基于GIS长期定位耕地土壤养分时空变异评价研究——以肥城市为例

基于GIS技术,通过分析肥城市长期定位耕地1998年至2004年的土壤养分指标,采用相关系数法确定土壤养分指数权重,应用ArcGIS软件制图与空间分析功能,利用SAS软件对养分数据进行统计分析.研究结果表明,1998～2004年间肥城市长期定位耕地土壤养分指标和土壤养分指数时空变异规律总体呈上升趋势.土壤养分指标的时间变异规律为土壤有机质、有效磷和速效钾含量均随时间延续呈上升趋势,最大上升幅度分别达3.20 g kg-1、15.29 mg kg-1、40.07 mg kg-1,土壤碱解氮平均维持在76.67 mg kg-1左右;其空间变异规律为土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾县域大部分区域均趋于升高,仅有小部分区域趋于降低;土壤养分指数的时空变异规律呈增长趋势,有41.31%的区域上升,仅9.05%的区域降低.研究明确了提高农业科技投入的方向和区域,对现代农田配方施肥、平衡施肥和区域养分资源综合管理具有积极意义.     

余干县耕地土壤养分时空变化特征研究

为进一步摸索耕地土壤肥力的演变和发育规律,以1985年第二次土壤普查数据和2012年测土配方施肥项目采集的大量土壤样品数据为基础,利用Arc GIS软件的空间插值和空间叠加分析功能,对余干县耕地土壤养分的时空变化特征进行分析研究。结果表明:余干县耕地土壤养分整体上呈上升趋势,其中有效磷上升最快,整体提高了2个等级水平;其次是有机质和碱解氮,速效钾略有下降,但整体级别不变。说明耕作方式和栽培管理等因素的改变,改善了余干县耕地土壤肥力状况,为今后进一步合理利用耕地土壤资源,有效利用和管理土壤养分,促进农业健康可持续发展提供了理论依据。     

北京市房山区土壤养分的时空变异

[目的]为了给北京房山该区域科学施肥及改善土壤生态环境提供依据.[方法]基于2007年及201 9年北京市房山区土壤养分数据,结合地统计学和GIS方法,探明研究区土壤养分的时空变化特征.[结果]结果表明:研究区有机质和全氮总体上处于高等含量水平,速效钾总体上处于极高含量水平,而有效磷则处于中等较低含量水平,各养分含量均呈现显著的空间和时间变异.土壤有机质和全氮总体分布呈现山区高平原低的趋势,有效磷呈平原耕地高于山区的趋势,速效钾在整个地区都处于较高水平.有效磷的变异系数最大,属于高变异强度,其余养分含量均属于中等变异强度.研究区各项养分块基比在0.63～0.73之间,呈中等空间相关,空间变异情况受随机性因素和结构性因素共同影响,其中施肥管理、种植制度、土地利用方式等人为因素占主导.[结论]12年来,该区各养分含量总体呈上升趋势,有机质、全氮、有效磷、速效钾的含量分别在55％、67％0、45％、94％的耕地中有明显升高,但研究区内仍有31％的耕地出现了有效磷含量的下降.     

黄土高原南麓县域耕地土壤速效养分时空变异

在生态脆弱的黄土高原南麓合阳县,以1983、2006年耕地土壤速效氮、磷、钾含量为对象,利用空间自相关、变异函数及分形维数等方法,研究县域土壤速效养分时空变异特征及主要影响因素.结果表明,从1983到2006年,除土壤速效钾外,耕地速效氮、磷的平均含量分别提高73.98％和92.69％;土壤速效养分全局Moran''s I指数和空间相关距均呈递减变化、分维数增加,预示其空间结构减弱,随机变异性增强.土壤速效氮、磷含量在绝大部分研究区域内呈现不同程度累积,而速效钾含量则在59.65％的耕地上减少;导致其不同变化的因素有耕地利用方式、施肥管理、灌溉、土壤类型等,其中以土地利用方式和施肥管理措施的影响最大.     

