农田土壤微量元素含量的空间变异特征和影响因素

以浙江乐清市乐成镇为研究区域,采用地统计学和地理信息系统(GIS)相结合的方法,对土壤中有效态Fe、Mn、Cu、Zn和B含量的空间变异规律及其影响因素进行研究。描述性统计结果表明,土壤中微量元素Fe、Mn、B含量属于中等变异,Cu、Zn属于强变异。描述空间变异的半方差函数分析表明,Fe、Zn和B的最适模型是球状模型,Mn为指数模型,Cu为线性模型;Fe、Mn、Zn和B的块基比均小于25%,表明具有强烈的空间相关性,Cu的块基比大于75%,表明Cu含量具有较弱的空间相关性。土壤微量元素含量空间分布总体上呈现由东部向西部递减的趋势,其中Fe、Mn和B明显表现出连续分布的特点,Cu、Zn的分布没有明显的规律。土壤类型对Mn、Cu的含量有着显著影响,水稻土中Mn、Cu的含量显著高于红壤;土壤养分和微量元素的相关性分析可知,Fe与土壤pH、OM、全氮、碱解氮以及速效钾呈极显著相关,Mn、B与pH、速效磷和速效钾之间有显著或者极显著的相关性,Cu仅与速效钾显著相关,Zn的含量受土壤养分的影响较小,没有达到显著水平。     

不同地形部位耕地微量元素空间变异性研究-以永济市为例

在永济市耕地资源管理信息系统和传统地统计学的支持下,以半变异函数为主要工具,通过GS 软件对永济市耕地土壤的6种微量元素的空间变异特征进行了初步研究。结果表明,研究区耕地土壤中6种微量元素中Zn和Mo属于中等变异强度的范围,Fe、Mn和B属于中等偏低的变异强度范围,而Cu则在河漫滩区属于中等变异强度,在其他地形部位则表现为中等偏低的变异强度。河漫滩区微量元素Cu、Zn和Mo,盆地区微量元素Zn、B、Mo,丘陵区微量元素Zn、Mo以及山地区的Zn和Mo属于中等变异强度,其他则属于中等偏低的变异强度。丘陵区6种微量元素含量在所研究的尺度上的总变异中既受到自然因素所引起的空间变异影响,同时也受到一些随机因素的影响,影响力为中等尺度;河漫滩区6种微量元素含量的总变异具有强烈的空间相关性,说明在河漫滩区自然因素对空间格局的影响起主导作用。通过对研究区耕地土壤中6种微量元素的统计特征与空间变异性分析,为进一步合理地进行土地利用规划提供了理论依据,并且对土壤养分综合管理以及进行土壤改良和耕作都具有一定的指导作用。     

长江中游农田土壤微量养分空间分布特征

为了更好地掌握长江中游土壤肥力状况,运用地统计学和Arc GIS技术相结合的方法,对湖北、湖南、江西三省41 943个土壤样品的微量养分(铁Fe、锰Mn、铜Cu、锌Zn、硼B)含量的分布特征和空间变异进行研究。结果表明,长江中游土壤有效态Fe、Mn、Cu、Zn、B的平均含量分别为88.0、27.2、3.05、1.71、0.41 mg kg-1。空间分布特征表现为Fe、Mn均以江汉平原区较低,Zn以湖南省较低,Cu、B空间分布较为不均;与第二次土壤普查结果相比,土壤微量养分含量均有所提高,其中Fe、Mn、Cu含量为缺乏或严重缺乏的面积比例分别降至0.1%、2.2%和0.1%,而Zn和B分别为30.8%和17.7%。不同的土地利用类型、土壤类型和成土母质对土壤微量养分均有不同程度的影响。随着微量养分在农业生产中的贡献越来越突出,亟须根据土壤微量养分的分布特征进行分区管理。     

