Spatial Variation of Soil Fertility Quality in Cultivation Areas of Purple Hilly Region from Southern Hunan Provinse

本文在分析土壤各单项肥力要素空间变异基础上,结合Fuzzy综合评价法和GIS技术研究了湘南紫色丘陵耕作区土壤肥力质量空间变异,为该区合理规划、开发土壤资源,科学培肥提供依据.研究结果表明:选取的8种肥力指标具有一定空间相关性,有机质、全氮、有效磷、速效磷值的空间异质比(块金值与基台值的比值)分别为100.0％、100.0％、87.9％和99.9％,属于空间弱相关,而pH、碱解氮、全磷、全钾的空间异质比分别为33.8％、63.3％、66.1％、73.7％,属中等空间相关:各单项肥力要素空间分布随土地利用变化呈不同的规律性变化.研究区土壤肥力质量偏低,为Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ等,分别占整个区域面积的46.2％.19.6％和34.2％;不同土地利用类型表现为:水田土壤肥力质量较优,主要为Ⅱ等;丘陵下部梯田和地势较低的坡耕地土壤肥力质量为Ⅲ等;地势较高的地块和荒地均为Ⅳ等.     

粤北山区耕地土壤肥力空间 分布及综合评价研究

粤北山区是广东省重要的粮食产区之一,该地区以山地丘陵为主。以韶关南雄市黄坑镇耕地为例,利用地统计学、GIS和主成分分析法等相关的理论和方法,对研究区域耕地土壤肥力的空间变异特征、分布及综合肥力评价等方面进行研究。结果表明:研究区域耕地土壤碱解氮、有效磷含量非常丰富,平均值分别为186.25、40.39mg/kg,全氮含量中等,有机质、缓效钾、速效钾含量偏低;肥力元素变异系数在13%~69%之间,均为中等强度变异;碱解氮具有弱空间自相关性,有效磷、有机质、全氮、pH值、速效钾、缓效钾空间自相关性依次增强;土壤综合肥力总体中等偏低,从空间分布来看,土壤肥力东北及东部较高,中部、西南部相对较低。     

云南保山市植烟土壤养分含量及肥力适应性评价

为综合评价保山市植烟土壤肥力的适宜性,在各植烟县选取有代表性的土壤样品497个,以土壤pH和有机质、碱解氮、水溶性氯、有效磷、有效钾、有效硼、有效锌含量共8个指标为评价指标,采用隶属度函数对数据进行处理,并运用主成分分析法确定各土壤养分指标的权重,根据土壤适宜性指数(SFI)将全市土壤肥力分为5级(Ⅰ级：SFI≥0.70;Ⅱ级：0.55＜SFI＜0.70;Ⅲ级：0.40＜SFI≤0.55;Ⅳ级：0.25＜SFI≤0.40;Ⅴ级：SFI≤0.25),对植烟区土壤肥力适宜性进行综合评价。结果表明：①保山市植烟土壤的pH和水溶性氯离子、有效磷、有效钾含量适宜,而腾冲植烟土壤的有机质和碱解氮含量偏高,龙陵植烟土壤的有效磷、有效硼和有效锌含量偏低;②pH和有机质、碱解氮、有效磷、有效钾、有效硼含量的空间变异较小,其中隆阳和昌宁水溶性氯离子含量的空间变异较大,施甸有效锌含量的空间变异较大;③保山市烟区土壤肥力适宜性指数平均值为0.57,县市之间变幅较小,为0.51~0.62,变异系数为25.02%;④保山市土壤肥力适宜性Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级所占比例分别为18.51%、36.42%、32.19%、11.87%、1.01%,即保山市植烟土壤的肥力适宜性等级中Ⅱ、Ⅲ级占绝大多数(68.61%),Ⅴ级所占比例很小(1.01%)。     