海南中部山区耕地土壤养分状况研究——以保亭县为例

揭示保亭县耕地土壤养分时空分布特征,为海南山区县市耕地土壤养分管理及土地可持续利用提供参考。采用实地调查、采集土壤样品和实验室分析相结合的方法,在测定土壤养分含量基础上,阐明土壤养分现状,并与保亭第二次土壤普查结果进行对比,探讨了全县耕地土壤养分时空变化规律。自20世纪80年代初以来,全县耕地土壤酸化明显,土壤有机质和速效钾含量有所下降、碱解氮变化不明显、有效磷含量显著升高,交换性钙、镁、有效硫含量中等偏下,各乡镇差异不明显,有效锌含量较丰富。保亭县耕地土壤养分含量属中等水平,且乡镇间各土壤养分含量分布不均,主要与施肥措施、气候条件及成土母质有关,其中施肥措施是最主要因素。     

南方丘陵区耕地土壤养分空间特征及其影响因素

以江西省峡江县为研究对象,采集样点,获取土壤有机质、有效磷、速效钾、碱解氮等土壤养分数据,借助地统计软件对土壤养分的各类因子进行空间变异性分析与空间自相关分析,探究其主要影响因子。结果表明:峡江县耕地土壤养分分布符合正态分布,碱解氮含量总体丰富,有机质与速效钾含量属于中等水平,有效磷含量偏低。有机质、有效磷均属于中等变异性,速效钾属于强烈空间变异性,碱解氮空间变异性较弱。研究区西部耕地土壤养分含量总体低于东部。研究区高程较高区域有较高的土壤养分含量,坡度、坡度变率、土壤侵蚀程度较大区域土壤养分含量较低。成土母质中砂质岩类风化物分布区土壤养分较高,酸性结晶岩类风化物分布区土壤养分含量较低。     

样点数对县域土壤养分空间变异特征评价的影响

以广东省阳西县测土配方施肥耕地地力调查数据为基础,应用地统计学和GIS空间分析技术,对耕层土壤pH、有机质、全氮、有效磷和速效钾进行空间插值质量研究。结果表明:(1)土壤养分变异系数的顺序为速效钾>速效磷>有机质>全氮>pH,插值误差随土壤养分空间变异系数增大而增加。(2)插值精度随着插值样点数的增加而不断提高,土壤养分的预测值与实测值的相关系数逐渐增加。采样密度相同时,土壤养分的标准均方根误差(NRMSE)值由大到小的变化顺序是速效钾>有效磷>全氮>有机质>pH值。(3)对阳西县土壤养分空间变异情况进行评价时,土壤pH值和全氮采样时应以30～60 hm2耕地为一个采样单元;土壤有机质采样时应以20～30 hm2耕地为一个采样单元;土壤有效磷和速效钾采样时应最大以20 hm2耕地为一个采样单元。     

户县蒋村镇耕地土壤养分状况评价分析

户县耕地因长期年内富播,机械工具广泛应用,大规模施用化肥等,致使土壤养分状况发生改变。为了能清楚掌握此区域目前土壤养分状况,本文以户县蒋村镇为典型例,对耕地土壤0~60 cm的土层进行分层采样,测定其p H值、有机质、氮、磷和钾等养分含量。结果表明,该区域土壤p H值属于中性~碱性,养分现状表现为极缺有机质,缺氮,缺磷,钾丰富;随土壤深度增加,有机质、铵态氮含量基本呈增长趋势,硝态氮、有效磷、速效钾、缓效钾含量基本呈下降趋势;全磷、全钾不随土壤深度变化。本文对上述土壤养分状况进行评价分析,为该区域农作活动提出了科学合理的建议。     

