紫色土丘陵地区农田土壤养分空间分布预测

为深入研究紫色土丘陵区农田土壤养分空间分布规律,在GIS技术的支持下,利用研究区450个土壤实测数据,结合地形因子和土地利用类型,运用多重线性回归构建了土壤养分预测模型,对养分的空间分布进行预测。结果表明,土壤有机质和碱解氮含量与地形因子之间的相关性较强,有效磷和速效钾含量与地形因子之间的相关性较弱。土壤水田和旱地中有机质、碱解氮和有效磷含量均值间的差异显著(P<0.01),速效钾之间不显著(P=0.34)。基于地形因子的土壤养分预测模型与基于地形因子和土地利用方式组合的土壤养分预测模型预测结果精度对比表明,在预测变量中增加土地利用类型对提高预测模型的拟合度和预测精度作用非常微小,且仅用地形因子预测土壤养分的空间分布更方便,因此选用该模型对验证集数据进行预测。以验证集数据进行预测结果与实测值进行比较,结果显示预测值与实测值之间的差异甚小,有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的相对偏差分别为0.09、0.19、0.08和0.12,均方根误差分别为1.38、3.42、1.03和1.57,说明基于地形因子的土壤养分预测模型的精度较高,可以很好地预测土壤养分分布规律。该研究结果可为丘陵地区农田合理施肥提供理论依据。     

高原耕地土壤养分空间分布与影响因子相关性研究

综合运用GIS地统计分析和空间分析技术,以保山市隆阳区为代表区域研究高原坝区耕地土壤主要养分的空间变异规律,及其与土类、地形因子间的关系。结果表明:研究区内土壤pH、有机质、碱解氮、速效钾表现出中等程度的空间相关性。有效磷变异系数最大,空间自相关性较强。各指标在不同土类间差异均达极显著水平:潴育型水稻土中pH值、有机质、碱解氮含量较高;黄壤中有效磷含量最低,速效钾最高;红壤中有机质含量最低。土壤养分受地形因子影响明显,pH、有机质、碱解氮和速效钾与海拔均呈显著的正相关;有效磷与海拔呈负相关;坡度与pH、有机质、碱解氮、有效磷均呈负相关,与速效钾正相关。坡向与各指标相关性均不显著。本研究可为科学耕地施肥,合理土地改良及利用提供依据,对高原稀缺耕地的可持续和高效利用具有重要意义。     

基于不同协变量Cokriging土壤养分空间预测精度研究——以陕西省蓝田县为例

以蓝田县西北部农耕区2012年1 114份土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾4个指标为基础,利用地理信息系统和地统计学相结合的方法,在对协变量个数控制的前提下,通过交叉检验系数和精度提高系数,探索协同克里格插值法对各土壤养分空间分布预测精度的影响。结果表明:各土壤养分空间分布不均匀,土壤养分存在中等变异性;利用增加协同变量方法,依据协变量之间相关性强弱控制协变量进入模型的次序对各土壤养分指标进行协同克里格插值,能提高预测精度,当协变量个数达到3时,各养分指标精度提高分别为有机质0.353%,碱解氮1.114%,有效磷1.088%,速效钾0.646%。研究结果较为准确地预测了样区4个养分指标的空间分布特征,结合土壤类型及土壤施肥管理方法,探讨了土壤养分空间分布特征的原因。     

峡江县土壤养分空间特征及与地形因子的相关性

研究区域耕地土壤养分的空间特征及其与地形因子的相关性,可为土壤养分的有效保持和耕地资源的高效利用提供依据。以江西省峡江县为例,运用地统计学方法与GIS技术,对土壤养分的空间特征与空间自相关性进行了分析,并探讨土壤各养分与地形因子之间的相关性。结果表明:(1)峡江县土壤养分分布均符合正态分布,变异系数由大到小依次为有效磷(56.64%)速效钾(37.69%)碱解氮(26.67%)有机质(22.60%)。(2)峡江县土壤养分总体呈现中部低,四周高,东部含量大于西部的特点,桐林乡土壤养分含量较高,巴邱镇含量较低,空间分布不均匀。经空间自相关分析可知,土壤养分H—H型聚集主要集中于研究区东部,L—L则位于研究区西部。(3)高程与土壤养分之间均为显著正相关关系;坡度与有机质、有效磷、碱解氮均呈现显著负相关;坡向与有机质、速效钾显现出显著正相关关系,碱解氮则显现出极显著正相关关系;曲率和地形起伏度与土壤养分均未表现出显著的相关关系,坡度变率与土壤养分均显现出显著的负相关关系。     

