渭河平原县域农田土壤速效养分空间特征

土壤速效养分对评价土壤肥力水平具有很好的表征作用,对其充分了解是土壤养分管理和合理施肥的基础。本研究以兴平市为例,综合运用传统统计学、地统计学和GIS技术,结合“3414”田间肥效方案,研究渭河平原农田土壤速效氮、磷和钾的空间特征及其变化规律,为区域平衡施肥、农田保养和农业生产提供科学指导和理论基础。结果表明,兴平市农田土壤速效氮、磷和钾平均含量分别为38.38 mg·kg^-1,27.13 mg·kg^-1,202.07 mg·kg^-1,速效氮磷比值平均为1.99。在约400 m采样尺度下,3项土壤养分均表现出弱的空间相关性,主要受施肥管理、种植模式等人为活动影响。整体上,土壤速效钾含量丰富;速效磷整体较丰富,7.43%的农田缺乏;速效氮普遍不高,67.98%农田缺乏;速效氮磷比值偏低,92.27%农田比值小于2。30 a来,农田土壤速效氮普遍下降,降幅西高东低、北高南低;速效磷普遍增加,增速北高南低;速效钾北增南减,整体在增加;土壤氮磷比值分布格局逆转,变化上南增北减,整体在下降。盲目施肥和肥料利用率低是兴平市农业生产的主要障碍因素。今后的生产实践中应密切关注土壤氮素的有效补充,磷肥的控制及渭河阶地区土壤钾素的消耗,平衡土壤养分, 以提升区域经济和生态效益。     

关中旱地小麦生育期土壤速效养分时空变异特征研究

为了揭示旱塬地区土壤主要养分的动态变化规律,探明其时空有效性,在较为精确的时空尺度条件下研究了关中地区小麦生育期间土壤剖面0～100 cm范围内硝态氮、碱解氮、速效磷和速效钾动态变化特征.结果表明:土壤硝态氮在0～100 cm范围内空间分布特征较为明显,在30～40 cm处为硝态氮累积峰值,第90～150天范围为剖面上硝态氮素快速消耗期;土壤碱解氮在0～100 cm范围内存在着二元变异结构,0～40 cm空间变异特征较明显,而40 cm以下则时间变异特征更为突出;土壤速效磷空间梯度变异明显,表现为从上至下速效磷含量递减,小麦生育期间土壤剖面速效磷几乎是同步递减;土壤速效钾则是时间变异特征比空间变异特征更显著,小麦生育期间剖面上各层土壤速效钾含量降低幅度均在50 mg/kg左右.     

在不同尺度下宁夏引黄灌区农田土壤养分空间变异分析

以宁夏引黄灌区农田土壤为研究对象,在10 m和1 m两种尺度上网格取样,共取耕层土壤样品（0~20 cm）223个,利用经典统计和地统计相结合的方法,对土壤全氮（TN）、全磷（TP）和pH的空间变异性进行研究。经典统计表明两种尺度下pH的变异系数（CV）均为0.02,属弱变异,其尺度效应不明显。随着采样尺度的减小,TN的CV减小,TP的CV增大,二者具有明显的尺度效应。地统计分析表明,两种尺度下TN、TP表现出中等或强烈的空间相关性,其空间分布受结构和随机因素的共同影响。受灌溉、施肥等随机因素影响,1 m尺度上的pH在空间上呈弱相关性。各向异性分析表明,两种尺度下3种土壤元素都有一定程度的各向异性,且在东北方向空间变异性较强。交互验证的结果表明,克里格插值的平均误差接近0,均方根误差接近1,可以准确反映两种尺度下土壤养分的空间分布状况,说明宁夏引黄灌区农田土壤养分存在一定的尺度效应和各向异性。     

栗钙土农田土壤养分空间变异特性及采样方法研究

以西宁市二十里铺村的农田为研究区域,采用5 m×5 m网格法,选取84个观测点取样,进行室内分析,测定土壤有机质、水解氮、速效磷、速效钾的含量,分析土壤养分的空间变异规律。研究表明,土壤有机质、水解氮、速效钾的空间变异性不太明显,速效磷的空间变异性明显;有机质、水解氮和速效钾的空间变异主要是由结构性因素引起的,速效磷的空间变异是由随机因素引起的。有机质的变异函数理论模型为指数模型,水解氮、速效磷、速效钾变异函数理论模型为球形模型。栗钙土农田采样的密度范围在1~11 m之间,将能够满足精确农业生产对这4种土壤养分的分析要求。     

