县域耕地土壤养分时空变异特征研究

土壤养分空间变异研究是精准农业实施的前提,对提高粮食作物单位面积产量和保护农业生态环境具有重要作用。为掌握陕西渭北旱塬区土壤养分时空变异规律,综合空间自相关和重心模型,分析1980—2007年、2007—2017年白水县耕地土壤有机质(SOM)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的时空变异特征。结果表明：(1)研究区土壤SOM的平均含量分别增加了1.29、3.22 g·kg^-1,AP的平均含量分别增加了6.89、24.45 mg·kg^-1,仅有AK的平均含量呈现出先减少后增加的趋势。(2)三期耕地土壤养分的变异系数范围为30.2%～90.8%,属于中等变异。1980—2017年,耕地土壤SOM、AP和AK的全局Moran’s I指数均降低,空间结构性减弱,随机因素作用增强。(3)土壤SOM、AP和AK含量均有不同程度的增加,土壤SOM含量总体呈北低南高分布,土壤AP、AK含量分布情况较为一致,呈东高西低。(4)土壤SOM含量重心在东南方向发生偏移,AP、AK含量重心在东北方向发生偏移。土壤养分标准差椭圆空间分布格局同研究区分布方向一致,转角呈现“...     

不同开垦年限土壤养分和盐分时空分布特征研究

为了研究干旱区绿洲农业不同开垦年限耕地土壤养分的时间和空间变化规律,选取玛纳斯流域内5个开垦年限(荒地、2 a、4 a、6 a、8 a)的土地,结合地统计学、3S技术,利用空间置换时间的方法对研究区土壤养分和盐分的时空分布特征进行分析研究。结果表明:研究区耕地随着开垦年限的增加,各层土壤的总盐、有效钾含量呈现明显下降的趋势。总盐含量由开垦前11.9~25.2 g·kg~(-1)下降至开垦8 a后的1.7~3.0 g·kg~(-1),尤其是表层土壤总盐的含量在开垦种植6~8 a后基本维持在非盐化-轻盐化水平;而土壤有效钾含量在各个层次均呈现出不断的消耗趋势,由开垦前225~499 mg·kg~(-1)下降至开垦8 a后的138~225 mg·kg~(-1);随着开垦年限的增加,研究区土壤有机质、碱解氮和有效磷含量呈现出先下降再升高的趋势,基本上在开垦4 a左右的时候会出现一个较低值,然后随着开垦种植年限的增加而逐渐上升,如有效磷含量由开垦前3.7~8.1 mg·kg~(-1)下降至开垦4 a后的1.9~5.7 mg·kg~(-1),随后上升至开垦8 a后的3.37~13.5 mg·kg~(-1)。研究表明,研究区农业用地开垦时间的长短对土壤养分、盐分含量的影响表现出一定的规律。     

富锦市湿地不同开垦年限土壤养分时空分布特征研究

采用地统计学和GIS相结合的方法,以2012年富锦市实地调查和采样数据为基础,分析了富锦市土壤表层(0-20cm)中有机质(SOM)、全氮(TN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)的空间分布情况。利用空间置换时间法,研究了不同开垦年限土壤养分含量的变化规律。结果表明,富锦市土壤养分含量均处于较高水平,变异程度均为中等变异,各土壤属性均符合对数正态分布。结构分析表明,4种土壤养分均具有中等程度的空间自相关性,受结构性因素和随机性因素的共同影响。克里格插值结果表明,富锦市土壤有机质和全氮呈现由南向北逐渐降低的趋势,有效磷含量由西向东逐渐增加,速效钾含量由西向东逐渐减少。在本研究的时间尺度内,有机质、全氮、有效磷的含量随着开垦年限的变化均呈现出先上升后下降的趋势。速效钾含量随着开垦年限的增加呈现出先增加后减小再增加的趋势,在开垦50年以上的地块,速效钾平均含量最高为202.44mg/kg。研究表明,富锦市土壤养分有明显的空间分布特征,部分土壤养分性状出现退化现象。掌握土壤养分的时空分布状况,对保证区域农业持续、稳定的发展有着重要的意义。     

