不同地貌类型区土壤养分空间插值结果研究

采样密度的高低会影响土壤养分特征值的插值结果,从而影响到测土配方施肥的可靠性。通过对仪征市沿江平原地区和丘陵地区两种不同地貌类型区内两个村的不同采样密度下5种养分因子(土壤有机质、有效磷、速效钾、pH、有效锌)的空间插值结果进行分析比较,用标准均方根误差检验了不同采样密度下的插值精度。结果表明,同一养分在相近的采样密度下,沿江平原地区的插值精度要明显高于丘陵地区;同一地区相同养分因子随着采样密度的增大,插值精度也随之提高;沿江平原地区采样密度在12个/100hm2时,就可基本满足对上述5种养分因子评价的要求;而丘陵地区除有机质外,其余4个养分因子在采样密度为42个/100hm2时,才能满足养分评价的要求,如需检测有机质含量还需要进一步增大采样密度。     

样点数对县域土壤养分空间变异特征评价的影响

以广东省阳西县测土配方施肥耕地地力调查数据为基础,应用地统计学和GIS空间分析技术,对耕层土壤pH、有机质、全氮、有效磷和速效钾进行空间插值质量研究。结果表明:(1)土壤养分变异系数的顺序为速效钾>速效磷>有机质>全氮>pH,插值误差随土壤养分空间变异系数增大而增加。(2)插值精度随着插值样点数的增加而不断提高,土壤养分的预测值与实测值的相关系数逐渐增加。采样密度相同时,土壤养分的标准均方根误差(NRMSE)值由大到小的变化顺序是速效钾>有效磷>全氮>有机质>pH值。(3)对阳西县土壤养分空间变异情况进行评价时,土壤pH值和全氮采样时应以30～60 hm2耕地为一个采样单元;土壤有机质采样时应以20～30 hm2耕地为一个采样单元;土壤有效磷和速效钾采样时应最大以20 hm2耕地为一个采样单元。     

不同地形条件下样点密度对土壤养分空间变异的影响

以湖南省安仁县的豪山乡(山地地形)和渡口乡(丘陵区)为研究对象,根据传统统计学和地统计学的相关原理,运用变异函数分析法和空间插值估计法,研究耕地土壤养分碱解氮含量、有效磷含量、速效钾含量、有机质含量的空间变异及其分布特征,研究不同地形条件样点密度对插值精度的影响。结果表明：土壤养分变异系数为16.56% ~97.9%,属于中等变异;山地地区碱解氮含量、速效钾含量、有机质含量的基底效应值<25%,丘陵区有机质含量、碱解氮含量的基底效应值为38.15% ~74.45%,2种地形有效磷含量的基底效应值为88.44% ~100%;根据研究区土壤养分的空间变异情况,建议山地区采样密度为0.16个/hm2,丘陵区采样密度为0.10个/hm2。     

盐碱地土壤养分的空间变异及合理取样密度研究

本研究以东营市河口区新户土地开发项目二期为研究区,运用经典统计法和地统计分析相结合的方法,对土壤有机质、速效磷、速效钾、碱解氮等养分以及土壤全盐的空间变异性质进行研究,并对不同采样密度下有机质的空间插值结果进行分析比较,用均方根误差和相关系数检验不同密度下的插值精度,以确定盐碱地有机质的合理取样密度。结果表明,研究区速效钾的变异系数为18.4%,属于低等程度的变异;有机质、碱解氮、速效磷、土壤全盐的变异系数在57.4%~76.9%之间,属中等程度变异。研究区的各种土壤属性均具有较好的空间结构,表现出一定的空间自相关性。有机质和速效钾的空间变异性主要影响因素与成土母质、土壤类型、气候条件等有关,而碱解氮、速效磷、土壤全盐的空间变异性与耕作方式及农业生产中施肥等有关。随着采样点密度的增加,克里格插值精度提高,适当减小样点密度可以满足插值分析的需要,充分考虑土壤养分空间变异评价的精度分析,确定研究区土壤有机质合理取样数为111个,合理取样单元为48 hm²,合理取样间距为692 m。     