湘南丘岗红壤地区土壤肥力质量指标的空间变异特征

采用地理信息系统(GIS)和地统计学方法研究了湘南丘岗红壤地区土壤表层(0～20 cm)pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾8项土壤肥力指标的空间变异特征.结果表明:土壤pH、有效磷、全氮和全钾的理论模型为球状模型,有机质、碱解氮和速效钾的理论模型为指数模型,全磷的理论模型为高斯模型;碱解氮和全磷的基底效应分别为13.6％、19.0％,表现出强烈的空间相关性,土壤pH、有机质、有效磷、速效钾、全氮和全钾的基底效应分别为28.7％、29.9％、54.7％、53.1％、55.6％、73.0％,具有中等的空间相关性;研究区域的书林寺村南部和官山坪村北部以石灰岩风化物母质为主,土壤肥力较高,属Ⅰ～Ⅲ级,幸福桥村区域以板岩风化物母质为主,土壤肥力为Ⅳ级,官山坪村南部以第四纪红土母质为主,土壤肥力属Ⅴ级,应重视第四纪红土母质地区土壤退化防治和肥力恢复调控.     

基于GIS分析的佳县土壤肥力时空变异研究

以佳县耕地土壤为研究对象,依托陕西省耕地地力调查与质量评价项目,选择收集土壤样点250个,进行基本统计特征分析、地统计学分析,应用 GIS 技术,研究佳县耕地土壤全效养分(有机质、全氮)和速效养分(有效磷、速效钾)的空间变异特征；结果如下：土壤全效养分有机质、全氮均处于较低水平,而土壤速效养分有效磷、速效钾均处于中等水平,且四种养分均逐年增加。就地区而言,南区各乡镇表现出更好的变化趋势。     

河西边缘绿洲荒漠沙地开垦后土壤性状演变及土壤碳积累研究

【目的】土壤养分变化及碳积累过程是评价绿洲农田生态系统结构、功能和生产力演化的重要指标。本研究的目的是通过了解西北干旱区自然荒漠开垦为灌溉农田后该指标的变化,揭示干旱区新垦农田土壤发育及演变规律,为新垦沙地持续利用提供指导。【方法】选择河西走廊中段临泽边缘绿洲0—46年开垦时间序列的沙地农田,取样分析0—60 cm土壤剖面的物理、化学性状变化及碳积累特征,通过比较2008年与2014年的耕层土壤(0—20 cm)测定结果,分析近几年土壤性状的变化。【结果】耕层土壤砂粒含量随开垦利用年限的增加而逐渐降低,但显著的变化发生在开垦16年后的农田,且最近10年土壤粒级组成变化不明显;在沙地开垦后的最初20年,耕层土壤有机碳(SOC)及全氮含量呈线性增加,20年后增加趋势减缓。开垦46年后,SOC、全氮、碱解氮、速效磷含量分别增加了9.0倍、6.3倍、6.3倍和13.5倍,耕层土壤无机碳(SIC)含量增加了77.1%;速效钾随开垦年限的增加呈先降低而后增加的趋势。20—40 cm和40—60 cm土层SOC及氮、磷、钾养分含量随开垦年限延长而逐渐增加,但变化幅度小于耕层土壤。2008—2014年的6年间,不同开垦年限的同一地块耕层土壤粒级组成未发生变化,但SOC及氮、磷、钾养分有明显的积累。沙地开垦46年后0—60 cm土层SOC、SIC和全碳的年平均固存量分别为0.75、0.79和1.47 kg·hm-2·a-1;SOC的积累主要发生在0—20 cm耕作层,而SIC的积累在40—60 cm土层。荒漠沙地转变为灌溉农田后有巨大的碳固存潜力;土壤黏粉粒增加对SOC及养分的积累和保持起重要作用。【结论】沙地开垦为灌溉农田后,随利用年限的增加,土壤肥力显著改善,但开垦46年后土壤肥力仍处于较低水平。对新垦沙地农田,要实现土地可持续利用和生产力持续提高,须采取提升土壤肥力水平的农田管理措施。     

