空间插值方法在土壤养分评价中的应用——以滩小关水源地评价为例

以地理信息系统技术和传统技术相结合,定性与定量相结合,用系统论和对比分析的方法调查,分析,评价了滩小关水源地土壤养分质量状况,并针对其中存在的问题提出了建议。其中,利用GPS快速准确地测到带有坐标记录的采样点,利用ArcviewGIS对采样点进行空间插值获取土壤养分等级空间分布图并进行了科学的分析。结果表明:研究区土壤养分含量缺乏,尤其氮磷养分不足,有机质含量不高。     

基于3S技术的黄河三角洲土壤质量自动化评价方法研究

土壤盐碱化加剧、土壤质量退化是黄河三角洲土地开发利用中面临的重要问题，快速评价土壤质量对该区土地资源合理利用与保护有重要意义。该文利用GPS技术自动获取采样点信息，利用RS快速获取土地利用现状数据，利用MapGIS对数据进行矢量化，在ArcGIS下对采样点属性进行Kriging插值形成各指标分布图和隶属度分布图，最后利用指数和公式在ArcGIS下自动运算形成土壤质量分布图，并构建了基于3S技术的土壤质量自动化评价流程。评价结果与传统评价对照分析，一致性在90％以上，说明该方法准确可靠。     

精准农业中不同取样间距下Kriging插值精度对比研究

为了研究土壤不同养分的合理取样间距,研究选择了平顶山地区典型烟田为研究对象,在面积为4 hm2的地块上以20 m×20 m网格采样,共采集耕层(0~20 cm)土壤样品111个。在GIS软件平台上对采样点进行行列删除,人为改变取样间距大小,并运用地质统计学和普通克里格插值方法进行插值,生成了土壤各养分分布图。同时,随机选取7个样点,并将其在不同取样密度下的Kriging插值结果与实测值进行比较。由插值误差分析、独立检验、面积分析和养分分布图可以看出:在该研究区域内,碱解氮、速效磷、速效钾、速效铁和速效锌以20 m取样间距较为合适,有机质和速效铜的合理取样间距为60 m,速效锰则以40 m取样间距较适宜。研究目的是为该地区确定合理的土壤取样间距提供理论依据。     

基于熵权的土壤养分地球化学多级模糊综合评判——以陕西省关中地区为例

[目的]研究陕西省关中地区的土壤养分地球化学综合等级,为该区土地质量、生态管理以及土地资源的合理利用提供科学依据。[方法]利用土地质量地球化学调查中的大量、中量、微量元素等12种指标,构建基于熵权的多级模糊综合评判模型,使用熵理论确定权重,模糊评价等级,分层次多级评判,最大限度地区分了关中地区各评价指标的差异,综合、客观地进行评价养分等级。[结果]大量养分1和2等级比例占2.0%,中量养分1和2等级比例约占30.31%,微量养分1和2等级比例约占66.42%,土壤养分地球化学综合1和2等级土地所占比例为33.52%;河谷区域中的大量、中量、微量养分均较低;渭北台塬中量、微量养分丰富,大量养分较缺乏;中低山区大量、中量、微量养分均丰富;秦岭北缘微量元素丰富,大量养分元素处于中等水平,而中量元素较缺乏。[结论]关中地区大量养分缺乏,中量和微量养分充足,综合等级以2,3和4等级为主,但空间变异较大,需要整体施用富含大量养分元素肥料,同时针对不同景观区的养分短板,合理补充中量、微量元素肥料,以提高关中地区的土壤生产力。     

