浙江宁海农用地土壤有机质和土壤养分空间变异分析

研究农用地土壤有机质和养分的空间变异,为农田管理和测土施肥提供依据,减少农民不必要的成本投入,有利于生态环境保护。以浙江省宁海县为例,采用地理信息系统（GIS）空间分析、地统计学和Kriging插值方法对耕层土壤的有机质、全氮、速效磷和速效钾等4种养分要素的空间变异特征及其影响因素进行了分析。结果表明：土壤有机质、全氮和速效钾变异函数曲线的理论模型符合指数模型,速效磷经对数转换后符合球状模型。土壤有机质、全氮、速效磷的块金值/基台值分别为50.5%,59.7%,50.5%,都具有中等的空间相关性,速效钾的块金值/基台值为77.3%,空间相关性较弱。利用Kriging插值方法,考虑趋势性各向异性,获得了各土壤养分质量分数的空间分布图,分析了空间分布规律,并对高程和土地利用类型对土壤养分空间分布影响进行了分析。研究区土壤养分的空间分布是自然和人为利用因素共同作用的结果。图4表4参7     

江苏滩涂围垦区土壤养分空间变异研究

采用地理信息系统(GIS)和地统计方法,研究20世纪80年代初围垦王竹垦区的土壤养分空间变异特征.结果表明:有机质、碱解氮、全磷、速效磷块金基台比介于7.9%～19%之间,表现出强烈的空间相关性;土壤pH值、全氮、全钾、速效钾的块金基台比值介于29.8%～49.9%之间,表现出中等的空间相关性.土壤pH值、全氮、全磷、全钾的空间分布呈带状,以较大区域变异为主;碱解氮、速效钾的空间渐变性稍差,以中等大小区域变异为主;有机质、速效磷的空间分布呈团状,以较小区域变异为主.土壤各养分的空间分布图可直观表示出各养分的空间变异特征和丰歉程度,样区有机质含量处于中低水平,碱解氮含量极低,速效钾、速效磷含量较高.建议多施氮肥和有机肥,少施或不施钾肥和磷肥.     

临汾市尧都农业区土壤有机质和大量营养元素空间变异性研究

[目的]揭示临汾市郊农业区耕层土壤有机质及大量营养元素的空间变化规律,为其土壤肥力评价和管理提供指导。[方法]利用大量的土壤养分分析数据,通过实测研究区土壤有机质、全氮、水解氮、有效磷、速效钾和缓效钾6个肥力指标的含量,运用地统计学方法对其进行计算分析。[结果]在尧都区6种土壤肥力指标中,有机质、全氮和水解氮的块金值、基台值的比值分别为0.931、0.839、0.866,表明具有弱的空间相关性;有效磷、速效钾和缓效钾的C0/(C+C0)值分别为0.663、0.666、0.729,表明具有中等程度的空间相关性。研究区养分分布特征为:土壤有机质、全氮和水解氮含量表现为由西向东逐渐降低,有效磷、速效钾含量分布表现为中心高四周低,有效磷中心呈破碎的散块,速效钾则呈以汾河南部为中心的扩散状。[结论]在施肥过程中,农户应充分考虑土壤的本底差异,避免盲目地平均施肥。     

天山南坡农区土壤养分空间分布特征

【目的】研究天山南坡农区土壤养分空间分布状况,分析土壤养分与地形因子间的相关关系。【方法】 共采集研究区487个样品,土壤指标有pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾。采用GIS和地统计学相结合的方法,研究区土壤养分的空间分布特征,并分析土壤养分含量与地形因子之间的相关性。【结果】 土壤pH值的变异性最低,而有效磷和速效钾的变异系数最大,其他的变异系数较接近;全氮和有机质的相关性最强,碱解氮与其他土壤养分均达到极显著相关性,全氮和速效钾的相关性最弱;有机质和全氮含量偏低,碱解氮含量极低,而有效磷含量中等偏高,速效钾含量中等偏低;有机质、全氮和碱解氮的块金效应分别为44.99%、44.47%和49.83%,而有效磷和速效钾的块金效应分别为12.39%和15.16%;有机质的变程最大为0.936 km,其次是全氮、碱解氮,变程分别为0.873和0.582 km,有效磷和速效钾的变程分别为0.051和0.042 km。【结论】 天山南坡农区土壤养分属于中等程度变异,区域内土壤养分存在的空间丰缺差异明显;有机质、全氮和碱解氮表现为中等空间相关性而有效磷和速效钾表现为强烈的空间相关性;地形因子对土壤养分含量的影响也较大。需有针对性地对天山南坡农区进行施肥指导和管理,合理增施氮肥和有机肥,适当施用磷肥和钾肥。     

