基于地统计学的土壤养分空间变异研究进展

土壤养分具有高度空间变异性,这是由自然因素和人为因素共同作用的结果。土壤养分空间变异性研究方法经历了由传统统计学到地统计学再到新型辅助技术的不断改进过程,目前最常用的方法是地统计学。论述了地统计学基本原理及地统计学在土壤养分空间变异研究中的应用,介绍了国内外基于地统计学研究的现状与成果,并分析了当前研究所存在的问题和发展趋势。     

乌鲁木齐县蔬菜地土壤养分空间变异研究

以乌鲁木齐县蔬菜主产区的三个乡为例,采用GIS与地统计学相结合的方法对其耕层土壤(0～20 cm)的有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾等5种养分要素的空间变异特征进行分析.结果表明:全氮变异函数曲线的理论模型能很好地符合球状模型;有机质、碱解氮、速效磷、速效钾的变异函数曲线则符合线性无基台模型.有机质、速效磷和速效钾具有很强的空间相关性,说明受母质、地形、土壤类型等自然的结构性因素影响较大;碱解氮具有中等的空间相关性,说明对施肥、作物、管理水平等随机因素引起的空间相关性起很大作用;全氮的空间相关性很弱,说明人为活动严重削弱了结构性因素造成强的自相关作用.     

上海奉贤南十家村土壤养分空间变异分析初探

采用传统统计方法和地质统计学方法相结合,对面积约80hm2的奉贤区南十家村农田耕层土壤养分进行了空间变异特征分析.结果表明,土壤N、K、Zn普遍缺乏,土壤养分变异系数的大小次序为P＞Zn＞Mn＞B＞S＞Fe＞N＞Cu＞Mg＞K＞Ca;许多土壤养分含量的空间变异结构明显,土壤Fe、P、K、B、Mn具有中等强度的空间相关特征,土壤OM、N、Ca、Mg、S、Cu、Zn具有较强的空间相关特征.     

浦东新区果园村土壤养分状况评价及其空间变异分析

采用传统统计和地统计相结合的方法,对果园村农田耕层土壤养分进行了空间变异特征分析。结果表明:果园村土壤N、K养分供应不足,P的供应充足,且盈余较大。因此,果园村土壤养分管理以施N为主,平衡P、K,注意B肥使用。果园村土壤养分空间变异相关性拟合度较低,空间变异结构差异性不明显,说明其土壤养分空间变异性程度受人为因素的影响较大。果园村土壤N、P、K的最大相关距离在100～130m,这可作为村级土壤N、P、K养分分区管理中分区大小的依据。     

浙江宁海农用地土壤有机质和土壤养分空间变异分析

研究农用地土壤有机质和养分的空间变异,为农田管理和测土施肥提供依据,减少农民不必要的成本投入,有利于生态环境保护。以浙江省宁海县为例,采用地理信息系统（GIS）空间分析、地统计学和Kriging插值方法对耕层土壤的有机质、全氮、速效磷和速效钾等4种养分要素的空间变异特征及其影响因素进行了分析。结果表明：土壤有机质、全氮和速效钾变异函数曲线的理论模型符合指数模型,速效磷经对数转换后符合球状模型。土壤有机质、全氮、速效磷的块金值/基台值分别为50.5%,59.7%,50.5%,都具有中等的空间相关性,速效钾的块金值/基台值为77.3%,空间相关性较弱。利用Kriging插值方法,考虑趋势性各向异性,获得了各土壤养分质量分数的空间分布图,分析了空间分布规律,并对高程和土地利用类型对土壤养分空间分布影响进行了分析。研究区土壤养分的空间分布是自然和人为利用因素共同作用的结果。图4表4参7     

丘陵地区不同尺度下土壤养分空间变异特征的研究

应用地统计学和GIS空间分析技术, 对丘陵区不同尺度耕层土壤有机质, 有效磷和速效钾进行了空间变异特征和空间插值质量研究. 在相同尺度下, 土壤有机质空间变异最弱, 有效磷空间变异最强, 在不同尺度下, 土壤养分均存在典型的半方差结构. 在大、中尺度下, 土壤养分的块金系数介于0 001～0 207之间, 土壤养分具有强烈的空间自相关, 在小尺度下, 有效磷的块金系数为0 394, 具有明显的空间自相关. 交互检验结果表明土壤养分在不同尺度下的估计精度不相同. 在相同尺度下, 土壤有机质和速效钾的预测精度较高.     