青岛市新机场建设耕作层土壤质量评价与剥离深度的确定

[目的]探索青岛市新机场耕作层土壤剥离的土壤质量评价方法,并根据土壤质量等级确定耕作层土壤剥离深度,为编制耕作层土壤剥离利用方案提供基础。[方法]依据指标设计原则,对耕作层土壤剥离理念及其目标要求进行分析,提出土壤质量评价指标体系。采用模糊隶属度模型评价土壤肥力,采用内梅罗综合污染指数评价土壤重金属及有机物污染状况,采用SQI指数对土壤综合质量进行评价,划分土壤质量等级,从而确定耕作层土壤剥离深度。[结果]1,3,4,5,8,11,12号采样点耕作层土壤质量等级为一级,2,6,9号采样点耕作层土壤质量等级为二级,7,10号采样点耕作层土壤质量等级为为三级。[结论]一级土壤质量最好,耕作层平均厚度为20cm。建议的土壤剥离深度为30cm;二级土壤质量较好,耕作层平均厚度为20cm,建议对新机场建设项目损毁占用土地的耕作层土壤剥离,土壤剥离深度为20cm;三级土壤质量中等,耕作层平均厚度为20cm,选择性的对新机场建设项目损毁占用土地的部分优质耕作层土壤按层次剥离,土壤剥离深度为10cm。     

华北平原区土地整理耕地经济潜力评价研究

对土地整理耕地经济潜力进行评价,是土地整理中重要的技术工作之一,其结果可为土地整理经济效益评价提供重要依据.以河北省南和县土地整理项目为例,采用GIS技术、层次分析法和指数和法,选取了面积、土壤、地块、生产、交通5个因素,9个因子,对土地整理耕地经济潜力评价指标体系、评价方法及整理前后价值变化进行研究.结果表明,研究区在整理前主要为水浇地和旱地,耕地经济潜力级别主要为二、三级,占耕地总面积的93.84％,整理后主要为水浇地,耕地经济潜力级别主要为一、二级,占耕地总面积的98.51％,整理后经济潜力总体提高了30.53％;土地整理耕地经济潜力增值系数为1.305 3,整理后耕地经济潜力总体提高了30.53％.研究结果对土地整理耕地经济潜力评价有借鉴意义,可以为华北平原区土地整理绩效评价提供依据.     

海涂围垦区土壤质量综合评价的指标体系研究

以苏北海涂围垦区为研究区域,选取与作物生长密切相关的理化性质为指标,采用模糊数学方法对土壤质量状况进行了定量评价,获取了区域土壤质量状况分布图,并对不同指标体系下的评价结果进行了比较分析.结果表明:研究区土壤质量状况总体较差,有机质是重要的土壤质量评价因子,土壤盐分与地下水矿化度是土壤质量的主要限制因子;不同评价方案获得的土壤质量状况具有空间相似性,西部棉花种植区土壤质量状况总体优于东部的水稻种植区;体积质量对土壤质量评价差异影响较小,速效养分对土壤质量评价影响较大,基于速效养分的土壤质量评价精度高于全量养分;在其他因素获取困难的情况下,采用土壤有机质、速效养分和盐分或仅采用土壤有机质和盐分作为评价指标亦能较好地反映土壤质量状况.该研究可为海涂围垦区土壤质量快速评价指标体系的构建、中低产地的科学改良和管理提供一定理论依据.     

土地整理年限对紫色丘陵区土壤质量的影响

为研究土地整理对紫色丘陵区土壤质量所产生的累积效应,采用野外采样与室内分析相结合的方法,从土壤理化性状及生物学性状的角度出发,分别对土地整理后1、3和5 a间各坡位的土壤质量变化规律进行了探讨。结果表明,在整理年限为1～5 a的范围内,2°～6°、＞6°～15°、＞15°～25° 3个坡位土壤有机质及速效氮质量分数随整理年限增加呈现先减后增的趋势;土壤速效磷及速效钾质量分数在整理后1a的时间内均降低,但随整理年限的推移速效磷质量分数有回升的趋势,速效钾质量分数却未见回升;土壤阳离子交换量均大于未整理土壤,增幅为19.44%～24.04%。土地整理后的5 a间,土壤生物学性状在各坡位的变化规律增减不一,仅土壤酸性磷酸酶活性在3个坡位处表现出逐渐增加的规律性变化,且具有显著性差异。土壤质量各指标的变化在整理后1 a表现最为不均,整理后3 a和5 a则有一定程度的提高。因此,紫色丘陵区土地整理的实施能促进土壤理化性状和生物学性状的改善,提高土壤综合质量,并且随着整理年限的增加,这种改善土壤质量的效果表现越为明显。     

