基于地统计学的山西省不同类型土壤有机质空间变异分析研究

为了展示山西省不同土壤类型条件下耕层土壤有机质含量的空间变异性以及影响因素,实现土壤肥力高效利用,进一步指导农业生产方式改良以及精准施肥。本研究以褐土、黄绵土、栗褐土、栗钙土四种山西省常见土壤类型进行研究,分别选取区位临近的县市采样,得到耕层土壤有机质含量数据,采用GIS与地统计学方法相结合的方法,研究不同土壤类型的土壤有机质含量的空间变异性,通过对比从三种函数模型(指数模型、球状模型、高斯模型)中选取最优拟合模型,并采用最优拟合模型进行插值制图以及趋势分析。结果表明,褐土平均有机质含量最高,其块金系数为25%,具有较强的空间结构性;黄绵土平均有机质含量最低,其块金系数为50%,具有中等强度的空间结构性;栗褐土平均有机质含量仅次于褐土,其块金系数为49%,具有中等强度的空间结构性;栗钙土平均有机质含量略低于栗褐土,其块金系数为32%,具有中等强度的空间结构性。由以上分析结果可以看出,土壤类型是土壤有机质含量空间变异的重要影响因素,除此之外,海拔、地形地貌、人为活动等因素同样对有机质空间变异会产生一定的影响。本研究可以为提高山西省土壤肥力、精准施肥、改良农业生产措施提供依据。     

山西省典型县域农田耕作层厚度空间格局及影响因素

均匀随机地选取山西省9个县市,以各县农田耕作层作为研究对象,测定各县全区样点的耕作层厚度、有机质、质地等理化性状,同时收集各样点的多年的气象数据、高程、耕地坡度、最高地下水位等信息;利用地统计方法分析各县农田耕作层厚度的空间变异特征,采用相关性分析和方差分析讨论了农田耕作层厚度空间分布的影响因素。结果如下:①灵丘县的耕层厚度整体平均水平最大,均值为32.18 cm,隰县最小,均值为7.06 cm;介休市的耕层厚度变异系数最大,为27.56%,天镇县最小,为5.43%;②朔州城区、介休市、隰县的耕层厚度最优半变异函数为球状模型,天镇县、岚县、阳曲县、壶关县为高斯模型最优,灵丘县和垣曲县为指数模型最优;③天镇县、隰县耕层厚度整体偏低,灵丘县整体偏高,朔州城区、岚县、壶关县均为四周高中部偏低的格局;垣曲县、阳曲县为四周偏低而中部偏高的格局,介休市为北高南低;④在影响耕作层厚度的各因素中,距村距离、海拔、降水量和无霜期对耕层厚度表现为负相关(P0.01),田面坡度、有效积温和有机质含量对耕层厚度表现为正相关(P0.01),种植作物、地貌类型、土壤质地、成土母质、土壤类型、土壤结构也对耕层厚度构成影响。耕层厚度空间分布特征以结构性为主,耕层厚度由人为因素和自然因素共同作用影响。     

县域尺度农田深层土壤有机质的估算及空间变异特征

县域是实施农业绿色发展的基本单元,农田土壤中不仅耕层的有机质含量会对土壤肥力产生影响,深层有机质的作用也不可忽略,精确估算基于县域尺度农田深层有机质含量具有重要意义。该研究选定位于山西省运城市的永济市农田为研究区,采用多点混合取样法,获取了8个样地剖面的18层数据,共144个混合土样的有机质含量数据,建立了表层(0～20 cm)有机质含量估算深层有机质含量的模型,并进行深层有机质含量的估算。基于半变异函数、空间自相关理论分析了0～30、30～60、60～90、90～120、120～150和150～180 cm土层有机质含量的空间相关性和聚集特征,并进行了相关性检验,采用克里格插值方法对研究区农田各土层的有机质含量进行了预测。结果表明:1)土壤有机质含量随深度的增加呈负指数递减(R2=0.80,P0.01),各土层的有机质含量变异系数介于35.89%～47.84%之间,处于中等变异程度。2)通过建立的估算模型可以通过表层有机质含量估算出任意深度的有机质含量,且拟合精度R2达到了0.90(P0.01)。3)指数模型是反映该区域有机质含量空间结构特征的最佳模型(R20.80,RSS0.001),各土层的有机质含量均表现出了中等程度结构性特征,和空间正相关性特征(Moran’s I=0.26,P0.01),并存在显著的空间聚集特征和异常值现象。4)克里格插值可以较好地进行研究区各层有机质含量的预测,预测精度较高,稳定性较好,为县域尺度深层有机质的估算,调整农艺措施、提高土壤肥力、达到土壤减肥增效、绿色增产增效提供依据。