农田土壤速效钾含量的空间变异研究

论文以高产潮土区2007年104个土壤采样点耕层速效钾含量为基础,基于地统计学原理,结合GIS空间分析技术,探讨了土壤速效钾含量的空间变异特征,建立了土壤速效钾含量的空间变异模型,形成了土壤速效钾含量的空间分布图,阐明了影响高产农田土壤速效钾含量分布不均衡的原因。研究结果表明,高产潮土区土壤速效钾含量平均为287．476gkg^-1,最高为483．433gkg^-1,最低为119．435gkg^-1,球状模型是土壤速效钾连续性空间分布的最佳模型,其块金值,基台值为0．399,说明土壤速效钾在变程为57．691米的范围内具有中等强度的空间变异性,含量高低的区域分布比较明显,在地块东南部和中部为其含量较高的区域,含量较低的两个突出区域呈典型的圈层分布,由内向外含量递增,具有较强的渐变性分布规律。总的来看,土壤速效钾约有60．1％的空间变异来自于土壤母质、地形地貌、气候等非人为的结构性因素,39．9％的变异来自于随机性因素如施肥、灌溉、管理水平等因素的影响。     

黄淮海冲积平原区土壤速效磷、钾的时空变异特征

通过分析1980年和2000年124个样点耕层土壤的速效磷和速效钾含量,研究了黄淮海冲积平原区河北省曲周县土壤速效磷、钾的时空变异特征。结果表明,2000年该县土壤速效磷和速效钾含量平均为8.8mg/kg和90.0mg/kg,分别比1980年增加了69.2%和降低了46.1%。由于区域间农业管理措施的差异,占全县耕地面积31%和92%的土壤速效磷和速效钾含量明显降低。20年中潮土、盐土和褐土速效磷含量分别增加了3.5mg/kg、5.8mg/kg和4.5mg/kg,速效钾含量相应降低了80.1mg/kg、30.4mg/kg和39.0mg/kg。     

成都平原西部土壤速效钾含量剖面分布特征及其影响因素

为了准确获取土壤钾素剖面分布信息,掌握区域钾素运移和合理精准施肥的需要,基于134个剖面(0—100 cm)采样数据,运用经典统计学和地统计学方法探讨了成都平原西部土壤速效钾剖面分布特征,并对比分析了成土母质、土壤类型和土地利用方式对土壤速效钾剖面分布的影响。结果表明:土壤速效钾含量在水平方向上具有一定的规律性,其高值密集在金马河以南的崇州、邛崃和大邑区域,而低值出现在都江堰—郫县—温江一带,低值区面积占研究区面积50%以上,总体呈现由西南部向东北部显著降低趋势。垂直方向上0—100 cm随土层逐渐降低,表层土壤显著高于下层土壤(P0.05),下层土壤变幅(最大值与最小值之差)随土壤深度的增加逐渐减小。0—100 cm不同土层块金系数均为25%～75%,表现为中等程度空间自相关性,受结构性因素和随机因素共同影响。表层土壤速效钾空间分布受成土母质、土壤类型和土地利用方式共同影响,土壤类型的解释能力最高,分别是成土母质和土地利用方式的1.97,2.58倍;下层土壤主要受成土母质和土地利用方式的影响,影响程度均随着土层深度的增加而增加,相较之下,母质的影响程度增加更为显著。总体来看,成土母质和土地利用方式是影响研究区土壤速效钾剖面分布的主控因素。     

渭北台塬区耕地土壤速效养分时空变异特征

为充分了解渭北台塬区耕地土壤养分的时空变异特征,以渭北台塬典型农业县——蒲城县为例,基于该区1980年和2011年两个时期的实测样点速效养分数据,采用传统统计学、地统计学结合GIS技术,研究其耕地土壤碱解氮和有效磷的时空变异性、变化规律及其影响因素。结果表明,1980—2011年,该区土壤碱解氮、有效磷的块金系数增大,空间相关距缩短,标准化Z值降低,空间结构性特征减弱,随机因素作用增强。二者的平均含量分别提高84.32%、179.30%,呈现出原低值区增速快、高值区增速慢或略有降低的趋势;碱解氮/有效磷平均比值由7.22降至5.67,高、低值区发生逆转,氮磷失调问题得到改善,但仍高于农作物适宜水平。人为活动如施肥、灌溉等是土壤速效养分时空变化的重要影响因素。     

