江淮丘陵地区土壤养分空间变异特征——以安徽省定远县为例

以安徽省江淮丘陵地区的定远县为例,利用测土配方施肥获取的1 401个农田表层样点数据,运用地统计学方法和GIS技术研究了土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量的空间变异特征及其影响因素。结果表明,定远县SOM含量为17.74 g/kg,TN含量为1.04 g/kg,AP含量为13.45 mg/kg,AK含量为115.00 mg/kg,属中等水平。变异系数介于28.85%~73.38%,属中等变异强度。地统计分析表明,定远县土壤养分的变异函数符合指数模型,具有中等强度的空间自相关性,SOM和TN的空间自相关性稍强。土壤养分在空间上呈块状分布,SOM、TN和AK的空间分布总体上东南高、西北低;AP总体上西高东低。土壤养分空间变异主要受地形和土壤类型影响。     

石河子垦区农田土壤有机质和全氮空间分布特征研究

探明土壤有机质和全氮的空间分布,是合理科学配方施肥的重要依据。利用Arc GIS和GS+地统计软件,分析新疆石河子垦区农田耕层(0~20 cm)土壤有机质(SOM)、全氮(TN)和碳氮比(C/N)空间分布特征。结果表明:垦区SOM、TN和C/N的变异系数分别为42%、46%和28%,均属于中等变异;通过变异函数分析,SOM理论模型采用球状模型拟合较好,TN采用指数模型拟合较好,C/N采用线性模型拟合较好;SOM、TN和C/N的块金系数15%~54%,SOM和C/N具有中等自相关性,TN具有强烈的空间自相关性;SOM和TN在空间格局上有着很强的相似性,且垦区农田SOM和TN含量总体偏低,需要长期施用有机肥和配施化肥,增加垦区农田土壤有机质和全氮含量,提高土壤肥力。     

淮北平原农田土壤养分空间变异特征——以安徽省蒙城县为例

以安徽省淮北平原的蒙城县为例,利用测土配方施肥获取796个农田表层样点数据(0~20 cm),运用地统计学方法研究了土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量的空间变异特征及其影响因素。结果表明,蒙城县SOM含量为17.14±2.70 g kg~(-1),TN含量为0.85±0.14 g kg~(-1),AP含量为16.63±9.66 mg kg~(-1),AK含量为129.63±35.24 mg kg~(-1),属中等水平。变异系数介于15.75%~58.09%,属中等变异强度。地统计分析表明,蒙城县土壤养分的变异函数符合指数模型,具有中等强度的空间自相关性。SOM和TN的空间自相关性稍强,AP和AK的空间自相关性稍弱。土壤养分在空间上呈块状分布,SOM、TN和AK的空间分布总体上北高南低、在东南—西北方向上变异较强,在西南—东北方向上变异较弱。AP含量总体上由北到南,先降低再升高。     

植被恢复对毛乌素沙地土壤pH和养分含量的影响

为明确陕北毛乌素沙地不同植被恢复后土壤pH和养分含量差异及其空间分布情况,本研究使用经典统计和地统计方法,定量研究了该研究区域内不同植被恢复后土壤的pH、有机碳（SOC）、全磷（TP）、全氮（TN）和铵态氮（AN）差异及其空间变异特征。结果表明,不同植被恢复后,除有机碳外,其它各个指标呈现出大致相似的变化规律,4种植被的恢复效果为农地 > 林地 > 草地 > 灌木;pH的变异系数是8.34%,属于弱变异,块金系数是9.98%,具有强空间相关性;SOC、TP、TN和AN变异系数分别是86.44%、31.92%、87.76%和58.58%,属于中等变异,块金系数分别是40.62%、49.82%、49.94%和40.55%,具有中等空间相关性;半方差函数最佳拟合模型除AN是球面模型外,其它指标都是指数模型;各种养分含量总体上均表现出从东北往西南方向递减的趋势。     

