不同尺度下土壤养分空间变异特征的研究

在不同取样尺度下采集了农田土壤样品并测定土壤有机质、全N和有效P含量，研究不同尺度下地统计学方法对土壤养分空间变异分析的适用性和空间插值质量。研究结果表明，大比例尺下土壤有机质含量、有效P含量、全N含量的分布呈正态分布，在中小比例尺下呈现轻微偏态分布。各养分空间变异系数存在明显空间变异(C．V.介于17％—27％之间)，大比例尺下，空间变异较小；中小比例尺下，空间变异程度大(C.V.和峰度值较小)。在各种尺度下，土壤养分均存在典型的半方差结构，表明在各种取样比例尺下采用地统计学方法进行土壤养分空间变异分析都是可行的。在大中比例尺下，各养分块金系数介于0．28—0．38之间，表明土壤养分具有明显空间自相关；而在小比例尺下，块金系数介于0—0．17之间，表明土壤养分具有强烈空间自相关，其中有机质含量具有恒定的空间自相关(块金系数为0)，有效P含量的空间自相关程度相对较弱；空间插值和交互检验结果表明，球状模型空间插值结果与实测结果符合性很好，交互检验均达到极显著水平。在小比例尺下其估计比大比例尺下精度更高。不同养分的空间预测结果质量不尽相同，土壤有机质含量空间预测符合度最高。     

土壤养分空间变异及合理取样数研究

土壤养分存在明显的空间差异，田间土壤养分合理取样数取决于养分要素自身空间变异程度和人们对数据精度的要求。若空间变异大、精度要求高则需要较多采样数，反之需较少样点数。计算结果表明，极大多数养分要素的合理取样数较实际取样数有较大幅度减少，意味着可大幅降低采样及分析成本。据统计学空间自相关和半方差函数方法研究结果，养分要素存在一定的空间自相关性，但不同方向上的自相关性有明显差异，独立间距也因养分要素而异。研究结果可为精准农业土壤养分样点密度设定、养分要素等值线绘制及精准施肥提供支持。     

土壤养分空间分析的局部随机法研究

土壤养分空间分布的研究对作物的产量分析、施肥控制、环境保护及土地质量评价有非常重要的作用。建立合理有效的土壤空间养分分布图,可以为土地管理、决策分析提供科学有效的依据。目前在进行土壤养分空间分析的过程中,常采用传统的插值方法:反距离插值法、样条插值法和Kriging插值法等[1,2]。但是在使用这些插值方法的过程中,往往人为地预先假定该研究参数在空间分布上服从某种规律,如反距离插值法中的距离因子或者样条插值法中的样条函数。因此,利用这些传统的插值方法所预测的分布图,所代表的只是土壤养分分布的一种可能性或者某种比较好的估计[3,4]。而且这些方法预测结果往往过于平滑,不能反映土壤养分的实际分布特     

黄土高原东北缘退耕坡地土壤养分和容重空间变异特征研究

以山西广灵退耕6年的典型坡地为代表,在实地调查和取样分析的基础上,使用经典统计学和地统计学方法研究了黄土高原东北缘退耕荒草地中土壤养分与容重的空间变异特征.结果表明:研究区土壤容重较高、养分含量较低,土壤较为贫瘠,且土壤容重具有弱变异而土壤养分具有中等程度变异;同时,所研究土壤性质的合理采样数从多到少依次为全磷>有机质>速效磷>碱解氮>速效钾>全氮>容重;另外,该区土壤养分和容重的空间分布可用球状模型进行较好的拟合,而且其空间变化主要是人为等随机性因素作用的结果.     

豫中烤烟种植区烟叶石油醚提取物含量与土壤养分的空间变异性分析

在地统计和GIS的支持下,以半方差函数为工具,研究了豫中烤烟种植区石油醚提取物含量和土壤养分的空间变异性特征,并进行相关分析.运用普通克立格法进行最优无偏线性插值,制作了研究区内石油醚提取物含量和不同土壤养分的空间分布图.结果表明,豫中烤烟种植区石油醚提取物含量符合高斯模型,空间变异性受结构性因素影响较大;土壤属性中,土壤全磷、有效氮、速效钾、氯含量为中等程度的空间变异性,其余的都为弱空间变异性;分维数最高的是土壤有效氮和阳离子交换量,最低的是有机质、pH和硅;相关性分析表明,烟叶石油醚提取物含量与土壤pH、铝、钙、铁、镁含量均呈极显著的负相关,与土壤有效氮、速效磷、全钾、硅及全磷含量之间呈极显著的正相关.豫中烤烟种植区烟叶石油醚提取物含量和土壤养分的等值线图可更准确和直观地了解研究区的土壤养分与烟叶品质的相关关系,从而为精确施肥提供依据.     

