小流域尺度土壤养分的空间分布特征及其与土地利用的关系

以四川省资阳市松涛镇的响水村小流域为研究背景,以地理信息系统为技术手段,研究了小流域尺度土壤养分的空间分布特征,并结合数理统计的分析方法,进一步探讨了土地利用对土壤养分的影响。结果表明:研究区域土壤表层养分含量均呈现较明显的空间分布格局,总趋势大都具有条带状和斑块状的特点,旱地、果园、裸地的土壤全氮、有机质普遍缺乏,特别是处于坡顶的裸地,应成为今后的控制重点,此外,旱地、果园的水溶态养分高值分布区也应给予高度重视。方差分析与均值比较表明:土地利用对全氮、有机质、全磷、水溶性磷含量都有显著影响(P<0.01),其影响程度为有机质>全氮>全磷>水溶性磷,而全钾、硝态氮则不受土地利用的显著影响,究其原因可能是紫色土钾素含量更倾向于土壤母质中所含矿物的控制,而土壤硝态氮的情况比较复杂,可能有更为重要的因素(如施肥、降雨、径流)制约着硝态氮的含量。     

黄土高原县域苹果园土壤养分空间变异特征研究

在渭北黄土高原苹果主产县陕西省黄陵县采集304个苹果园0—40cm土层的土壤样品进行养分测定,并应用地统计学及GIS空间分析技术对其空间变异特征进行了研究和探讨,以期为该地区合理施肥提供科学指导。结果表明:该地区果园土壤硝态氮和速效磷变异系数最大,pH值最小。变异系数的大小顺序依次为硝态氮速效磷全磷铵态氮速效钾全钾全氮CEC有机质pH值。土壤全磷和有机质的最佳拟合模型是高斯模型,而全氮、铵态氮和速效钾的最好拟合效果是球状模型,全钾用线性模型拟合效果最好,有效磷、pH值、硝态氮和CEC以指数模型来分析效果最佳。土壤pH值、铵态氮、有效磷、速效钾和CEC的空间相关性很强,其C0/(C0+C)分别为0.17%,7.47%,11.81%,2.95%和24.24%,有机质、全氮、全磷和硝态氮C0/(C0+C)为40.72%,28.16%,46.44%,49.98%,空间相关性中等,土壤全钾的C0/(C0+C)为100%,空间相关性非常弱。研究区苹果园土壤有机质和氮含量偏低,磷、钾较丰富,在今后的施肥过程中需要增施有机肥,适量施用氮磷钾肥。     

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。     

基于乡镇级耕层土壤养分空间变异研究

利用地统计学方法和地理信息系统技术分析辽宁省昌图县朝阳镇耕层土壤养分的数据统计特征、空间变异性和分维数及空间分布规律.研究结果表明,有机质的含量普遍较低,碱解氮的含量普遍较高;有机质及速效养分含量的变异系数顺序为碱解氮＜速效钾＜有机质＜速效磷;地统计学半方差分析结果显示,有机质、速效磷的块金值与基台值的比值介于25%～75%之间,具有中等程度空间相关性.碱解氮的块金值与基台值的比值大于75%,空间相关性较弱.速效钾的块金值与基台值的比值小于25%,具有强烈的空间相关性.碱解氮的分维值D最大为1.996,速效钾的分维值D最小为1.802,表明碱解氮的空间分布比速效钾的空间分布复杂.     

黄土高原宁南山区土壤养分空间分布特征

[目的]土壤养分含量及其空间分布状况是陆地生态系统健康与可持续发展的重要评价因素,因此分析土壤养分及其空间特征对该区域的土壤养分管理以及土地可持续利用意义重大。[方法]在半干旱的宁南山区选取不同土地利用类型为研究对象,采用地统计学空间插值分析了土壤养分含量及其空间分布特征。[结果]黄土丘陵不同土地利用类型土壤全量养分均处于中等偏下的水平,表层0—20 cm土壤养分含量均高于20—40 cm土层,“表聚效应”明显。整体上,土壤养分含量基本表现为天然草地>柠条>山杏>裸地>梯田>退耕草地,其中天然草地显著高于其他植被类型(p<0.05)。从土壤养分的空间分布可知,土壤有机碳含量呈中部低、南北高的状态;土壤速效磷含量呈中部高,南北低的状态;土壤硝态氮和铵态氮含量变化趋势则是从南到北逐渐递增。[结论]人工种植柠条和山杏有利于改善该地区土壤综合质量水平;因此,退耕还林(草)的生态恢复措施能够持续、有效改善当地的土壤质量状况。     