秦巴山地县域土壤碱解氮空间变异与合理采样数的确定

[目的]了解秦巴山地县域土壤碱解氮的空间分布规律,确定合理的采样密度,为研究区农田养分管理提供科学依据。[方法]运用地统计学与GIS结合的方法,随机抽取不同采样密度的样点数据,进行插值分析,采用交叉验证法对插值精度进行评价。[结果](1)土壤碱解氮的变异系数为42.95%,属于中等变异;(2)块金值与基台值的比值约为1/2,具有中等强度的空间相关性,空间最大相关距离为9 171m;(3)样点数目从1 060个到742个时,变程以及块金值与基台值之比出现明显偏差,其相对误差分别为152.32%和36.1%,均方根误差(RMSE)、相关系数(R)同样出现明显偏差。[结论]汉滨区土壤碱解氮空间连续性较好,适当地减少采样密度,仍可以满足插值分析的需要,考虑到土壤碱解氮的空间变异评价的精度分析结果,县域土壤碱解氮的合理采样数应该控制在1 060个以上,即最大以345.5hm2为一个采样单元。     

湘西植烟土壤有机质和全氮时空变异特征研究

为揭示湖南省湘西州烟区土壤有机质(SOM)和全氮(TN)的时空变异特征和为合理施用有机肥和氮肥提供科学依据,采用经典统计学、地统计学和GIS等方法,对湘西州2000年和2015年植烟土壤SOM和TN时空变异特征进行了研究。结果表明:2015年SOM和TN平均含量较2000年分别增加了5.03g/kg和0.31g/kg,增幅分别达21.39%和21.99%,SOM和TN含量的最小值变小,变异系数、最大值和极差变大,Moran’sI指数标准化Z值下降,块金效应增加;SOM和TN含量"低""适宜"等级面积分别下降了3.42%、37.73%和2.04%、44.43%,"高""极高"等级面积分别增加了32.21%、8.94%和35.67%、10.80%。表明湘西植烟土壤SOM和TN含量和变异同时增加,SOM和TN空间自相关性减弱,随机变异性增强。植烟土壤SOM与TN含量表现出极显著的正线性相关,SOM的矿化释放是TN的一个主要来源。     

基于地理探测器的宝鸡市农田土壤养分影响因子分析

为分析陕西省宝鸡市农田土壤养分空间变异情况及其影响因素,选取土地利用类型、成土母质、土壤类型、高程、坡度、坡向、年均降水量、年均气温8种影响因子,借助地理探测器分析各因子对土壤有机质(SOM)、有效磷(AP)、速效钾(AK)、全氮(TN)养分空间变异的影响。结果表明:造成SOM空间变异主要三因子分别为土地利用方式、土壤类型、年均气温;AP与AK的主要影响因子为成土母质、高程、土地利用方式;对TN解释力较大的三因子为土地利用方式、土壤类型、成土母质。即各因子对土壤养分空间变异原因的解释力存在一定的差异,气温变化对TN和SOM影响较大,高程是对4种土壤养分解释力较强的地形因子。交互探测器探测结果表明:两因子间的交互作用对养分的解释力均强于单因子,地形因子与其他因子交互之后解释力显著增强。影响因子与养分之间主要作用方式为双协同作用和非线性协同作用。随着高程的变化,4种养分含量呈现不同的变化趋势。此外,通过与Pearson相关系数法分析结果进行对比,发现地理探测器可以得到与之一致的因子重要性排序,适用于该区域土壤养分的研究。     

近20年来旱地耕层土壤全氮和pH的变化特征——以云南墨江县为例

为明确旱地耕层土壤全氮(TN)和pH含量的时空变异特征。研究基于云南墨江县1985年第二次土壤普查数据及2006年测土配方施肥农业项目调查数据,通过spss17.0和Arc GIS10.1等软件,采用数理统计和地统计相结合的方法,探讨了近20年土壤TN和pH的时空变异特征。结果表明:近20年来土壤pH和TN均有不同程度的变化,土壤TN有一定程度的增加,增幅达3.45%,而土壤pH整体呈下降趋势,降幅达7.56%;1985年和2006年土壤TN含量分别为1.16±0.46 g kg-1和1.20±0.62 g kg-1,变异系数分别为40.07%和51.35%,两个时期TN变异函数均符合Exponential模型,块金系数分别为61.36%和79.48%,TN含量具有中等程度的空间相关性;2006年墨江县坡耕地耕层pH为5.01,较1985年有了一定程度的降低,降幅达7.56%,且土壤pH变异系数较小,分别为10.78%(1985年)和12.20%(2006年)。土壤pH变异函数理论模型分别符合Gaussian(1985年)和Exponential(2006年)模型,2006年土壤块金系数68.75%较1985年的53.33%有了明显提高,土壤pH空间自相关程度降低。近年来,由于人为耕作活动、施肥结构变化及工业污染物排放等随机因素和气候变化的影响,旱地耕层土壤TN有所增加,土壤酸化比较明显。     