民勤绿洲不同年限退耕地土壤养分变化及其相关性分析

以石羊河下游的典型区—民勤退耕地为研究对象,对石羊河下游地区不同恢复年限退耕地土壤养分变化情况及其养分与退耕时间之间相关性进行分析,结果表明:1土壤中N肥含量随退耕年限的增加呈波动式上升趋势,但在同一年限退耕地中随土层的加深而逐渐减小,退耕后1~10 a,N含量变化的幅度较小;15~30 a,N含量变化的幅度相对较大;50 a后,趋于稳定;P含量在各个演替阶段土壤层次上均呈A(0~10 cm)B(10~20 cm)C(20~30 cm)D(30~40 cm)规律性分布,退耕后1~10 a,A、B两层P含量的差异较大,C、D两层受退耕时间的影响较小;15~50 a间,A、B、C、D四个土层P含量变化的幅度相对较小;K的含量表现出和P同样的规律性;有机质含量在退耕后1~7 a间变化幅度较大,10~50 a间变化幅度较小。1~5 a间,A、B、C、D四层含量变化呈逐层递减的趋势;7~50 a间,A层变化较大,B、C、D三层趋于稳定。2养分与退耕年限相关性分析表明:退耕1 a,速效磷、有机质含量与退耕时间呈显著负相关;5~10 a间,各养分与退耕时间均呈显著正相关且差异不显著;15~20 a间,各养分与退耕时间之间存在显著差异,30~50 a间,速效钾、速效磷、有机质含量与退耕时间差异不显著,50 a时差异显著。     

不同年限日光温室土壤盐分及养分变化研究

以青海省乐都县碾伯镇日光温室土壤为研究对象,分析了种植年限分别为1、2、5、8、10、15、22、25～27年日光温室土壤的盐分和养分含量情况.结果表明:随着日光温室种植年限的增加盐分含量较对照增加的百分数在62.26%～404.72%之间,pH较对照下降的百分数在-6.70%～-2.15%之间,两者呈相反趋势.随着日...     

宁夏主要枸杞产区施肥现状与土壤养分特征

为了摸清宁夏主要枸杞产区施肥现状和土壤养分丰缺状况,采用问卷调查的方式分别调查了宁夏中宁(n=112)和惠农(n=20)不同树龄枸杞施肥种类和施肥量等情况,并分别通过48和18个监测点的土样采集与测定,分析评价了其土壤养分含量现状。结果表明,中宁枸杞施肥采用有机无机配施,而惠农枸杞重施化肥,两地枸杞施用化肥种类以尿素、二铵和复合肥为主(投入农户比例达88.9%~100.0%)。中宁不同树龄枸杞N、P_2O_5、K_2O养分投入量分别为716~909、654~1043、149~194 kg·hm~(-2),惠农分别为549~552、276~285、69~74 kg·hm~(-2)。两枸杞产地0~30 cm耕层土壤有机质、全氮和速效钾平均含量差异不大,但中宁土壤速效磷平均含量(135.7 mg·kg~(-1))明显高于惠农(49.3 mg·kg~(-1))。两枸杞地土壤速效氮素残留以硝态氮为主,且随着树龄增加而增加。6~10年和≥10年中宁枸杞地土壤速效磷含量分别是≤5年的3.3和2.5倍,但两地土壤速效钾含量差异不大。因此,建议宁夏中宁和惠农枸杞生产中,应采用有机无机配施的原则,根据不同树龄枸杞和目标产量,合理控制氮、磷肥总量,适当增施钾肥。     

关中旱地小麦生育期土壤速效养分时空变异特征研究

为了揭示旱塬地区土壤主要养分的动态变化规律,探明其时空有效性,在较为精确的时空尺度条件下研究了关中地区小麦生育期间土壤剖面0～100 cm范围内硝态氮、碱解氮、速效磷和速效钾动态变化特征.结果表明:土壤硝态氮在0～100 cm范围内空间分布特征较为明显,在30～40 cm处为硝态氮累积峰值,第90～150天范围为剖面上硝态氮素快速消耗期;土壤碱解氮在0～100 cm范围内存在着二元变异结构,0～40 cm空间变异特征较明显,而40 cm以下则时间变异特征更为突出;土壤速效磷空间梯度变异明显,表现为从上至下速效磷含量递减,小麦生育期间土壤剖面速效磷几乎是同步递减;土壤速效钾则是时间变异特征比空间变异特征更显著,小麦生育期间剖面上各层土壤速效钾含量降低幅度均在50 mg/kg左右.     

甘肃省灌漠土土壤养分空间变异特征

结合传统统计与地质统计学方法对甘肃省河西地区武威灌漠土有机质、NH4 -N、有效P及K的空间变异性进行了分析。结果表明:所测定的四种土壤养分含量具有较大的空间变异,变异系数在20.299%～53.812%之间,土壤NH4 -N及有效P含量的变异较大,变异系数分别为53.812%及51.347%;土壤K和有机质的变异系数分别为43.155%和20.299%。地质统计学分析表明该区域土壤P、K有效含量具有强烈的空间相关性,其块金值/基台值[C0/(C0 C)]分别为8.031%和0.560%;土壤NH4 -N及有机质具有中等程度的空间相关性,[C0/(C0 C)]分别为39.111%和32.351%。土壤有机质、NH4 -N、速效P及K等含量的最大相关距在129～2354m之间,其中土壤有效N含量的最大相关距最长(2354m),有机质含量次之(981m),K含量最短(129m)。土壤OM及NH4 -N的分形维数分别为1.891和1.912,土壤有效P及K的分形维数均为1.984。随机因素如种植制度、施肥方式等耕作措施对土壤有机质及氮的影响较大,而对土壤磷、钾的影响较小。该土壤性质的克立格插值结果显示出一定的空间相似性,显示地质统计学方法可用于分析土壤肥力在空间上的变异。     