哈尔滨市辖区黑土速效养分空间异质性分析

研究在哈尔滨市所辖黑土区的6个市县进行,共采集表层(0～20cm)黑土土样411个,测定了全部样点的有机质、全氮的养分含量,同时测定了部分样点的碱解氮、速效磷、速效钾的养分含量,利用地统计学中协同克立格分析方法并结合经典统计学和GIS技术分析碱解氮、有效磷、速效钾养分空间异质性。分析表明有效磷空间分布符合指数模型,碱解氮、速效钾符合高斯模型,其块金值与基台值之比分别为50.0%、39.7%、6.3%,有效磷和碱解氮为中等程度空间相关水平,速效钾为强度空间相关水平;与克里格对比,应用协克里格插值绘制的三种速效养分空间分布图精度显著提高,为协克里格方法在土壤养分空间异质性分析上的应用提供了实践依据。     

基于地统计学的高原县域耕地土壤养分最优插值方法研究

选择适宜区域土壤属性特征的空间插值方法是高效揭示土壤养分空间分异的基础。以地处青藏高原与黄土高原过渡区的甘肃省临夏县为案例区,利用该县2007年农业部测土施肥采集的5 475个样点数据,以及地统计学的交叉验证和样点验证两种评价方法,筛选出适合研究区耕地土壤养分(有机质、碱解氮、有效磷和速效钾)分布预测的高效插值方法。从交叉验证结果来看,有机质和碱解氮采用析取克里格插值精度较高,而有效磷和速效钾分别采用普通克里格和简单克里格插值精度较高。从样点验证结果来看,有机质和速效钾分别以析取克里格和简单克里格插值精度较高,这也与交叉验证相吻合;而碱解氮和有效磷分别采用简单克里格和泛克里格插值精度较高,与交叉验证结果并不一致。由于交叉验证是具有一定"欺骗性"的自我验证,本研究认为基于样点验证的精度评价方法更可靠,因此临夏县耕地碱解氮和有效磷适宜的插值方法分别为简单克里格和泛克里格。     

基于GIS的库车县耕层土壤养分空间变异研究

基于GIS和地统计学分析方法,对库车县耕层土壤(0—20cm)养分元素的空间变异特征进行了研究。结果表明:有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾均为中等程度的空间变异性,变异系数为19.11%~65.34%。有机质和全氮的理论模型符合球状模型,碱解氮、有效磷和速效钾的理论模型符合指数模型。有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾具有中等程度的空间自相关性,其空间变异主要受土壤类型、土壤质地以及施肥影响。从空间分布格局来看,有机质、全氮、碱解氮和速效钾的含量在东南方向上呈现明显的片状和斑块状分布,并由东南向西北发生递减,而有效磷主要呈斑块状分布,其含量在西南方向高于东北方向,研究区耕层土壤养分总体呈现出东南方向含量高于西北方向。     