桂西北典型环境移民迁入区土壤养分特征分析

在桂西北典型环境移民迁入区,分析了5种土地利用方式表层(0-20 cm)土壤有机质(SOM)、全量养分和速效养分的变化特征.结果表明,根据变异系数(Cv)大小,除速效磷(AP)为强变异外Cv＞1.0),其余土壤养分都为中等变异(0.1＜Cv＜1.0).整体而言,移民迁入区SOM、全氮(TN)含量处于较高水平,速效氮(AN)、速效磷(AP)含量处于中等水平,全磷(TP)、速效钾(AK)处于偏低水平,而全钾(TK)处于低水平.土地利用方式是影响土壤养分的主要因素.灌丛和荒草地的SOM,TN,AN处于较高水平,果园和旱地则处于中等水平;次生林SOM处于较高水平,TN处于中等水平,而AN处于偏低水平.除旱地和果园AP含量处于中等水平外,不同利用方式土壤的TP,TK,AP,AK含量处于低或偏低水平.由于采取了较好的水土保持措施,移民后较大规模的土地利用变化没有导致明显的土壤退化,但需要增加磷钾肥的施用量.     

基于地统计学和GIS的江西省森林土壤养分空间分布特征

土壤作为一种形态和演化过程都十分复杂的自然综合体,在成土过程中,受到不同的自然、环境条件因素的影响,使得土壤养分的分布具有高度的差异性。研究基于江西省340个森林土壤剖面5个土层(0—10cm,10—20cm,20—30cm,30—50cm和50—100cm)土壤养分数据,运用地统计学方法和GIS技术对江西省森林土壤有机质(SOM)、全氮(TN)及全磷(TP)空间变异特征进行研究,并分析了三种土壤养分在江西省的空间分布特点。结果表明:(1)垂直方向上看,江西省森林土壤SOM,TN均随土层深度增加而减少,而TP变化趋势不明显;水平方向上看,土壤SOM总体丰富,高值区主要在东北部和西部;TN具有明显的南北分异,赣北地区森林土壤TN含量较高,赣南地区较为缺乏;全省各地磷素较为缺乏,各方向无明显分异;(2)江西省森林土壤养分受植被类型、土壤类型影响大,土壤养分含量总体表现为棕壤黄壤红壤,竹林阔叶林针叶林;(3)SOM具有强烈变异性,各土层变异系数为77.88%~123.73%,产生了严重的"贫富差距",TN和TP具有中等程度的变异;(4)球状模型、指数模型、高斯模型能较好地描述江西森林土壤养分空间变异特征,TN和TP的空间自相关性在垂直方向上具有"上下强,中间弱"的规律,SOM表现为"上强下弱"的规律,植被因素和取样方式均为造成较大的随机性变异的主因;表层土壤中SOM和TN变程在100km以内,深层土壤变程均大于200km,TP自相关距离相对较小,为19~75km;(5)江西省山地森林土壤养分含量显著高于丘陵森林,土壤养分形成由江西省边界山区向吉泰盆地等中部地区递减的趋势。     