高阳县农田土壤速效养分空间变异特征研究

土壤养分空间变异的研究对指导测土配方施肥具有重要意义。为了便于土壤养分的管理, 以河北省保定市高阳县为例, 应用地统计学和GIS相结合的方法, 研究了农田土壤速效氮、磷、钾含量的空间变异特征。结果表明: 土壤速效氮、磷、钾的含量范围分别为10.50~210.00 mg·kg^-1、1.02~197.75 mg·kg^-1和14.51~376.18 mg·kg^-1, 平均值分别为76.32 mg·kg^-1、22.28 mg·kg^-1和128.34 mg·kg^-1, 变异系数范围为36.11%~79.71%, 属于中等强度变异。速效氮、磷、钾的C0/(C0+C)值均介于25%~75%, 表现出中等强度的空间自相关, 空间变异是结构因素和随机因素共同作用的结果, 空间相关距离分别为43.96 km、1.05 km和51.94 km。通过插值误差的比较得出最优拟合模型, 速效氮、磷、钾最好的理论模型分别为球状模型、指数模型和球状模型, 趋势效应参数宜选取0阶。然后用普通克里格方法绘制了土壤速效氮、磷、钾的空间分布图, 速效氮含量绝大部分属低等水平, 无明显分布特征, 速效磷空间分布呈条带状, 速效钾空间分布呈条带状和岛状分布相结合的特点。     

兰州地区农田土壤速效磷与速效钾含量的变化特征

以兰州地区3县5区不同利用方式农田为研究对象,从作物种类、土地利用强度和耕作方式3个角度采集80个样点表层土壤样品(0—20cm),对其pH值、电导率、速效磷和速效钾进行了分析。结果表明:(1)兰州地区农田土壤pH值为8.59,蔬菜地pH值低于其它作物农田,但差异不显著。重度利用农田土壤pH值低于轻度和中度农田,日光温室农田pH值低于大田和砂田,但差异不显著。(2)土壤电导率具有较大的变异,变异系数高达107.31%,不同作物种类、利用强度及耕作方式下土壤电导率不具有显著差异性。(3)研究区土壤速效钾含量具有一致性,平均含量为362.65mg/kg,变异系数为48.81%,不同作物种类、不同土地利用强度和耕作方式土壤速效钾不具有显著差异性。(4)速效磷平均含量为14.07mg/kg,不同种类作物农田土壤中,蔬菜地速效磷高于其它种类作物;不同利用强度下,重度利用农田土壤速效磷高于中度和轻度农田;从耕作措施分析,日光温室农田土壤速效磷显著大于砂田和大田。研究表明,基于作物种类差异的不同土地利用方式及耕作措施对土壤酸碱性及速效磷含量具有不同程度的影响,集约型农业管理措施是导致速效磷含量增加的主要原因之一,且重度农田土壤有酸化的趋势。     

西安市粮食主产区耕层土壤速效养分空间特征

本研究旨在揭示西安市粮食主产区耕层土壤速效养分现状,为区域平衡施肥、耕地保养和农业生产提供科学指导和理论基础。选取西安市辖的长安区、户县和周至县的农业区,综合运用传统统计学、地统计学和GIS技术,结合3414田间试验结果,研究耕层土壤速效氮、磷和钾的空间变异特征,丰缺格局及其影响因子。结果表明,当前耕层土壤速效氮、磷和钾平均含量分别为59.06 mg/kg、21.26 mg/kg、127.66 mg/kg,比值介于1:1:2～5:1:15,空间含量分布主要呈东西向趋势,表现出明显的城乡过渡特征。在样点间距约500 m的采样尺度下,土壤速效养分的块金系数介于0.533～0.710,均表现出中等强度的空间相关性,空间变异性是由地形地貌、土壤类型、质地等自然因素和施肥、灌溉等人为因素共同作用的结果。整体上,土壤速效钾含量丰富;速效磷较丰富,仅1.14%耕地缺乏;速效氮普遍不高,50.78%的耕地缺乏。盲目施肥和养分利用率低是农业生产的主要障碍因素。今后的生产实践中应密切关注钾的消耗、氮的补充和磷肥的控制,平衡土壤养分,提升区域经济和生态效益。     

