黑龙江精准农业示范区土壤养分空间变异研究

以面积为129 hm^2农田为采样区,使用Ag132 DGPS仪定位,网格法采集0～20 cm耕层土壤样品,实验室测定土壤碱解氮、速效磷、速效钾和有机质的含量.应用传统统计学方法和空间分析方法对土壤养分变异进行了研究.结果表明,土壤养分性质均存在着空间变异性,速效磷、速效钾和有机质变异相对较大,碱解氮变异亦小;土壤养分性质均存在半方差结构,分别拟合Exponential、Gaussian、Pentaspherical、Gaussian模型;碱解氮、速效磷、速效钾和有机质均显示中等的空间相关性.     

黑龙江食品安全示范区农田土壤养分空间变异研究

以面积为450000m2农田为采样区,使用手持式GPS定位,网格法采集0￣20cm耕层土壤样品,实验室测定土壤碱解氮、速效磷、速效钾和有机质的含量。应用传统统计学方法和空间分析方法对土壤养分变异进行了研究。结果表明,土壤养分性质均存在着空间变异性,受常规施肥措施影响较大的碱解氮、速效磷、速效钾变异相对较大;常规施肥有机质投放较少,变异相对较小;土壤养分性质均存在半方差结构,分别拟合Circular、Pentaspherical、Exponential模型,碱解氮、速效磷、速效钾和有机质均显示中等的空间相关性。     

晋中盆地土壤氮元素空间异质性研究

土壤氮元素是植物需要最多的营养元素,大尺度研究土壤氮元素的空间变异结构,有利于系统地掌握当地土壤中氮的变异状况,便于科学管理。通过随机采样得到晋中盆地215个样点,分别提取0~20 cm土壤样品中的全氮含量,并采用半方差函数模拟及克里金空间插值分析土壤中氮元素变异结构与空间分布特征。结果表明,土壤中全氮含量的平均值为0.79 g/kg,与国家二级养分分级标准相比,处于缺乏状态;盆地内不同地点的土壤全氮含量差异较大,变异系数为47.67%,属于中度变异;通过半方差函数的4种模型模拟效果来看,指数模型模拟效果最好,氮元素结构方差比为0.504,具有中等空间自相关性;盆地中部河流两岸全氮含量高于盆地边山区,高值区与低值区呈斑块状分布,其中,最高值区分布于太原、清徐、榆次、太谷交界区域,最低值区分布于盆地西南部边山区的孝义市大部分地区。     

基于不同采样方式棉田养分空间变异特征分析

[目的]基于GIS和地统计学,对比网格采样法和随机采样法条件下棉田养分的空间变异特征.[方法]分别用两种采样方式采集研究区域耕层土壤样品,以土壤全氮、速效磷和速效钾含量为基础数据进行描述性统计分析,并运用地统计学技术方法对其进行半方差函数模型的拟合;进而结合ArcGIS中的Kriging插值法进行插值,获得棉田养分分布图.[结果]研究区域的棉田土壤属性服从正态分布,且网格采样法中的N、P、K的变异系数均大于随机采样法;并且网格采样法中的速效磷具有强烈的空间自相关性;全氮和速效钾具有中等的空间自相关性,而随机采样法中的N、P、K三种养分的空间自相关性都很弱;网格采样法中土壤养分的相关变程均大于土壤采样间距.网格采样法插值结果表现较随机采样法的更细微,其中速效磷反应的最为明显.[结论]与随机采样法相比,网格采样法中的土壤养分的空间变异结果能更好的反应研究区域的空间变异特征,可为棉田后期土壤养分分区管理、变量施肥等提供可靠的科学依据.     

丘陵地区不同尺度下土壤养分空间变异特征的研究

应用地统计学和GIS空间分析技术, 对丘陵区不同尺度耕层土壤有机质, 有效磷和速效钾进行了空间变异特征和空间插值质量研究. 在相同尺度下, 土壤有机质空间变异最弱, 有效磷空间变异最强, 在不同尺度下, 土壤养分均存在典型的半方差结构. 在大、中尺度下, 土壤养分的块金系数介于0 001～0 207之间, 土壤养分具有强烈的空间自相关, 在小尺度下, 有效磷的块金系数为0 394, 具有明显的空间自相关. 交互检验结果表明土壤养分在不同尺度下的估计精度不相同. 在相同尺度下, 土壤有机质和速效钾的预测精度较高.     