江津紫色土壤养分空间变异性研究——地统计学方法

利用地统计学,结合GIS研究紫色土土壤表层（0－20cm)的有机质、速效氮、速效磷、速效钾4种养分含量的空间分布特征。结果表明,有机质、速效氮、速效钾为正态分布,速效磷为对数正态分布;半方差分析的结果表明大部分土壤养分在一定间距内存在空间相关性,且为中等强度的空间自相关;用普通克立格法进行最优内插,做养分含量分布图,进行叠加分析,并对土壤肥力作初步评价,其中二等地占90％,面积最大。此结果可进一步应用于精确农业（施肥）。     

丘陵地区不同尺度下土壤养分空间变异特征的研究

应用地统计学和GIS空间分析技术,对丘陵区不同尺度耕层土壤有机质,有效磷和速效钾进行了空间变异特征和空间插值质量研究．在相同尺度下,土壤有机质空间变异最弱,有效磷空间变异最强,在不同尺度下,土壤养分均存在典型的半方差结构．在大、中尺度下,土壤养分的块金系数介于0．001～0．207之间,土壤养分具有强烈的空间自相关,在小尺度下,有效磷的块金系数为0．394,具有明显的空间自相关．交互检验结果表明土壤养分在不同尺度下的估计精度不相同．在相同尺度下,土壤有机质和速效钾的预测精度较高．     

基于GIS和地统计学的土壤养分空间变异分析

运用GIS和地统计学相结合的方法研究了新郑市土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾的空间变异情况。结果表明,有机质、全氮和速效钾的变异系数在29%～45%,有效磷变异系数最大为75%;通过地统计学的半方差函数分析,有机质和全氮空间变异性表现朝均一化方向发展,都具有中等空间相关性,有效磷空间相关性最弱,主要受随机性因素的影响;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。本研究为有效利用土壤和因地制宜开展施肥工作提供依据。     

耕地土壤养分空间变异特征研究

[目的]对南疆岳普湖县耕地土壤养分空间变异进行分析,寻找耕地土壤养分分布规律,为耕地土壤改良、合理配方施肥提供理论支持.[方法]应用GIS技术结合地统计学,对研究区耕地土壤进行采集,分析0～20 cm土层有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量.[结果]研究区土壤总体表现出养分不足的特征,4种养分含量均属于中等程度变异.[结论]有机质、碱解氮与速效钾含量的分布规律主要与土壤母质、气候条件等结构性因素的影响有关,而有效磷的分布规律主要与施肥及耕作方式的影响有关.在研究区土地耕种过程中,应注意节水保肥,防止养分损失以及土壤次生盐渍化.     

微尺度下植烟土壤养分的空间变异及分布特征

为促进烟田土壤养分的精细管理和合理施肥,以武隆烟区为例,采用GIS和地统计学相结合的方法,对其植烟土壤的养分空间变异进行分析。结果表明：除速效磷外,其他土壤肥力要素在整个研究区内均表现出中等变异水平。土壤有机质和速效氮、磷、钾的空间变异函数分别为球状、指数、指数、球状模型,其中,土壤碱解氮和速效钾具有较强空间相关性,而土壤有机质和速效磷具有中等的空间相关性。用普通克里格法对研究区土壤速效养分进行克里格插值的结果表明,速效磷在研究区内普遍缺乏,土壤有机质、碱解氮和速效钾含量中等偏高,且在研究区内表现出明显差异性。     

植烟土壤养分的空间变异性研究

采用网格法取样,利用传统统计学和地统计学分析了平项山地区典型烟区(0～20 cm)土壤养分的空间变异特征,并运用普通克里格(Kriging)进行最优无偏线性插值,制作了土壤pH、有机质(OM)、土壤活性有机质(ASOM)、全氮(TN)、碱解氯(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、速效微量元素(Fe,Mn,Cu,Zn...     

广州岑村农用地土壤养分空间变异性研究

应用地统计学，结合地理信息系统(GIS)研究了广州城郊岑村地区农用地土壤表层(O～20cm)的有机质、碱解N、有效P、速效K等4种养分含量的空间分布特征，结果表明，有机质和碱解N为正态分布，有效P和速效K为对数正态分布；半方差分析的结果表明大部分土壤养分在一定间距内存在空间相关性，且为强烈的空间自相关，用普通克立格法进行最优内插，得养分含量分布图，并分析了各土壤养分的分布状态，此结果可进一步应用于城郊农业生产。     

太湖流域土壤养分空间变异特征分析——以浙江省平湖市为例

以位于太湖流域的浙江省平湖市为例,采用GIS与地统计学相结合的方法对其耕层土壤(0～20 cm)的有机质、全氮、速效磷、速效钾等4种养分要素的空间变异特征进行了分析.结果表明:有机质和全氮变异函数曲线的理论模型能很好地符合球状模型;速效磷经对数转换后也符合球状模型;而速效钾的变异函数曲线则符合指数模型.有机质、全氮和速效磷具有很强的空间相关性,说明受母质、地形、土壤类型等自然的结构性因素影响较大;速效钾具有中等的空间相关性,说明由施肥、作物、管理水平等随机因素引起的空间异质性起很大作用.整个研究区东南部土壤质地较轻,大量施肥在提高其作物产量的同时,也可能会带来农业非点源污染等问题.     