运城市夹马口引黄灌区土壤养分空间变异特征

以山西省运城市夹马口引黄灌区为研究区域,在灌区进行田间取样,结合地统计学与Kriging插值方法分析灌区农田有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾的空间分布特征。研究结果表明,灌区土壤有机质、全氮空间变异主要受结构性因素的影响;碱解氮、有效磷、速效钾空间变异受结构性因素、随机性因素的共同影响。土壤有效磷呈斑块状分布,存在局部富集或缺失情况;有机质含量在灌区西南部平坦地区、中部引黄灌区干渠中下游冲积区相对较高,土壤全氮、碱解氮具有相似分布。灌区土壤有效磷、速效钾养分等级较高,土壤碱解氮养分等级中等,土壤有机质、全氮养分等级较低。交叉验证表明,普通克里格插值能较准确地预测灌区的土壤养分的空间变化,其相关系数较高、稳定性较好,为灌区精准施肥提供建议。     

华北土石山区森林土壤养分空间变异研究

基于河北省木兰围场国有林场管理局北沟林场4hm2天然次生林中100个采样点0-20cm、20-40cm和40-60cm的土壤养分测定分析数据,运用地统计学方法研究了土壤养分的空间变异特征,并分析讨论了该区域土壤养分的空间分布特点。结果表明:研究区内土壤养分(有机质、全钾、全氮、全磷、速效钾和有效磷)的变异系数在0.17~0.94之间,属于中等变异程度。0-20cm速效钾的结构比为0.534,具有中等空间相关性,其余各层的土壤养分结构比都在0.900以上,具有很强的空间相关性。各土壤养分的空间相关距离为40.53-287.1m,均表现出了明显的空间分布趋势。研究结果对在华北土石山区土壤取样设计及土壤养分的空间内插和制图具有一定的指导意义。     

县域土壤养分空间变异分析——以蒲城县为例

借助GIS和地统计学方法对蒲城县土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾4种土壤养分的空间变异特征进行了分析。传统统计分析结果表明:4种土壤养分的变异系数在21%～80%之间,均属于中等变异性。地统计学半方差分析结果显示:碱解氮、有效磷和速效钾的基底效应介于25%～75%,具有中等空间相关性;有机质的基底效应为78%,空间相关性较弱。最后采用普通克里格插值方法,输出土壤养分空间分布图,据此分析土壤养分空间分布特征。     

不同水肥处理对旱地土壤速效氮,磷养分的影响

在不同水肥处理的玉米试验田块上，分别于玉米，小麦收获后，采取０－１２０ｃｍ层次的土样，分析其有效氮磷的变化，研究水肥梧合对肥料中这两种养分的影响。试验表明，磷肥中残留的磷量与磷肥同量和作物对肥料磷的利用有关：用肥，作物作用少者，第一料作物收获后残量多；否则，残留量少，不管用肥量及作物利用多少，第二料作物收获后，肥料中的残留量已在土壤无迹可寻。试验又表明，ＮＯ＾－３－Ｎ能较灵敏地反映土壤的氮素动态和     

县域耕地土壤养分时空变异特征研究

土壤养分空间变异研究是精准农业实施的前提,对提高粮食作物单位面积产量和保护农业生态环境具有重要作用。为掌握陕西渭北旱塬区土壤养分时空变异规律,综合空间自相关和重心模型,分析1980—2007年、2007—2017年白水县耕地土壤有机质(SOM)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的时空变异特征。结果表明：(1)研究区土壤SOM的平均含量分别增加了1.29、3.22 g·kg^-1,AP的平均含量分别增加了6.89、24.45 mg·kg^-1,仅有AK的平均含量呈现出先减少后增加的趋势。(2)三期耕地土壤养分的变异系数范围为30.2%～90.8%,属于中等变异。1980—2017年,耕地土壤SOM、AP和AK的全局Moran’s I指数均降低,空间结构性减弱,随机因素作用增强。(3)土壤SOM、AP和AK含量均有不同程度的增加,土壤SOM含量总体呈北低南高分布,土壤AP、AK含量分布情况较为一致,呈东高西低。(4)土壤SOM含量重心在东南方向发生偏移,AP、AK含量重心在东北方向发生偏移。土壤养分标准差椭圆空间分布格局同研究区分布方向一致,转角呈现“...     