丘陵地区不同尺度下土壤养分空间变异特征的研究

应用地统计学和GIS空间分析技术,对丘陵区不同尺度耕层土壤有机质,有效磷和速效钾进行了空间变异特征和空间插值质量研究．在相同尺度下,土壤有机质空间变异最弱,有效磷空间变异最强,在不同尺度下,土壤养分均存在典型的半方差结构．在大、中尺度下,土壤养分的块金系数介于0．001～0．207之间,土壤养分具有强烈的空间自相关,在小尺度下,有效磷的块金系数为0．394,具有明显的空间自相关．交互检验结果表明土壤养分在不同尺度下的估计精度不相同．在相同尺度下,土壤有机质和速效钾的预测精度较高．     

基于GIS的塔额盆地农田土壤养分空间变异特征分析

【目的】研究新疆塔额盆地耕地土壤养分的空间分布以及变化。【方法】基于该地区2010年和2018年2个时期的样点养分数据(有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾),利用统计学、地统计手段,与GIS技术相结合,分析耕层土壤的时空变异性。【结果】2010~2018年期间耕层土壤指标都处于中等强度变异,其中变异系数最高的为2018年的有效磷为85.79%。2018年各项指标的标准化Z值均低于2010年,近年来以下指标的空间自相关呈现减弱趋势。养分指标含量整体呈现四周低中间高。在不同土壤类型下潮土的养分含量增加最少,其余2种土类下都存在较大幅度的增加。在不同灌溉方式下,滴灌和漫灌的灌溉方式养分含量都有所增加,但出现漫灌方式养分含量增加较滴灌下增长较低的现象。【结论】2010-2018年5种养分指标都呈中等程度变异,人为活动对土壤养分含量的影响较大;各养分含量都有所上升,有效磷与速效钾上升最为明显;不同土类养分含量均为增加趋势;滴灌和漫灌下养分含量有所增长,但畦灌条件下养分有所下降;耕地质量处于中等偏下。     

土地利用方式对晋南黄土高原村域范围内土壤pH值与养分的影响

通过野外调查与室内分析相结合的方法,分析4种土地利用方式下土壤pH值与养分的分布特征、变异情况及其相关性,探讨晋南黄土高原村域范围内不同土地利用方式对土壤pH值与养分的影响。结果表明:土壤pH值呈微碱性,分布特点是核桃园谷子地玉米地苹果园;有机质缺乏,其含量分布特征是核桃园玉米地苹果园谷子地;碱解氮缺乏,速效钾丰富,但二者含量分布特点均表现为苹果园核桃园玉米地谷子地;速效磷较丰富,其含量分布特点为苹果园核桃园谷子地玉米地。统计分析结果显示,苹果园的速效养分含量明显高于其他3种土地利用方式,而其他3种土地利用方式下的速效养分含量差异不明显。空间变异分析表明,除了土壤pH值的空间变异为小变异外,其他项目均为中到高度变异。相关性分析表明,pH值与各土壤速效养分均呈极显著负相关;有机质含量与碱解氮含量呈极显著正相关;碱解氮、速效磷和速效钾含量两两均呈极显著正相关。     

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.     

山地丘陵交错地带耕层土壤pH和养分空间变异特征及影响因素分析

[目的]研究山地丘陵交错地带耕层土壤pH和养分空间变异特征及影响因素,为指导山地丘陵交错地带开展农业生产和科学定量施肥提供参考依据.[方法]以湖北省广水市山地丘陵交错地带耕层土壤为研究对象,通过实地调查和室内检测获得200个土壤样点的相关数据,采用统计学、地统计学和GIS相结合的方法,分析土壤pH和有机质等土壤养分元素的空间分布特征及其影响因素.[结果]湖北省广水市山地丘陵交错地带耕层土壤pH和有机质、全氮、有效磷、速效钾、缓效钾含量变异程度均属中等变异,土壤养分元素均有弱空间相关性特征.养分含量在空间上以集聚分布为主,相互关系较弱,养分元素的块金效应值均处于25%~75%,养分元素的空间变异性受随机性因素和结构性因素共同影响.耕层土壤的pH介于5.5~6.5,以弱酸性土壤为主;有机质含量级别为适宜,有效磷、速效钾和缓效钾含量较高;全氮含量较低,含量级别为缺乏.有机质含量与生物多样性呈正相关,全氮含量与海拔和坡度呈负相关,速效钾含量与海拔呈负相关、与有效土层厚度呈正相关,缓效钾含量与有效土层厚度呈正相关,但相关性均较弱.[结论]湖北省广水市山地丘陵交错地带耕地表层土壤养分中除全氮含量较低外,其余养分元素的含量均不缺乏.土壤pH及主要养分元素的空间变异受自然因素和人为因素的共同作用.对于山地丘陵交错地带的耕层土壤养分含量而言,灌溉能力、海拔、坡向、坡度、有效土层厚度和生物多样性为主要影响因素.     