待复垦村庄土壤养分特征研究——以山西省西郜村为例

掌握复垦村庄土壤养分状况,有助于探究长期作为村庄的土壤养分特点,为土地复垦过程中改善土壤质量与土壤培肥提供依据。以山西省晋城市泽州县西郜村煤炭基地复垦村庄为研究区,运用地统计学与GIS相结合的方法,研究土壤中有机质、全氮、速效钾和有效磷养分含量及空间分布特征,并在地理信息系统支持下绘制土壤养分的空间分布图。研究结果表明:土壤这4种养分的变异系数范围为19.78%~29.45%,变异程度较小,有机质、速效钾的半方差拟合模型为球状模型,全氮、有效磷的半方差拟合模型为高斯模型;有机质、全氮、速效钾和有效磷的变程分别为59.70,54.47,55.89,66.87 m,块金系数分别为74.2%,74.9%,69.1%,76.5%,具有中等程度的空间相关性;研究区内4种养分分布略有差异,但整体上均在村庄中部含量较高,逐次向周围递减,土壤养分空间分布格局是在地形变化、人类活动以及其他随机因素共同作用下而形成的。掌握村庄土壤养分的空间分布规律,能够为煤炭基地村庄复垦后耕地质量提升、农田土壤养分精准管理和施肥决策提供一定的依据。     

近20年城乡交错带土壤养分时间空间变异特征分析——以北京市大兴区为例

以北京市大兴区为城乡交错带的分析样区,通过对1982年、2000年2期土壤养分变化情况进行时间空间变异特征分析,结果发现:1982～2000年近20年间大兴土壤养分除土壤速效K含量略有下降外,其他土壤养分含量均呈上升趋势,尤以速效P含量增长最多。各项养分增加值分别为有机质31.02%、全N 50 %、碱解N 37.89%、速效P 177%,而速效K则减少6.97%。1982年的5种土壤养分中,速效P的变异系数最高,为0.50;全N次之,为0.4;有机质、速效K、碱解N的变异系数较小,在0.28～0.32之间。2000年的5种土壤养分中,变异系数最高的仍是速效P,为0.57;速效K次之,为0.36;有机质、全N和碱解N含量的变异系数较小,在0.19～0.23之间。1982年有机质的块金值与基台值之比为45.32%,2000年的为26.54%,说明其在小尺度上的空间相关性增强。1982年速效K的块金值与基台值之比为36.96%,2000年的为29.82%。2000年全N、碱解N和速效P的块金值与基台值的比值大于1982年的比值。2000年各项土壤养分的空间相关距离均比1982年增大,基本上趋向于以大块状变异为主,具有较强的渐变性分布规律。     

吉林省玉米种植区土壤养分空间变异特征研究

本文以吉林省中部玉米种植区9县市为研究区域,采用传统统计学和地统计学相结合的研究方法,探讨研究区域表层土壤（020cm）有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和pH值的空间变异特征。结果表明:各养分的变异系数在10%～100%之间,属中等变异;有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的块金值（C0）与基台值（C0+C）比值介于25%～75%之间,表现出中等强度的空间自相关,而全氮和pH值表现强烈的空间自相关;根据决定系数（R2）和残差平方和（RSS）进行模型选择,几种养分均用指数模型拟合的效果较好;依据GIS所做的养分空间变异图可以很好地反应该地区的土壤养分空间分布状况,可以为该地区土壤养分的综合评价和施肥管理决策提供依据。     

华北平原典型农田土壤微生物生物量碳氮磷库的县域分布特征——以河北省曲周县为例

土壤微生物生物量是土壤中的活性养分库,直接参与土壤碳氮磷硫等元素的形态转化与生物地球化学循环过程,是反映土壤肥力与质量的重要生物指标。基于网格法采样,运用地统计学方法分析华北平原典型农田土壤微生物生物量碳氮磷库的空间分布特征及影响因子。结果表明:河北省曲周县域农田耕层(0~30 cm)土壤微生物生物量库在空间上呈斑块状分布,具有中等变异强度和明显的空间自相关性,微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)库储量分别为(C)64.14×10³t、(N)24.55×10³t、(P)2.80×10³t,作物产量与MBC和MBN存在显著正相关关系。不同种植体系下单位质量土壤MBC、MBN、MBP的量存在显著差异,小麦/玉米轮作体系下单位质量土壤微生物生物量的平均量高于棉花连作。土壤微生物生物量库的大小和空间分布均受种植体系和土壤肥力的影响,其中土壤有机碳含量是影响土壤微生物生物量库容及空间分布的一个主要因子。研究结果表明土壤微生物生物量库是我国北方典型农田土壤中不可忽视的潜在有效养分库。     

