基于Geo-D的陕西省STN空间变异因子交互影响

以陕西省为研究区,应用地理探测器模型,揭示了不同气候区域土壤全氮（STN）空间变异与自然、人文环境的内在联系。结果表明：陕西省STN表现出中等变异强度,平均含量为0.91g/kg。STN含量总体呈现南高北低的特性,秦巴区STN平均含量最高,为1.40g/kg;蒙中区最低,为0.37g/kg。整体上,STN含量变异受自然因素影响程度高于人文因素。其中,土壤有机质含量的单因子影响力最大（q为0.63~0.86）,其次为县级行政区划（q为0.13~0.67）。其它因素中,陕西省市级行政区划、日照时长单因子影响力较大,q均达到0.50以上;秦巴区与蒙中区土壤亚类影响力最大（q为0.22~0.30）;渭河区市级行政区划单因子影响程度最高（q为0.31）;晋陕甘区与蒙东区影响力最大因子分别为化肥施用量（q为0.47）、有效磷含量（q为0.26）。各因子对STN含量变异存在交互作用,交互影响力较单因子有所提升,表现出互相增强或非线性增强效应。     

渭北台塬区耕地土壤有机质与全氮空间特征

以渭北台塬农业县——蒲城县为研究区,采用2011年耕地地力调查与质量评价项目数据,运用经典统计学、地统计学结合GIS技术,探讨以有机质为辅助变量的协同克里格法在区域土壤全氮及碳氮比估值中的适用性,研究耕地土壤有机质和全氮的空间变异特征、影响因素及其与碳氮比的分布特征。结果表明,当前蒲城县耕地土壤有机质质量比平均值为13.58 g/kg,全氮质量比为0.81 g/kg,均处于偏低水平,空间上整体随地貌自北向南递增;土壤碳氮比平均值为9.84,整体呈南北高中间低格局。土壤有机质与全氮是相关性密切的本征协同区域化变量,均具有极显著性的空间自相关性,表现出中等强度的空间变异性;其空间变异性是地形地貌、土壤性质等自然因素和种植模式、施肥、灌溉等人为因素交互作用的结果,其中人为耕作管理的地理区位导向作用愈发明显。相同采样数量下,以有机质为辅助变量的全氮协同克里格法插值精度优于普通克里格法,适于当下蒲城县土壤全氮的估值研究,能够提供更多局部细节信息,但其不适于进行主辅变量的栅格比值运算来构建土壤碳氮比值图。     

陕西省农田土壤有机质时空变异与驱动因子定量研究

为揭示土壤有机质(Soil organic matter, SOM)时空变异性与驱动因子响应机制,保障区域耕地可持续利用与粮食安全,应用地理探测器、地统计和重心偏移方法对陕西省SOM含量时空变异格局与驱动因子进行研究。结果表明：整体上,陕西省2017年SOM分布呈南高北低格局,平均含量(质量比)为15.63g/kg,较2007年提升8.61%;空间上,2017年SOM含量重心整体向西南偏移,陕南向西迁移,关中向东迁移,陕北向西南偏移;2017年SOM含量空间变异主导驱动因子为土壤全氮含量(q为0.74);2007—2017年间,土壤全氮含量、年平均气温、机械总动力对SOM含量空间变异的驱动力提升较大;2007—2017年,自然与人文因素共同驱动SOM含量时空变异,但人类活动对两因素均具有重要影响。     

农田排水间歇滴灌对土壤水盐分布的影响

为探究不同矿化度农田排水间歇滴灌对土壤水分和盐分空间分布的影响。采用室内土柱试验,设置2个农田排水矿化度（2 g/L与4 g/L）和3个滴灌间歇时间（0 h、灌水2 h间歇0.5 h、灌水2 h间歇1 h） 6个处理,对比分析不同处理对土壤水分入渗和水盐空间分布的影响规律。结果表明：农田排水间歇灌溉条件下土壤水分入渗遵从幂函数变化规律。增加灌溉间歇时间和灌溉水矿化度,能够增加土壤湿润锋横向和纵向延伸范围。随灌溉间歇时间增加,土壤水分空间分布更均匀。单因素与双因素交互作用对土壤脱盐区的脱盐率影响均具有统计学意义。表现为随灌溉间歇时间增加和灌溉水矿化度减小,土壤脱盐区的脱盐率显著增加。2 g/L处理较4 g/L处理平均脱盐率增加25.04%;灌水间歇0.5 h处理较不间歇灌溉处理平均脱盐率增加6.78%,灌水间歇1 h处理较不间歇灌溉处理平均脱盐率增加17.05%。灌溉水矿化度2 g/L以及灌溉间歇1 h处理,土壤湿润体内平均含水率最高、平均含盐量最小且脱盐率最高。     