遵义市部分烟区烤烟中、微量元素含量及其空间分布

【目的】作为烟草生长发育所必需的营养元素,中、微量元素对于协调烟株生理机能、烤烟产量、品质的形成和增强抗病能力有着大量元素不可替代的作用。本研究基于野外取样与室内检测所获得的烟叶养分信息,旨在探求遵义市部分烟区烤烟烟叶中微量元素特征与空间分布情况,为该地烤烟生产养分分区管理、配方施肥技术和化肥减量提效提供科学参考。 【方法】运用经典统计学方法,初步对研究区烤烟烟叶中微量元素的丰缺状况进行分析评价,并结合 GPS 定位,以地统计学的半变异函数为工具,定量分析了研究区烟叶中微量元素的空间变异特征,采用 Kriging 插值法,得到烟叶中微量元素含量的空间分布格局。 【结果】1) 研究区 C₃F 等级烟叶 7 种中微量元素含量平均值分别为 Ca 20.3 g/kg、Mg 3.7 g/kg、Cu 4.42 mg/kg、Zn 34.85 mg/kg、Fe 229.81 mg/kg、Mn 205.43 mg/kg、Mo 0.25 mg/kg,含量范围分别为 Ca 14.7～27.3 g/kg、Mg 1.3～8.0 g/kg、Cu 1.69～8.83 mg/kg、Zn 12.31～56.11 mg/kg、Fe 141.62～339.00 mg/kg、Mn 66.21～426.11 mg/kg、Mo 0.06～0.60 mg/kg,各元素变异系数在 12.8%～48.7% 之间,均表现为中等强度变异;参照烟叶中微量营养元素分级标准,研究区烟叶适宜范围内钙占 95.2%,高水平锰含量占 65.1%,低水平镁、铜、锌、铁含量分别占 26.5%、55.4%、32.5%、20.5%,适宜水平镁、铜、锌、铁分别占 48.2%、25.3%、63.9%、79.5%,烟叶钼含量总体较缺乏。2) 研究区烟叶中 Ca、Mg、Zn 和 Fe 符合正态分布,Cu、Mn、Mo 经对数转化后均符合正态分布,分别选择指数模型作为 Ca、Cu、Fe、Mo 的最优拟合理论模型,Mg、Zn、Mn 为高斯模型,得出烟叶中 Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn、Mo 7 种元素各项异性比均大于 1,块金系数分别为 43.8%、26.9%、31.0%、58.4%、69.0%、32.6%、42.7%,变程分别为 148.099、137.407、15.554、18.723、25.624、88.770、74.749 km。 【结论】研究区烟叶 Ca 含量基本在适宜范围内,Mn 含量总体较高,Mg、Cu、Zn、Fe 含量基本在低–适宜水平,Mo 较缺乏。地统计分析表明:7 种元素均具有空间各向异性;空间变异指标块金系数大小顺序为 Fe > Zn > Ca > Mo > Mn > Cu > Mg,均为中等空间相关性;空间自相关范围由大到小依次为 Ca、Mg、Mn、Mo、Fe、Zn、Cu。采用地统计插值绘制的空间分布图,直观地反映了研究区烟叶中微量营养元素的含量分布状况。     

梁子湖湿地土壤养分的空间异质性

2003年10月利用地统计学方法对梁子湖湿地保护区内一块63.9km2区域的土壤养分的空间变异进行了研究。以400m400m的网格采集了101个表层(015cm)土壤样品。分析结果表明,土壤养分有较大的空间变异,土壤有机质、全氮、全磷、速效氮变异系数分别是36.0%、30.6%1、3.7%和29.3%;速效磷的变异系数最高为50.4%。土壤有机质、全氮、全磷、速效氮和速效磷的理论模型均为球状模型。土壤有机质、全氮、全磷、速效氮具有中等空间自相关性,随机变异分别是68.5%、68.3%、75%和71.5%;速效磷的自空间相关性较弱,变异为82.4%。5种养分的空间自相关距离比较接近,变程在2853m～963m之间。通过克里格插值进行土壤养分空间插值制图显示,土壤养分表现出空间分布的相似性。     

