变量施肥对改善土壤养分空间差异性的综合评价

精准农业中一个非常重要的环节就是变量施肥,其核心思想是根据土壤中养分含量的多少来决定施肥量,以达到土壤养分平衡。目前通常对土壤养分情况评价的做法是分别考察每种土壤养分的变异情况,不能综合分析。因此,该文提出利用一种加权模糊聚类算法,综合评价经过变量施肥作业后土壤养分空间差异性的变化情况。通过对榆树市弓棚镇十三号村3号地未变量施肥、连续变量施肥2年和连续变量施肥5年的土壤养分进行综合分析比较,可知经过连续变量作业后土壤养分空间差异明显减小。     

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。     

岩溶断陷盆地土壤肥力空间异质性及其影响因素

土壤肥力是反映土壤各方面性质的综合指标,且与地貌、土壤母质等因子密切相关。为了解岩溶断陷盆地表层土壤养分状况,探索地貌和土壤母质对土壤肥力质量的影响,以典型岩溶断陷盆地——云南小江流域为研究对象,运用ArcGIS技术,综合统计学和地统计的方法研究了土壤肥力的空间分布状况,并且综合评价了土壤质量。结果表明:小江流域土壤养分较为丰富,土壤养分空间分布存在明显的异质性;不同地貌类型间土壤养分含量无显著差异,不同土壤类型间土壤养分差异较为显著。方差分析结果显示:土壤类型对土壤养分的影响强于地貌类型,二者的交互作用只对速效钾(p0.05)和pH值(p0.01)有显著影响。主成分分析表明,不同地貌类型间土壤综合肥力:台地槽谷区平坝区峰丛洼地中山区岩溶河谷,不同土壤类型间土壤综合肥力:石灰土水稻土红壤紫色土,不同地貌类型和土壤类型间土壤综合肥力差异显著。不同地貌和土壤母质影响着土壤的肥力质量,必须结合土壤的性质和相应环境条件,采取合理、有效的措施,改善土壤结构,提高土壤质量,为提升作物产量打好基础。     

基于环境因子和联合概率方法的土壤有机质空间预测

<正>土壤连续属性(如土壤中养分含量、重金属含量等)的空间分布特征和定量分布信息是进行土壤质量评价和区域环境综合评估的基础。精准农业战略的实施和各种区域生态评价均需要更详细更精确的土壤属性信息作为依据[1-2]。因此,土壤属性空间预测一直是土壤学研究的热点问题。经典地统计学以各种克里格插值法为代表,是土壤属性空间预测中的常用方法。但该方法缺乏对辅助信息(如环境信息)的有效利用[3-4],导致预测精度降低[5]。而土壤景观定量模型的理论依据就是土壤与环境的关系,但该法忽略了采样点之间的空间相     

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。     

基于Kriging插值法的土壤磷素空间变异图建立及分析

建立土壤养分空间数据库,并进行空间变异分析,已成为推进精准农业实施的前提和基础。本文结合国家“863”项目“玉米精准作业系统研究与应用”的要求,运用GPS（全球定位系统）采集地块信息,结合GIS（地理信息系统）技术,进行数据的处理,创建数据库、地图等操作,并应用Kriging（克里格）插值法生成土壤磷素养分空间变异图。通过对该区域土壤磷素养分空间变异特征的分析,为合理施肥、实行养分的分区管理、为指导农民科学种田,提供理论依据。     

平朔矿区开采受损及治理区土壤养分特征对比分析

[目的]了解山西省朔州市平朔矿区土壤养分分布的空间规律,为以后施肥决策提供依据,加速改善矿区土壤状况。[方法]以平朔矿区为研究区域,分别采集开采未损区、开采受损区、受损治理区3个区域的土壤样本各30组,再通过试验测得土壤的养分含量并用R和Sufer等进行分析处理获取不同区域的养分变化情况,最后根据样本各养分因子的隶属度值和权重系数对土壤养分情况进行了综合评价。[结果]通过和土壤养分含量分级与丰缺度标准相对比,结果表明平朔矿区的养分丰缺度为急缺或缺状态,除pH值外其他养分指标变异系数及含量波动大,尤其开采未损区。土地复垦虽然可以一定程度地改善矿区的受损土壤,但是受损治理区土壤要想恢复到开采前状态,还需要很长时间。[结论]平朔矿区的采矿和土地复垦对土壤养分含量和土壤养分分布有重要影响。     