基于地物高光谱和无人机多光谱的黄河三角洲土壤盐分机器学习反演模型

土壤盐渍化是限制黄河三角洲地区农业经济发展的重要因素,进一步阻碍了农业生产。为了探索无人机影像在地表无植被覆盖条件下的土壤盐分含量反演状况,以黄河三角洲典型区域为研究区,获取地物高光谱和无人机多光谱两种数据源与样点土壤盐分含量,通过优选敏感光谱参量,使用偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression,PLSR）和随机森林（Random Forest,RF）两种机器学习算法建立土壤盐分含量反演模型,实现研究区的土壤盐分含量反演。结果表明：（1）高光谱1972 nm波段与土壤盐分含量间的敏感性最高,相关系数为-0.31。（2）两种不同数据源优化后的RF模型均优于PLSR,且稳定性更好。（3）基于地物高光谱的RF模型（R² =0.54,RMSEv＝3.30 g/kg）优于基于无人机多光谱的RF模型（R² =0.54,验证RMSRv＝3.35 g/kg）。（4）结合无人机影像采用多光谱RF模型对研究区耕地的土壤盐分含量进行反演,研究区总体以轻、中度盐渍化土壤为主,对作物的耕种具有一定程度的限制。本研究构建并对比了两种不同源数据的黄河三角洲土壤盐分反演模型,并结合各自数据源的优势进行优化,探索了地表无植被覆盖情况下的土壤盐分含量反演方法,对更精准反演土地盐渍化程度提供了参考。     

南方典型丘陵山区不同高程耕地土壤养分变化特征分析

为探讨不同高程下的耕地土壤养分空间变异特征,选择南方典型丘陵山地区——江西省赣州市为研究区,基于2012—2013年测土配方项目不同高程下采集处理的2 928个耕层(0～20 cm)土壤养分数据,运用经典统计、相关性分析、方差分析和协同克里格差值方法,分析了耕地土壤养分含量与高程的空间耦合关系。结果表明:土壤有机质、全氮、全钾含量与高程呈正相关关系,全磷、有效磷含量与高程呈负相关关系,速效钾含量与高程相关性不显著。高程分组方差分析结果进一步显示,在小于250 m高程范围内,有机质和全氮含量随高程上升而增加,高值区主要分布在研究区周边海拔较高地区,当高程大于250 m时,养分含量变化差异不显著;在小于200 m高程范围内,全磷和有效磷含量随高程上升而降低,高值区主要分布在研究区中部低海拔地区,当高程大于200 m时,养分含量变化差异不显著;全钾含量随高程上升而增加,但有效钾含量随高程变化波动较大,二者规律性不明显。土壤养分含量随高程变化是不同高程下的成土母质、土壤类型、土地利用方式、土壤侵蚀等共同作用的结果。研究结果有助于探明耕地土壤养分随高程垂直变化规律,对实现土壤养分的精准管理和保障我国粮食安全具有重要意义。     

耕地质量主要养分空间分异特征分析及评价#br# ——以新疆叶城县为例#br# #br#

以新疆叶城县为研究区,选取有机质、碱解氮、有效磷以及速效钾四种主要养分,基于GIS运用经典统计学与地统计学相结合的方法,拟合最优半方差函数模型分析其空间分异特征并通过内梅罗指数法进行综合质量评价。得出的主要结果有：有机质、碱解氮、有效磷、速效钾的含量分别为11.68 g/kg、52.19 mg/kg、6.59 mg/kg、131.51 mg/kg,相较于第二次土壤普查,除速效钾含量降幅较大外其他三种养分含量均有不同程度提升,且各养分整体变异系数的范围在2207%~68.19%之间,均属于中等变异程度,且有效磷＞碱解氮＞速效钾＞有机质。均呈现较强空间变异性,其中有效磷与速效钾块基比为0.08、0.06,由结构性因素主导,有机质与碱解氮块基比为0.71、0.61,由随机性因素主导。耕地土壤主要养分综合质量指数为1.73,比1982年提升0.4,整体呈优化态势。综合发现：总体呈现“缺氮、少有机质、少磷、丰钾”的格局,有机质由中部中山地带向东北呈减少趋势;碱解氮呈现出由西南、东北方向内逐渐增加;有效磷高值区表现为斑块状分散嵌入;速效钾在方向上没有较强规律性。根据叶城县的土壤母质特征注意少量多次施肥,在整体加大有机肥、磷肥、氮肥的同时根据养分含量空间分异调整区域性施肥结构,伯西克热乡等可适当增加钾肥投入,对依力克其乡等可加强防护林体系的建设与维护。     

