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     

基于ArcGIS地统计分析的长沙农田根层土壤有机质分析

基于GIS与地统计学原理,使用Arc GIS地统计分析模块研究了长沙周边地区农田根层土壤有机质含量的空间变异情况。结果表明:参照土壤养分分级标准发现长沙农田地区根层土壤中有机质含量中等;以该研究区域山坡天然土壤为农田土壤对比样,比较各项养分值的高低及相关系数,方法可行,结果也有一定意义;有机质的半变异函数最佳理论模型为球形模型,对半变异函数理论模型及参数进行分析发现有机质空间相关性均较弱,说明其空间变异主要受施肥方式和施肥水平影响;使用普通克里格插值方法,绘制长沙市农田地区根层土壤有机质含量分布图,直观地显示了长沙地区基本农田根层土壤有机质的丰缺状况,可为科学施肥提供理论依据及指导。     

绿洲滴灌棉田土壤养分空间变异性研究

以新疆生产建设兵团农五师89团一连面积为73 hm2的条田为研究区域,运用地统计学与GIS相结合的方法对其土壤养分的空间变异特征展开研究.结果表明,碱解氮、有效磷和速效钾的CO/(CO+C)为25%～75%,具有中等的空间相关性.通过Kriging插值并依据养分的分级标准,所得的空间变异图能很好地反映农田土壤养分的空间变异特征和丰缺状况.几种养分要素中碱解氮、速效磷舍量处于中低水平,速效钾养分含量较高,空间变异性不明显.     

阜蒙县乡镇域土壤N、P、K的空间变异性分析

以阜蒙县建设镇为研究区域，采用传统统计学和地统计学相结合的方法，对该区域内粮田土壤中土壤养分的含量和空间变异特征进行研究，通过克吕格方法进行空间插值作图。结果表明，不同土壤养分的变异情况各不相同，P的变异系数最大；土壤各养分与高程呈负相关趋势，随高度的增加，其含量减少；各元素呈高度空间相关性，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。     

吉林省梨树县保护性耕作土壤养分空间变异性研究

为了科学合理地制定农田施肥方案,提高养分资源的利用率,促进变量施肥技术的发展;以吉林省梨树县高家村和金山村的农田土壤养分为例,利用地统计学模型,结合GIS技术,研究了保护性耕作对黑土土壤养分空间变异性的影响;保护性耕作土壤养分的空间变异属于中等变异强度,大于传统性耕作土壤养分的空间变异性;保护性耕作模式下土壤养分比传统性耕作模式下土壤养分的结构性强,具有较强的空间自相关性,除速效磷外,传统性耕作模式下土壤养分的最大变程均小于保护性耕作模式下土壤养分的最大变程;土壤养分的空间变异图表明,保护性耕作模式下土壤养分呈团块状分布,传统性耕作模式下土壤养分呈垂直于垄向的条带状分布;保护性耕作土壤养分空间变异性受自然因素影响较大,而传统性耕作土壤养分空间变异性受人为随机因素影响较大;保护性耕作模式下土壤养分的空间变异大于传统性耕作模式,而且结构性和相关性较强,说明精准施肥更适用于保护性耕作模式。     

基于归一化光谱指数的土壤有机质含量空间分布状况研究

【目的】研究土壤主要养分含量特征信息的光谱预测值,使其更具直观性、空间性及科学性,为大尺度对农田的土壤养分空间分布状况获取、评价与科学管理提供依据。【方法】利用ArcGIS 9.3的普通克里格(Ordinary Kriging)插值方法,对小面积及大尺度试验区的土壤样本点进行有机质反演插值填图,并将实验室化学测定土壤有机质含量的实测值与其高光谱模型预测值进行Kriging插值填图比较,分析土壤有机质含量的实测值与预测值的空间分布状况差异。【结果】从小面积试验区到大尺度条田地块插值后的空间分布情况来看,土壤有机质含量的光谱预测值(基于归一化光谱指数NDI[495,485]预测)与实测值之间具有较好的相似性,预测效果较好。【结论】通过土壤有机质含量信息状况的空间分布填图来确定农田分区基本管理单元的适宜尺度,为实施大区域农田养分分区精量管理的划分,提出科学的平衡施肥方案,为适合新疆及兵团特色的精准农业管理、土壤养分快速探测、精量施肥等技术提供技术理论支持。     

黑龙江精准农业示范区土壤养分空间变异研究

以面积为129 hm^2农田为采样区,使用Ag132 DGPS仪定位,网格法采集0～20 cm耕层土壤样品,实验室测定土壤碱解氮、速效磷、速效钾和有机质的含量.应用传统统计学方法和空间分析方法对土壤养分变异进行了研究.结果表明,土壤养分性质均存在着空间变异性,速效磷、速效钾和有机质变异相对较大,碱解氮变异亦小;土壤养分性质均存在半方差结构,分别拟合Exponential、Gaussian、Pentaspherical、Gaussian模型;碱解氮、速效磷、速效钾和有机质均显示中等的空间相关性.     