崇州市耕地土壤养分空间变异特征分析

为分析崇州市土壤养分空间变异特征,利用SPSS软件和GIS技术,对崇州市995个土壤样点数据进行了描述性统计分析、普通克里格插值分析和栅格赋值。结果表明,崇州市耕地土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾平均含量分别为29.61g/kg、1.88g/kg、18.09mg/kg和56.90mg/kg,均为中等变异。除全氮数据符合高斯模型外,其它3种养分符合指数模型。有机质、全氮、速效钾的块基比为55.56%～67.77%,空间变异受结构和随机因素共同作用,其空间分布上均表现出西南部优于东北部的一致性;有效磷块基比是76.92%,空间变异主要受人为活动影响,在空间分布上表现相对复杂,无明显规律。     

基于ArcGIS地统计分析模块的土壤养分与pH值空间变异分析——以云南省寻甸县为例

为揭示土壤养分空间变异情况,实现土地的可持续利用,基于地理信息科学(geographic information system,简称GIS)和地统计学原理相结合的方法对云南省昆明市寻甸回族彝族自治县的土壤有效磷含量、速效钾含量、有机质含量、全氮含量、pH值进行空间变异研究。通过土壤样本采样与分析,测定不同成分的含量,利用地统计分析模块进行空间变异分析;有效磷含量、速效钾含量、有机质含量、全氮含量、pH值变异系数各不相同,都呈中等变异,4种养分的变异系数在64%～79%之间,而pH值变异系数比较低,为12. 65%;有效磷含量、速效钾含量和pH值最佳理论模型为高斯模型,有机质、全氮含量的理论模型为指数模型;有效磷块金系数为85%,表明寻甸回族彝族自治县土壤空间相关性很弱,受耕作制度、施肥总量和随机因素影响较大;速效钾含量、有机质含量、全氮含量、pH值表现中等空间相关性,是结构性因素和随机性因素共同影响导致的。制作出各养分含量和pH值分布图,可以更直观地了解寻甸回族彝族自治县土壤养分的分布情况;结合当地实际作物种植情况提出合理的施肥建议,改善当地不合理的耕作方式和施肥配比,实现土地资源的可持续发展。     

南方典型毛竹经营区土壤养分空间变异特征——以福建省南平市顺昌县毛竹林经营区为例

以福建南平市顺昌县的典型毛竹(Phyllostachys heterocycla cv.Pubescens)林经营区为研究对象,采用地统计学与GIS分析方法,分析了毛竹林林地的土壤化学指标的空间变异规律与分布格局。结果表明:土壤有机质、全氮、p H值、水解氮、速效钾的块基比均小于25%,表明其具有强烈的空间相关关系;有效磷质量分数的块基比为30.42%,其空间分布为中等相关关系;土壤化学指标变异程度由强到弱依次为:有机质(54.35%)、水解氮(53.56%)、速效钾(42.48%)、全氮(42.28%)、有效磷(36.61%)、p H值(6.49%);有效磷、水解氮和p H的最佳半方差函数模型为球状模型,速效钾和全氮的最佳半方差函数模型为指数模型,有机质为高斯模型;水解氮、有机质、p H值和全氮质量分数东部与中部较高,有效磷质量分数西部与中部较高,速效钾质量分数东部高于西部,中部较四周高。     

贵州省安顺市西秀区土壤养分空间变异分析

以贵州省安顺市西秀区2008年采集的2020个耕地土样测试值--有机质、碱解氮、有效磷、速效钾为研究对象,采用地统计学与GIS技术相结合的方法研究了土壤养分空间变异特性,结果表明,土壤养分平均值:有机质46.3g/kg、碱解氮176.6mg/kg、有效磷21.8mg/kg、速效钾139.8mg/kg,4种土壤养分要素的变异系数均为中等变异.对土壤养分数据进行正态分布检验,原始数据趋向正态分布.地统计学半方差分析结果显示,有机质、碱解氮的块基比分别为0.560、0.502,具有中等强度的空间相关性;有效磷、速效钾的块基比分别为0.846、0.851,空间相关性很弱.用普通克里格法进行内插,得到土壤养分空间插值分布图,直观地反映了耕地土壤养分的丰缺状况,4种土壤养分含量总体分布格局是丰富或中等.有机质表现出由南向北升高的趋势;碱解氮的分布呈西北高、东南低的趋势,有机质和碱解氮的空间分布特性表现出一定的相似性.     