浙西北丘陵区农田土壤微量元素空间变异特征及影响因子

【目的】采用地统计学和GIS技术相结合的方法能较好地综合评价土壤微量元素空间数据的结构性、空间格局变异产生原因及影响因子。本论文以生态型城市桐庐县为研究区,研究了土壤微量元素的空间变异特征及其影响因素,为长期耕作的浙西北丘陵区农田土壤高效施肥提供依据。【方法】在满足空间分析要求的基础上,根据研究区主要土壤类型、土地利用类型、地形地貌和交通条件等因素布置采样点数目与密度,在作物收获后,选取水田区、旱地区、茶园区、果园区和桑园区等有代表性的田块采集分析土样386个。利用GS+7.0和ArcGIS 10.1进行半方差分析和Kriging插值,运用逐步回归分析比较各因子对微量元素含量的影响程度。【结果】铁、锰、铜、锌4种微量元素变异系数在58.37%~90.22%之间,块金效应值在10.9%~12.5%之间。4种微量元素的空间分布结构相似程度较小,呈斑块状特点。不同土壤类型对有效Fe和有效Zn的含量有显著影响。不同土地利用方式间4种微量元素含量差异显著。有效Fe与有机质和速效钾呈极显著负相关,与有效Cu呈极显著正相关。有效Cu与有效磷呈极显著正相关,与速效钾呈显著负相关,与有效Mn呈显著正相关。有效Zn与碱解氮呈极显著负相关,与有效磷和速效钾呈极显著正相关,与有效Mn呈显著正相关,与海拔呈显著负相关。土壤类型、土地利用方式、有机质、pH、碱解氮、有效磷、速效钾和海拔等8个因子合计分别能够解释4种微量元素变异空间变异的19.1%、2.2%、12.2%和12.1%,8个因子中土地利用方式能够独立解释空间变异的3.1%~13.5%。【结论】研究区内铁、锰、铜、锌4种微量元素总体处于丰富水平,呈中等变异。不同元素的主导影响因素不同,除土壤类型、土地利用方式、有机质、pH、碱解氮、有效磷、速效钾和海拔等8个因子外还有众多其它结构性影响因子,土地利用方式有重要影响但非主导因子。     

土壤速效钾空间模拟的技术方法研究

采用GIS和地统计学中的普通克里格插值(Ordinary Kriging)和序贯高斯模拟方法(SGSV单次实现和SGSA平均实现)对河南省封丘县土壤速效钾的空间变异特征进行了分析研究。结果表明,Kringing插值具有明显的平滑效应;SGSV模拟与实测数据具有相似的空间自相关结构,既尊重了实测数据,又可以再现区域化变量的空间波动性;SGSA在一定程度上能够消除平滑效应的影响,同时还能兼顾实测数据的结构性特征。因此,SGSA模拟在土壤速效钾空间结构的研究中,能够达到更好的效果。     

模拟氮沉降对森林土壤速效磷和速效钾的影响

通过野外氮沉降模拟试验,研究了氮沉降对亚热带森林(罗浮栲、杉木和浙江桂)土壤速效磷和速效钾的影响,试验处理设置为对照[CK,0 kg/(hm2.a)]、低氮[LN,(30 kg/(hm2.a)]和高氮[HN,100 kg/(hm2.a)]。结果表明,长期氮沉降作用下,罗浮栲和杉木土壤速效磷的含量和速效磷/速效钾值皆随氮沉降水平提高而增加,而浙江桂土壤速效磷和速效磷/速效钾值则随氮沉降水平提高而减小;氮沉降对土壤速效钾有淋失作用(LN>HN),但影响不显著,各处理之间的速效钾含量差异小;不同森林土壤之间的速效磷或速效钾含量差异较大;保留凋落物与去除凋落物处理之间的试验结果呈显著正相关性。     

泸州植烟土壤有效态微量元素含量空间变异及其影响因素

基于泸州180份植烟土壤样品6种微量元素有效态含量数据,采用地统计方法分析了其空间变异特征,并利用相关分析探讨了其与土壤肥力因子和地形因子之间的关系,旨在为泸州烤烟生态适宜区规划和微肥施用提供参考依据。结果表明,研究区土壤有效Fe、Mn、Cu、Zn、B及Mo平均含量分别为70.42、46.72、2.33、1.75、0.34和0.17 mg/kg,总体呈现出南高北低、东高西低的空间分布格局。有效B和Mo符合球状模型,其余元素均符合指数模型;6个元素块金值与基台值之比在25%~75%之间,具有中等强度的空间相关性,其空间变异受结构性因素和随机性因素共同影响。相关性分析表明,土壤有效态微量元素与全钾之间无相关性,与有机质、氮素、磷素及速效钾总体呈正相关;坡度和坡向与土壤有效态微量元素含量之间无相关性,海拔与有效Mn、Cu及Mo呈显著或极显著的正相关关系。肥力因子对研究区土壤有效态微量元素含量空间变异的影响强于地形因子。     

红壤蔗区土壤有效态钾的空间变异研究

应用地统计学方法分析了农场尺度的红壤蔗区土壤表层的土壤速效钾、缓效钾的空间分布结构。结果表明,研究区域内的土壤速效钾和缓效钾含量都存在极强的空间相关性,在整个区域的空间分布具有相似性。缓效钾的协同克立格法的插值精度高于普通克立格法。研究结果可为甘蔗的钾肥精准管理提供依据。     