基于遥感与作物模型的土壤速效养分时空变异分析

目的 研究在均衡施肥模式下,双山农场2012—2016年间土壤速效养分的时空变异特征,分析施肥管理、轮作模式等人为因素和气象、地形等自然因素对速效养分变化的影响,该研究成果可为土壤速效养分管理和作物变量施肥提供参考依据。方法 以双山基地农场为例,通过时间序列HJ-1 CCD遥感数据和作物模型WOFOST反演得到土壤速效养分。基于以上土壤速效养分数据在不同时间尺度（年际间和生长季内）和不同空间尺度（农场尺度和田块尺度）上的速效养分时空变异分析。利用土壤速效养分分级图来定性分析养分在5年内的空间变异特征;选取相应的统计参量对土壤速效养分的平均含量和变异性进行定量分析;利用线性回归来分析速效养分的变化量与初始含量的关系;以及养分变化曲线图分析速效养分的时间变化特征。结果 在均衡的农田施肥管理模式下,2012—2016年农场的土壤速效氮（AN）、速效磷（AP）和速效钾（AK）含量平均值变化不大,速效养分高值和低值都在向中间值靠拢,分别集中于280—360 mg·kg ^-1、38—42 mg·kg ^-1和160—200 mg·kg ^-1,该部分面积比例分别增加18.5%、23.1%和23.8%,养分含量整体呈现均一化特征。AN、AP和AK的变异系数分别从2012年的0.314、0.112和0.257变为2016年的0.131、0.034和0.098,速效养分分布的空间差异性在减弱。AN,AP变化量均与初始值呈现极显著的负相关,R ²分别为0.839和0.882,AK的R ²为0.569,其相关性较弱与土壤中的速效钾本身不稳定有关。通过相邻地块的养分变化分析可知,田块尺度上的土壤速效养分也表现出明显的均一化特征,轮作模式是影响田块间养分变化差异的主要因素,对于轮作模式完全相反的#1和#2田块,人工施肥决定了田块内养分变化的总体趋势,对于豆科作物,固氮作用对土壤速效氮的含量变化作用明显。温度升高在一定程度上会促进作物对养分的吸收,但这种影响不足以改变养分变化的总体趋势。土壤的淋洗对养分的空间变异起到决定性作用,特别是强度较大的降水。降水对养分空间变异的影响在地形差异较大的区域,表现得更加明显。 结论 农田的施肥管理和作物轮作模式是土壤速效养分变化的主导因素;其次是气候因素,雨水对土地的淋洗会导致土壤速效养分的流失和下降,该作用在地形差异较大的地区更加明显;速效养分的变化量与养分初始含量关系显著;温度的升高会促进土壤速效养分的降低,其影响力小于降水。以上变化规律均可纳入后期速效养分的预测研究中,对这些影响因子赋予不同的权值,进行预测模型的构建。以期对作物年际间和生长季内的速效养分的变化进行实时动态监测。     

基于GIS和地统计学的土壤养分空间变异特征研究——以新疆农七师125团为例

基于地理信息系统(GIS)和地统计学,以地理信息系统软件ArcGIS为平台,采用Geostatisical Analyst地统计分析模块中的Kriging插值方法研究了新疆农七师125团土壤养分的空间变异性.应用GIS能够将系统变量的属性数据同地理数据相结合,使大区域范围内进行地统计学分析变得较为方便,研究结果表明,全氮、有机质、速效磷、速效钾均具有中等的空间相关性,但变异尺度不同.分析中还发现Kriging插值模型的选择及Crossin-ValNation交叉验证的检验与系数修正均影响分析工作的结果精度.     

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。     

冒山小流域不同地形和土地利用下的土壤养分空间变异特征

土壤养分是植物生长的物质保障，地形及人类活动均会影响土壤性状的空间分布。以东北黑土区冒山小流域为例，将GIS技术与地统计学方法相结合，对土壤养分的空间分布特征进行分析，并探讨了地形因子、土地利用方式及其交互作用对土壤养分空间变异的影响。结果表明：①冒山小流域土壤养分分布符合正态分布，土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾变异系数为1734%～4081%。②土壤养分空间分布总体呈现由西北向东南递增，在流域中间位置较东西两侧含量偏高。③海拔因子和坡度因子均与土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾呈显著负相关，坡向因子与表层土壤养分含量不存在显著相关关系。④海拔因子与土地利用的交互作用对表层土壤养分含量影响显著，坡度因子和坡向因子与土地利用交互作用对表层土壤养分没有显著影响。     

乌鲁木齐县蔬菜地土壤养分空间变异研究

以乌鲁木齐县蔬菜主产区的三个乡为例,采用GIS与地统计学相结合的方法对其耕层土壤(0～20 cm)的有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾等5种养分要素的空间变异特征进行分析.结果表明:全氮变异函数曲线的理论模型能很好地符合球状模型;有机质、碱解氮、速效磷、速效钾的变异函数曲线则符合线性无基台模型.有机质、速效磷和速效钾具有很强的空间相关性,说明受母质、地形、土壤类型等自然的结构性因素影响较大;碱解氮具有中等的空间相关性,说明对施肥、作物、管理水平等随机因素引起的空间相关性起很大作用;全氮的空间相关性很弱,说明人为活动严重削弱了结构性因素造成强的自相关作用.     