基于空间统计学和GIS的农牧交错带土壤养分空间特征分析--以内蒙古翁牛特旗为例

土壤养分是土壤肥力的重要标志，是土地评价和管理的重要指标之一。通过空间统计分析和GIS分析了农牧交错带土壤养分的空间分布特征。结果表明，土壤有机质的Moran I系数对尺度响应敏感，随着尺度的增大，空间自相关性减少，而全氮、速效磷和速效钾的Moran I系数对空间的尺度响应不明显；土壤的有机质、全氮和速效磷在50km的范围内表现出空间的正相关，而在60km以外表现出空间的负相关；土壤表层速效钾变程最大（33000m），全氮次之（11000m），速效磷最小（3000m）；土壤表层养分的变程与分维数呈明显的负相关关系，土壤表层有机质和速效钾的最佳拟合模型为指数模型，而全氮和速效磷的最佳拟合模型为球状模型。     

变量施肥对改善土壤养分空间差异性的综合评价

精准农业中一个非常重要的环节就是变量施肥,其核心思想是根据土壤中养分含量的多少来决定施肥量,以达到土壤养分平衡。目前通常对土壤养分情况评价的做法是分别考察每种土壤养分的变异情况,不能综合分析。因此,该文提出利用一种加权模糊聚类算法,综合评价经过变量施肥作业后土壤养分空间差异性的变化情况。通过对榆树市弓棚镇十三号村3号地未变量施肥、连续变量施肥2年和连续变量施肥5年的土壤养分进行综合分析比较,可知经过连续变量作业后土壤养分空间差异明显减小。     

峡江县土壤养分空间特征及与地形因子的相关性

研究区域耕地土壤养分的空间特征及其与地形因子的相关性,可为土壤养分的有效保持和耕地资源的高效利用提供依据。以江西省峡江县为例,运用地统计学方法与GIS技术,对土壤养分的空间特征与空间自相关性进行了分析,并探讨土壤各养分与地形因子之间的相关性。结果表明:(1)峡江县土壤养分分布均符合正态分布,变异系数由大到小依次为有效磷(56.64%)速效钾(37.69%)碱解氮(26.67%)有机质(22.60%)。(2)峡江县土壤养分总体呈现中部低,四周高,东部含量大于西部的特点,桐林乡土壤养分含量较高,巴邱镇含量较低,空间分布不均匀。经空间自相关分析可知,土壤养分H—H型聚集主要集中于研究区东部,L—L则位于研究区西部。(3)高程与土壤养分之间均为显著正相关关系;坡度与有机质、有效磷、碱解氮均呈现显著负相关;坡向与有机质、速效钾显现出显著正相关关系,碱解氮则显现出极显著正相关关系;曲率和地形起伏度与土壤养分均未表现出显著的相关关系,坡度变率与土壤养分均显现出显著的负相关关系。     

采样尺度对土壤养分空间变异分析的影响

以高密度土壤养分采样数据为数据源,通过随机抽取生成不同采样尺度的样点数据,分析采样尺度对土壤养分空间变异特征分析的影响。研究结果表明:区域土壤养分预测均值随采样尺度减小呈下降趋势,而变异系数增加;养分空间分布的全局趋势随采样尺度增大而增强,但不影响半方差模型;当采样尺度较大,样点间自相关较弱时,相对较少的样点也能满足区域统计参数估测分析需要,但不能用于空间变异特征和插值分析;当样点数大于最佳采样数时,养分统计参数、空间变异特征和插值分析随着采样尺度减小而精度提高,当采样尺度达到0.2左右时,能够满足中等空间变异的土壤养分空间插值分析需要;样点空间布局对相关距和空间插值分析精度的影响比采样尺度本身更为显著。     

菜田土壤养分空间变异特征

采用传统统计和地统计相结合的方法，对55hm^2菜田耕层土壤养分空间变异特征进行了研究。结果表明，土壤养分主要限制因子是N、P、K和Zn。不同土壤养分的变异情况各不相同。土壤养分速效含量一般呈斑块状分布；土壤NO3^- -N、P、K和Zn含量在空间分布上具有明显的空间相似性。土壤NO3^- -N、P、K含量分别与种菜历史及肥料用量（N、P2O5和K2O）之间均呈极显著的正相关。