黄土高原小流域土壤养分空间特征及其与地形因子的相关性

【目的】分析黄土高原地区小流域内土壤养分含量的空间特征及其与地形因子的相关性,为养分精确管理和土地资源高效利用提供参考依据。【方法】以位于黄土高原的陕西彬县红岩河小流域为例,于2011年结合GPS共采集了121个田间土样,对其土壤养分(有机质、碱解氮、速效磷、有效钾)含量进行测定,并应用地统计学方法对土壤养分含量半方差函数模型及其参数进行了确定,用普通克里格插值(Kriging)绘制了研究区土壤养分空间分布图,统计分析高程、坡度、坡向、坡形等地形因子与土壤养分含量的相关性,并进行了插值结果检验。【结果】陕西彬县红岩河小流域土壤碱解氮的空间变异性很弱,有机质、速效磷和有效钾具有强烈的空间变异性。各养分含量空间分布均呈斑块状,条带性分布趋势不明显。总体上土壤有机质和速效养分含量与高程和坡度呈负相关,与坡向呈正相关,与坡形相关不显著。【结论】随机性变异(人为因素)对碱解氮的空间变异起主导作用,且变程较小,有机质、速效磷和有效钾的空间变异主要由结构性变异(自然因素)引起,且变程较大。高程、坡度及坡向明显影响土壤养分的含量和分布。     

农田土壤养分空间变异特征研究

以浙江宁波市三七市镇1个面积为256．2hm^2的农业示范区为研究区域,运用地统计学与GIS相结合的方法对其土壤养分的空间变异特征展开研究．结果表明,速效钾、有机质和pH值的C0／（C0＋C）〈25％,表现出强烈的空间相关性,碱解氮和有效磷的C0／（C0＋C）为25％～75％,具有中等的空间相关性．通过Kriging插值并依据养分的分级标准,所得的空间变异图能很好地反映农田土壤养分的空间变异特征和丰缺状况．几种养分要素中碱解氮、有效磷和有机质含量总体丰富,而速效钾的含量处于中低水平,有机质和pH的空间变异不明显．     

“3S”技术在土壤养分空间变异研究中的应用

运用包括遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)在内的"3S"技术为辅助手段进行土壤养分空间变异研究,不但提高了研究效率,同时也使土壤养分空间分布的表达更为直观,取样更具代表性、合理性,分析结果更为精准可靠.选用地统计分析(Geostatistical Analyst)理的反距离权重法(IDW)和克里金(Kriging)模型进行土壤养分空间插值,使其分析结果的公共认可性得以保证."3S"技术与传统技术相结合的方法将会是土壤养分空间变异研究的发展趋势.     

基于Kriging法的森林土壤养分空间插值

利用ArcGIS 9.3软件,采用Kriging法完成土壤养分有机质和全钾养分的空间插值.结果表明,福建省顺昌县森林土壤的有机质和全钾含量空间上存在中等程度相关.采用Kriging法的Stable和Spherical半变异函数模型表征有机质和全钾含量的空间变异特征效果最好.交叉验证表明:有机质和全钾的插值结果平均误差分别为-0.09和0.00,均方根误差(RMS)分别为16.42和2.68.     

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。     

沈阳城市土壤pH和养分的空间变异性研究

采用地统计学和地理信息系统（G IS）相结合的方法研究了沈阳城市土壤pH、全磷和速效钾的空间变异特征。结果表明：pH、全磷、速效钾的最佳拟合模型为指数模型。全磷、速效钾的C0/（C0＋C）分别为10.62%、9.94%,说明沈阳城市土壤全磷和速效钾的空间相关性较强,其空间变异主要是结构性因素引起的;pH的C0/（C0＋C）为44.25%,说明土壤pH具有中度的空间相关性,其空间变异是由随机性因素和结构性因素共同引起的。最后通过克里格插值分析沈阳城市土壤pH、全磷和速效钾的空间分布特征。     

喀斯特山区村级尺度下农田土壤养分的空间变异特性

以贵州省平坝县马场镇栗木村土壤养分测试数据为例,利用经典统计及地统计学的原理和方法,结合GIS技术对土壤有机质、氨态氮、速效磷、速效钾的空间变异特性进行了分析和比较;根据旱地和水田中各土壤养分元素的不同空间变异特性分别选出了各自的最优插值方法,生成了空间变异分布图.     

