基于GIS和Kriging的蓝田县土壤养分空间变异特征研究

以陕西省蓝田县北部黄土台塬区为例,采用GPS定位,测定了2007年1024个采样点的土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾等含量,通过经典统计学方法对研究区的土壤养分变异特征进行了全局描述,利用GIS和Kriging插值方法,在ArcGIS 9.2下的Geostatistical analyst模块研究了这些土壤养分的空间...     

猕猴桃园和小麦—玉米轮作田两种土地利用方式对土壤养分状况的影响

为深入了解不同土地利用方式下土壤养分水平的差异及施肥和管理中存在的问题,选取陕西省周至县农耕区为研究区域,采用地统计分析和GIS相结合的方法,研究了猕猴桃园和小麦—玉米轮作田两种不同土地利用类型下土壤养分含量、养分相关性、空间变异特征及其分布格局。结果表明:猕猴桃园有机质、碱解氮、有效磷和速效钾4种养分含量分别为:(19.55±3.13)g·kg~(~(-1)),(80.58±14.69)mg·kg~(~(-1)),(23.37±6.09)mg·kg~(~(-1)),(102.79±12.74)mg·kg~(~(-1)),pH值为7.32±0.49;小麦—玉米农田有机质、碱解氮、有效磷和速效钾4种养分含量分别为:(19.43±2.63)g·kg~(~(-1)),(78.80±11.39)mg·kg~(~(-1)),(24.83±6.06)mg·kg~(~(-1)),(95.03±11.75)mg·kg~(~(-1)),pH值为7.41±0.58。猕猴桃园土壤有机质、碱解氮和速效钾含量均高于小麦—玉米农田,仅有效磷含量比小麦—玉米农田偏低。研究区主要养分要素的变异系数都处于10%~100%,属于中等空间变异性。在猕猴桃园中,有机质、碱解氮、有效磷、速效钾两两之间均呈极显著或显著正相关;在小麦—玉米农田,pH值与有机质表现出显著负相关。研究区土壤有效磷含量较为丰富,碱解氮含量处于中等偏高水平,有机质含量处于中等偏低水平,而速效钾含量总体缺乏。整体上猕猴桃园比小麦—玉米农田养分水平高,这主要与不同的田间管理和施肥状况有关。因此,今后应采取维持氮肥、控制磷肥、增加钾肥的措施,并十分重视有机肥的使用。此外,针对不同土地利用类型和土壤肥力状况进行分区培肥管理,普及科学施肥,提高肥料利用效率也是提升土壤肥力水平的重要措施。     

基于随机森林的农耕区土壤有机质空间分布预测

以陕西省周至县农耕区为研究区,采集192个土壤样品,通过随机森林模型(random forest, RF)对土壤有机质含量进行回归预测,通过29个(15%)独立验证点对预测结果进行精度验证,并与普通克里格(ordinary kriging,OK)和协同克里格(cokriging,COK)插值结果进行对比分析。结果表明,研究区土壤有机质含量在训练集和验证集中均属于中等变异性,含量处于中等偏低水平,大致表现为中、南部黑河东岸土壤有机质含量相对较高,东北部渭河沿岸含量较低。对变量重要性进行排序,影响研究区土壤有机质的主要因素为数字高程(DEM)和降水量。与OK、COK相比, RF对土壤有机质的预测值和实测值的相关系数(0.782)更高,而平均绝对误差(0.618 g·kg^-1)和均方根误差(2.062 g·kg^-1)更低,说明RF能够更精确地反映局部土壤有机质含量的空间变化信息。     

蔬菜地土壤重金属含量空间插值精度分析

蔬菜地土壤重金属含量影响环境安全和人类健康。采用地统计分析和GIS相结合的方法,对研究区土壤重金属镉、汞、铬、砷、铅进行空间插值和精度分析,根据交叉检验参数和相对误差指标比较普通克里格法和协同克里格法的空间预测效果。结果表明：研究区土壤重金属存在中强等变异性,在重金属间显著相关性条件下,普通克里格法对汞、镉、砷含量预测精度较高;协同克里格法对铬和铅含量预测精度较高。建议根据土壤重金属空间变异程度选择合适的空间插值方法。     