冀西北农牧交错带土壤养分时空变异与生产特性研究

以1290个土地样品分析数据为依据,对冀西北农牧交错带张北县土壤养分时空变异与生产特性进行了分析研究,结果表明:张北县土壤pH值为8.23,土壤有机质和全氮含量分别20.4g/kg和1.05g/kg,土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量分别为80.5mg/kg、20.6mg/kg和181.1mg/kg,和80年代相比均有明显地提高;土壤养分空间分布规律为东南部坝头区高于中部平原区,中部平原区高于西北部丘陵区。随着人类生产活动对土壤性质影响的提高,土壤养分的时空变异性增加,根据张北全县及不同分区的土壤养分时空分异提出适宜的农业生产发展建议。提高土壤有机质和氮含量仍是张北县土壤肥力提高的前提基础,保证土壤中磷和钾的稳定供应对保持土壤肥力、作物高产也是十分必要的。     

黄土高原丘陵沟壑区不同土地利用的土壤养分特征

以黄土高原丘陵沟壑区第3副区典型流域为研究区,采用实地调查、土壤采样分析和数理统计相结合的方法,基于33个样点的土壤养分数据,研究了林地、草地、果园、梯田、坡耕地5种土地利用的土壤养分特征。结果表明：土地利用方式对黄土高原丘陵沟壑区典型流域土壤有机质、全N和速效P含量的影响达到显著水平,对其他养分指标影响不明显。土壤有机质和全N含量从高到低依次为：林地＞坡耕地≈梯田＞果园＞草地,林地明显高于其他土地利用类型,而草地土壤养分最差。速效P含量从高到低依次为：果园、坡耕地、梯田、林地和草地,农业耕作植被下的速效P含量明显高于自然生态植被。研究表明：梯田作为传统的水土保持措施,在研究区具有良好的土壤保肥作用,而分布于陡坡的草地,养分保持效果在5种土地利用中最差。     

宁夏不同地区农田土壤矿质氮的空间变异特征

在宁夏灌区和旱区共计选定肥力水平不同的30块农田,分别采集了0~120 cm深土壤剖面样品和小麦植株样品,测定了土壤铵、硝态氮含量和小麦地上部含氮量,分析了土壤矿质氮的空间变异性及其与小麦吸氮量的关系。结果表明,在0~120 cm深土壤剖面中,NH4-N、NO3-N和矿质氮含量及其累积量,灌区土壤显著高于旱区土壤,测点之间存在极显著差异,变异系数相当高。但在土层间不论灌区还是旱区变化不明显,在剖面上下分布比较均匀。矿质氮含量在土层间存在着正相关。在0~120 cm深土壤剖面中,矿质氮累积量在灌淤土、黑垆土、黄绵土和灰钙土间差异较大,平均分别为370.0、155.1、117.5和61.0 kg/hm2。其累积量与小麦籽粒产量、生物学产量、地上部总吸氮量之间呈极显著正相关,表明土壤较深层次的矿质氮对作物吸氮量也具有重要贡献。     

宁夏银北灌区灌淤土营养元素空间变异性研究

规则网格取样,传统统计学和地统计学方法分别进行资料分析,研究宁夏银北灌区灌淤土耕层土壤有机质和速效Ca、Mg、N、K、P、S含量分布特征及其空间变异性。结果表明,研究区土壤有机质、氨态N和速效K、P含量普遍较低,低于临界值的比例分别为100%、11.8%和22.7%,而Ca、Mg和S含量处于较高水平;速效Ca的变异系数最大为131.13%,其它元素变异系数32.97%~77.45%。利用球型模型对各元素的实验半变异函数进行拟合,结果表明,速效N在田间尺度的空间自相关性表现为纯块金效应,说明其空间变异性主要受灌溉、作物类型、施肥等随机因素影响。而有机质、Ca、Mg、K、S具有较强的空间结构,块金效应在1.6%~20%之间。由于速效P含量的预测值和测量值在0.01水平未达到显著相关,仅用普通克里格插值法绘制了土壤速效Ca、Mg、K、S含量分布图,以直观地反映其空间变异性。     

