农田土壤养分的空间变异性特征

对一块面积为１ｈｍ^２麦田内的９８个观测点取样分析,测定了代表不同土壤含水率水平下的两个时期土壤表层和底层的ＮＨ_４-Ｎ、ＮＯ₃-Ｎ、Ｏｌｓｅｎ-Ｐ、表层有机质和全氮等养分。应用地统计学的方法对所取的数据进行了分析,结果表明底层土壤的ＮＨ_４-Ｎ、表层土壤的有机质服从正态分布;其余养分基本上服从对数正态分布;按一定的精度和置信水平确定了合理的取样数目。通过半方差函数分析,发现这些养分在一定范围内存在空间相关性;采用Ｋｒｉｇｉｎｇ方法对未测点进行了估值,绘制了等值线图,并对两个时期的养分动态的空间变异进行了初步分析。该成果可用于提高氮肥利用率和精确农业（施肥）的研究和实践。     

稻田土壤养分的空间变异性研究

本研究以嘉善县陶庄农场内一块5.1hm2的水稻田为研究区,区内不规则采样,共128个采样点。以土壤的pH、有机质、全磷、全氮、碱解氮、速效钾和速效磷含量为研究对象,研究其相应的统计规律,结果表明土壤各养分属性的变异系数在6.3%~35.61%之间,pH为5.3%;采用地统计的半方差函数分析,发现有机质,全氮,碱解氮和速效钾在一定范围内存在空间相关性;采用克立格方法进行最优内插,绘制了养分含量分布图,并对其空间变异进行了初步分析。     

环渤海沿海区域土壤养分空间变异及分布格局

大尺度研究土壤养分空间变异和分布,是实现区域平衡施肥和精准化农业的重要前提,大批量土壤养分的实验室分析比较费时费力且耗资较大,地统计及GIS插值技术可以有效解决这一问题。利用432个采样点,进行环渤海沿海区域0~30 cm和30~60 cm土层土壤养分空间变异和空间分布格局研究。土壤养分指标包括土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有机质及全氮。对各土壤养分指标进行传统统计和地统计分析并采用kriging进行空间插值成图。结果表明:同一养分指标变异程度在0~30 cm和30~60 cm土层均相近;各养分指标在两土层均具有良好的空间结构性;研究区土壤有效磷和速效钾含量相对丰富,碱解氮、有机质和全氮含量较缺乏,总体而言本研究区域土壤养分较缺乏,30~60 cm土层各养分含量较0~30 cm土层更加缺乏。     

江淮丘陵地区土壤养分空间变异特征——以安徽省定远县为例

以安徽省江淮丘陵地区的定远县为例,利用测土配方施肥获取的1 401个农田表层样点数据,运用地统计学方法和GIS技术研究了土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量的空间变异特征及其影响因素。结果表明,定远县SOM含量为17.74 g/kg,TN含量为1.04 g/kg,AP含量为13.45 mg/kg,AK含量为115.00 mg/kg,属中等水平。变异系数介于28.85%~73.38%,属中等变异强度。地统计分析表明,定远县土壤养分的变异函数符合指数模型,具有中等强度的空间自相关性,SOM和TN的空间自相关性稍强。土壤养分在空间上呈块状分布,SOM、TN和AK的空间分布总体上东南高、西北低;AP总体上西高东低。土壤养分空间变异主要受地形和土壤类型影响。     

沧州市优质果品产区土壤中碘的空间变异特征

以沧州市优质果品产区泊头、沧县和献县3县表层土壤(0～20cm)全碘为研究对象,利用地统计与GIS技术相结合的方法研究了该地区土壤中全碘的空间变异特征。结果表明沧县和献县表层土壤中全碘数据呈正态分布,符合指数模型,泊头表层土壤中全碘数据经对数转换后符合高斯模型。沧县和献县表层土壤全碘具有较强的空间相关性,说明受气候、土壤母质、地形、土壤类型等自然结构性因素影响较大;泊头表层土壤全碘具有中等的空间相关性,说明由人类活动等随机因素引起的空间变异起很大作用。采用Kriging最优插值法得到了3县表层土壤全碘含量的空间分布图,结果表明研究区内3县表层土壤全碘的空间分布不均匀,主要受当地的水文地质地形影响,河流两岸及低洼地带全碘含量较高,反之则低,而某些地区全碘含量由于受到人类活动的影响也表现出局部的异常性。     

土壤速效养分空间变异研究

选择山西省一年两作和一年一作两种种植制度下的两个自然村作为试点,通过网格方法采取土样,应用土壤养分系统研究法进行了养分分析,并应用传统统计学和半方差函数对土壤养分变异进行了研究。结果表明,不同种植制度下,土壤养分性质均存在着空间变异,受农业传统施肥措施影响较大的N、P和OM,变异相对较大;而Ca、Mg、K、Cu、Fe、Mn等养分,传统施肥投入较少,土壤变异相对较小;土壤养分性质存在半方差结构,拟合模型包括球型、线型和指数型,但同一养分拟合半方差模型不尽相同。即使模型一致,最大相关距离也不一样,而且空间变异性强弱程度也不尽相同。Ca、N、Mn显示有较强的空间相关性,K、P、S显示具有中等的空间相关性。     