甘肃省陇西县中药材产区耕作土壤养分空间变异研究

  目的  基于中药材种植区土壤养分及其空间分布的高精度数据分析,探究县域尺度土壤养分空间变异特征并类比和优化评价方法。  方法  采用类比经典统计学、地统计学以及GIS评价方法,对中药材种植区土壤养分及综合肥力空间分布格局进行研究。  结果  ① 研究区土壤呈碱性（pH = 8.50）,有机质、全氮、全磷、全钾平均含量分别为7.54 g kg?1、0.73 g kg?1、0.73 g kg?1、17.96 g kg?1,电导率为108.63 ms cm?1;从变异系数来看,除pH为弱变异外,有机质、全氮、全磷、全钾、电导率均属中等变异。② 土壤养分的空间分布特征表现为,土壤有机质含量总体呈现西南部高于东北部分布;全氮含量呈斑块状分布,主要表现为南部高东部低的特征;全磷含量空间变异中等,在研究区西南侧有岛状高含量点分布;全钾含量呈中部略高四周低的分布趋势;电导率空间异质性大,呈斑块状分布。③ 土壤综合肥力空间分布呈现西高东低,中部向南、北部降低的趋势。此外,根据内梅罗综合指数法、主成分分析法和模糊综合评价法综合评价得分可将该区土壤肥力分成5级,三种评价方式中,肥力等级为III等级及以下的区域分别占研究区总面积的74.97%、43.28%和67.57%。  结论  中药材长期不合理的种植会降低土壤整体肥力;增施有机肥、氮磷钾平衡施肥、轮作、休耕和培肥土壤等措施有助于当地中药材的可持续种植。     

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55 hm2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。     

城郊不同土地利用方式坡地土壤养分空间动态研究

随着城市化的发展,城郊土地利用方式的转型异常明显。为了研究土地利用转型及人为活动对坡地土壤养分空间动态的影响,以杭州市西郊的低山丘陵区为研究区,选择混交林、竹林、和坡耕地3种土地利用类型的坡地,进行了坡地三维空间采样和室内N,P,K含量的测定。在系统分析的基础上,得以下结论:(1)坡耕地土壤N,P,K的绝对含量最高,空间变化以5 cm土层波动最大;竹林地则以10 cm土层波动明显,混交林地空间分布规律性高;(2)3种土地利用方式坡地中N,P,K养分从坡顶到坡底总的趋势是呈递减状态,其中坡耕地递减强度最大;(3)3种土地利用类型中,N,P,K含量空间动态差异的主要原因是土地利用方式不同,人为活动方式、强度、频率和深度不同所致;(4)坡地土壤养分流失的总趋势与坡面汇流和土壤侵蚀规律相一致。     

黄土区村级农田土壤养分空间变异特征研究

本研究选择黄土高原地区陕西省新集村为研究对象。在219hm2耕地上用网格法采集364个表层(0~20 cm)土壤,研究了该村土壤pH,有机质和速效养分(N,P,K,Ca,Mg,S)空间变异性。结果表明:该村98.9%耕地缺N,缺K,缺P比例占11.5%和4.4%。地统计学分析结果表明:土壤有机质、有效N、P、K、Mg、Ca、S具有中等的空间相关性,空间变异程度依次为:OM>P>Ca>K>Mg>N>S,土壤pH的空间相关性很弱。有机质、有效N、S最大相关距离大,达到1853m,pH值最小,为148m,K、Ca、P、Mg最大相关距离分别为717m、720m、1032m和1344m。施肥是导致该村土壤养分空间变异性的主要原因。基于土壤养分状况和空间分布特征,目前仅需要考虑对该村土壤K,P进行分区管理。     

基于GIS的库车县耕层土壤养分空间变异研究

基于GIS和地统计学分析方法,对库车县耕层土壤(0—20cm)养分元素的空间变异特征进行了研究。结果表明:有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾均为中等程度的空间变异性,变异系数为19.11%~65.34%。有机质和全氮的理论模型符合球状模型,碱解氮、有效磷和速效钾的理论模型符合指数模型。有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾具有中等程度的空间自相关性,其空间变异主要受土壤类型、土壤质地以及施肥影响。从空间分布格局来看,有机质、全氮、碱解氮和速效钾的含量在东南方向上呈现明显的片状和斑块状分布,并由东南向西北发生递减,而有效磷主要呈斑块状分布,其含量在西南方向高于东北方向,研究区耕层土壤养分总体呈现出东南方向含量高于西北方向。     