基于GIS和RDA的丘陵区土壤养分空间变异及其与地形因子的关系

应用统计学和RDA分析法,研究大别山丘陵区土壤养分空间变异性,探讨其地形因子的分布特征。结果表明,研究区6种土壤养分均呈中等程度变异,其中速效磷、速效氮、速效钾的变异性高于全氮、全磷、有机质。土壤速效磷的最适模型为指数模型,块基比为59.05%,全磷和速效钾以球面模型拟合为佳,块基比为20.25%、44.81%,有机质、全氮、速效氮的最适模型是高斯模型,块基比为43.10%、20.41%、48.57%;其中全氮和全磷具有强烈空间自相关性,其他养分呈中等程度空间自相关。定量分析表明,11个地形因子共解释了土壤养分54.7%的变异信息,一级、二级地形因子的解释能力分别为44.6%、10.1%,其中高程、坡向、坡位对养分的综合解释能力达15.2%、14.1%、7.1%,并在0.05水平呈显著性,是区域土壤养分空间变异的主要地形因子。     

光皮树幼林坡地土壤养分空间异质性和分布格局研究

采用地统计学的方法研究闽北光皮树幼林坡地土壤养分(0~20 cm)的空间异质性和分布格局。结果表明:光皮树幼林坡地土壤有机质、易氧化有机碳、水解氮、有效磷和速效钾均有较好的空间自相关性,其自相关函数均为由正相关向负相关方向发展,拐点为35~66 m;不同土壤养分的空间变异特征差异较大,易氧化有机碳的最佳拟合模型为指数模型,其余指标的最佳拟合模型均为高斯模型;除土壤有机质块金值/基台值的比值大于25%,呈现中等程度空间变异外,其余4个速效养分指标的块金值/基台值比值均小于25%,具有强烈的空间自相关,其空间变异主要由结构性变异引起,随机因素的影响较小;SOM、ROC和AP空间分布的连续性相对较好,其次为AN,AK的空间连续性较差,破碎化程度高,在小尺度上形成强烈的变异;坡面尺度土壤养分的空间异质性,不仅与坡位、微地形等环境因素有关,研究区采伐残余物输入的空间不均一性和炼山也可能对养分的空间变异有重要影响。     

基于GIS的缓坡烟田土壤养分空间变异研究

综合运用地统计学和GIS相结合的方法,分析了缓坡地形下土壤养分的空间变异规律,并绘制养分空间分布图,为山地缓坡烟田养分分区及精准施肥决策提供理论依据.结果表明:研究区内4种养分含量均具中等程度变异.土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾的变程分别为61.8、76.3、70.5 m和57 m.土壤速效钾的分形维数最高,有机质和碱解氮其次,速效磷最低.有机质和速效钾的最适模型为指数模型,块金系数分别为30.9％和31.1％;碱解氮和速效磷可用球状模型进行较好拟合,其块金系数分别为37.7％和26.4％,4种养分均有中等程度的空间相关性.各向异性和趋势性分析均显示,有机质和速效磷具有较强的各向异性,碱解氮和速效钾的各向同性范围最广.研究区4种养分的空间分布格局在海拔和坡度的影响下呈现出一定的规律性,低值均在坡度较大的中北部出现,东北部和南部较平缓区域出现高值.     

Spatiotemporal Changes in Soil Nutrients: A Case Study in Taihu Region of China

The accurate assessment of the spatiotemporal changes in soil nutrients influenced by agricultural production provides the basis for development of management strategies to maintain soil fertility and balance soil nutrients. In this paper, we combined spatial measurements from 2157 soil samples and geostatistical analysis to assess the spatiotemporal changes in soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), available phosphorus (AP) and available potassium content (AK) from the first soil survey (in the 1980s) to the second soil survey (in the 2000s) in the Taihu region of Jiangsu Province in China. The results showed that average soil nutrients in three soil types all exhibited the increased levels in the 2000s (except for AK in the yellow brown soil). The standard deviation of soil nutrient contents increased (except for TN in the paddy soil). Agricultural production in the 20 years led to increases in SOC, TN, AP and AK by 74, 82, 89 and 65%, respectively, of the Taihu areas analyzed. From the 1980s to 2000s all the nugget/sill ratios of soil nutrients indices were between 25 and 75% (except for AK in the yellow brown soil in the 2000s), indicating moderate spatial dependence. The ratio of AP in the yellow brown soil in the 2000s was 88.74%, showing weak spatial dependence. The spatial correlation range values for SOC, TN, AP and AK in the 2000s all decreased. The main areas showing declines in SOC, TN and AP were in the northwest. For AK, the main region with declining levels was in the east and middle of western areas. Apparently, the increase in soil nutrients in the Taihu region can be mainly attributed to the large increase in fertilizer inputs, change in crop systems and enhanced residues management since the 1980s. Future emphasis should be placed on avoiding excess fertilizer inputs and balancing the effects of the fertilizers in soils.     

