法对土壤盐分的空间分布进行估值和模拟,并利用序贯指示条件模拟进行不确定性评价。结果表明,样区东南区域土壤盐分含量较高而北部区域盐分含量低。由普通克立格法得到的土壤盐分的空间分布整体比较连续,具有明显的平滑效应,估值结果数据的分布频率趋于平缓。序贯高斯条件模拟结果整体分布相对离散,突出了原始数据分布的波动性,其模拟结果数据的分布频率相对集中。预测精度上,序贯高斯条件模拟的预测结果精度相对较高。以评价标准204mSm-1作为土壤盐分含量的阈值进行的序贯指示条件模拟结果显示,在土壤盐分含量较高的东南部地区,超过阈值的概率超过75%,而北部很多盐分相对含量低的地区,超过阈值的概率值都低于25%。以超阈值概率为0.9、0.85和0.8三个值来选取盐分的高值风险区进行空间不确定评价,结果表明,联合概率比单点统计的概率更为严格,在划分较大范围高盐风险区域时,最好同时采用联合概率来进行信度评价。     

宣城市耕地质量等级及土壤养分空间分布特征

[目的]研究宣城市耕地质量及土壤养分特征,为其因地制宜提升耕地质量提供科学依据.[方法]基于GIS技术,从立地条件、剖面性状、耕层理化性状、土壤养分、健康状况、农田管理6个方面选取15个评价指标,利用模糊数学法和层次分析法开展宣城市耕地质量等级评价与土壤养分空间分布特征研究.[结果]宣城市耕地一至十等地均有分布.其中,...     

基于GIS和改进灰色关联模型的土壤肥力评价

运用在山东省禹城市开展的系统土壤调查采样和室内化验分析获得的土壤肥力各要素数据信息基础上,在GIS技术支持下,综合利用采样点肥力要素和空间信息数据,通过运用层次分析法、模糊评价等方法改进灰色关联模型,实现了土壤肥力综合评价定量化、自动化。评价获取了研究区土壤肥力等级面积及其分布信息,与实地调查分析结果相符,表明运用该技术方法对土壤肥力评价的可行性和科学性。该法开展的肥力评价对土壤资源的科学管理和可持续利用具有积极意义,并可为研究区提升土壤质量提供科学参考。     

苏州城市边缘带土壤综合肥力质量时空特征

对苏州市城市边缘带样区土壤进行系统的采样分析,应用一系列数理统计分析方法,阐述了研究区土壤主要肥力要素的空间变异特征及其影响因素;利用数值化土壤综合肥力评价手段,估算了研究区土壤数值化肥力质量指数及其空间分异规律;并通过与研究区历史数据对比,揭示了过去20年来苏州市城市边缘带土壤主要肥力要素及综合肥力质量的动态演变趋势。结果表明,研究区表层土壤电导率、CEC以及养分含量空间变异强烈,表现出城市边缘带土壤肥力分布的重要空间特征。经过过去20年的农业生产实践,研究区土壤主要养分含量总体上呈现增长趋势,土壤综合肥力质量明显提高。但土壤全K含量却呈下降趋势,表明土壤养分不均衡现象依然存在。土壤pH大幅下降,土壤酸化现象严重。选取的10个样本土属中,平均综合肥力质量指数增高和降低的土壤数量分别为5个和4个。同时,土壤综合肥力质量空间可变性显著增大,最大变幅与变异系数明显升高,反映出快速工业化、城市化与农业集约化背景下土壤资源利用方式与利用强度的变化对土壤质量结构及其空间变异特征的重要影响。     

坝地土壤养分分布特征研究

通过对延安市北沟小流域典型坝地土壤养分的测定,分析比较了其土壤养分时空分布特征。结果表明,北沟小流域坝地土壤养分分布不平衡,除钾素含量富足外,其它养分含量都很低,特别是有机质和磷含量趋于贫瘠化。有机质、全氮、全磷时空差异都不明显,而速效养分在层次上都表现出鞍形变化趋势且时空差异显著。该项研究可为坝地平衡培肥提供理论依据。     

基于不同模型的区域尺度耕地表层土壤有机质空间分布预测

研究不同模型对土壤有机质空间预测的性能差异对制定更加科学合理的采样策略、提升采样效率和提高土壤空间预测精度有着重要的指导意义。本研究将6496个土壤样点按8∶2的比例分层随机分成训练集与验证集,应用普通克里格、随机森林以及随机森林－回归克里格三种有代表性的数字化土壤制图（Digital Soil Mapping,DSM）模型,对河南省许昌市耕地表层土壤有机质含量及空间分布进行预测,对三种模型性能表现进行综合评价。三种模型输出的预测结果显示:研究区耕地表层土壤有机质含量水平一般,均值为18.70 ~ 18.81 g kg?1,变异系数0.15 ~ 0.17,属中等强度变异;空间分布总体格局为西北与西南部分山地褐土区、东南部砂姜黑土区表层有机质含量高,中北部脱潮土、石灰性潮土区表层有机质含量低。验证结果表明:三种模型性能表现无明显差距,预测精度基本一致,输出结果对研究区耕地表层土壤有机质变异解释百分比在33% ~ 34%之间,在相同和相近尺度土壤有机质空间预测案例研究里属中等水平。在协变量有限且样点分布较为均匀的情况下,普通克里格模型便于快速获得研究区目标变量的空间分布;如果协变量比较丰富且易于收集利用,或是进行空间预测的同时还需要甄别不同因素对目标变量的影响大小,则建议采用随机森林模型;协变量有限,但样点密度较大时,随机森林－回归克里格模型可能是对目标变量进行空间预测的不错选择。     

鲁中南山丘区耕地地力的遥感反演模型与应用

耕地地力是耕地生产能力的重要表征，地力的遥感快速准确反演是耕地资源利用管理的客观需求。该研究针对鲁中南山丘区，选择东平县和滕州市2个代表性县市，利用东平县的TM影像构建与筛选光谱指标，通过经典统计分析（一元线性回归、曲线回归、多元逐步线性回归）和机器学习（BP神经网络、极限学习机）方法构建与优选反演模型，进而在滕州市进行模型的验证和应用，同时对不同时相的反演模型进行了比较分析。结果表明：5类光谱指标与耕地地力综合指数均有显著的相关性，其中改进型光谱指数的r均大于0.684，能更好的反映耕地地力状况；最佳反演模型为经典统计分析方法中的IIG-MLSR 模型（Rv2=0.684，RMSE=5.674）和机器学习算法的IIG-BPNN模型（Rv2=0.746，RMSE=5.089）；模型在山丘区具有较好的普适性，地力反演与评价的结果具有相似的空间分布特征、相近的耕地面积比例和较高的空间契合度。其中2个最佳模型的高中低3级耕地的面积比例差普遍低于5.55%，空间契合度分别为84.50%和88.76%；模型动态反演分析结果显示，2007-2016年滕州市耕地地力不断提升，高级地由67.30%增加至80.72%；不同时相模型比较结果显示，多时相遥感反演耕地地力具备可行性，4月份冬小麦返青拔节期是反演的最佳时相，10月份裸土时相次之，8月份夏玉米时相最差。该研究提出了山丘区耕地地力快速定量遥感反演的有效方法，对完善遥感反演指标与模型，提高评价效率有参考价值。