省域尺度下土壤养分的最佳采样尺度确定

合理的采样尺度,尤其是在大尺度区域,对实时掌控土壤养分的空间分布状况以及精准农业的发展具有重要意义。本文以山西省为例,以368 843个土壤养分采样点数据为原始数据,选择11个格网尺度(0.5km×0.5km、1km×1km、1.5km×1.5km、2km×2km、2.5km×2.5km、3km×3km、3.5km×3.5km、4km×4km、4.5km×4.5km、5km×5km、5.5km×5.5km)对土壤养分点进行样点选择,比较分析不同尺度下土壤有机质、全氮、速效钾、速效磷的基本统计信息、半方差变异函数和普通克里金插值精度,以确定山西省土壤养分的最佳采样尺度。研究表明:在不同尺度下,这4种土壤养分均处于中等变异强度,平均值、中位数、标准差变化不大。土壤有机质和全氮在大尺度下受结构性因素影响变大,速效钾则变化不明显,速效磷空间变异分析结果较差,对该指标进行了剔除。分析不同尺度下插值精度指标,土壤有机质、全氮、速效钾的最佳预测尺度分别为4.5km、3.5km、2.5km尺度。综合各分析结果,最后确定2.5km为山西省土壤养分最佳的采样尺度。对不同地貌原始密度样点和2.5km尺度下样点空间制图,分析不同地貌下土壤养分含量各等级分布面积占总面积的差异,发现两种密度分布状况在不同地貌、不同等级的差异甚小。     

土壤养分含量的协同克里格法插值研究

土壤养分含量的空间分布是农业领域研究的重要内容,空间插值是获取土壤养分含量空间分布的重要方法。空间插值方法很多,不同的空间插值方法结果精度各不相同。文章以石家庄城乡交错带土壤全氮、速效磷、速效钾三种养分含量为主变量,土壤有机质含量为辅助变量,选取普通克里格法和协同克里格方法,对85个采样点的土壤养分数据进行空间插值分析,获取土壤养分含量空间分布图。采用交叉验证法对其插值结果精度进行分析和评价,结果表明,采样点数量相同时协同克里格方法的结果精度明显高于普通克里格插值法;利用协同克立格法, 主变量数目在减少至70个,辅助变量不变的情况下,精度仍高于普通克里格法,且空间分布高度相似。说明在适当减少土壤样本的情况下,协同克里格法仍能保证插值精度,适合土壤养分空间插值。     

采样数量和分布模式对土壤有机质空间插值精度的影响

基于北京市大兴区南部郊区平原农用地的高密度土壤样点,结合GIS和空间插值方法,对研究区的样点数据进行随机抽样生成不同数量的数据集,探讨采样点数量和分布模式对土壤有机质空间预测插值精度的影响。研究结果表明:(1)利用不同方式确定的合理采样点数量由高到低依次是插值方法的精度要求、变异函数拟合效果、正态分布法和均值及变异函数的满足小于5%相对误差;(2)变异函数拟合效果总体随着采样点数量的增加呈梯度式增强,但495点集优于825点集;相同样点分布模式下变异函数拟合效果相似;(3)相同样点集的不同插值方法预测精度存在差异,最佳插值方法不同;2272、825、115点集BEK都是最优,1485、495和83点集分别是SWT、SK和LPI最优;(4)样点间最近邻距离分布模式中P值小于0.05,插值模型对土壤有机质插值精度低;P0.05,R比率接近1,样点分布强于样点数量对插值模型对预测精度的影响;其P0.05且R比率大于1.20,各常规插值方法能得到较稳定的插值精度。     

基于地形分类的黄土丘陵区土壤有机质插值方法

黄土丘陵山区地形复杂,耕地细碎,采样点密度不足,因此研究适宜该区域的空间插值方法具有重要意义.以山西省偏关县为研究区,基于数字高程模型(digital elevation model,简称DEM)数据生成地形因子,依据地形因子将研究区划分为不同地形单元,利用Kriging插值法对各地形单元进行分层插值,通过叠加不同地形单元的插值结果,得到全区域的土壤有机质含量空间分布,并利用均方根误差和决定系数评价空间插值方法的预测精度.结果表明,采用划分地形单元分层克里金(Kriging)插值法得到的预测值与实测值的决定系数为0.3753,明显高于全局插值法;均方根误差精度高于全局插值法,预测值无偏性好.因此,基于地形单元的空间插值方法可以更精确有效地获取土壤有机质空间分布特征,为复杂山区低密度采样下的耕地质量调查与评价提供技术参考.     