新疆察布查尔县农耕层土壤养分空间特征及其与地形因子的关系

[目的]研究土壤养分的空间变异程度、分布规律以及与地形因子间的相关关系,为干旱区绿洲农业的施肥区划、土壤资源的可持续利用及精准农业的推广等提供理论依据。[方法]以新疆伊犁河谷典型绿洲区察布查尔县为研究区,应用GIS技术与地统计学相结合的方法,研究伊犁河谷典型绿洲区农耕层土壤养分的空间分布特征及变异规律,并进一步应用典范对应分析(CCA)技术,对土壤养分空间变异与地形因子的关系进行分析。[结果](1)有机质、碱解氮、速效钾含量的变异系数介于24.22%~46.76%,属于中等变异,而速效磷的变异系数为107.51%,属于强变异;区域内存在中等和较强程度的空间自相关性,且速效钾的空间自相关性稍强,碱解氮的空间自相关性稍弱;(2)土壤养分在空间分布上多呈斑块状。有机质在东部相对含量较低;碱解氮中部含量相对较低且在东西方向上变异较强烈;速效磷在东北和西南方向上相对较低;速效钾在中部偏北和东南方向上相对较低且在东部变异较强烈。(3)碱解氮与高程和地形起伏度呈极显著正相关(p0.01),有机质与坡度、地形起伏度呈显著负相关(p0.05),速效钾与平面曲率、剖面曲率呈正相关关系。(4)高程、坡度、地形起伏度、剖面曲率是影响该区域土壤养分空间分布的主要地形因子。[结论]在今后的农业施肥过程中,适当增加东部有机肥的投入,应适当增加中部氮素的输入,应适当增加东北方向上磷钾元素的注入。     

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。     

曲靖市坡耕地土壤养分的空间变异性及其与利用方式的关系

以云南省曲靖市麒麟区越州镇面积为1 km2的典型性坡耕地为研究区,应用常规统计学方法和地统计学方法,对土壤的全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、pH和有机质的空间变异规律进行分析,探讨了土地利用方式与土壤养分变异的关系。结果表明:研究区土壤养分空间变异程度以pH值最小,速效磷最大。速效养分、有机质和pH受人为活动影响明显,它们的空间自相关性中等或较弱。有机质、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾等主要养分呈现出西北-东南方向逐渐增高的空间格局,与海拔和地形走势有明显相关性。不同坡位(坡位高低)间的土壤养分差异显著,有机质、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾等养分指标呈现随坡位下降而升高的趋势。土地利用方式对土壤养分含量空间变异性也有明显的影响,施肥强度大的水田土壤养分含量最高,其次为施肥中等的旱地,土壤养分最低的是施肥量小或不施肥的果林和桉树林。     

豫中植烟区土壤速效养分的空间变异分析

利用地统计学和GIS相结合的方法,探讨了豫中烤烟种植区土壤速效氮、磷、钾含量空间变异特征。结果表明:研究区速效氮含量属于偏低水平,而速效钾和速效磷为偏高水平。以速效氮的变异系数为最小,速效磷的变异系数为最大。土壤 pH与速效氮和速效磷都成呈显著的正相关关系,土壤有机质与速效氮、速效磷和速效钾都达到极显著的正相关关系。研究区3种土壤速效养分中,除了速效氮为线性模型外,速效钾和速效磷都是球状模型。速效磷和速效钾属于中等强度的空间变异性,而速效氮属于弱的空间相关性。本烤烟种植区土壤速效养分的等值线图可更准确和直观地了解研究区土壤养分的空间分布,从而为精确施肥提供依据。     

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。     

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。     

三峡库区脐橙园土壤养分、酸度变化特征与施肥管理对策——以秭归县水田坝乡为例

通过对三峡库区脐橙产业分布典型区域脐橙园土壤养分含量和酸度指标的系统调查,分析了三峡库区脐橙园土壤有机质和主要大量元素、微量元素含量状况和土壤酸碱度现状,进一步采用相关性和主成份分析法,揭示了土壤有机质、主要大量养分元素变化与土壤酸化过程的相互关系.结果表明,该区域三峡库区紫色砂岩分布区脐橙园土壤有机质含量分布不均、多数处于较低水平,且具有缺N、低p、富K的特点;土壤速效态N、P、K含量差异较大,65%土壤有效态N缺乏,45%左右土壤速效P、K含量偏低;有效Zn缺乏的土壤占有较高比例;随着脐橙种植年限的增加,土壤有效态养分含量呈提高的趋势,但是,由于化学肥科的长期过量施用,土壤酸化趋势明显,如果不采取合理的对策,容易引起土壤退化.采用"增库、调流"措施,合理调整有机、无机肥的比例,结合叶片诊断补充微量元素,利用秸秆进行园地覆盖,套种饲草,施用石灰、磷矿粉、煤渣类土壤改良剂,是改普土壤结构、协调土壤养分供应、缓解土壤酸化的重要措施.     