宁夏砂田小尺度土壤性质空间变异特征与肥力评价

【目的】砂田是西北干旱、半干旱地区农民在恶劣的气候、土壤和地形等自然条件下,为了生存经过长期生产实践不断总结创新所形成的一种独特的耕作方式。保持和提高砂田土壤肥力质量是改善土地生产力、延缓砂田退化的基础。【方法】按照10 m×10 m网格方式采集110个砂田土壤表层(0—20 cm)样品,选取土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾、pH和电导率作为土壤肥力特征的评价因子,采用相关系数法确定各土壤肥力指标的权重,根据宁夏砂田土壤特征和作物品种,选择隶属度函数曲线类型,同时确定隶属度函数转折点取值,然后根据各土壤肥力因子的权重和隶属度值计算土壤综合肥力指数值;利用地统计学分析方法构建土壤各肥力因子的最适半方差函数模型,确定砂田土壤各肥力因子的空间变异特征和空间格局;结合土壤综合肥力指数值及其空间分布状况对砂田土壤肥力特征进行分级评价。【结果】经典统计表明,pH的变异系数最小仅为0.01,表现为弱变异,均值为9.15,土壤呈碱性。其他肥力指标变异系数处于0.10—0.72,属于中等变异。通过极差可以看出各项土壤性质含量在农田尺度存在明显的差异。研究区土壤综合肥力指数值在0.18—0.59,平均值为0.34。地统计学表明,砂田土壤各项肥力指标块金系数均小于25%,呈现出较强空间自相关性。通过普通克里格空间插值图可以看出,土壤有机碳在田块尺度上分布较为均匀,含量集中在1.5—2.5 g·kg-1,在研究区南侧有机碳有岛状高含量点存在;电导率分布也较为均匀,集中在100—300μs·cm~(-1),其在北部含量较高;土壤全氮、全磷和全钾含量普遍较低,在空间呈现出明显的斑块状分布特征;土壤速效磷和速效钾在研究区北部有岛状高含量点存在;pH在整个研究区呈现明显的斑块状分布特征。土壤综合肥力指数值空间分布状况表明,研究区Ⅲ类地分布最广,占整个研究区面积的56%,属中等肥力状况。砂田南部以Ⅱ类地为主,占整个研究区面积的25%,肥力状况良好。Ⅳ类地占整个区域面积18%,其肥力状况较差。【结论】土壤性质和土壤肥力指数在田块尺度上空间分布复杂、规律性不明显,呈斑块状分布特征。根据各项土壤属性指标和土壤综合肥力指数值的分布情况判断,砂田土壤肥力总体水平较低,其中有机碳和全氮是制约砂田土壤肥力的主要限制因子。应通过增施有机肥、轮作和休耕等方式改良和培肥土壤。     

大理红塔植烟基地土壤肥力综合评价

为综合评价大理州植烟土壤肥力状况,根据植烟面积采集9个红塔基地单元县具有代表性的基础土壤样品,以土壤p H、有机质、水解氮、有效磷、速效钾等10个指标建立肥力指标体系,结合相关性分析和模糊数学隶属度函数模型(Fuzzy)对各基地单元植烟土壤综合肥力进行评价。结果显示:(1)全州红塔基地主要植烟土壤p H、水解氮、有效磷、速效钾含量适宜,有机质含量丰富,交换性镁、水溶性氯含量整体偏高,交换性钙和有效硫含量远高于烤烟适宜生长范围上限,土壤有效硼则含量普遍不足;各区域土壤养分指标均存在中等程度的变异,其中,交换性钙、有效硫和水溶性氯变异范围较大;(2)全州土壤综合肥力指数为0.58,变幅为0.15~0.95,平均变异系数28.2%,土壤肥力状况良好,其中漾濞、南涧、永平和云龙4县土壤肥力达到Ⅰ级,巍山和弥渡为Ⅱ级,宾川和祥云为Ⅲ级,大理市为Ⅳ级(土壤IFI值仅为0.36),与聚类分析结果一致;(3)各县(市)土壤样本分布频率结果表明:宾川县和大理市的低肥力土壤存在比例较大,分别为34.1%和51.1%,其余县(市)土壤多集中在中高肥力等级。     

上阔下竹混交林对竹林土壤养分的影响

以闽北地区不同比例的上阔下竹混交林Ⅰ(28.3%)、Ⅱ(22.5%)、Ⅲ(20.1%)和毛竹纯林Ⅳ(0)为研究对象,对竹林土壤养分进行分析。结果表明:相同坡位之间,类型Ⅳ土壤pH最低;类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ竹林表层土壤有机质、水解氮、有效磷和有效硼含量均明显高于类型Ⅳ(P0.05);土壤有效态养分含量之间也存在极显著相关性,各类型毛竹林土壤综合肥力顺序为ⅠⅢⅡⅣ,表明上位阔叶林对毛竹林土壤肥力具有一定的改善作用。     