城郊耕层土壤养分的空间变异特征

以广州郊区岑村为例,采用G IS与地统计学相结合的方法对城郊耕层土壤(0~20cm)的有机质、全N、全P和全K4种土壤养分要素的空间变异特征进行了分析。结果表明:有机质、全N和全K变异函数曲线的最优理论模型为指数模型;全P为球状模型。几种土壤养分具有很强的空间相关性,异质性特征。各土壤养分由随机因素引起的空间变异占空间总变异的比例小,其值分别为9.90%、8.80%、0.26%和17.10%。说明受母质、地形、土壤类型等自然的结构性因素影响较大。土壤特性的相关距变化范围为139.00~750.00m。该成果可为城郊农业的定位施肥、灌溉以及其它的农田精细管理提供依据。     

典型红壤区田间尺度下土壤养分和水分的空间变异研究

本文选择了典型的红壤区进行网格法分层(0～20cm、20～40cm)取样,采用地统计学与经典的统计学相结合的方法,研究了田间尺度下土壤含水量、全氮、硝态氮和有机质的空间变异特性。结果表明:土壤中各种特性信息均服从正态分布,土壤全氮和有机质含量随深度的增加而减小,而硝态氮含量随深度的增加呈增大的趋势,两个土层硝态氮的变异系数(41.80%～61.97%)远高于全氮和有机质的变异系数(6.21%～19.29%);该研究区域内的土壤含水量、全氮、硝态氮和有机质含量的变程在13.50m～32.60m之间;土壤全氮和有机质含量之间有显著的正相关性;而硝态氮与土壤含水量之间有显著的负相关性(P<0.01,n=96)。采用地统计学研究典型红壤区土壤养分和水分的空间变异性,可为研究区的精确施肥、精确灌溉以及其它的农田精确管理提供科学依据。     

地统计学在土壤空间变异研究中的应用

地统计学应用于土壤科学中,探索其空间分布特征及其变异规律,已为越来越多的学者所推崇。本文对地统计学基本原理及地统计学在土壤物理特性、土壤养分、土壤盐分、土壤重金属等土壤空间变异研究中的应用进行了论述,并针对存在的问题及发展趋势提出了一些看法。     

淮北平原农田土壤养分空间变异特征——以安徽省蒙城县为例

以安徽省淮北平原的蒙城县为例,利用测土配方施肥获取796个农田表层样点数据(0~20 cm),运用地统计学方法研究了土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量的空间变异特征及其影响因素。结果表明,蒙城县SOM含量为17.14±2.70 g kg~(-1),TN含量为0.85±0.14 g kg~(-1),AP含量为16.63±9.66 mg kg~(-1),AK含量为129.63±35.24 mg kg~(-1),属中等水平。变异系数介于15.75%~58.09%,属中等变异强度。地统计分析表明,蒙城县土壤养分的变异函数符合指数模型,具有中等强度的空间自相关性。SOM和TN的空间自相关性稍强,AP和AK的空间自相关性稍弱。土壤养分在空间上呈块状分布,SOM、TN和AK的空间分布总体上北高南低、在东南—西北方向上变异较强,在西南—东北方向上变异较弱。AP含量总体上由北到南,先降低再升高。     

黄土区村级农田土壤养分空间变异特征研究

本研究选择黄土高原地区陕西省新集村为研究对象。在219hm2耕地上用网格法采集364个表层(0~20 cm)土壤,研究了该村土壤pH,有机质和速效养分(N,P,K,Ca,Mg,S)空间变异性。结果表明:该村98.9%耕地缺N,缺K,缺P比例占11.5%和4.4%。地统计学分析结果表明:土壤有机质、有效N、P、K、Mg、Ca、S具有中等的空间相关性,空间变异程度依次为:OM>P>Ca>K>Mg>N>S,土壤pH的空间相关性很弱。有机质、有效N、S最大相关距离大,达到1853m,pH值最小,为148m,K、Ca、P、Mg最大相关距离分别为717m、720m、1032m和1344m。施肥是导致该村土壤养分空间变异性的主要原因。基于土壤养分状况和空间分布特征,目前仅需要考虑对该村土壤K,P进行分区管理。     