三江平原地区土壤养分空间分布特征

[目的]全面、准确掌握三江平原地区土壤养分状况空间分布情况,为完善土壤养分管理制度与制定合理施肥措施提供初步的科学依据。[方法]基于网格法取样,用经典统计学和地统计学综合分析该区域土壤养分的空间变异特征。[结果]土壤养分指标的变异系数偏大,在20．17％～66．39％之间;在研究区域呈现一定的空间结构性,各养分指标的空间结构差别较大;空间自相关性明显,最佳拟合模型均为指数模型。块金值（C。）均较大,AN和AK的c。／c。＋C在25％～75％之间,其他指标的C。／Ｃ。＋Ｃ均〈25％。Kriging插值图表明,土壤养分的空间分布格局不同。[结论]从研究区域的整体养分状况来看,饶河县和宝清县交界处以及萝北县土壤养分状况较好．土壤OM、TN、rrP、AP含量均较高,而研究区域的西南部总体养分状况较差,OM、rr=N、_rK、AN、AP含量均处于较低的水平。地形条件、耕作年限是决定该区域土壤养分空间分布的关键因素。     

新疆野生樱桃李林自然保护区不同海拔梯度土壤养分特征及相关性分析

为探明新疆野生樱桃李林自然保护区土壤养分在不同海拔的变化特征,以新疆霍城县大西沟野生樱桃李林自然保护区的土壤为研究对象,测定了6个不同海拔梯度0～100 cm土层剖面土壤养分含量,并对土壤养分含量的变化规律及相关性进行分析。结果表明：野生樱桃李林土壤养分含量呈现明显的垂直分布特征,不同海拔梯度土壤有机质（OM）、全氮（TN）、速效氮（AN）、全磷（TP）、速效磷（AP）、全钾（TK）和速效钾（AK）含量随土层深度的增加均呈现出逐渐降低的趋势。野生樱桃李林土壤养分含量分布变化范围为土壤OM含量2.73～128.95 g/kg,土壤TN、TP、TK含量分别为0.55～5.28 g/kg、0.46～3.66 g/kg、1.399～8.786 g/kg,土壤AN、AP、AK含量分别为17.45～146.69 mg/kg、6.31～81.13 mg/kg、6.43～69.94 mg/kg,不同土壤养分含量在土壤表层的占比均较高,说明土壤养分含量主要集中分布在土壤表层。野生樱桃李林各土壤养分之间有明显的相关性,OM与TN、TP和TK呈极显著正相关（P<0.01）;AN与AP、AK、OM、TN和TK呈显著正相关（P<0.05）;AP与AK、OM、TN、TP和TK呈显著正相关（P<0.05）;AK与OM、TN、TP和TK呈极显著正相关（P<0.01）。     

坡地植烟土壤速效养分空间分析

为进一步提高坡地烟田管理水平、改善烟叶品质,在重庆市彭水县烟草科技示范园开展了区域化研究,分析典型山地特色烟坡地植烟土壤速效养分空间变异及分布特征。结果表明:研究区域为典型的低磷高钾土壤,OM与AN含量较为适宜,土壤偏酸性,代换性锰离子含量略高;其中AN、AK、OM、Cu空间变异性为中等变异,AP和有效Fe、Mn、Zn为强变异,AP变异系数高达35.49%,而AK的变异较小为17.65%;受山地特色烟区坡地植烟土壤母质、地形等因素影响,AP、AK、Mn、Cu、Zn均具有强烈的空间相关性;AP、AK决定系数分别为0.362、0.404,模型的拟合度均较低,空间变异结构差,以小块状变异为主,空间自相关距也均较小;碱解氮和有机质具有明显的空间变异结构,呈现区域化、规律性及一致性;Fe、Mn、Cu、Zn含量与pH均有沿坡向渐变分布规律。Kriging插值图更为直观地呈现出坡地植烟土壤速效养分的空间分布特征。     