黄土丘陵沟壑区沟道造地土壤养分变化特征及评价

[目的] 研究黄土丘陵沟壑区治沟造地工程后沟道土壤养分的变化特征，为该区改进土地整治方法，采取合理耕种管理措施及提高养分资源利用率提供科学依据。[方法] 以陕西省延安市典型治沟造地项目区土壤为研究对象，采用统计分析方法，分别对项目区整治前、整治后2，3，6 a土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾4个指标的变化特征进行分析，并采用物元模型对其进行综合评价。[结果] ①除速效钾外，研究区土壤养分含量普遍较低；沟道中土壤养分变异程度较大，属中等变异程度，土地整治后，沟道中各种养分变异系数有变小的趋势。②沟道土地整治后6 a时间内，随工程实施年限的增加，土壤有机质含量呈现出先减少后增加的趋势，6 a时含量低于整治前；土壤全氮和有效磷含量呈现先增加后减少的趋势，6 a时高于整治前；土壤速效钾含量持续降低。③沟道土地整治后3 a，土壤养分评价等级恢复到整治前水平，且有继续提高的潜力。[结论] 与坡面土地整治相比，黄土丘陵沟壑区沟道造地土壤养分恢复时间更短，可根据沟道不同位置土壤养分变异特征，调整沟道作物空间布局，实施不同程度和方法的管理措施，增加粮食产量。     

基于因子-聚类分析的菠萝园土壤养分状况评价

为了解海南万宁市和琼海市菠萝主产区土壤养分现状,调查测定了240个土壤样品养分含量,分别进行单项养分指标等级评价和基于因子聚类分析综合评价。等级评价结果表明,调研区域土壤酸化现象严重,pH <4.5的强酸性土壤占比达78.33%;土壤有机质含量普遍较低,有55.83%的调研地块有机质含量处于缺乏状态<2%;82%以上地块土壤碱解氮和速效钾缺乏;土壤速效磷含量较高,处于中等及以上等级地块比例占82.92%;交换性钙和交换性镁含量普遍缺乏;微量元素有效锌、有效铜和有效硼在部分地块含量较低,分别有17.05%、46.25%、34.17%处于较缺乏及以下等级水平。因子分析表明,测定的10项养分指标可提取出4个公因子,其中因子1和因子2表征的有机质、碱解氮、速效钾、pH、交换性钙和交换性镁是影响菠萝园土壤养分综合状况最主要的因素。进一步对土壤养分综合评价值IFI值进行聚类分析可知,万宁市菠萝园土壤IFI值范围为-0.669～1.605,均值为0.104,其中仅有29.16%的土壤处于中等及以上肥力水平;琼海市菠萝园土壤IFI值范围为-0.767～1.113,均值为-0.104,仅有17.50%的土壤处于中等及以上肥力水平;整体来说,万宁市菠萝园土壤养分综合评价状况优于琼海市菠萝园土壤。     

土地整理后土壤理化性状和烤烟产质量空间变异

为了弄清土地整理后土壤理化性状指标、微生物数量以及烤烟产量和质量的空间变异情况,在福建三明烟区整理后烟田进行了大田取样分析和定点调查。结果显示,土地整理后土壤有效养分比全量养分空间变异大,变异系数超过30%;土壤微生物计数及多样性指数变异系数在66.17%～111.71%,均属于强变异;土地整理对烤烟产、质量均质性影响最大的是上、中等烟比例和糖碱比,烤烟产、质量的变异以285.91 m小范围为主。总之,土地整理后土壤理化性状和微生物数量空间变异明显,对烤烟产量和质量的均质性影响较大,需要进行改良。     