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。     

高密市农田土壤养分空间变异特征研究

以高密市为例,利用GIS和地统计学方法在县域的尺度上分析土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、有效锰、有效铜、有效锌、有效硼9种养分的空间变异情况,利用克里格插值分析土壤养分的空间分布格局。结果表明,有效磷变异系数最大为48.80%,有机质变异系数最小为21.76%,变异系数由大到小依次为有效磷>有效锌>速效钾>有效铜>有效硼>有效锰>碱解氮>全氮>有机质。各土壤养分都具有良好的半方差结构,除了有效锰符合线性模型以外,其他养分均符合指数模型。速效钾、有效铜、有效锌具有强烈的空间自相关性;有机质、全氮、碱解氮、有效磷、有效锰、有效硼具有中等强度的空间自相关性,自相关程度速效钾>有效铜>有效锌>有效硼>全氮>碱解氮>有机质>有效磷>有效锰。在空间自相关范围上,有效硼最大为28716 m,有效铜最小为1410 m。微量元素锰、硼在空间分布上呈现出明显的规律性,锰呈现出从北到南逐渐增加的趋势,而硼含量则是从北到南逐渐减小;有机质、全氮、碱解氮三种元素呈现出相似的空间分布格局;有效铜、有效锌没有明显的规律性;有效磷、速效钾高值区呈块状零星分布。该研究揭示了高密市土壤养分的空间分布规律,对于实施精准农业和耕地的可持续利用具有积极意义。     

胜利矿区土壤养分空间变异特征与影响因素

研究矿区土壤养分空间变异特征对矿区土地复垦与生态保护具有重要意义。选取胜利矿区土壤作为研究对象,基于地统计学和GIS技术分析土壤养分的空间变异性,并探讨地形因子和土地利用类型对其影响。结果表明:研究区土壤pH、有机质、速效氮、有效磷、速效钾平均含量分别为8.07、21.59 g/kg、82.91 mg/kg、8.21 mg/kg、257.34 mg/kg;除pH属于弱变异外,其他养分均属于中等强度变异;各项养分指标均具有一定的趋势效应。pH的最适模型是球面模型,有机质、速效钾的最适模型是线性有基台模型,速效氮、有效磷的最适模型是指数模型。pH、有机质、速效氮表现为中等空间自相关性;有效磷、速效钾呈弱空间自相关性。pH由中部向四周逐渐降低;有机质、速效氮高值区集中在西部高程较大的位置,低值区分布在受人类扰动较强的中东部;有效磷、速效钾没有呈现一定的分布规律。坡度、坡向、高程、地形湿度指数是造成土壤养分格局差异的主要地形因子;从土地利用方式看,采矿扰动是养分含量较低的重要原因,矿业用地养分含量显著低于耕地和草地。     

宁夏农田土壤耕层养分含量的时空变化特征

根据土壤普查资料和实际采样测定结果,探讨了宁夏山区和灌区农田土壤耕层有机质和氮磷钾养分含量的时空变化特征。结果表明,在1970年、1985年和2000年3个时段内,土壤有机质、有效磷和碱解氮含量呈显著或较显著增长态势,土壤速效钾含量近15年在灌区明显下降,土壤氮磷钾全量养分在30年间没有明显变化。从两个地区比较来看,除土壤全磷量外,土壤有机质和其它养分含量都是灌区显著高于山区,而变异系数除土壤全钾外都是山区显著大于灌区。     

北京山区土壤养分空间变化特征研究

为了揭示土壤养分空间变异分布特征并且指导土壤规划管理,以北京市西部山区水源林和京津风沙源地带为研究对象,在野外大田采集样本的基础之上,运用了地统计学与GIS相结合的研究方法,探究了典型区域土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有机质和全氮的空间变化格局,同时采用模糊模式识别理论对土壤养分等级进行了综合评价,并结合地区的实际情况分析了其变异特性的影响因素。结果表明:土壤养分的空间分布整体上符合正态分布(P0.05),有效磷、速效钾和有机质的空间分布变异性较强,碱解氮和全氮的变异系数相对降低,并且随着土层深度的增加,土壤的养分含量呈现逐渐缩小趋势。土壤养分的各项指标能够较好地符合半方差函数模型,有机质和全氮具有较好的空间自相关性,碱解氮、速效钾和有效磷体现出中等自相关性,土壤养分整体分布格局的空间自相关性水平较强。土壤碱解氮含量等级为中等的比重最大,其面积占比为27.87%;有效磷、速效钾含量整体处于缺乏状态;而有机质含量在很丰富等级比重较大,且区域73.77%的土壤质地类型属于有机质丰富;全氮含量变化程度较低,并且大部分地区处于丰富的水平;区域土壤肥力的综合水平为IV。研究成果为区域土壤资源使用划分、修复重建以及可持续利用提供科学依据。     

县级区域粮田土壤养分的空间变异性

采用传统统计和地统计相结合的方法 ,对面积约 470km2 的玉田县粮田耕层土壤养分进行了空间变异特征研究。结果表明 ,土壤N、P、K、Mn和Zn普遍缺乏 ,不同土壤养分的变异情况各不相同 ;土壤主要养分N、P、K、Mn和Zn含量的空间变异结构明显 ,在较大范围内存在着空间相关性 ,具有一定的渐变性分布规律 ,这一基本趋势对土壤养分分区管理是有利的