宝鸡市农耕区土壤养分空间变异及其影响因素分析

了解土壤养分在自然及人为因素驱动下的空间变异特征,对实现农田养分精准调控具有重要意义。以宝鸡市为研究区,利用地统计学分析土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾的空间变异特征,并通过单因素分析、RDA排序图等方式探讨土壤类型、地形及人为因素对土壤养分含量的影响。结果表明：1)土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾平均含量分别为18.20g/kg、1.15g/kg、19.45mg/kg、197.96mg/kg,空间变异大小依次为速效磷>速效钾>有机质>全氮,均属于中等变异。2)土壤有机质和全氮的空间分布规律极为相似,均呈现由东南向西北递减的趋势,变异性在东西及南北方向均有体现,土壤有机质受地形及土壤类型影响更大(C₀/(C₀+C)<25%),而全氮受土壤类型、地形及人类活动共同影响(25%0/(C₀+C)<75%);速效磷呈南高北低的分布格局,速效钾呈中部高南北低的分布格局,两种速效养分的变异性主要表现在南北方向,均受土壤类型、地形及人类活动共同作用。3)不同土壤类型下,塿土...     

华北平原潮土速效N、P、K的空间分布及时间变化

通过2000、2002年田间定点试验,研究了华北平原潮土土壤碱解氮、速效钾、有效磷含量在空间上的分布和时间上的变化及其对农作物的产量效应。结果表明,我国华北地区土壤碱解氮含量水平稳中有升;速效钾含量水平较高,但有递减的趋势;有效磷含量水平很低,但空间变异性较大,制约了作物的增产。研究表明传统的施肥方法很难改善土壤养分的空间变异结构,甚至会使土壤养分水平更加不平衡,只有根据土壤养分的丰缺状况,有针对性地实施精准施肥和科学管理,才能改善土壤养分的空间分布。     

宁夏银北灌区灌淤土营养元素空间变异性研究

规则网格取样,传统统计学和地统计学方法分别进行资料分析,研究宁夏银北灌区灌淤土耕层土壤有机质和速效Ca、Mg、N、K、P、S含量分布特征及其空间变异性。结果表明,研究区土壤有机质、氨态N和速效K、P含量普遍较低,低于临界值的比例分别为100%、11.8%和22.7%,而Ca、Mg和S含量处于较高水平;速效Ca的变异系数最大为131.13%,其它元素变异系数32.97%~77.45%。利用球型模型对各元素的实验半变异函数进行拟合,结果表明,速效N在田间尺度的空间自相关性表现为纯块金效应,说明其空间变异性主要受灌溉、作物类型、施肥等随机因素影响。而有机质、Ca、Mg、K、S具有较强的空间结构,块金效应在1.6%~20%之间。由于速效P含量的预测值和测量值在0.01水平未达到显著相关,仅用普通克里格插值法绘制了土壤速效Ca、Mg、K、S含量分布图,以直观地反映其空间变异性。     

半干旱偏湿润地区旱地小麦土壤水肥耦合的时空变异特征

为农作物精准施肥和管理,采用定点定位采样、室内分析的方法,在关中头道塬农田冬小麦生育全过程中,分层监测0～100 cm范围内土壤水分和养分的时空变异过程.结果表明:①土壤中水分和各主要养分主要集中在0～50 cm的剖面上,小麦在返青、拔节、灌浆期对水分和养分的需求量教多,因此,剖面上水分养分在此阶段发生剧烈变动,在时间上出现了水分和养分同步变化现象.土壤速效磷前期比较稳定,返青以后变化幅度较大;土壤速效钾含量在分蘖期保持较高水平,抽穗期含量明显降低.②不同土层的水分和养分的变异性不同.在小麦生育期间表层0～10 cm水分含量变异性最大,很难保证稳定的土壤墒情,该层对于作物生长属于极度危险层;其下各层土壤墒情稳定性逐渐增强,能满足作物生长的要求;土壤的硝态氮和碱解氮最大变异性也出现在0～10 cm范围,证实作物对速效氮的耗竭和氮素的转化过程主要发生在该土层内,随土层深度增加,其变异性减小;速效磷在0～30 cm剖面上变异最大,速效钾在整个剖面上变异性不显著.土壤水分和养分,空间上存在着不够协调的问题,建议应当根据土壤墒情,在旱塬地区进行肥料深施,以缓解水分和养分的空间错位矛盾.     