三门峡烟区土壤养分状况的综合评价

对河南省三门峡烟区的238个土壤样品的养分指标进行测定,确定了各指标所属的隶属函数类型及其阈值,并且利用模糊数学原理和多元统计分析方法,对土壤的肥力状况进行了综合评价.结果表明:三门峡烟区土壤肥力存在广泛的变异,其IFI值平均为0.52,变幅为0.35～0.81,变异系数14.93 %.采用聚类分析方法将土壤肥力分高(I)、较高(Ⅱ)、中等(Ⅲ)和低(IV)为4个等级,属于I级和IV级土壤肥力的样品数均较少,分别占该总样品数的3.86 %,18.45 %;属于Ⅱ级和Ⅲ级样品数较多,分别占总样品的48.51 %和29.18 %.三门峡烟区土壤pH值较高,有机质、全氮、全磷和速效氮含量供应不足;速效磷,速效钾和全钾含量适宜;建议该区平衡施肥应注意有机与无机、增氮与控氮、补磷与调磷、增钾与稳钾相结合.     

湘南丘岗红壤地区土壤肥力质量指标的空间变异特征

采用地理信息系统(GIS)和地统计学方法研究了湘南丘岗红壤地区土壤表层(0～20 cm)pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾8项土壤肥力指标的空间变异特征.结果表明:土壤pH、有效磷、全氮和全钾的理论模型为球状模型,有机质、碱解氮和速效钾的理论模型为指数模型,全磷的理论模型为高斯模型;碱解氮和全磷的基底效应分别为13.6％、19.0％,表现出强烈的空间相关性,土壤pH、有机质、有效磷、速效钾、全氮和全钾的基底效应分别为28.7％、29.9％、54.7％、53.1％、55.6％、73.0％,具有中等的空间相关性;研究区域的书林寺村南部和官山坪村北部以石灰岩风化物母质为主,土壤肥力较高,属Ⅰ～Ⅲ级,幸福桥村区域以板岩风化物母质为主,土壤肥力为Ⅳ级,官山坪村南部以第四纪红土母质为主,土壤肥力属Ⅴ级,应重视第四纪红土母质地区土壤退化防治和肥力恢复调控.     

植烟土壤养分的空间变异特征及适宜性评价——以重庆市彭水县为例

采用域法对彭水县植烟土壤养分数据特异值进行处理,利用K-S检验数据的分布特征,并采用半方差、克立格插值法研究了植烟区土壤肥力的空间变异特征.从变异系数看,土壤速效磷最大为71.60%,而pH 最小,仅为12.57%; 土壤肥力养分样本数据最佳拟合模型为指数模型; 土壤养分在空间上有一定的自相关性,并受各向异性的影响,自相关阈值变幅表现为pH＞有机质＞有效磷＞有效氮＞ CEC＞速效钾; 土壤养分的随机变异表现为pH＞有效磷＞有效氮＞有机质＞CEC＞速效钾,CEC、速效钾具有中等空间相关性,其他肥力要素为空间弱相关性; 彭水县植烟土壤酸碱度、有效氮、有效磷含量比较适宜植烟,阳离子交换量、有机质含量对烤烟生产的适应性好,土壤速效钾非常适宜于植烟.因此,通过对空间分布格局图的实地分析,可以从宏观上把握影响土壤养分空间变异的因素,从而做出科学的作物的适宜性评价.     

内乡烟区土壤养分状况及其综合评价

为明确内乡烟区土壤肥力状况,对内乡烟区601个土壤样品的10项养分指标进行了分析,并通过因子分析和主成分分析对土壤的肥力状况进行了综合评价.结果表明,内乡烟区土壤肥力存在广泛的变异.采用等间距法将土壤肥力分为4类.其中,第Ⅰ类土壤综合肥力高,其综合得分≥0.5,包括48个土壤样品;第Ⅱ类土壤综合肥力较高,其综合得分为0.0~0.5,包括212个土壤样品;第Ⅲ类土壤综合肥力中等,其综合得分为-0.5~0.0,包括312个土壤样品;第Ⅳ类土壤综合肥力较低,其综合得分为≤-0.5,包括29个土壤样品.内乡烟区土壤全氮水平较高,有机质含量中等偏低,有效磷含量中等,较适宜;缓效钾含量较高,但速效钾含量处于适宜值下限;建议该区控氮增钾调磷,增施C/N值高的有机肥促进土壤缓效钾向速效钾的转化,不同地块养分变幅较大,应做到分类制订施肥方案.     