黄土高原南麓县域耕地土壤速效养分时空变异

在生态脆弱的黄土高原南麓合阳县,以1983、2006年耕地土壤速效氮、磷、钾含量为对象,利用空间自相关、变异函数及分形维数等方法,研究县域土壤速效养分时空变异特征及主要影响因素.结果表明,从1983到2006年,除土壤速效钾外,耕地速效氮、磷的平均含量分别提高73.98％和92.69％;土壤速效养分全局Moran''s I指数和空间相关距均呈递减变化、分维数增加,预示其空间结构减弱,随机变异性增强.土壤速效氮、磷含量在绝大部分研究区域内呈现不同程度累积,而速效钾含量则在59.65％的耕地上减少;导致其不同变化的因素有耕地利用方式、施肥管理、灌溉、土壤类型等,其中以土地利用方式和施肥管理措施的影响最大.     

集约经营毛竹林土壤养分空间变异特征初探

利用地统计学方法初步分析了浙江省安吉县河干村经过20 a集约经营的毛竹Phyllostachys pubescens林土壤养分变异情况。结果表明：①安吉县河干村毛竹林土壤中pH值、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质属于中等变异。②在本研究采样尺度下,土壤中碱解氮和速效钾的变异主要受自然因素的影响,但全氮和有机质的变异受到随机性因素和结构性因素共同影响。③土壤养分的分数维值（D）大小排列顺序为碱解氮（D＝1.969）＞速效钾（D＝1.958）＞有机质（D＝1.798）＞全氮（D＝1.787）。表3参11     

陕南丘陵区县域农田土壤养分的空间分布格局

【目的】研究陕西南部丘陵区土壤养分的空间分布情况,为区域精准农业的发展提供科学依据和实践指导。【方法】2010-2011年,以陕西省镇安县为研究区,在19个镇采集农田0～20 cm 土层土样2 283个,采用地统计学并结合“GIS”技术,构建不同土壤养分的最优半方差模型,进行普通Kriging插值分析,对该地区土壤养分的空间特征进行评析。【结果】镇安县农田土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷和速效钾,均呈中等变异强度。在空间结构上,土壤速效磷属于弱的空间相关性,有机质、速效氮和全氮表现为中等强度的空间相关性,速效钾具有强的空间相关性。总体来看,农田土壤养分空间呈中间低、四周高的分布格局。农田土壤有机质和全氮平均含量分别为18.27,1.09 g/kg,速效氮、速效磷、速效钾平均含量分别为97.47,16.27,122.09 mg/kg。与20世纪80年代相比,2011年镇安县土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾的增幅分别为40.54%,17.20%,57.21%,125.97%和47.10%。镇安县土壤碳氮比平均为9.84,速效氮磷比平均为4.00。【结论】镇安县农田土壤有机质、全氮和速效磷含量处于中等水平,速效氮和速效钾含量处于中等偏上水平。土壤碳氮比较全国农田偏低,速效氮磷比整体上偏高,比例严重失调。因此,镇安县的农田应科学、合理施肥,以提高肥料利用率。     

不同土地利用方式下赵县土壤养分元素的空间变异特征

运用地统计学方法,研究河北省赵县地区土壤养分的空间变异性,探讨不同土地利用方式对土壤养分含量空间分布的影响。可为土壤肥力的评价和管理提供理论依据。结果表明:全量N、K、Fe、Mn为弱变异性,全量P、Cu、Zn为中等变异程度;全量N、K、Fe、Cu具有强烈的空间相关性,全量P、Mn、Zn则为中等强度的空间相关性;全量P与Zn具有相似的空间分布规律,全量K与Mn具有相似的空间分布规律,全量Cu与N、Fe则具有相异的空间分布规律;土地利用对Cu、Zn的影响大于其他元素。     

红壤丘陵区村级农田土壤养分的空间变异与制图

    以红壤丘陵区桃源县的王家垱村为例,通过GPS定位共取得522个耕层(0～20 cm)土壤样品.运用地理信息系统(GIS)和地统计学相结合的方法,分析了红壤丘陵区村级农田土壤养分的空间变异规律并进行了空间异质性的比较.结果表明:在各向同性下土壤有机碳的变程最大,为261 m;全氮次之,为208 m;全磷最小,为133 m.在村级尺度下有机碳和全氮的分形维数较低分别为1.874和1.886,全磷的分形维数较高为1.939.土壤有机碳和全氮在NE150°方向上呈现出明显的条带状梯度变化,并表现出了极为相似的空间分布格局.地形的梯度变化直接导致了景观格局相应的变化,进而形成了有机碳和全氮的空间格局从高值区到低值区的梯度变化.土壤全磷的空间斑块分布变得更加琐碎并呈现镶嵌的"星空"状分布,而没有表现出明显的条带状分布,在NE150°方向上也没有形成对称的分布格局,这与其自身不易移动的特性有关.从标准化变异函数的曲线可以看出,土壤养分空间结构的变化与分形维数的变化规律一致.