基于农用地分等修正的土地整治项目对耕地质量的影响评价

土地整治可提升耕地自然质量,改善耕地生产条件,研究土地整治项目对耕地质量的影响具有一定意义。该文以上高县2012年土地整治项目为例,在耕地质量等别年度更新的基础上,分析土地整治项目工程对耕地自然质量和生产条件的影响,通过判别耕地自然质量稳定因素和变化因素,增加土地利用修正因素构成评价体系,按农用地分等思路,从整治前后耕地质量等别的变化来研究土地整治项目对耕地质量的影响,并通过多元回归分析方法分析对耕地质量影响较显著的因素。研究结果为：整治后研究区自然质量等从9.06等提升至8.81等,利用等从6.03等提升至4.68等;土地整治项目对耕地质量变化影响较显著的因素主要有：有机质含量、土壤pH值、排水条件、灌溉保证率、田块规整度、路网密度。研究结果表明：耕地自然质量变化因素和土地利用修正因素的选取可准确反映土地整治项目工程特征,评价结果也符合耕地质量真实情况。该文的农用地分等修正方法对于整治后耕地质量评价是可行的,同时评价结果可作为土地整治绩效提供依据。     

山东低山丘陵土地整治区耕地生态价值评价

耕地具有重要的生态价值,但难以定量评价。低山丘陵是中国土地整治的重要区域,整治前后耕地生态价值发生变化。该文以山东省莱芜市里辛土地整治项目为例,基于生态服务价值评价理论,采用替代法、市场定价法等方法,探讨了低山丘陵土地整治区耕地生态价值评价方法及整理前后耕地生态价值变化。结果表明,研究区耕地气体调节、营养循环、水源涵养和土壤保持4种生态服务功能的整理前后总价值分别为428.61和774.90万元,耕地具有较高的生态价值,其中气体调节价值最大。整理后耕地生态价值比整理前增加346.29万元,增值率80.79%,土地整理生态效益显著,其中气体调节价值增加最多。该研究方法对耕地生态价值定量评价有借鉴意义,评价结果可为莱芜市里辛土地整理绩效评价提供科学依据。     

针对农户地块的施肥决策支持系统的设计与实现

针对中国耕地管理单元散乱、施肥盲目性大的现状,以地块为施肥单元的决策支持系统可以为农户提供更精确的按需定位的施肥指导。以海伦市光荣村为例,以遥感数据、田间采样数据、农户调查数据为数据源, 利用GIS和地统计学的研究方法建立基于农户地块的施肥决策方案管理单元图, 根据长期定位实验数据和养分平衡原理设计施肥模型;在Super Map Object平台上研制开发了光荣村施肥决策支持系统,实现了针对农户承包地块的可视化的施肥指导平台。利用该平台帮助农民按需施肥,从而减少施肥盲目性,促进黑土区土壤生态修复,保护生态环境。     

石漠化治理区不同生态恢复模式土壤质量评价

为研究贵州省喀斯特石漠化地区不同生态恢复模式土壤养分及土壤质量情况,以贵州省黔西南州贞丰—北盘江石漠化治理示范区为研究区,采用土壤质量综合指数法对花椒、金银花、核桃和撂荒地4种不同生态恢复模式下土壤质量进行了评价,分析了不同生态恢复模式下土壤理化和微生物指标的分布规律。结果表明:4种生态恢复模式下0—5 cm表层土壤养分富集明显,且20 cm土层内随着深度的加深,各营养指标总体呈下降趋势;与短年限撂荒地相比,花椒、金银花和核桃样地总体土壤物理性状较好,养分含量高,土壤微生物生物量明显改善。土壤质量综合指数花椒（0.671） > 金银花（0.664） > 核桃（0.597） > 撂荒地（0.589）,表明花椒、金银花对土壤质量提升成效较好,在石漠化治理土壤环境的改善中发挥了积极的作用。     