菜地土壤养分的空间变异特征

通过地统计学、空间分析方法及结合农户施肥调查,对菜地土壤养分的空间变异特征进行研究。结果表明,农户施肥水平差别较大,整体上施磷相对过多,施钾相对较少,土壤OM、NH4+-N、P、K、Ca、Mg和S的变异系数在28.4%～69.2%之间。土壤各养分的空间变异结构有较大区别,土壤OM及NH4+-N的变异具有强烈空间相关性,土壤P、K、Ca、Mg和S养分含量的变异为中等空间相关性。土壤养分的等值线图显示,OM在空间的分布与土壤质地渐变规律相关,NH4+-N呈现南北向的带状分布,P、K、Ca、Mg和S趋于小块状分布。总的来说,施肥等人为因素加剧了土壤矿质养分的空间变异。     

城郊耕层土壤养分的空间变异特征

以广州郊区岑村为例,采用G IS与地统计学相结合的方法对城郊耕层土壤(0~20cm)的有机质、全N、全P和全K4种土壤养分要素的空间变异特征进行了分析。结果表明:有机质、全N和全K变异函数曲线的最优理论模型为指数模型;全P为球状模型。几种土壤养分具有很强的空间相关性,异质性特征。各土壤养分由随机因素引起的空间变异占空间总变异的比例小,其值分别为9.90%、8.80%、0.26%和17.10%。说明受母质、地形、土壤类型等自然的结构性因素影响较大。土壤特性的相关距变化范围为139.00~750.00m。该成果可为城郊农业的定位施肥、灌溉以及其它的农田精细管理提供依据。     

干旱荒漠区污水灌溉山地园林土壤养分的空间变异特征

以乌鲁木齐市雅玛里克山污水灌溉区为例,采用地统计学方法研究了干旱荒漠区山地园林污灌区土壤中的6种土壤养分指标全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K的空间变异特征。结果表明,6种土壤养分指标的变异系数在8.34%～39.68%之间,全N、全P、速效P服从正态分布,全K、速效N、速效K服从对数正态分布。所有养分的块金值与基台值之比都在25%以下,说明结构性因素控制这些养分的含量分布,导致样点之间的空间自相关作用强。土壤养分的相关距变化范围为19.1～116.7 m。因为灌溉污水的影响,强矿化作用使得全N、速效N在质地粗轻的山坡含量较高,而氨挥发则造成全N、速效N在质地细重的谷地含量较低,偏弱碱性的污水加剧了P的固定,使研究区内全P、速效P含量整体偏低,但同时偏弱碱性的污水促进了K的释放,使速效K含量明显提高。污灌能促进速效养分的释放,使养分之间具有一定相关关系。     

坝地土壤养分的空间变异性研究

坝地是我国粮食安全、耕地动态平衡的有力保障。研究借助GPS定位技术,以网格采样法测定了黄土高原典型骨干坝坝地0~20 cm和20~40 cm土壤养分,采用传统的统计学和地统计学GS+相结合的方法分析了其空间变异特征,为坝地的精准管理、合理施肥提供科学依据。结果表明,坝地土壤养分严重缺乏且分布不均衡,坝地0~20 cm土壤除速效钾属于"一般"水平之外,有机质、全氮、碱解氮、速效磷养分含量都属于"稍低"或"低"水平,20~40 cm土层的各养分质量分数普遍比0~20 cm的还低。不同土层土壤养分的水平空间半变异函数不同,空间相关性的变程范围为64~245 m,坝地0~20 cm土层中有机质基底效应为32.60%,属于中等空间依赖性;0~20 cm土层中碱解氮、20~40 cm土层中有机质和速效磷的基底效应均为100%,具有弱空间相关性;其余土壤养分的基底效应均小于25%,具有强空间依赖性,说明坝地土壤受区域性因素影响较大。但坝地淤积物的原始水平空间的渐变分布规律由于多年种植已被人为随机因素扰动,土壤养分呈现非规则的水平空间分布格局,与原位土壤养分分布格局不同。     

稻田土壤养分的空间变异性研究

本研究以嘉善县陶庄农场内一块5.1hm2的水稻田为研究区,区内不规则采样,共128个采样点。以土壤的pH、有机质、全磷、全氮、碱解氮、速效钾和速效磷含量为研究对象,研究其相应的统计规律,结果表明土壤各养分属性的变异系数在6.3%~35.61%之间,pH为5.3%;采用地统计的半方差函数分析,发现有机质,全氮,碱解氮和速效钾在一定范围内存在空间相关性;采用克立格方法进行最优内插,绘制了养分含量分布图,并对其空间变异进行了初步分析。     