基于实测数据及遥感图片的土壤采样方法

如何结合土壤特性和先进手段,制定具有代表性,同时又经济的土壤采样方案一直是土壤分析的难题。该文根据陕西省卤泊滩盐碱地改良区土壤含盐量的实测资料和相应的遥感图片数据,并结合土壤属性空间分布特性,提出一种新的土壤水盐含量采集方案。结果表明,用33个已知点的实测数据可以估算出101个未测点的含量并最终构成插值343个点的空间分布图,且水分与盐分含量预测结果相关的确定系数分别为0.869和0.817。在此基础上进而对工程改良措施下的卤泊滩盐渍土表层水盐空间变异性进行研究。分析结果表明,研究区土壤水盐含量具有中等较强的空间自相关性和较弱的变异性。通过对该地区水盐空间变异性的研究可以及时了解盐渍地试验区的改良效果及水资源管理情况。     

成都市柑橘园土壤质量现状及变化趋势分析

本文对2019～2022年成都市耕地质量调查点中的柑橘园土壤养分数据进行分析,以期为柑橘生产上的优化施肥提供技术支撑。监测结果表明,2022年成都市77.0%的柑橘园土壤适合柑橘生长,但整体偏酸,仅有16.6%土壤处于最适宜范围;土壤有机质平均含量为23.7 g/kg,整体处于中等水平,有65.1%的柑橘园有机质含量高于20.0 g/kg,有利于柑橘的生产;柑橘园碱解氮、有效磷和速效钾含量平均值分别为144.8 mg/kg、52.5 mg/kg、159.8 mg/kg,处于极缺或缺乏水平的占比分别是25.6%、25.6%和30.2%,只有小部分的柑橘园大量元素缺乏。近年来,成都市柑橘园土壤碱解氮和速效钾含量逐年上升,有效磷含量逐渐降低并趋于合理,其它土壤养分趋势平稳,土壤质量总体有所提高。     

基于距离反比法的土壤盐分三维空间插值研究

以新疆兵团一块面积约70 hm2的盐碱地为研究对象,采用EM38与土钻取样相结合的方法得到了126个点不同土层(0~200 cm)的1 386个土壤盐分数据,应用三维距离反比法(3D-IDW)对土壤盐分进行了空间插值,探讨了垂向坐标扩大倍数和搜索点数对插值结果精度的影响。结果表明,研究区0~140 cm土层盐分平均含量较高,为1.84~2.11 g/kg,盐分变异较大,而140~200 cm土层盐分平均含量较低,为1.74~1.79 g/kg。所有土层盐分含量的统计特征值(平均值、标准差和变异系数等)均随土层加深而呈现递减的趋势。土壤盐分实测值和估计值的均方根误差随垂向坐标扩大倍数的增大而减小,随搜索点数的增加而增大,其值在0.1~0.4 g/kg范围内变化,当垂向坐标扩大300倍、搜索点数为6个时,插值效果较优。采用确定的参数对研究区的土壤盐分进行了三维空间插值,结果表明土壤盐分空间分布特征与实测值比较吻合,大部分区域土壤盐分含量小于2.5 g/kg,靠近北部和南部边界区土壤含盐量较低,属于非盐化土区,而大于4 g/kg盐化土主要分布在中间和南部局部区域。研究区80%土壤为非盐化土和轻度盐化土,20%为中度和重度盐化土。影响该区盐化土分布的主要因素有灌溉、局部地形、粘土层位置、地下水埋深和矿化度。当不同方向的取样间距相差很大时,选取合适的垂向坐标扩大倍数和搜索点数对保障3D-IDW法的插值结果精度至关重要。