盐碱地土壤养分的空间变异及合理取样密度研究

本研究以东营市河口区新户土地开发项目二期为研究区,运用经典统计法和地统计分析相结合的方法,对土壤有机质、速效磷、速效钾、碱解氮等养分以及土壤全盐的空间变异性质进行研究,并对不同采样密度下有机质的空间插值结果进行分析比较,用均方根误差和相关系数检验不同密度下的插值精度,以确定盐碱地有机质的合理取样密度。结果表明,研究区速效钾的变异系数为18.4%,属于低等程度的变异;有机质、碱解氮、速效磷、土壤全盐的变异系数在57.4%~76.9%之间,属中等程度变异。研究区的各种土壤属性均具有较好的空间结构,表现出一定的空间自相关性。有机质和速效钾的空间变异性主要影响因素与成土母质、土壤类型、气候条件等有关,而碱解氮、速效磷、土壤全盐的空间变异性与耕作方式及农业生产中施肥等有关。随着采样点密度的增加,克里格插值精度提高,适当减小样点密度可以满足插值分析的需要,充分考虑土壤养分空间变异评价的精度分析,确定研究区土壤有机质合理取样数为111个,合理取样单元为48 hm~2,合理取样间距为692 m。     

山核桃品质对产地土壤养分的空间响应

【目的】研究山核桃品质与对应产地土壤养分含量的相关性,了解土壤中养分元素含量对山核桃品质的影响,为山核桃合理布局和科学管理提供依据。【方法】以典型产区临安为研究区域,采集了153个山核桃样品及其对应土壤样品,采用地统计学方法和GIS空间分析技术,分析山核桃品质与产地土壤养分含量状况,探究山核桃及其产地土壤中大量及微量元素的空间分布特征和变异规律以及空间对应关系。【结果】相关系数结合交叉相关函数分析,发现土壤中各养分元素与果实品质元素之间均存在不同程度相关关系,其中果实氮与土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有效锌、有效锰的相关关系较强;磷与土壤有效磷、有效硼、有效锰、有效锌的相关关系较强;钾与土壤速效钾、有效硼、有效铁、有效锌的相关关系较强;粗脂肪与土壤有效磷、有效硼、有效锌的相关关系较强。空间分析结果显示,临安各乡镇土壤大量及微量元素含量空间异质性明显,而山核桃果实中钾和粗脂肪空间异质性不明显,氮、磷的空间变异性明显,大致呈现西北地区低东南地区高的分布趋势。【结论】山核桃品质受土壤中磷、硼、锌三种元素影响较大。山核桃与土壤相应养分元素的空间分布格局具有一定相似性,尤其是高低值区域。岛石镇西部和南部、湍口镇、河桥镇、太阳镇及昌化镇南部的土壤养分元素和山核桃品质元素含量相对较高,昌化镇北部、清凉峰镇西部、龙岗镇北部的土壤养分元素和山核桃品质元素含量相对较低。     

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。     

基于水稻冠层光谱信息的稻田土壤速效N的Cokriging插值研究

该文以嘉善县陶庄农场内一块3.34 hm²农田为试验区，研究样点土壤养分(土壤全N、全P、有机质、速效N、速效K)与水稻各生长期水稻冠层光谱的关系，并将光谱指数作为协因子，进行土壤养分的Cokriging插值研究。结果表明，正常施肥区各生长期根据TM、SPOT波段组合计算的某些冠层光谱指数，特别是比值光谱指数RSI、归一化光谱指数NDSI，与土壤速效N、有机质等土壤养分具有显著的相关性，可以作为协因子参与这些土壤养分的估算；选择正常施肥区分蘖期TM、SPOT组合中与速效N相关性最高的比值光谱指数TM4/TM3、B3/B2作为协因子，参与土壤速效N的Cokriging插值，与普通Kriging相比，插值精度有一定程度的提高，并且，当采样点越少，或土壤养分与协因子的相关性越高时，插值精度提高更明显。