中国农业生态系统氮磷钾平衡时空变异研究

Nitrogen, phosphorus, and potassium balances for agroecosystems in China from 1993 to 2001 were calculated at national and provincial levels using statistical data and related parameters, and their spatial and temporal variabilities were analyzed with GIS to estimate the potential impacts of nutrient N, P and K surpluses or deficits to soil, water and air. At the national scale, the N and P balances from 1993 to 2001 showed a surplus, with the nitrogen surplus remaining relatively stable from 1997-2001. Although during this period the P surplus pattern was similar to N, it had smaller values and kept increasing as the use of phosphate fertilizer increased year by year. However, K was deficient from 1993 to 2001 even though from 1999 to 2001 the K deficit decreased. The spatial analysis revealed higher N surpluses in the more developed southeastern provinces and lowest in the western and northern provinces where there was less chemical fertilizer input. The serious K deficit mainly occurred in Shanghai and Beijing municipalities, Jiangsu, Zhejiang and Hubei provinces, and Xinjiang autonomous regions. For the years 1992, 1996 and 2001, N surpluses and K deficits had significant positive spatial correlations with per capita gross domestic product (GDP), per capita gross industrial output value, and per capita net income of rural households. This showed that the level of economic development played an important role on nutrient balances in the agroecosystems.     

四川省盐源县植烟土壤氮磷钾空间变异特征及影响因素

利用地统计学和回归分析方法分析四川省盐源县植烟土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量空间变异特征以及不同因素对其空间变异的影响,以期为盐源烤烟种植区划、科学施肥和产质量提升提供科学依据。结果表明:1碱解氮、有效磷和速效钾的均值分别为102.84、10.18、148.10 mg/kg,整体处于中等水平,变异系数分别为38.66%、90.08%、60.65%,达到中等变异程度,空间分布不均;2碱解氮、有效磷空间分布符合指数模型,具有中等空间自相关,速效钾符合高斯模型,具有明显空间自相关,空间变异受结构性因素和随机性因素共同影响;3盐源植烟土壤碱解氮、有效磷和速效钾空间变异的主控因素有所不同,碱解氮为坡度和前茬作物,有效磷为土壤类型和前茬作物,速效钾为海拔和坡度,因此植烟区规划和施肥需要综合考虑不同的影响因素。     

Mehlich 3法与常规分析方法在测定土壤有效P、K的比较研究

采用Mehlich 3法和常规分析方法测定赤红土和红土的有效磷、有效钾,结果表明,Mehlich 3法测得的有效磷、有效钾与常规方法测定的呈显著的相关。赤红土上的玉米生物试验结果表明:Mehilch 3法测定的土壤有效磷、有效钾含量与玉米吸收的磷、钾量以及玉米的株高、干重呈显著相关。     

喀斯特小流域土壤含水率空间异质性及其影响因素

该文基于网格取样(80 m×80 m),利用地统计学和经典统计学方法,研究了典型喀斯特小流域旱季表层(0~10 cm)土壤含水率(soil moisture content,SMC)的空间变异特征,并分析了其与容重(bulk density,BD)、毛管孔隙度(capillary porosity,CP)、非毛管孔隙度(non-capillary porosity,NCP)、土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)、碎石含量(rock fragment content,RC)等土壤理化性质以及坡度(slope gradient,SG)、坡向(slope aspect,SA)、裸岩率(bare rock,BR)等地形因子的关系。结果显示,SMC半方差函数的最优拟合模型为指数模型,变程为381.00 m,块基比为0.382,属于中等程度的空间相关性。普通克里格插值结果显示,SMC呈现出随海拔升高而降低的分布规律。Pearson相关分析表明,除SOC外,其他土壤理化指标均对SMC有显著影响(p0.05);各地形因子中仅SG对SMC有显著影响。协方差分析表明,RC、CP和NCP对SMC的方差解释达到显著水平(p0.05),地形部位(上坡、中坡、下坡、洼地)、土地利用类型(乔木林、灌木林、灌草丛、耕地)及二者的交互作用均未达到显著水平。这说明土壤理化性质是影响SMC的直接因素,地形部位和土地利用类型均通过改变土壤理化性质来影响SMC。该结果有利于辨别喀斯特小流域旱季SMC的主要影响因素,从而为该地区土壤水源涵养功能的提高及流域水文过程研究提供科学依据。     

Increased Dryland Winter Wheat Yields by Nitrogen Fertilizer Topdressing and its Relationship to Soil Moisture,Available N,P and K in Northwestern China