基于德劳内三角化和二分查找法的土地自动分配方法

为解决预分方案制定效率低的问题,该文提出一种基于德劳内三角化和二分查找法的地块分配算法。首先生成待分配地块的最小边界几何(minimum bounding geometry,MBG),对MBG进行三角剖分;其次在地块内通过累加三角形的面积执行查找,接近合同面积时采用二分查找法进行微调;最后遍历项目区内所有地块直至生成土地预分配方案。通过对算法进行编程实现,以试验区的土地整治项目为例对算法的可行性进行验证,并从分配效率、精度和形状指数3个方面对结果进行评价。结果表明:项目区内的地块划分仅需231 s,与仅用二分查找法相比,采用该文方法分割效率提高29.3%,精度提高28.2%,形状规则度提高18.2%;在减少农用道路占地面积的同时,分割后的地块具有良好的通达性。该方法可满足自动创建和动态调整土地分配方案的需求,为在一定约束条件下制定最优土地分配方案提供了技术支撑。     

东北平原典型农业县农田土壤养分空间分布影响因素分析

结合常规统计方法与GIS空间分析方法，定量研究了东北平原典型农业县——吉林省德惠市土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾空间分布的主要影响因素。研究表明，不同高程的土壤养分含量不存在显著差异；不同坡度的土壤有机质和全氮存在显著差异，坡度相对较大的地区由于受到土壤水蚀的影响导致有机质和全氮含量有所降低，而坡度因素对土壤速效磷和速效钾含量的影响并不显著；土壤类型和土地利用方式都对土壤养分的空间变异存在明显的影响。对4种土壤养分的分布进行空间插值，结果表明，以中部饮马河为分界线，饮马河以东土壤有机质、全氮、速效钾含量较西部为低，而速效磷空间分布的随机性较强。     

基于可改良限制因子的耕地质量等别提升潜力研究

分析不同尺度耕地质量等别提升理论潜力和实际潜力空间分布特征,为加强耕地保护和提升耕地质量提供依据。该文以辽宁省大石桥市为研究区,基于大石桥市农用地分等结果,筛选土地整治工程可改良限制因子,构建指数提升潜力模型测算研究区耕地质量自然等、利用等和经济等指数的理论潜力与实际潜力。运用面积加权法和局部空间自相关法,揭示研究区乡镇、村级和地块不同尺度的耕地质量等别提升潜力的空间分布特征。结果表明:1)各乡镇耕地质量等别提升潜力空间差异明显,呈现东高西低,依次递减;2)各行政村耕地质量等别提升潜力东部属于正相关类型(高-高型)且集中连片,中部正相关类型(低-低型)面积较小且零星分布,西部为随机分布;3)东中部地块耕地质量等别提升潜力较大,东部坡耕地宜实施土地平整工程,中部耕地宜实施灌溉与排水工程。研究结果可为区域规划土地整治重点工程和划定耕地保护分区提供理论与技术支持。     

基于投影寻踪的土壤养分综合评价及影响因素研究

客观、精准研究土壤综合养分及影响因素，可为农作物科学施肥提供参考依据。以陕西省旬邑县苹果区为研究区，选取有机质、碱解氮、速效钾和有效磷为评价指标，将投影寻踪综合评价法运用到土壤养分评价中，根据最佳投影方向，计算土壤养分综合投影指数，并依据经验等级对应投影值，从而评价土壤养分等级，基于普通克里格和GIS绘制土壤养分综合指数等级分布图，并利用随机森林的importance()函数分析影响因素对养分含量的重要性。结果表明：研究区CPI的变幅为0.653-1.516，平均值1.022，变异系数为14.746%，呈中等程度变异，同时CPI属于Ⅲ级和Ⅳ级；基于80%训练集和20%验证集的精度交叉验证，球面函数为最优理论模型；土壤综合养分的总体空间分布格局：除土桥、职田和湫坡头镇东部的养分等级高，土壤养分等级从西部向东部递减，从高到低的面积比例为：14.415：28.522：35.450：20.115：1.498，土壤综合养分属于中等及偏下水平，且主要分布在东部；高程、气温和坡度等因子是影响区域土壤养分的主导因子，且每项影响因子对土壤养分含量的影响度差异大。研究结果与当地实际相吻合，为当地果园提高土壤肥力提供科学依据，也为区域土壤养分评价提供了新思路。