伊犁绢蒿荒漠草地土壤养分和植被指数的空间异质性研究

[目的]土壤养分与植被分布格局之间的关系.[方法]应用地统计学方法,研究伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地土壤养分与植被指数的空间异质性.[结果](1)绢蒿荒漠土壤碱解氮、速效钾含量空间自相关性较差,而有机质、全磷、速效磷、全钾、全氮、植被指数(NDVI)自相关性较好.(2)通过半方差分析各项目都能用很好的模型来拟合,有机质符合线形模型,全钾、全磷、全氮、速效磷、碱解氮、速效钾和植被指数均符合高斯模型.(3)土壤养分元素和植被指数的变程在23.58～110 m,相差比较大.[结论]通过普通克立格插值,绘制了植被指数与土壤有机质和土壤养分的等值线分布图.对绢蒿蒿类荒漠草地土壤养分与植被指数空间异质性分析有助于分析植被指数的空间异质化程度与土壤元素伊犁(OM,N、P、K)空间异质化的相关性.     

喀斯特山区村级尺度下农田土壤中微量元素空间变异特性

以贵州省平坝县马场镇栗木村土壤养分测试数据为例,利用经典统计及地统计学的原理和方法,结合GIS技术对土壤Ca、Mg、S、B、Cu、Fe、Mn、Zn的空间变异性进行了分析和比较;根据旱地和水田中各元素的不同空间变异特性分别选取出了各自的最优插值方法,生成了空间变异分布图。     

基于遥感与作物模型的土壤速效养分时空变异分析

目的 研究在均衡施肥模式下,双山农场2012—2016年间土壤速效养分的时空变异特征,分析施肥管理、轮作模式等人为因素和气象、地形等自然因素对速效养分变化的影响,该研究成果可为土壤速效养分管理和作物变量施肥提供参考依据。方法 以双山基地农场为例,通过时间序列HJ-1 CCD遥感数据和作物模型WOFOST反演得到土壤速效养分。基于以上土壤速效养分数据在不同时间尺度（年际间和生长季内）和不同空间尺度（农场尺度和田块尺度）上的速效养分时空变异分析。利用土壤速效养分分级图来定性分析养分在5年内的空间变异特征;选取相应的统计参量对土壤速效养分的平均含量和变异性进行定量分析;利用线性回归来分析速效养分的变化量与初始含量的关系;以及养分变化曲线图分析速效养分的时间变化特征。结果 在均衡的农田施肥管理模式下,2012—2016年农场的土壤速效氮（AN）、速效磷（AP）和速效钾（AK）含量平均值变化不大,速效养分高值和低值都在向中间值靠拢,分别集中于280—360 mg·kg ^-1、38—42 mg·kg ^-1和160—200 mg·kg ^-1,该部分面积比例分别增加18.5%、23.1%和23.8%,养分含量整体呈现均一化特征。AN、AP和AK的变异系数分别从2012年的0.314、0.112和0.257变为2016年的0.131、0.034和0.098,速效养分分布的空间差异性在减弱。AN,AP变化量均与初始值呈现极显著的负相关,R ²分别为0.839和0.882,AK的R ²为0.569,其相关性较弱与土壤中的速效钾本身不稳定有关。通过相邻地块的养分变化分析可知,田块尺度上的土壤速效养分也表现出明显的均一化特征,轮作模式是影响田块间养分变化差异的主要因素,对于轮作模式完全相反的#1和#2田块,人工施肥决定了田块内养分变化的总体趋势,对于豆科作物,固氮作用对土壤速效氮的含量变化作用明显。温度升高在一定程度上会促进作物对养分的吸收,但这种影响不足以改变养分变化的总体趋势。土壤的淋洗对养分的空间变异起到决定性作用,特别是强度较大的降水。降水对养分空间变异的影响在地形差异较大的区域,表现得更加明显。 结论 农田的施肥管理和作物轮作模式是土壤速效养分变化的主导因素;其次是气候因素,雨水对土地的淋洗会导致土壤速效养分的流失和下降,该作用在地形差异较大的地区更加明显;速效养分的变化量与养分初始含量关系显著;温度的升高会促进土壤速效养分的降低,其影响力小于降水。以上变化规律均可纳入后期速效养分的预测研究中,对这些影响因子赋予不同的权值,进行预测模型的构建。以期对作物年际间和生长季内的速效养分的变化进行实时动态监测。     

紫色土坡地尺度土壤养分的空间变异特性

利用地统计学方法,结合坡地土壤养分采样分析与G IS技术,分析紫色土坡地土壤养分空间变异特征。结果表明地块尺度上土壤养分的空间变异特性和空间相关性具有明显特征,其中土壤有机质、全氮和有效磷具有很强的空间异质性;碱解氮和pH具有中等的空间异质性;而速效钾不具有空间异质性。利用克里格法进行插值并绘制各养分属性的等值线图,表现出空间分布的类似性,但因微地形和耕作管理的影响而表现出各自的规律性,其中土壤有机质、全氮和有效磷的分布具有相似性,而碱解氮、速效钾和pH具有明显不同的分布规律。对典型地块的空间异质性分析有助于坡地和小流域尺度的土壤采样和调查分析,同时对地块水文过程分析和模型应用有重要参考价值。     

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。