钟祥市平原、丘陵土壤养分空间变异性研究

【目的】本文研究了不同地形和地貌条件下土壤养分空间变异性差异规律。【方法】使用经典统计学和地统计学相结合的方法,研究了钟祥市土壤养分在不同地形和方向上的空间变异性特征。【结果】在不同地形中,土壤有机质、有效磷和速效钾的变异系数在23.79%~69.78%,属于中等变异;数据经过Box-Cox转换后,均为正态分布。丘陵地区的土壤养分均大于平原,平原地区的有机质空间相关性大于丘陵,有效磷东部的空间相关性大于西部,速效钾西部的空间相关性大于东部,说明在同一流域相同地形条件下的土壤养分在水平和垂直方向上的变异规律并不统一,这是自然环境与人为因素共同作用下产生的结果。【结论】研究区土壤养分在水平和垂直方向上的变异规律并不统一,尤其是在地理条件多变的丘陵流域范围内,养分的空间变异性受自然因素的影响较大。     

不同利用方式对紫色丘陵地区土壤质量的影响

为探讨重庆紫色丘陵地区4种典型的农耕土地类型对土壤的质量影响,对土壤养分因子氮、磷、钾、有机质、代换量及有机碳,重金属铜、锌、铅的含量水平进行测定及分析。结果表明:对照于荒地,土壤肥力质量在不同农耕方式下养分代换量、有效磷、速效钾含量不同程度下降,而碱解氮、有机质、有机碳有增大的趋势,但土壤退化评价显示都呈现一定程度退化现象,退化指数-9.16%～-15.6%;对土壤重金属环境的影响,铜、锌全量均在背景值范围内,潜在威胁较小,而铅含量均已超出背景值,并且重金属有效态含量及活化率均受到不同农耕方式的极大影响而出现明显的分异现象。紫色丘陵地区,不同耕作方式利用下的土壤需要注意对土壤肥力质量和重金属含量的影响,以维持耕地的长期性。     

微地形土壤养分空间变异特征及养分管理研究

选取安徽省郑蒲港新区作为研究区域,运用地理信息系统与地统计学相结合的方法,选取土壤有机质、p H、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾作为研究对象,选择不同的插值模型,并分析了各土壤要素的空间变异特征。结果表明,受到土地平整和施肥等人为因素影响,地形因子(高程、坡度)对土壤养分的影响程度较小,研究区河流隔开采样数据出现空间不连续,采用区域分块插值的核平滑方法插值模型最为稳定,更加符合研究区实际情况,不会出现为满足假设条件而出现系数为负的插值方程。研究区5种土壤元素均呈现南北低中间高的趋势,土壤速效钾和有效磷的变异系数较高,碱解氮和有机质变异性较弱,p H变异性最弱。占研究区90%以上的土壤4种养分元素均土壤有机质含量均处在中上水平以上,只有占研究区面积的19.66%和72.30%的碱解氮,分别处在中上、中下水平,研究区面积的61.6%和35.67%的p H分别处于酸和弱酸级水平。     

土壤养分空间的变异性研究

由于土壤养分具有空间变异性规律,掌握这一规律对于指导肥料的施用及精准农业有着重要意义。该文从插值方法、采样方式和采样密度与尺度3个研究方向对土壤养分空间的变异性研究进展进行了概括和总结,指出探索适合不同尺度的插值方法、采样方式和采样密度仍是今后进一步研究的方向,而综合利用多种技术手段建立土壤养分的时空过程模型,将可能更有助于土壤养分变异性特征的表达。     

宁夏南部山区耕地土壤养分空间分布状况研究

以宁夏县域耕地地力评价数据为基础,采用空间插值方法对各土壤养分采样点进行插值和运算,最终生成耕地土壤养分图,分析了宁夏南部山区土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的空间分布状况。结果表明,从土壤养分含量来看,有机质和碱解氮处于较低水平,有效磷处于中等水平,速效钾则处于较丰富水平;从空间分布上来看,有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量均南部高于北部,有效磷在清水河流域含量较高,速效钾西部高于东部。     

青海省土壤养分空间分布情况分析

应用数理统计知识对测土配方施肥土壤养分测试数据进行筛选,运用“GIS”技术构建青海省土壤养分空间数据库,形成采样点点位图,并根据不同土壤属性数据分布特点选择合适插值方法计算了土壤有机质、p H、全氮、有效磷、速效钾等土壤养分数据的空间分布,形成了土壤养分的空间分布图;并对土壤养分数据空间插值运算结果进行了分析。     

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.     