基于地统计学和GIS的喀斯特烟田土壤肥力综合评价——以贵州省毕节地区为例

以贵州省典型的喀斯特地区———毕节地区为研究区域,利用地统计学和GIS相结合的方法,对烟田土壤肥力进行综合评价。在确定评价因子隶属函数和权重的基础上,建立土壤肥力综合评价指标(IFI)。通过对土壤肥力综合评价指标进行半方差函数分析和普通克里格法(Kriging)最优内插,绘制了毕节地区烟田土壤肥力综合评价指标的空间分布图。描述性统计结果表明,毕节地区烟田土壤肥力综合评价指标值为0.35～0.92,变异系数为14.25%。半方差函数分析表明,毕节地区烟田土壤肥力综合评价指数的最适模型是指数模型;块基比为30%,表明具有中度空间相关性;烟田土壤肥力综合评价指数在空间分布上总体呈从内到外递减的趋势,其中以0.63～0.72和0.72～0.92范围内的面积较大,分别占到总面积的68.20%和20.63%。由此表明,该研究区域大部分土壤肥力状况良好。     

豫中典型烟田土壤养分空间变异特征分析

利用地统计学方法研究了豫中植烟土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾的空间变异规律。结果表明:4种土壤养分的空间结构模型均符合球状模型;土壤全氮的块金值/基台值25%,表现出强烈的空间相关性;有机质、速效磷和速效钾的块金值/基台值在30%~46%,表现出中等强度的空间相关性,空间自相关距离在274~556 m。利用Kriging法生成土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾的空间分布图,为研究区域开展精准施肥提供了决策参考。     

Precision Farming Protocols: Part 1. Grid Distance and Soil Nutrient Impact on the Reproducibility of Spatial Variability Measurements

To determine temporal changes in soil nutrient status, reproducible results must be obtained at each time step. The objective of this paper was to determine the impact of grid distance on the reproducibility of spatial variability measurements. Soil samples from the 0 to 15 cm depth were collected from a 30 by 30 m grid in May 1995 in a 65 ha notill corn (Zea mays L.) field. Each bulk sample contained 15 individual cores, collected at sample points located every 11.4 cm along a transect that transversed 3 corn rows (57 cm). At each sampling point latitude, longitude, elevation, landscape position, and soil series were determined. The 30 m grid was used to develop 4 and 9 independent data sets having a 60 and 90 m, grids, respectively. Semivariograms, nugget to sill ratios, and mean squared errors were calculated for each data set. At 60 m: (i) the total N, total C, and pH semivariograms, of different start points, were similar, while semivariograms for Olsen P, K, and Zn were different; (ii) the spatial dependence ratings, based on the nugget to sill ratio, for total N, total C, and pH semivariograms were consistent and suggested moderate spatial dependence; (iii) the spatial dependence rating for Olsen P, K, and Zn for the 4 semivariograms were not consistent and ranged from weak to moderate spatial dependence. At 90 m all soil nutrients had different semivariograms for each start point, while the spatial dependence rating for each total N, total C, and pH start point were consistent and showed moderate spatial dependence. The total C, P, K, Zn, and pH MSE values at 60 m, were 30, 30, 41, 28, and 72% lower than the variance, respectively. This study showed that semivariogram, semivariance, MSE, and nugget to sill ratios reproducibility were dependent on soil nutrient and grid distance.     

Spatial variability of soil total nitrogen,phosphorus and potassium in Renshou County of Sichuan Basin,China

Understanding soil nutrient distributions and the factors affecting them are crucial for fertilizer management and environmental protection in vulnerable ecological regions.Based on 555 soil samples collected in 2012 in Renshou County,located in the purple soil hilly area of Sichuan Basin,China,the spatial variability of soil total nitrogen(TN),total phosphorus(TP)and total potassium(TK)was studied with geostatistical analysis and the relative roles of the affecting factors were quantified using regression analysis.The means of TN,TP and TK contents were 1.12,0.82 and 9.64 g kg~(–1),respectively.The coefficients of variation ranged from 30.56 to 38.75%and the nugget/sill ratios ranged from 0.45 to 0.61,indicating that the three soil nutrients had moderate variability and spatial dependence.Two distribution patterns were observed.TP and TK were associated with patterns of obvious spatial distribution trends while the spatial distribution of TN was characterized by higher variability.Soil group,land use type and topographic factors explained 26.5,35.6 and 8.4%of TN variability,respectively,with land use being the dominant factor.Parent material,soil group,land use type and topographic factors explained 17.5,10.7,12.0 and 5.0%of TP variability,respectively,and both parent material and land use type played important roles.Only parent material and soil type contributed to TK variability and could explain 25.1 and 13.7%of TK variability,respectively.More attention should focus on adopting reasonable land use types for the purposes of fertilizer management and consider the different roles of the affecting factors at the landscape scale in this purple soil hilly area.     