秦岭山脉典型林分土壤酶活性与土壤养分关系的探讨

秦岭作为我国南北方气候的分界线,其上生长着许多独特林分,加之未受到人为活动扰动,故对其包括土壤酶及养分等在内的土壤效应研究具有重要参比性,且可为揭示不同林分的土壤效应及筛选最优林分奠定基础。选取秦岭不同海拔生长的五种典型林分(锐齿栎、油松、华山松、云杉及松栎混交)土壤,分析了7种土壤酶活性和养分变化特征,并探讨了二者间关系及林分的影响。结果表明:不同林分下土壤养分及酶活性变化差异较大,土壤性质强烈受到林分种类及海拔等生态环境条件的影响,其中云杉土壤的有机质、全氮、碱解氮、速效钾、缓效钾含量均较高,是秦岭山脉生长较好的树种之一;且土壤有机质、全氮、碱解氮等养分变化规律较一致;土壤碱性磷酸酶、荧光素二乙酸酯(FDA)水解酶及总体酶活性(TEI)与土壤养分呈显著或极显著正相关,表明林分和海拔对这三种酶的影响与养分是一致的;采用单独土壤酶活性与土壤酶和化学性质复合开展的主成分分析结果一致,获得的综合得分与上述三种酶类达显著或极显著正相关,揭示出它们在一定程度上可表征森林土壤的质量水平,且单一酶类中土壤碱性磷酸酶活性可更容易、简便地反映土壤肥力状况的变化。     

长沙市蔬菜地土壤有效养分的空间变异性分析

在长沙市宁乡超大蔬菜基地,以面积为239.5 hm2的蔬菜地为试验区,随机采集了329个土壤耕层(0~20 cm)样品,应用地统计学分析了土壤铵态氮、硝态氮、有效磷的空间变异特征,并应用克里格插值方法绘制了土壤三种有效养分的空间分布图。为了使数据更好地符合正态分布,我们对它们进行了logit转化。通过趋势分析,我们发现铵态氮不存在明显的空间趋势,硝态氮和有效磷存在二阶空间趋势。地统计分析结果表明,数据经logit转化和必要的趋势去除后,铵态氮和硝态氮表现为中等空间自相关性,有效磷表现出较强的空间自相关性。铵态氮的半方差函数图符合Matérn模型,硝态氮和有效磷的半方差函数图符合Stein的Matérn模型。它们的变程分别为144 m、592 m、168 m。研究区铵态氮空间分布破碎化程度较高,硝态氮和有效磷的空间分布具有明显的阶梯状趋势。     

高密市农田土壤养分空间变异特征研究

以高密市为例,利用GIS和地统计学方法在县域的尺度上分析土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、有效锰、有效铜、有效锌、有效硼9种养分的空间变异情况,利用克里格插值分析土壤养分的空间分布格局。结果表明,有效磷变异系数最大为48.80%,有机质变异系数最小为21.76%,变异系数由大到小依次为有效磷>有效锌>速效钾>有效铜>有效硼>有效锰>碱解氮>全氮>有机质。各土壤养分都具有良好的半方差结构,除了有效锰符合线性模型以外,其他养分均符合指数模型。速效钾、有效铜、有效锌具有强烈的空间自相关性;有机质、全氮、碱解氮、有效磷、有效锰、有效硼具有中等强度的空间自相关性,自相关程度速效钾>有效铜>有效锌>有效硼>全氮>碱解氮>有机质>有效磷>有效锰。在空间自相关范围上,有效硼最大为28716 m,有效铜最小为1410 m。微量元素锰、硼在空间分布上呈现出明显的规律性,锰呈现出从北到南逐渐增加的趋势,而硼含量则是从北到南逐渐减小;有机质、全氮、碱解氮三种元素呈现出相似的空间分布格局;有效铜、有效锌没有明显的规律性;有效磷、速效钾高值区呈块状零星分布。该研究揭示了高密市土壤养分的空间分布规律,对于实施精准农业和耕地的可持续利用具有积极意义。     

黄土丘陵区小流域尺度上土壤有机碳空间异质性

通过对上黄试区小流域不同土地利用类型下的60个样点的采样分析,结合地统计学原理对小流域土壤有机碳的空间异质性进行研究。试验结果表明,土壤有机碳含量随土层深度的增加而减少,不同土地利用类型下的土壤有机碳存在显著性差异。表层0-10cm的土壤有机碳含量为9.544g/kg,明显高于10-30cm的7.10g/kg和30-60cm的4.63g/kg。通过Kriging插值法估算,其结果也表现出相同的规律。由土壤有机碳含量分布图可知,0-10cm,10-30cm和30-60cm 3层土壤的有机碳含量均表现出天然草地和柠条纯林高于川台地和河滩地。土壤有机碳含量在空间分布上表现出的特征,与动植物在土体中的垂直分布格局、人类社会活动及区域气候条件等因素有关。