曲周县农田土壤有效微量元素含量空间变异特征及影响因素初探

以河北省邯郸市曲周县为研究区域,采用地统计学与地理信息系统相结合的方法,对曲周县农田土壤有效微量元素铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)含量的空间变异特征及其主要影响因素进行了初步研究和探讨。结果表明:土壤有效Fe、Mn含量的最优理论模型为指数型(R2为0.887和0.553),有效Cu含量为球状模型(R2为0.988),有效Zn含量为高斯模型(R2为0.977)。土壤有效微量元素含量的空间变异程度和空间相关性由大到小依次为:Zn> Cu> Mn> Fe,Fe> Zn> Mn> Cu。从空间分布来看,土壤有效Fe、Mn、Zn含量主要处于低水平,并且土壤有效Fe、Mn、Cu含量以片状分布为主,土壤有效Zn含量呈现由西向东逐渐递减的趋势。土壤有效Fe、Mn、Cu、Zn含量与土壤有机质含量均呈极显著正相关,与土壤pH间没有显著的相关,而土壤有效Cu含量则与土壤pH间存在显著正相关。总体而言,曲周农田土壤有效Fe,Mn,Zn含量相对较低,而有效铜含量相对较高。如果种植对铁锌敏感而且需求量相对较高的作物,应该考虑Fe、Zn肥的施用。     

辽西乡镇域耕地土壤中微量元素的空间变异性分析

以辽西阜新县建设镇为研究区域,采用传统统计学和地统计学相结合的方法,对该区域内耕地中微量元素的含量和空间变异特征以及克立格空间插值进行研究,结果表明:土壤中Zn元素变异系数最大,为70%,Ca和Cu居中,变异系数分别为58.81%和56.36%,Mn变异系数最小,为10.78%;高程与土壤各养分均呈负相关性,其中Mg、Fe和Mn、Zn、Cu元素分别与高程表现为显著和极显著的负相关;除Zn以外,其余各元素的块金值与基台值之比皆小于0.25,分别表现为中等空间相关性和高度空间相关性;插值结果表明,Cu在东南部富集,Zn由东北向西南呈现明显的阶梯变化趋势,其它个元素空间差异不大。     

马龙县植烟土壤养分空间变异特征及适宜性评价

采用GPS定位技术,在马龙县进行大规模的植烟土壤取样,对区域内植烟土壤养分状况的总体特征、空间变异特征进行了研究,并基于地统计学方法和模糊数学原理对植烟土壤养分适宜性进行综合评价.结果表明:马龙县植烟土壤pH、有机质、有效S和水溶性Cl含量适宜,全N和碱解N含量偏高,速效P、速效K、有效Ca、有效Mg、有效Cu、有效Fe、有效Mo和有效Mn含量丰富,有效Zn含量中等,全P、全K和有效B含量偏低;区域内植烟土壤养分指标均表现为各向异性分布,其中有效Ca、pH、水溶性Cl、有效B和速效K等5项养分的空间变异主要受随机因子影响,其他养分指标的空间变异同时受结构性因素和随机性因素影响;马龙县植烟土壤适宜性空间分布图表明,土壤养分适宜性指数为优的区域占研究区域总面积的0.19％,为良的区域占19.63％,为一般的区域占59.17％,为中等的区域占21.01％,为差的区域占0％.     

三工河流域绿洲土壤微量元素有效含量特征分析

土壤微量元素的含量与分布特征是反映特定地区环境状况的一个重要因素,对土地资源的合理开发和利用具有重要意义.本研究以天山北坡三工河流域冲积平原型绿洲为研究区,选择盐土、潮土和灰漠土3种土壤类型,分析其B、Mn、Zn、Fe、Cu等微量元素的有效含量特征.结果表明:⑴以"全国农业系统的土壤速效微量元素丰缺指标"为标准,土壤有效Mn含量属于极低水平,有效Zn和Fe含量属于中等水平,有效Cu属于丰富水平,有效B属于极富水平;⑵三工河流域绿洲土壤中有效Mn、Zn、Fe、Cu含量与土壤pH呈负相关关系;土壤有机质对有效Fe、Cu含量影响很大;有机质和Mn的关系不明显,这和湿润地区研究结果存在显著差异;⑶不同的土壤类型对于土壤有效B、Zn和Fe的含量影响显著;潮土中微量元素的有效含量与盐土、灰漠土中含量相比有显著差异.     