黔中喀斯特石漠化地区不同土地利用类型土壤养分含量研究

[目的]探讨不同土地利用方式对土壤养分含量与分布的影响。[方法]从贵州普定县典型喀斯特山区耕地、林地和荒地采集96份土壤样品,并对3种土地利用类型的土壤养分进行室内理化分析。[结果]3种土地利用类型的土壤pH值依次为:荒地>林地>耕地;土壤有机质含量依次为:林地>荒地>耕地。3种土地利用类型的土壤全氮含量均较丰富,碱解氮含量偏低,尤其是耕地;全磷含量水平很低,全磷含量低于1.0 g/kg的土壤分别占耕地、林地和荒地的95.23%、95.83%和100%;耕地有效磷含量较高,而林地和荒地有效磷含量较低;荒地全钾和速效钾含量较高,林地和耕地均存在不同程度地缺钾。[结论]该研究为喀斯特石漠化地区生态系统的恢复重建和农业生产提供参考。     

江西余江县高产水稻土有机碳和养分含量变化

 【目的】研究高产水稻土有机碳和养分含量变化状况，为水稻土的定向培肥和持续利用提供科学参考。【方法】通过田间采样分析并比较第二次土壤普查的背景资料，研究江西省余江县高产水稻土有机碳和养分的含量状况及其近20余年来的变化情况，并分析其环境意义。【结果】江西省余江县高产水稻土表层0～10 cm的有机碳、全氮和速效磷含量分别为（20.2±3.88）g·kg-1、（2.09±0.55）g·kg-1、（42.7±32.7）mg·kg-1，均达到非常丰富的水平。近20余年来土壤有机碳库基本保持稳定、处于平衡状态，但全氮和速效磷含量显著增加，而速效钾含量变化不明显。高产水稻土表层0～10 cm的磷固定量和固定率分别为（142.7±41.1）mg·kg-1和（36.2±10.4）%，CEC为（7.93±1.32）cmol·kg-1，并不比一般水稻土和旱地红壤高。这使通过施肥进入土壤的磷活动性增加，以致更易进入水体，可能是区域水体富营养化的主因。【结论】经过长期的耕作培肥，高产水稻土的有机质和速效磷含量均达到非常丰富的水平，有机碳库基本处于平衡状态，但磷的固定量并不高。由于该类型土壤的固钾能力较弱，高产水稻土的速效钾含量并不丰富，应当重视钾库的平衡保持和提高。     

宿州市耕地土壤养分时空变化特征分析

分析土壤养分时空演变是实施精准农业与可持续土壤管理的前提。本研究利用反距离权重空间插值分析方法分别对宿州市2010年和2019年的耕地土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量进行时空变化特征分析。结果表明,相比于2010年,2019年宿州市耕地土壤养分总体略微提升。其中：耕地土壤有机质总体分布为砀山县、萧县和泗县较缺,埇桥区中部乡镇较丰,均值为17.95g·kg^-1,增幅6.15%,土壤有机质中等含量面积占总耕地面积的76.00%;土壤全氮含量基本持平,均值为1.06g·kg^-1,土壤全氮中等含量面积占总耕地面积的60.80%;耕地土壤有效磷总体分布为砀山县南部乡镇较丰,埇桥区北部、泗县北部及南部乡镇较缺,均值为16.44mg·kg^-1,增幅10.73%,土壤有效磷中等含量面积占总耕地面积的60.33%;耕地土壤速效钾总体分布为萧县、砀山县中等,埇桥区中部乡镇、灵璧县西部乡镇、泗县北部乡镇丰富,均值为149.37mg·kg^-1,增幅9.84%,土壤速效钾中等含量面积占总耕地面积的47.30%。砂姜黑土、水稻土和黄褐土有效磷含量明显提升,增幅分别为27.76%、23.08%和16.68%。砂姜黑土和水稻土速效钾含量略微提升,增幅为18.37%和14.62%。石灰岩土速效钾略微降低,降幅11.86%。研究表明,2010—2019年宿州市耕地土壤养分呈有机质总体上升、全氮稳定、有效磷明显上升、速效钾稳中有升的变化规律。宿州市北部应注意增施有机肥和氮肥,东部可考虑补充磷肥、钾肥。     