不同滴灌年限小麦土壤速效养分空间变异特征

【目的】研究小麦不同滴灌年限土壤速效养分积累的变化规律,了解其空间分布特征。为科学管理滴灌小麦土壤调查和施肥技术体系提供理论和数据参考。【方法】以1、3、5、7 a滴灌小麦农田土壤为研究对象,分析不同滴灌年限小尺度土壤盐分空间的分布特征。采集土壤剖面(0~60 cm)样品,结合连续性定位监测、描述性统计和地统计分析,研究不同滴灌年限土壤速效养分时空变异规律。【结果】不同滴灌年限速效养分的最大值在0~20 cm土层,最小值在40~60 cm土层;不同土壤层的速效养分含量呈弱变异和中等变异。半方差函数表明,滴灌1、3、5、7 a土壤速效养分含量符合球状模型和高斯模型,呈明显空间自相关和中等空间相关性,块金系数在15.28%~65.15%。【结论】不同滴灌年限土壤速效养分随年限的增加呈现下降趋势,其空间分布主要受人为因素和随机因素的共同影响。     

棉田土壤养分精准管理初探

 应用地理信息系统 (GIS)结合土壤养分状况系统研究法探讨了一定农业生产条件下棉田土壤养分空间变异及其在推荐施肥中的应用。结果表明 ,棉田土壤养分的空间变异与前茬作物的种植利用方式有很大关系。网格取样技术和变量施肥技术是提高肥料有效性的有希望的手段 ,这些技术能使肥料以合适的用量施到需要的地方。平衡施肥示范结果显示根据土壤养分状况提出的推荐施肥 ,比当地常规施肥每公顷降低肥料成本 657.4元 ,籽棉产量从每公顷 4350kg增加到 52 1 2 .5kg,增产 1 9.8% ,增产所增加的收入每公顷 4657.5元 ,净增收益 531 4.9元。     

Spatial variability of soil properties and yield of a grazed alfalfa pasture in Brazil

Knowledge of the spatial variability of soil properties and of forage yield is needed for informed use of soil inputs such as variable rate technology (VRT) for lime and fertilizers. The objective of this research was to map and evaluate the spatial variability of soil properties, yield, lime and fertilizer needs and economic return of an alfalfa pasture. The study was conducted in a 5.3 ha irrigated alfalfa pasture in Sao Carlos, SP, Brazil that was directly grazed and intensively managed in a 270-paddock rotational system. Alfalfa shoot dry matter yield was evaluated before grazing. Soil samples were collected at 0–0.2 m depth, and each sample represented a group of 2 or 3 paddocks. Apparent soil electrical conductivity (ECa) was measured with a contact sensor. The cost of producing 1 ha of alfalfa was estimated from the amount of lime and fertilizer needed and was then used to estimate the total cost of production for the dairy system. The alfalfa dry matter yield was used to simulate the pasture stocking rate, milk yield, gross revenue and net profit. The spatial variability of soil properties and site-specific liming and fertilizer needs were modeled using semi-variograms with VESPER software, the soil fertility information and economic return were modeled with SPRING software. The results showed that geostatistics and GIS were effective tools for revealing soil and pasture spatial variability and supporting management strategies. Soil nutrients were used to classify the soil spatial distribution map and design site-specific lime and fertilizer application maps. Spatial variation in forage and spatial estimates of stocking and milk yield are adequate pasture management tools. Spatial analyses of needs, forage availability and economic return are management tools for avoiding economic problems, as well as potential environmental problems, caused by unbalanced nutrient supplies and over- or under-grazing.     

应用地理信息系统研究土壤养分变异

采用网格取样,应用土壤养分系统法,结合地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)技术,研究了分散经营条件下村级尺度土壤养分空间变异。结果表明,研究区土壤养分普遍分布不均,存在着变异,土壤养分N,P和有机质的变异较大,与氮磷化肥和有机肥的投入有密切关系;Ca,Mg,K,Cu,Fe,Mn等养分土壤变异表现相对较小。