不同使用年限蔬菜大棚土壤溶质含量变化的试验研究

在石灰性褐土上分别选取种植1、3、6、9年蔬菜的大棚土壤，旨在研究不同种植年限对土壤养分、盐分、微量元素及重金属的影响。结果表明，随着种植年限的增加，大棚土壤的养分、盐分等均显著高于对照，其年度增长率表现为有机质＜氨态氮＜全盐量＜速效钾＜硝态氮＜速效磷，其中速效磷、硝态氮、全盐量依次较对照提高21.8倍、15.9倍、2.3倍。微量元素的年度增长幅度表现为Mn＜Zn＜Cu＜Fe，其中有效态Cu、Zn、Fe含量均高于临界值。重金属年度的增长幅度表现为Pb＜Cr＜Cd，虽然Cr、Cd、Pb均未超标，但大棚土壤养分、盐分、微量元素与重金属含量均随大棚利用年限的增加呈递增趋势，须引起人们的关注。     

广元植烟土壤有效态微量元素的空间变异特征及影响因素

为揭示广元植烟区土壤有效态微量元素含量空间变异特征及影响因素,采用地统计学、相关分析及回归分析等研究方法,结合地理信息系统(GIS)技术对研究区土壤有效铁、锰、铜、锌钼及硼等6种土壤有效态微量元素进行分析。结果表明,研究区土壤有效铁、锰及铜含量丰富,总体处于中等以上水平;有效钼含量适中;有效锌和硼缺乏,总体处于缺乏或极度缺乏水平。半方差分析表明,6种土壤有效态微量元素块金系数均在29.72%~67.59%之间,具有中等强度的空间自相关性,其空间变异受结构性因素和随机性因素共同影响。空间分布上,土壤有效铁、锰、铜及钼含量表现出北高南低的空间分布趋势,土壤有效锌和硼含量呈现出西高东低的空间分布格局。影响因素分析表明,6种土壤有效态微量元素与土壤有机质呈正相关,与p H值呈负相关,相关性总体高于地形因子。土壤有机质对有效铁、铜、锌及硼有极显著影响,其空间变异性为5.5%~27.2%。除有效锌外,土壤p H值对其余5种土壤有效态微量元素含量空间变异均有极显著影响,其空间变异性为5.0%~30.4%。土类对土壤有效铁、锰及铜有极显著影响,其空间变异性8.4%~12.3%。熟制和种植制度对6种土壤有效态微量元素含量空间变异的影响较弱,进一步说明研究区土壤有效态微量元素含量空间变异受结构性因素和随机性因素共同影响,但结构性因素的作用强于随机性因素。本研究结果为广元植烟区土壤微肥施肥管理及优质烤烟栽培提供了可靠的参考依据。     

宜宾地区土壤有效态微量元素空间变异特征及影响因素

为揭示宜宾地区土壤有效态微量元素含量空间变异特征及影响因素,采用地统计学、相关分析及回归分析等方法,结合GIS技术对研究区6种土壤有效态微量元素进行分析。结果表明:研究区土壤有效态Fe、Mn、Cu和Zn含量达丰富及以上水平,有效Mo含量适中,而有效B含量则处于缺乏水平,均值为0.24 mg kg~(-1)。半方差结果表明,6种指标均具有中等强度的空间自相关性,其空间变异受结构性因素和随机性因素共同影响。空间分布上,土壤有效Mo呈现出由西北逐渐向东南递增,有效B则呈现出大块面状缺乏,而其他4种元素总体表现为西南-东北沿线上含量相对较低,沿线两侧含量丰富的分布格局。影响因素分析表明,6种元素与pH总体呈极显著负相关,与有机质和氮素呈现极显著正相关;不同土壤类型对有效态微量元素含量具有一定的显著影响;海拔和坡度与有效态微量元素之间存在显著关系;而6种土壤有效态微量元素均在一熟和三熟制中平均含量相对较高。总体来看,土壤化学性状对土壤微量元素的空间变异作用强于土壤类型、地形因子和熟制。     

Geographic Information System and Geostatistical Techniques to Characterize Spatial Variability of Soil Micronutrients Including Toxic Metals in an Agricultural Farm