Winter wheat (Triticum aestivum L.) production in northwestern China as a monoculture is hampered by unfertile soil and drought. With the fast-developing Chinese chemical fertilizer industry, many farmers now use more nitrogen (N) fertilizer as topdressing for winter wheat in early spring, in addition to a basal dose of N fertilizer applied in the previous autumn at seeding time. The objective of this study was to evaluate the increase in grain yield of dryland winter wheat by early spring N fertilizer topdressing, and its relationship to soil moisture, available N, phosphorus (P) and potassium (K). Field experiments with no N fertilizer topdressing (F_b) and N fertilizer topdressing (F_b+t) treatments were carried out over two growing seasons at 54 site-years to assess the relationship between increase in winter wheat grain yield by early spring N fertilizer topdressing and soil moisture, available N, P and K in Changwu county, Shaanxi province, China. Compared to F_b treatment, the F_b+t treatment produced grain yields lower at 10 site-years, and increased by <10% at 21 site-years and by >10% at 23 site-years. The results indicated that topdressing N fertilizer could increase wheat grain yield when soil nitrate-N accumulation in the 0–20, 20–40 and 40–60 cm depths was less than 121.7, 36.4 and 24.1 kg N ha^?1, and soil moisture content in the 40–60, 60–80 and 80–100 cm depths was more than 15.7%, 16.7% and 16.9%, respectively. The findings also suggested that it is not necessary to analyze soil for ammonium-N, available P and K before topdressing N fertilizer. It is necessary to analyze 0–60 cm soil profile for nitrate-N and 40–100 cm depth for soil moisture before topdressing N fertilizer for winter wheat in dryland areas of northwestern China.     

河北省表层土壤有机碳和全氮空间变异特征性及影响因子分析

【目的】在陆地生态系统中, 土壤全氮和有机碳是重要的生态因子。本研究基于土壤调查获得大量土壤剖面的空间和属性信息,研究河北的土壤有机碳和全氮的空间分布特征,为河北的土壤养分监测和管理提供科学依据,同时也为其他类似地区土壤采样提供参考,减少采样成本。【方法】运用传统统计学和地统计学分析方法,以变异函数为工具,初步分析了河北土壤全氮和有机碳的空间变异特征,并应用普通克立格法和回归克里格法进行插值, 得出全氮和有机碳含量的分布格局。【结果】研究区土壤有机碳和全氮的平均值分别为15.25 g/kg和1.23 g/kg,变异系数分别为0.73和0.63,属于中等强度变异。经对数转换后,土壤有机碳和全氮均符合正态分布。选择球状模型作为土壤有机碳和全氮的半方差函数理论模型,土壤有机碳和全氮的块金值/基台值的比值分别为1.8%和1.2%,有机碳和全氮的块金系数均小于25%,表明有机碳和全氮具有强烈的空间相关性。有机碳和全氮空间变异的尺度范围不同,分别为50.400 km和59.200 km。研究区的有机碳总体空间分布规律是有机碳在北部较高、南部较低,呈自北向南递减趋势,土壤全氮与有机碳的空间分布趋势相似,但有机碳的空间变异特征较全氮明显,这种空间分布格局主要受环境因子、 土壤质地、 土壤类型以及土地利用类型等的影响,其中环境因子中的气温和海拔对有机碳和全氮的影响较大。通过比较普通克里格和回归克里格的预测结果,回归克里格能较好地反映东南部有机碳和全氮较低地区的局部变异外,对于西北部的山区也能更好地反映碳、 氮与地形及气候等因素的关系。【结论】河北土壤有机碳和全氮的空间变异和分布特征较为类似,受地形地貌、 气候等因素的影响。通过比较普通克里格法和回归克里格法的空间预测结果,回归克里格法可以消除环境因子的影响,从而得到更准确的空间预测结果,因此建议使用回归克里格法进行预测,以期获得一个更为准确的土壤有机碳和全氮的空间预测结果。     

穿龙薯蓣吸肥规律研究

以黑土为供试土壤,根茎为繁殖材料,分别测定了不同生长时期内穿龙薯蓣全株氮、磷、钾养分含量并分析其变化规律。结果表明:在长春地区,生长季内氮、磷、钾的吸收量N:P2O5:K2O=5.8:1:5.3。氮、钾在5月30日~7月10日是第一个吸收高峰期,7月10日达全年最大值,磷则在5月30日~7月21日,7月21日达全年最大值;氮、磷、钾在8月12日~9月1日时均出现了第二个吸收高峰期,在9月1日同时达到第二个吸收峰值。