旱作农田不同耕作土壤养分状况研究

以太原市旱作农田土壤为研究对象,系统分析5种耕作土壤8种养分特征。结果表明,耕作土壤养分中速效钾变异系数最大,全氮变异系数最小;不同耕作土壤全氮、有机质、有效磷、速效钾和微量元素有效铁、锰、铜和锌差异在0．05水平显著。有效磷和速效钾平均含量表现为：玉米地〉麦地〉大豆地〉马铃薯地〉谷子地,全氮、有机质和微量元素的含量表现为：玉米地〉麦地〉大豆地〉谷子地〉马铃薯地。     

山西设施栽培条件下土壤理化性质的变化规律

测定了山西设施栽培条件下不同种植年限耕层土壤的理化性质。结果表明,设施栽培条件下土壤有机质、电导率、全量养分(全氮、全磷和全钾)和速效养分(碱解氮、速效磷和速效钾)含量与种植年限均呈二次多项式关系,且相关关系达显著或极显著水平。土壤有机质含量较低,生产中应增加有机肥的施用量;全氮、全磷盈余,全钾耗亏,全量养分关系失衡成为土壤肥力提高的障碍因子;速效养分累积明显;土壤pH值明显低于大田土壤,有酸化趋势;土壤电导率较高,但未达到严重影响作物生长发育的水平。表明设施土壤理化性状和各种形态养分的动态变化可能会导致土壤功能发生转变。     

蔬菜保护地连作土壤肥力性状调查研究

为提高蔬菜产量和品质,采集了蔬菜保护地土壤及其邻近的露地土壤、露地菜园土壤及耕地土壤,共计60个样品,分别对其土壤养分含量进行测定分析。结果表明,蔬菜保护地土壤的有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾均处于较高的养分水平。     

洞庭湖平原区土壤肥力特性演变趋势研究——以沅江市为例

以沅江市为例,研究洞庭湖平原区土壤肥力的演变趋势,将该次调查与第2次土壤普查相对应地块土壤特性进行比较分析.结果表明:整体土壤有机质、全N、有效P呈上升趋势,速效K呈下降趋势,但不同土壤类型养分变化不尽一致;土壤pH值均有不同程度的降低.化学肥料的大量使用是土壤有机质、B素、P素水平提高的重要原因.可通过调整种植结构,增施有机肥,秸秆还田来改良和培肥土壤.     

湖北省江陵县耕地土壤养分状况变化分析

以湖北省江陵县1982年和2004年2次土壤调查数据为基础,比较了耕地养分状况的演变特征。结果表明:高有机质含量和极低有机质含量的耕地土壤面积所占比例减少,原来有机质含量中等的耕地土壤面积所占比例增加,总体趋向均一化;土壤全氮含量有明显增高的趋势,可能主要是增施化学氮肥导致的;土壤有效磷含量的变化与有机质含量呈类似趋势,总体上呈升高趋势;土壤钾素含量总体呈耗减状态;土壤微量元素除有效锌、硼缺乏外,有效铜、铁、锰等含量多处于适宜水平。这些结果可为当地合理施肥提供科学依据。     

浙江省水耕人为土主要肥力指标状况及其演变

为全面了解浙江省水耕人为土的肥力现状及其变化趋势,对浙江全省水耕人为土耕作层的有机质、pH值、全氮、有效磷和有效钾状况进行统计分析。结果表明:全省水耕人为土的有机质和全N质量分数分别在20～40和1～2g·kg-1之间,以中量水平的为主,与第2次土壤普查时期相比,土壤有机质和全N含量平均分别下降了6.37%和6.32%;水耕人为土的pH值在3.02～9.80之间,相差达6.78个pH单位,以酸性为主,与第2次土壤普查时期相比,目前水耕人为土呈现明显的酸化,其中pH值在5.5以下的土壤比例明显地增加,而pH值在5.5～7.5之间的土壤比例明显地下降;土壤有效P的平均含量为第2次土壤普查期间的4～5倍,但仍有一定比例的水耕人为土有效P处于低级别状态;土壤有效K总体上趋于低水平和中水平,但比第2次土壤普查时略有增加。分析认为,施肥结构的变化和水田长期旱作是引起土壤肥力变化的主要原因。