Knowledge of spatial variability of soil properties is critical for precision farming and identification of pollution hot spots. This study examined the spatial dependence and variability of microelements to produce nutrient maps for site-specific nutrient management and for environmental modeling. A total of 94 grid samples (50 × 50 m²) were collected and analyzed for available zinc (Zn), copper (Cu), manganese (Mn), iron (Fe), nickel (Ni), cadmium (Cd), and lead (Pb) using an atomic absorption spectrometer. Coefficient of variation (CV) indicated that all the microelements were high in heterogeneity (CV > 35%). Available Zn was found deficient in 66.4% of soil samples and might be one of the limiting nutrients for crop growth, Cu and Ni were in medium, and Fe and Mn in very high range. Pb and Cd were lower than standard values, but careful management will avoid toxicity. Significant correlation was found between Zn with Fe (r = 0.377); Ni with Mn and Fe (r = 0.350 and 0.205, respectively); and Pb with Mn and Ni (r = 0.298 and 0.221, respectively). Spatial variability of soil microelements was mapped by ordinary kriging using exponential model for Fe, Mn, Ni, Cd, and Pb; Gaussian model for Cu, and spherical model for Zn. Semivariogram showed strong to weak degree of spatial dependence for all microelements. The study highlighted the importance for the creation of nutrient management zones for Zn availability. The spatial variability maps generated could be used as a guide for precise and site-specific micronutrient management in the study region.     

基于ArcGIS的彭水县烟区土壤有效态微量元素丰缺评价

研究基于AreGIS技术，应用地统计学方法对彭水县烟区土壤微量元素丰缺状况进行了评价。结果表明：研究区域土壤微量元素中，有效铜、有效铁及有效锰的样本呈正态分布，其他微量元素为偏态分布，其变异系数在29．47％（有效钼）～51．76％（有效铁）之间变化；土壤有效铜、有效硼、有效铁和有效锰的样本数据最佳拟合模型为球状模型，有效钼和有效锌为指数模型；土壤微量元素的随机变异均小于结构性变异，有效铜、有效硼、有效钼及有效锌的空间自相关性相对较弱，有效铁及有效锰则具有较强的空间自相关性；有效铜、有效锰、有效硼含量偏低，有效钼、有效铁及有效锌含量丰富。     

小尺度下茶园土壤有效态微量元素空间变异特征及其影响因素分析

  【目的】  开展小尺度下茶园土壤有效态微量元素空间变异及影响因素研究,以指导茶园养分管理和土壤培肥。  【方法】  于2020年,在四川雅安名山区中峰镇面积约2 km2的生态茶园,采用随机布点法布设94个采样点,每个采样点取 0—30 cm 表层土壤,分析土壤pH、有机质以及有效铁、有效锰、有效铜和有效锌4种微量元素含量,用阈值法(平均值±3倍标准差)对分析数据进行异常值处理。采用地统计学与GIS空间分析技术相结合的方法,探讨了小尺度下茶园土壤有效铁、有效锰、有效铜和有效锌4种有效态微量元素的空间异质性,并运用相关性分析和回归分析方法探究其影响因素。  【结果】  研究区土壤有效铁、有效锰、有效铜和有效锌平均含量分别为56.0、28.0、1.2和1.8 mg/kg,变异系数分别为52.59%、89.95%、38.81%和32.90%,属于中等程度变异。有效铁、有效铜和有效锌含量均服从正态分布,而有效锰含量服从对数正态分布。土壤有效铜呈纯块金效应,全局Moran’s I指数为负值;有效铁、有效锰以指数模型为最优拟合模型,有效锌以球面模型为最佳,块基比在36.57%～61.85%,均呈中等空间相关性,全局Moran’s I指数均为正值,且有效铁含量具有极显著空间自相关性。4种土壤有效态微量元素空间分布格局差异较大,有效铁含量呈现南高北低的趋势,有效锰含量随地面坡度的增加呈现降低趋势,有效铜含量斑块状分布明显,有效锌含量则呈现出从研究区两端向中部递减的分布特征。有效铁含量与有机质、pH显著正相关,有效锌含量则与有机质呈极显著正相关,有效锰含量与坡度之间存在显著相关性,有效铜含量则与各因子均无显著相关性。  【结论】  中锋生态茶园土壤有效铁、有效锰、有效铜和有效锌含量总体上均较丰富,均属中等变异强度。土壤有效铜存在空间孤立现象,有效铁、有效锰和有效锌表现为空间聚集特征。茶园土壤有效铁和有效锌含量主要受土壤有机质含量的影响,有效锰含量则主要受坡度的影响。     