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。     

基于县域耕地资源管理信息系统的土壤综合肥力评价

应用ArcGIS 9.3,MapGIS 6.7和县域耕地资源管理信息系统,综合运用层次分析法、模糊数学法,将临泽县土壤图、土地利用现状图、行政区划图叠加求交生成评价单元图,进一步采用层次分析法确定土壤肥力评价因子的权重,对评价指标建立相应的隶属函数,通过计算其隶属度,求得每个评价单元的土壤肥力综合指标值,并依据综合值确定了土壤肥力等级及其面积。结果表明:临泽县土壤综合肥力较高的区域占临泽县耕地总面积的46.51%;土壤综合肥力中等区域占18.54%;土壤综合肥力一般区域占14.17%;土壤综合肥力较差区域占20.68%。利用县域耕地资源管理信息系统与GIS可以快速科学地对土壤肥力进行科学评价,与传统的评价方法相比,可以节约大量的人力、财力和物力。     

基于GIS的水土保持措施下坡耕地土壤养分变异特征

以水保林地、水平梯田及地埂植物带组成的水土保持措施体系和无措施坡耕地土壤养分为研究对象,利用GPS定点采样,传统统计分析和ArcGIS地统计分析相结合,并通过参数及误差值对比,选取最佳空间插值拟合模型（球状模型）,研究水土保持措施体系和无措施坡耕地土壤养分的空间变异特征。结果表明:（1）5个指标的空间变异度对比:TP > 有效P > TN > 有机质 > pH,其TN,TP,有效P,pH值的空间变异受水土保持措施影响显著,有机质不仅受非人为因素影响,也受人为因素影响。（2）运用Kriging插值制图显示,5个指标在空间上分布均不均匀。采取水土保持措施后对土壤养分有一定的富集作用,含量显著高于无措施对照区;无措施坡耕地坡上、坡中和坡下部位土壤养分呈规律性降低趋势。而土壤pH值空间变异与有机质,TN,TP和有效P相反。（3）上坡位的水保林地对TN,TP和有机质的拦蓄作用最好,中坡位的水平梯田对有效P的拦蓄作用显著;由于下坡位的无措施对照区作为土壤养分流失的必经区域,土壤养分含量较高,表现出地埂植物带对养分的拦蓄作用不显著。通过土壤pH值的空间对比发现,种植相应植物使水保林地和地埂植物带土壤pH值下降了。     

青海湖流域土壤侵蚀敏感性评价

以青海湖流域为研究区,根据《生态功能区划技术暂行规程》,选择降雨侵蚀力、地形起伏度、土壤质地、植被类型作为土壤侵蚀敏感性的评价指标,在ArcGIS支持下生成单因子敏感性评价图,在此基础上基于ArcCIS的空间叠加分析功能,对土壤侵蚀敏感性进行综合评价.结果表明:研究区域内土壤侵蚀中度敏感区域占大部分,达到62.02％;高度敏感区域其次,为20.82％;轻度敏感区域和极敏感区域较少,分别为16.92％和0.24％.其中,对土壤侵蚀敏感性较高的地方主要有天峻县西北部和海晏县东部.     

不同取样方式下土壤质地空间插值的精度分析

为研究土壤质地的合理取样方式,进而研究其空间变异情况,为田间施肥及灌溉提供依据,本试验利用地统计学方法和GIS技术,在重庆市彭水县重庆烟草试验站,利用289个表层土样,研究了16 m间距的栅格取样法(对照,253个土样,扣除36个验证样点)、34 m间距的栅格取样法(115个土样)和随机取样法(115个土样)3种取样方式下土壤质地的空间插值精度。3种土壤颗粒指标中粉粒占68.43%,砂粒含量最少,占12.68%,黏粒含量略高于砂粒。砂粒和黏粒具有中等强度的变异性,粉粒具弱变异性,且数据符合正态分布。地统计分析显示,在分析该区域土壤质地时,采用栅格取样方法应适当增大取样间距,而采用随机取样方法可适当缩小取样间距。交叉检验显示,土壤质地成分在3种取样方式下的插值精度均以对照最大,栅格取样次之,随机取样最小。综合考虑插值误差、样品采集和分析成本及时效性等因素,本研究建议在该区域进行土壤质地空间变异规律分析为生产服务时应采用随机取样。     

基于GIS技术的上海精准农业水稻生产潜力估算模型——考虑土壤肥力空间差异的影响

基于精准农业精细与准确的原则,利用层次分析法与模糊数学相结合的方法,详细分析了试验区土壤肥力的空间分布情况,并将其作为水稻生产潜力差异的主要影响因素。此外再综合考虑光、温、水等因素的影响,分别计算了光合潜力、光温潜力、气候———生物潜力及各采样点的农业自然生产潜力。推算结果通过了实际资料的验证,生产潜力与当年水稻实际产量达到显著相关水平。同时根据农业自然生产潜力值绘制了空间分布图,根据图上各点所能实现的产量,可以确定具体的施肥量,对田间定点、定量施肥具有很好的指导意义,避免等同施肥造成的肥料浪费,降低对环境的污染。     