礼泉县苹果园土壤养分空间变异特征及综合评价

以陕西省礼泉县苹果园为研究区,基于地统计学研究果园土壤养分的空间变异特征,并采用改进TOPSIS和GIS实现对土壤养分空间定量化评价。结果表明:(1)研究区土壤属性空间分布不均和呈弱、中等变异,其由高到低的排序为有效磷速效钾碱解氮SOMpH;(2)pH、SOM、碱解氮、有效磷和速效钾的最优变异函数拟合模型分别为指数、指数、高斯、球状和球状,土壤酸碱性的基台效应值小,呈强烈空间相关性,主要由结构性因素引起空间异质,4项土壤养分指标均呈中等空间相关性,空间变异是由随机性因素和结构性因素共同作用的结果;(3)研究区土壤养分综合指数的大致空间分布格局:烽火-史德镇一带和昭陵-石潭镇一线分别向西北降低,土壤养分等级高的地区多处于河谷平原和黄土台塬的南部。从高到低养分等级面积比例为8.581∶22.406∶30.213∶26.482∶12.317。中等及偏下的养分等级占全区的69.013%,主要有南坊、叱干、建陵、城关和烟霞镇等地区。研究区土壤养分等级总体属于中等及偏下,主要分布在研究区的北部和中南部。研究结果为掌握苹果园的养分丰缺状况、变异机理、空间分布和为其精准施肥提供了科学依据。     

基于云模型的西安市蔬菜区土壤肥力综合评价

土壤肥力对于维持农作物生长和保障土地生产力具有重要意义。为综合考虑土壤肥力评价中的模糊性和随机性,引入云模型对西安市蔬菜区土壤肥力状况进行综合评价,选取pH值、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾为评价指标,运用主成分分析确定权重,利用逆向云、正向云算法获得每个指标的云模型;根据单指标云模型特征值和权重值,结合综合云算法得到土壤肥力综合评价云模型。结果表明:西安市蔬菜区土壤养分总体上属于中等偏高水平,有效磷、速效钾含量偏高,碱解氮含量适中。土壤有机质是土壤肥力的首要限制因素,在实际生产过程中应注意增施有机肥,高磷、高钾地区应限制磷肥、钾肥的使用,按需施用氮肥。科学评价土壤肥力有助于更加准确地掌握土壤特性和养分状况,精准施肥,维持土壤养分平衡,提高土壤质量。     

我国北方强风蚀区空间分布格局及特征分析

我国北方强风蚀区是形成沙尘天气的主要区域,本文依据各风蚀区风速的大小、走向,自然地理条件,沙化土地现状及分布特点,将我国北方沙区分为古尔班通古特沙漠西北缘、天山东段—塔克拉玛干沙漠南缘、柴达木盆地西段、河西走廊—阿拉善、鄂尔多斯—乌拉特、浑善达克沙地东北部、内蒙古东部七个强风蚀区。同时从沙化土地、降水量、风速及大风日数、沙尘天气的发生等方面对强风蚀区空间分布格局及特征进行了分析。     

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。     

土壤速效钾养分含量空间插值方法比较研究

土壤养分连续空间分布数据是土壤信息系统工作的基础，土壤养分空间插值的研究因此变得尤为重要。对陕西省周至县北部猕猴桃适生区土壤进行采样，以对猕猴桃生长作用较为密切的土壤速效钾含量为研究对象，用普通克里格（OK）、样条函数（Spline）、趋势面拟合（TSA）、距离权重反比法（IDW）等常用插值方法对采样点进行插值获取土壤速效钾空间分布图，进行交叉验证，结果表明能够反映出结构性影响的克里格插值方法明显优于其它方法，其中又以球形模型为最佳，样条函数、距离权重反比法在采样点密集区也能内插出较好的效果，但其受采样点密度影响较大．在采样点稀疏的地区内插结果较差。     

中国沙化土地动态变化分析

利用我国沙化土地监测数据,对沙化土地分布特征、动态变化规律进行了分析,对沙化土地动态变化原因进行了简单论述,同时提出了沙化土地防治对策。结果表明,我国沙化土地防治尚处于治理与破坏相持阶段,保持住现有沙化土地逆转态势任重道远。