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．     

普通克里金模型对同尺度下不同土壤肥力指标的空间解析力比较

【目的】分析相同空间插值方法对不同肥力指标在空间解析力上的差异和适用性,为测土配方施肥提供技术指导。【方法】以浙江温岭市为研究区域,采用正态QQ图的方法,对1926个样点的有机质、碱解氮、有效磷和速效钾4项指标数据均进行预处理检查,剔除异常值;应用普通克里金插值模型及SPSS、GS+和ArcGIS等软件,通过正态转换、半方差函数模型拟合分析和交叉验证分析等方法,对有机质、碱解氮、有效磷和速效钾4项肥力指标进行的插值结果进行比较,判断普通克里金模型对4项常规肥力指标的空间解析力差异。【结果】剔除异常值后,有机质、碱解氮、有效磷和速效钾4项肥力指标的有效样本数分别为1926,1923,1924和1925个,满足县域范围内空间插值研究的要求。在县域测土配方项目高密度取样条件下,使用普通克里金法进行地统计空间插值,其结果精度可满足要求;在既定尺度下,普通克里金插值模型对4项肥力指标的空间解析力从高到低依次为有机质>碱解氮>速效钾>有效磷;当研究指标的变异系数相近时可选择同样的方法进行地统计空间插值,而在变异过于强烈的情况下对插值方法和模型拟合的选择会有更严格的要求。【结论】普通克里金插值模型可用于不同养分指标的空间解析力差异分析,以指导实施测土配方施肥。     

不同密度人工云杉林土壤质量评价

以甘肃白龙江林区沙滩林场5个不同密度等级(800、1 200、1 600、1970、2 400株·hm^-2)的人工云杉林为对象,对比分析各密度林分土壤物理指标、pH值、有机质及各养分元素含量等16个指标的差异,并基于主成分分析对土壤质量进行评价,旨在为该区域人工云杉林的合理经营提供理论依据。结果表明,在不同密度长期经营下人工云杉林林地土壤理化性质出现差异,并呈现一定的变化规律。在5个密度等级中,1 600株·hm^-2时土壤含水率和孔隙度最大,容重最小,土壤物理性质最佳,土壤pH值随林分密度增大而逐渐减小,有机质及各养分元素含量随林分密度增大呈先增大后减小的变化趋势。相同密度下,表层土壤(0~20 cm)物理性质最佳,有机质及养分元素呈明显的“表聚”特征,即表层土壤理化性质最佳。对不同密度人工云杉林土壤质量进行评价发现,土壤质量指数随林分密度增大先增大后减小,在1 600 株·hm^-2时达到最大,为0.566 4,土壤质量最高。说明适宜的密度能改善土壤质量,1 600 株·hm^-2为本区域人工林云杉的最适经营密度,因此今后本区域人工云杉林经营或间伐可以1 600 株·hm^-2为参考标准。     

农产品产地土壤锌环境质量评价方法比较——以吉林省舒兰市为例(英文)

[目的]探讨农产品产地土壤锌在不同环境质量评价方法中的结果精度,为农产品产地认证提供依据。[方法]以吉林省舒兰市为例,通过实地采样,实验室样品分析,运用单因子污染指数法和基于GIS的空间插值方法,根据绿色食品产地环境质量标准进行农产品产地土壤锌的环境质量评价,并进行方法比较。[结果]基于GIS的土壤锌空间插值环境质量评价方法比传统方法的精度要高;采用基于辅助因子的土壤锌协同克里格插值评价结果比普通克里格精度高;土壤锌和有机质的协同克里格插值评价方法比土壤锌与高程的协同克里格插值评价方法的精度高。[结论]基于GIS空间插值方法的土壤锌环境质量评价结果比传统方法更具科学性和合理性     

降雨侵蚀力空间插值不确定性及其对侵蚀模拟结果的影响

降雨侵蚀力空间插值的不确定性直接关系到土壤侵蚀的模拟结果和预测精度。利用浙江省金华市51个自动气象站近5年的逐日降雨资料,探讨了降雨侵蚀力空间插值过程中由插值方法、格网大小以及站网密度等因素所造成的降雨侵蚀力（R因子）不确定性,在此基础上,分析了R因子不确定性对土壤侵蚀量模拟结果的影响。研究表明:1）对于站网密度较高的自动站而言,插值方法和格网大小对R因子不确定性的影响不大,对R插值精度起决定作用的是站网密度;2）标准小区条件下,R因子不确定性可导致土壤侵蚀模拟结果的绝对误差在200 t/(hm2•a)以上,因而很难在红黄壤区根据通用土壤流失方程的模拟结果准确区分无明显侵蚀区和轻度侵蚀区;3）土壤侵蚀模拟中需要考虑各因子误差的叠加和累积效应,在其他因子相对误差为10%条件下,使用研究区36个站点进行插值,侵蚀量模拟结果的最大相对误差可超过40%。