栗钙土农田土壤养分空间变异特性及采样方法研究

以西宁市二十里铺村的农田为研究区域,采用5 m×5 m网格法,选取84个观测点取样,进行室内分析,测定土壤有机质、水解氮、速效磷、速效钾的含量,分析土壤养分的空间变异规律。研究表明,土壤有机质、水解氮、速效钾的空间变异性不太明显,速效磷的空间变异性明显;有机质、水解氮和速效钾的空间变异主要是由结构性因素引起的,速效磷的空间变异是由随机因素引起的。有机质的变异函数理论模型为指数模型,水解氮、速效磷、速效钾变异函数理论模型为球形模型。栗钙土农田采样的密度范围在1~11 m之间,将能够满足精确农业生产对这4种土壤养分的分析要求。     

GIS支持下的陕西省粮食生产时空变异研究

综合应用变异系数、重心迁移模型、比较优势模型以及统计学和GIS分析方法,探讨了1980-2009年陕西省粮食生产时空格局演进过程。结果表明:陕西省粮食生产总体变化显著,粮食产量呈波动增长趋势,但粮食种植面积不断减少将危及区域粮食安全;根据粮食产量高低和生产稳定性特征,将陕西省分为高产低变型(宝鸡、咸阳、渭南、汉中)、低产低变型(安康、商洛)、高产高变型(西安)、低产高变型(榆林、延安、铜川)四个粮食类型区;各地区人均粮食产量差异较大,铜川、西安和商洛粮食紧缺,宝鸡、咸阳、渭南和榆林粮有盈余,延安、汉中和安康粮食基本自给;粮食生产总体分布不均衡,南北差异较大,重心移动的阶段性明显,总体呈"北上东进"的移动趋势;各类粮食作物具有比较优势的区域分布具有一定规律,小麦、玉米和大豆、稻谷生产具有优势的地区分别在关中、陕北、陕南。研究结果以期为粮食安全背景下的区域粮食生产宏观布局与优化以及农业的结构调整提供较为科学的决策依据。     

宁夏盐池沙地不同密度人工柠条林土壤水分时空变化分析

对宁夏盐池退化沙地不同密度的人工柠条林地的土壤水分时空特征进行分析。结果表明:1)林下土壤体积含水量随着深度的增加呈先增大后降低的趋势,在垂直剖面上可分为土壤水分速变层(0-20cm)、活跃层(20-80cm)、相对稳定层(80-100cm);2)土壤水分季节动态变化可划分为:积累期(4-5月);消耗期(6-9月);稳定期(10月至次年4月)3个时期;3)土壤体积含水量随人工林密度增加呈下降趋势,2490丛/hm2和1665丛/hm2可作为该区人工柠条林调控密度的参考依据。     

玛纳斯河流域绿洲土壤养分空间变异特征与格局

运用经典统计学及地统计学的半变异函数定量研究了玛纳斯河流域绿洲表层土壤(0～10cm)中有机质、全氮、全钾和全磷4种养分含量的空间变异特征。结果表明:4种养分含量数据均服从正态分布,有机质、全氮和全磷的理论模型属于指数模型,全钾的则符合球状模型。全氮和全钾的空间自相关范围为24.18km和35.78km,空间结构上具有中等空间相关性,随机性因素引起的全氮和全钾的变异分别占48.93%和48.23%,是结构性因素(气候、母质、地形、土壤类型等)和随机因素(施肥、耕作措施、种植制度等)共同作用的结果;有机质和全磷的空间自相关范围为79.10km和82.63km,空间结构上具有强相关性,块金值与基台值之比分别为25.06%和20.00%,其空间变异主要由结构性因素引起的。在地理信息系统(GIS)支持下,通过Kriging插值研究了玛纳斯河流域绿洲土壤养分的空间水平分布规律并对土壤养分要素含量等级进行了评价。有机质、全氮和全钾具有南北部高,中间低,由南北向中心递减的趋势;有机质、全氮、全钾含量为较丰富以上等级面积分别占研究区的0%、97.91%、99.69%;全磷含量从中心往南递增,北部分布较均匀;全磷含量为较丰富以上等级的面积占研究区的10.62%。     

不同取样尺度农田土壤速效养分空间变异特征初步研究

以3种取样间距(100m、50m、25m)进行网格取样,对土壤速效养分的空间变异性进行研究。结果表明:取样间距对土壤速效养分的含量水平、变异系数影响不显著;取样间距对合理取样数目具有一定的影响,合理取样数目分别为:碱解氮(71)、速效磷(36)、速效钾(18)。土壤速效养分的空间变异性主要受结构因素影响,但碱解氮与速效磷受随机因素影响强于速效钾。利用Kriging内插法绘制了不同取样间距土壤速效养分的等值线图。