川南丘陵区近30 a来土壤养分时空变化

[目的]通过研究川南丘陵地区区域尺度上土壤养分的空间分异特征和时间变化特点,为该区域的土壤质量管理和农业可持续发展服务。[方法]基于GIS技术和地统计学方法,分析1982—2011年川南丘陵地区宜宾市南溪区长兴镇耕地土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾的时空变化情况。[结果](1)研究区5种土壤指标中,有效磷的变异系数最高,其余指标变异系数在22.18%~37.03%,属中等程度变异。(2)结构分析表明,1982年时土壤养分的块基比为25%~75%,属中等变异,结构因素和人为因素对其都有影响;到了2011年,各指标空间自相关性变弱,人为因素占主导作用。(3)克里格插值显示,研究区近1/2区域土壤氮素偏高,全氮和碱解氮含量在高等级及以上面积分别占39.26%和47.94%;磷素虽略有上升,但有52.68%的区域有效磷含量在5mg/kg以下,属严重缺磷;钾素含量在中上等级区域面积减少,大部分在中下水平,甚至出现了极低水平。[结论]经过近30a土地利用后,整体上研究区土壤养分北高南低,且呈重氮,轻磷,忽钾的态势,研究区以南要注意控制氮肥的输入,补充磷、钾肥。     

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。     

稻田土壤养分的空间变异性研究

本研究以嘉善县陶庄农场内一块5.1hm2的水稻田为研究区,区内不规则采样,共128个采样点。以土壤的pH、有机质、全磷、全氮、碱解氮、速效钾和速效磷含量为研究对象,研究其相应的统计规律,结果表明土壤各养分属性的变异系数在6.3%~35.61%之间,pH为5.3%;采用地统计的半方差函数分析,发现有机质,全氮,碱解氮和速效钾在一定范围内存在空间相关性;采用克立格方法进行最优内插,绘制了养分含量分布图,并对其空间变异进行了初步分析。     

Spatial Variability Studies in Banana for Identification of Nutrient Imbalance Using Diagnosis and Recommendation Integrated System

Spatial variability of soil properties and accompanying variability in plant nutrient concentrations in a banana growing enterprise were mapped using Geographic Information Service (GIS) technique to test the diagnostic sensitivity of Diagnosis and Recommendation Integrated System (DRIS) system. Variogram models of soil properties indicated that most of the properties exhibited definable spatial structures. The pH, available nitrogen (N), calcium (Ca), magnesium (Mg), iron (Fe), manganese (Mn) and zinc (Zn) showed strong spatial dependence, whereas available phosphorus (P), potassium (K), and sulfur (S) showed moderate dependence. Most of the plant nutrients exhibited higher nugget/sill ratio indicating often mismatch between soil available nutrient and plant nutrient concentrations. DRIS indices showed high diagnostic sensitivity for N, P, K, Ca, and Fe. Application of GIS for nutrient mapping along with DRIS was found useful for identification of yield limiting nutrients in soil and plant for developing nutrient management strategies.     

黄土塬面果园土壤养分特征及演变

为了探明黄土高原沟壑区长期种植果树对果园土壤肥力的影响,应用空间代时间的方法,对不同种植年限果园的土壤肥力状况进行多元统计分析。结果表明,果园土壤全磷、速效磷和速效钾含量丰富,有机质、全氮、碱解氮含量属中等偏下水平。不同果园中各养分变异较大的是土壤速效磷、速效钾,土壤有机质和全氮的变异系数最小。与当地农田土壤养分相比,果园土壤养分除有机质含量差异不显著,全氮含量显著低于农田外,其余养分含量均显著高于农田。总体上看,不同种植年限间果园土壤养分含量差异显著。果园土壤肥力综合指数与种植年限二者之间有显著的相关性,其变化趋势符合y=-0.0011x2+0.0419x+0.2078模型。在黄土高原沟壑区种植果树能够提高土壤肥力,但当果树种植年限超过19年时果园土壤肥力开始衰退,果园生态系统质量下降。