基于田间数据的土壤肥力质量综合评价

摘要：采集了小清河济南样区土壤表层的104个样点数据,进行了土壤速效钾、土壤速效磷、土壤有机质、土壤碱解氮和土壤酸碱度含量等区域化变量的实验室测定,基于内梅罗指数进行了土壤肥力质量评价,综合运用统计方法,序贯高斯模拟和空间滞后模型进行了土壤肥力要素变量的空间建模和综合评判。内梅罗评判结果表明研究区田块具有中等的土壤肥力质量,土壤有机质含量与土壤肥力质量具有较强的相关性,是影响该区肥力质量的关键因子。土壤有机质、土壤速效磷和土壤酸碱度变量的空间诊断建模结果表明,变量之间基于最大似然法的空间滞后模型的估计精度优于基于最小二乘法的经典统计模型估计,序贯高斯2 000次土壤内梅罗指数模拟结果表明土壤肥力质量具有一定的梯度变化,并呈现出高值和低值明显的条带状的分布,总体上表现为由内向外肥力质量减小的趋势特点,该研究对小清河济南样区肥料的施用具有参考意义。     

基于WebGIS和条码技术的土壤空间信息管理系统

针对精准农业土壤肥力诊断的需要,基于条码技术和WebGIS构建了针对土壤样品采集、化验和存储以及分析数据的空间管理与发布的松耦合系统。该系统基于条码技术对土壤样品采集、化验及存储等流程进行管理,基于WebGIS进行空间数据管理和发布,同时,基于Web Service技术实现数据同步,较好地解决了分布式系统中异构数据库数据的同步问题。应用实践表明,系统的设计思想和架构符合精准农业信息获取、信息管理的需要,同时,在大规模土壤调查、土壤监测领域也具有良好应用前景。     

基于GIS的县域耕地地力评价——以云南省云县为例

以云县为评价对象,基于ArcGIS软件的强大空间分析功能,采用层次分析法对耕地地力进行评价。评价结果显示:云县没有1级耕地分布,2~4级耕地有少量分布,占全县耕地8.23%;5~10级耕地分布较广,占全县耕地91.77%,云县耕地质量在国家标准地力等级体系中处于中等偏下水平。     

北京市大兴区土壤肥力的空间变异

该文旨在揭示北京市大兴区土壤肥力指标及肥力质量空间变化规律,为土壤培肥管理提供指导。通过实测研究区土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾和pH值五个肥力指标的含量,运用地统计学方法和Fuzzy综合评判法对其进行计算分析。结果表明：大兴区5种土壤肥力指标中,有机质、全氮、速效钾、pH值的块金值与基台值的比值C0/(C+C0)分别为0.38、0.25、0.29和0.50,说明它们具有中等的空间相关性;速效磷的C0/(C+C0)达到0.88,说明其具有弱的空间相关性;土壤有机质和全氮含量主要由北向南逐渐降低,速效磷主要从西南向东北方向逐渐降低,速效钾主要由东南向西北方向逐渐降低,pH值主要由南向北逐渐降低;大兴区土壤肥力质量呈现出明显的北高南低的趋势,5个等级地块分别占全区总面积的0.21%、6.35%、20.95%、29.45%和43.04%,Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类等地占整个区域面积的93.44%。大兴区土壤肥力总体水平偏低,除了与该地区土壤质地偏砂有关,同时也受到人为管理措施的影响。     

重庆稻油轮作区土壤养分状况评价

近年来，重庆市稻油轮作区存在施肥不当导致肥料利用率低、生态环境恶化等问题，这制约了水稻和油菜的健康生产。土壤养分状况与肥力评价是合理施肥的重要依据。本文在重庆稻油轮作区南川、永川和合川典型样田进行耕层土壤样品采集，并测定土壤有机质和全量及速效氮磷钾等20个养分指标来表征土壤肥力，同时采用SPSS软件进行因子-聚类分析，将所有样本的IFI值（土壤养分综合评价值）分为5个等级并进行土壤肥力评价。结果表明，三个稻油轮作区土壤酸化严重，有机质和总磷及有效磷含量较低，总氮、碱解氮、交换性钙和交换性镁及绝大多数微量元素丰富，但有效硼含量缺乏。因子分析显示有效硼、碱解氮、有机质、速效钾、交换性钾、有效磷、pH和交换性钙是影响重庆稻油轮作区土壤肥力的主要因素。土壤养分综合评价值IFI的聚类分析表明，重庆稻油轮作区土壤肥力表现为南川>永川>合川，且南川以中高肥力为主，永川和合川以低肥力为主。