甘肃省武威地区灌漠土微量元素的空间变异特征

用经典统计学与地统计学方法相结合,研究了甘肃省武威灌漠土耕层土样中B、Cu、Fe、Mn及Zn等5种微量元素有效含量的空间变异特征。结果表明:①99.17%土样缺乏有效Zn,93.33%的土样缺乏有效Fe。描述性统计所得变异系数在13.32%(有效Mn)~42.54%(有效B)之间。②球状模型和指数模型为土壤微量元素的最佳拟合模型,各元素的块金值、最大相关距及块金值与基台值之比C0/(C0+C)分别在0.001~0.429、192m~477m及0.126%~26.459%(有效B)之间。土壤微量元素含量的分形维数在1.804~1.947之间,土壤B的分形维数最低。③表征土壤微量元素空间变异的参数如变异系数、C0/(C0+C)及分形维数D之间均有一定的相关关系。④Kriging插值结果显示人为因素等表生作用对土壤有效B含量的空间分布影响较大,土壤Cu、Mn、Zn及Fe含量的空间分布则主要由成土母质与地形所决定。     

泸州植烟土壤有效态微量元素含量空间变异及其影响因素

基于泸州180份植烟土壤样品6种微量元素有效态含量数据,采用地统计方法分析了其空间变异特征,并利用相关分析探讨了其与土壤肥力因子和地形因子之间的关系,旨在为泸州烤烟生态适宜区规划和微肥施用提供参考依据。结果表明,研究区土壤有效Fe、Mn、Cu、Zn、B及Mo平均含量分别为70.42、46.72、2.33、1.75、0.34和0.17 mg/kg,总体呈现出南高北低、东高西低的空间分布格局。有效B和Mo符合球状模型,其余元素均符合指数模型;6个元素块金值与基台值之比在25%~75%之间,具有中等强度的空间相关性,其空间变异受结构性因素和随机性因素共同影响。相关性分析表明,土壤有效态微量元素与全钾之间无相关性,与有机质、氮素、磷素及速效钾总体呈正相关;坡度和坡向与土壤有效态微量元素含量之间无相关性,海拔与有效Mn、Cu及Mo呈显著或极显著的正相关关系。肥力因子对研究区土壤有效态微量元素含量空间变异的影响强于地形因子。     

山东典型植烟土壤微量元素有效态含量研究

为摸清山东典型植烟区土壤微量元素有效态含量分布情况,采集和分析了临朐、蒙阴、诸城、费县、五莲、莒县6个主要植烟县的烟田耕层和剖面土样。结果表明:①耕层土壤有效Fe和Mn含量丰富,有效Cu含量适中,有效Zn含量较低。②石灰性砂页岩发育的土壤中微量元素有效态含量相对较低。③有效态Fe、Mn和Zn主要为表层富集型,有效Cu垂直分布相对均匀。④土壤有效态Fe、Mn、Cu和Zn含量随pH升高而降低,随有机质增加而增加;pH是影响有效态Fe和Mn的重要因素,而有机质是影响有效态Cu和Zn的重要因素。     

湖北省黄棕壤若干微量元素环境地球化学特征

在湖北省黄棕壤上采集32个土样，研究了微量元素B、Mn、Fe、Cu、Zn和Mo的总含量、有效态含量、它们在土壤剖面中的迁移分布等环境地球化学特征及其影响因素。所得结果如下：（1）湖北黄棕壤B、Mn、Fe、Cu的总含量较丰富，Zn的总含量中等，Mo的总含量缺乏；B、Cu、Zn、Mo的有效态含量较缺乏；（2）各微量元素总含量在黄棕壤剖面中的分布均以心土层中最高，而有效态含量均以表土层中最高；（3） Zn、Mo的有效态含量与总含量呈显著或极显著正相关；B、Mo的有效态含量与黄棕壤pH值呈极显著正相关，Fe、Zn有效态含量则与pH值呈显著负相关；除Fe外其他微量元素的有效态含量均与土壤有机质含量呈显著或极显著正相关。