黑河流域中部土壤微量元素有效态含量的空间变异及丰缺评价

基于G IS技术,通过地统计学方法对张掖临泽、山丹、民乐县和甘州区农田表层土壤有效Fe、Cu、Zn、Mn、N i和Co含量的空间变异、丰缺状况及影响因素进行了研究。结果表明:有效Fe含量的最适模型为球状模型,Cu、Zn和N i为指数模型,Mn和Co为高斯模型;有效N i和Mn具有强烈空间相关性,有效Fe、Cu、Zn和Co具有中等空间相关性;各微量元素有效态含量均具有各向异性。研究区域有效Fe、Cu、Zn和N i含量在甘州区最高,有效Mn和Co含量由东南到西北逐渐减小;有效Cu和N i含量大部分面积处于中等及丰富水平,而有效Fe、Zn和Mn含量为中等及偏低水平。土壤有机质与六种微量元素有效态含量均呈显著或极显著正相关;pH与有效Fe、Cu、Zn和N i含量呈显著或极显著负相关。     

塔里木河上游棉区土壤盐分与速效养分的空间分布及相关关系

土壤盐渍化已成为制约塔里木河上游棉田生产的主要障碍因子。为查明塔里木河上游棉田土壤盐分现状以及盐分与土壤速效养分之间的关系,建立盐渍化土壤合理施肥理论标准,提高盐渍化土壤棉花生产能力,采用克里金插值、相关性分析等方法对研究区棉田土壤盐分与速效养分的累积量、分布规律及其相关关系进行研究。结果表明：塔里木河上游棉区棉田0~200 cm土层土壤全盐、硝态氮、速效磷、速效钾含量分别为1.17~2.44 g·kg^-1、18.9~65.1 mg·kg^-1、1.3~31.2 mg·kg^-1、64.9~107.9 mg·kg^-1。其中,盐分离子主要以Ca²⁺、Na⁺和SO^2-₄为主,0~40 cm土壤硝态氮、速效钾含量与全盐含量呈显著正相关关系,且0~40 cm土壤硝态氮、速效钾含量与全盐含量空间分布较为一致,说明施肥可以影响塔里木河上游棉田土壤盐分含量。因此,建议在生产过程中应合理施肥,以避免加重土壤盐渍化问题。     

Evaluation of sampling methods and assessment of the sample size to estimate the weed seedbank in soil, taking into account spatial variability

As field sampling is time consuming, it is necessary to develop efficient sampling techniques to obtain accurate estimates of the weed seedbank in soil. The relative efficiency between sampling schemes depends on the spatial variability in weed seed density across agricultural fields. Spatial variability of the weed seed density was characterized by theoretical correlograms. A systematic sampling (square grill) scheme was considered and it was found that, taking into account spatial variability, this sampling scheme was more efficient than simple random sampling. As a result, the sample size can be reduced in comparison with that given in previous studies, where spatial correlation was ignored. The reduction depends on the correlation structure defined as a function of the ratio, τ, between the nugget effect and the sill of the variogram. The maximum reduction of the sample size, without loss of either precision or confidence level corresponds to the case where there is no nugget effect, τ = 0. The opposite extreme case, where the reduction is nil, corresponds to the case of a pure nugget effect τ = 1. The abaci based on given expressions are provided to determine the sample size in species whose spatial pattern can be fitted either to a Poisson or to a negative binomial distribution.     

外源铅在土壤中的年际变化及对土壤有机碳矿化和速效养分的影响

以关中土为供试土样进行田间试验,向耕层土壤中添加不同浓度外源铅(Pb0:背景值,CK;Pb1:175 mg·kg~(-1)+背景值;Pb2:350 mg·kg~(-1)+背景值),进行小麦—玉米轮作试验。分别于2011—2013年小麦收获季采集耕层(0~20 cm)土壤,分析土壤中铅全量及有效态铅含量的年际变化,以及铅对小麦-玉米轮作模式下土壤有机碳(SOC)、溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、碱解氮、速效磷、速效钾含量的影响。结果表明,三年中,施铅处理下土壤中铅全量及有效态铅含量分别下降13.22%和30.65%,总体呈现逐年下降趋势。与对照(CK)相比,Pb1、Pb2处理下SOC平均含量分别下降了16.30%和11.86%;DOC平均含量分别下降了4.05%和7.34%,与土壤铅含量呈现显著负相关关系;低浓度铅污染下土壤微生物商(q M)显著高于对照土壤,微生物量碳含量变化不显著。此外,土壤速效养分的分析显示,土壤碱解氮含量在外源铅加入初期下降明显,且在Pb1处理下碱解氮减少量最大;土壤速效磷含量随土壤铅含量增加而呈现下降趋势;土壤速效钾含量则随土壤铅含量的增加而增加。试验表明,外源铅的加入影响了土壤有机碳的稳定性,对土壤碳、氮循环产生了一定的影响;能够与土壤溶液中的磷酸根生成难溶性盐,与土壤胶体或土壤矿物晶格中的K+发生置换,加大土壤速效养分的流失风险。