长顺县植烟土壤主要养分空间变异研究

[目的]对合理布局长顺县特色优质烟叶生产提供参考。[方法]利用GPS定位,在贵州省长顺县采集172份植烟土壤样品,采用地统计学进行土壤主要养分空间变异分析。[结果]长顺县植烟土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的平均值分别为27．54、141．77、4｜D．62和215．07mg／kg．变异系数分别为24．53％、23．68％、64．11％和56．06％。有机质、碱解氮、有效磷和速效钾均表现出明显的空间趋势效应和中等的空间相关性。从空间分布来看,长顺县大部分植烟土壤有机质处于适宜水平,而碱解氮、有效磷和速效钾含量较为丰富;少部分植烟土壤有机质含量偏高或偏低,而碱解氮、有效磷和速效钾含量偏低。[结论]在土壤养分丰富的烟区应适当减少用肥量,而在养分偏低的烟区适当增加用肥量,以保证植烟土壤养分维持在烤烟生长的适宜水平。     

基于GIS和FCM的宁乡植烟土壤养分管理分区

采用GPS、地统计学和模糊c均值聚类相结合的方法,对湖南省宁乡植烟土壤主要养分的空间变异特征和管理分区进行研究。结果表明,宁乡植烟土壤主要养分指标均为中等程度变异,有机质、有效磷和速效钾3项指标的块金效应在25%~75%之间,表明研究区域该3项养分指标是由结构性因素和随机因素共同作用的结果;碱解氮的块金效应75%,表明研究区土壤碱解氮主要由随机性因素决定。土壤有机质为高水平,碱解氮和速效钾均为中等水平,有效磷为极高水平,研究区大部分区域有机质、碱解氮、有效磷为中等至极高,但约有40%的面积土壤速效钾缺乏。宁乡烟区可划分为3个养分管理分区,分区间有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量差异极显著。     

不同耕作和覆盖对烟草产值及土壤质量的影响(英文)

通过3年长期定位试验研究了不同耕作和覆盖方式对烟草产值和土壤质量的影响。结果表明,翻耕处理烟叶产量和产值分别较免耕处理大22.72%和37.23%,轮作处理烟叶产量和产值分别较连作处理大1.83%和19.41%,秸秆还田烟叶产量和产值分别较不还田大3.55%和2.4%,说明翻耕轮作和秸秆还田能够一定程度提高烟叶的产量和产值,特别是在轮作条件下翻耕对增加烟叶产量和产值有显著作用;另外免耕处理、速效磷、碱解氮、有机质、全氮和全磷分别较翻耕处理分别大35.14%、9.92%、9.57%、4.40%和34.16%,特别是在免耕条件下,连作烟田土壤PH值速效钾、速效磷、碱解氮、有机质、全氮、全磷和全钾较轮作烟田分别大2.01%、48.68%、73.09%、11.45%、7.71%、7.31%、47.68%和11.78%,说明免耕和连作处理提高土壤中有机质和氮磷全量和有效量的残留,因此,从培肥地力的和烟草生产可持续的角度考虑,免耕条件下连作处理是最适宜于当地土壤地力培肥的从提高烟叶产量和产值的角度考虑,绿肥-烟叶→绿肥/小麦/玉米→绿肥-烟叶轮作处理是最适宜该区的种植模式。     

Precision Farming Protocols: Part 1. Grid Distance and Soil Nutrient Impact on the Reproducibility of Spatial Variability Measurements

To determine temporal changes in soil nutrient status, reproducible results must be obtained at each time step. The objective of this paper was to determine the impact of grid distance on the reproducibility of spatial variability measurements. Soil samples from the 0 to 15 cm depth were collected from a 30 by 30 m grid in May 1995 in a 65 ha notill corn (Zea mays L.) field. Each bulk sample contained 15 individual cores, collected at sample points located every 11.4 cm along a transect that transversed 3 corn rows (57 cm). At each sampling point latitude, longitude, elevation, landscape position, and soil series were determined. The 30 m grid was used to develop 4 and 9 independent data sets having a 60 and 90 m, grids, respectively. Semivariograms, nugget to sill ratios, and mean squared errors were calculated for each data set. At 60 m: (i) the total N, total C, and pH semivariograms, of different start points, were similar, while semivariograms for Olsen P, K, and Zn were different; (ii) the spatial dependence ratings, based on the nugget to sill ratio, for total N, total C, and pH semivariograms were consistent and suggested moderate spatial dependence; (iii) the spatial dependence rating for Olsen P, K, and Zn for the 4 semivariograms were not consistent and ranged from weak to moderate spatial dependence. At 90 m all soil nutrients had different semivariograms for each start point, while the spatial dependence rating for each total N, total C, and pH start point were consistent and showed moderate spatial dependence. The total C, P, K, Zn, and pH MSE values at 60 m, were 30, 30, 41, 28, and 72% lower than the variance, respectively. This study showed that semivariogram, semivariance, MSE, and nugget to sill ratios reproducibility were dependent on soil nutrient and grid distance.