黑土质量演变初探IV——吉林省公主岭地区土壤肥力指标空间变异与评价

采用地理信息系统（GIS）和地统计学相结合的方法研究了吉林省公主岭地区土壤表层（0～20cm）pH、有机质、速效磷、速效钾、粘粒这5种土壤肥力指标的空间变异性。结果表明：土壤pH、有机质、速效钾、粘粒的理论模型均为球状模型；速效磷的理论模型为纯块金效应模型。粘粒、速效钾、有机质、pH的Ｃ0/（C0＋C）变化范围是37．27％～49．66％，均表现出中等的空间相关性，说明其空间变异是由随机性因素和结构性因素共同作用的结果。根据目前的评价标准，该地区土壤pH和有机质主要分布在2～3级；速效磷和速效钾主要分布在2～4级；而粘粒则分布在3～4级，说明该地区肥力指标基本上处于中等级别。     

中国玉米主产区土壤养分的空间变异及影响因素分析

【目的】分析中国玉米主产区耕层土壤养分含量现状、区域空间变异规律及其影响因素,以期为各地玉米田土壤养分调控和合理施肥提供指导。【方法】以全国玉米主产区为研究区,于2017年玉米收获季开展大规模土壤采集和农户调研工作。结合地统计学和地理信息系统（GIS）,探究土壤养分的区域变异特征和分布格局;根据相关分级标准,评价玉米主产区当前土壤肥力现状;并通过相关性分析和方差分析,对引起土壤养分变异的主要影响因素（土壤质地、气候和肥料施用）进行探讨。【结果】中国玉米主产区耕层土壤pH中值为 6.9,养分含量的中值分别为有机质21.0 g·kg^-1、全氮1.5 g·kg^-1、有效磷22.4 mg·kg^-1和速效钾164.5 mg·kg^-1,上述指标的变异系数分别为12.7%、48.5%、50.0%、83.6%和52.0%,均表现为中等程度变异。土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量主要集中在中等至极高肥力水平,共占主产区总面积的93.5%。土壤养分存在明显的区域变异性,土壤有机质、全氮和有效磷含量在东北春玉米区最高,分别为32.0 g·kg^-1、2.2 g·kg^-1、32.3 mg·kg^-1,在西北春玉米区最低,分别为17.2 g·kg^-1、1.2 g·kg^-1、16.2 mg·kg^-1;速效钾含量在西南玉米区最低,其他3个区域无显著差异。在国家尺度上,土壤pH值具有强烈的空间自相关性（块基比<25%）,其变异主要受自然因素（土壤质地和降水）影响;有效磷具有较弱的空间自相关性（块基比>75%）,其变异主要受人为因素（肥料施用）影响;有机质、全氮和速效钾具有中等的空间自相关性（块基比25%—75%）,其变异受自然和人为因素共同影响。【结论】东北区土壤肥力高,玉米生产应适量减少施肥量,以节约肥料成本;华北区土壤养分含量适中,应严格控制氮、磷化肥投入,以增加肥料利用率并减少环境污染;西北区土壤养分含量较低,可以适当增加肥料用量进一步实现玉米增产;西南区内土壤肥力变异较大,各亚区应采用适宜的施肥方式,以提高土壤的保肥能力和玉米产量。     

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。     

基于GIS和FCM的宁乡植烟土壤养分管理分区

采用GPS、地统计学和模糊c均值聚类相结合的方法,对湖南省宁乡植烟土壤主要养分的空间变异特征和管理分区进行研究。结果表明,宁乡植烟土壤主要养分指标均为中等程度变异,有机质、有效磷和速效钾3项指标的块金效应在25%~75%之间,表明研究区域该3项养分指标是由结构性因素和随机因素共同作用的结果;碱解氮的块金效应75%,表明研究区土壤碱解氮主要由随机性因素决定。土壤有机质为高水平,碱解氮和速效钾均为中等水平,有效磷为极高水平,研究区大部分区域有机质、碱解氮、有效磷为中等至极高,但约有40%的面积土壤速效钾缺乏。宁乡烟区可划分为3个养分管理分区,分区间有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量差异极显著。