基于GlS和地统计学的土壤养分空间变异特征研究--以新疆农七师125 团为例

基于地理信息系统(GIS)和地统计学,以地理信息系统软件ArcGIS为平台,采用Geostatisical Analyst地统计分析模块中的Kriging插值方法研究了新疆农七师125团土壤养分的空间变异性.应用GIS能够将系统变量的属性数据同地理数据相结合,使大区域范围内进行地统计学分析变得较为方便,研究结果表明,全氮、有机质、速效磷、速效钾均具有中等的空间相关性,但变异尺度不同.分析中还发现Kriging插值模型的选择及Crossin-ValNation交叉验证的检验与系数修正均影响分析工作的结果精度.     

县级区域粮田土壤养分空间变异特征评价研究

为了进一步了解县级区域粮田土壤养分的时空变异特征,以山东省惠民县为例,研究了20年来惠民县农业土壤养分循环、平衡与时空变异特征的关系。结果表明,自1985年以来,惠民县农业土壤氮磷过量盈余,而钾基本持平。惠民县土壤养分空间变异特征可以分为3类:①土壤速效钾空间变异符合典型的指数模型,最大自相关距离为16.6 km;②土壤全氮空间变异随空间间距的增大而增大,有一定的空间分布规律性;③土壤速效磷空间变异与间距无关,存在纯块金效应。与20年前土壤养分空间变异特征相比,土壤全氮和速效钾的养分空间分布规律变化不大,而土壤速效磷的空间分布规律变化较大。土壤养分时空变异特征与土壤养分循环趋势相一致,说明土壤养分循环与平衡是影响区域土壤养分空间变异发生变化的主要因素。     

聚丙烯酰胺对沙化草场土壤颗粒组成的改良效果

为了探讨聚丙烯酰胺对防治北方农牧交错带草场沙化的效果,通过野外小区对比试验和室内分析,采用二因素完全随机设计,研究了在不同植被条件下施用不同剂量聚丙烯酰胺后土壤颗粒组成的变化。结果表明：在30~120kg/hm2的剂量范围内,聚丙烯酰胺能够有效地促进土壤砂粒（2~0.02mm）含量的减少和黏粉粒（<0.02mm）含量的增加,使土壤粗砾化现象得到明显改善。其中尤以30kg/hm2水平的聚丙烯酰胺剂量效果最为明显,砂粒含量的降低幅度比对照提高了6.95~11.29个百分点,黏粉粒含量的增加幅度比对照提高了6.91~12.54个百分点。     

富川植烟土壤主要养分与pH空间分布格局

利用地统计学方法结合GIS空间分析技术,对富川烟区土壤耕层(0～20cm)有效氮、磷、钾;有机质、pH空间变异特征进行了研究.结果表明,富川烟区有效氮、磷、钾;有机质、pH服从对数正态分布,2012年变异系数分别为42.05％、97.14％、63.46％、37.80％、11.87％,变异函数的最佳理论模型为指数模型(有机质为J-Bessel模型).土壤速效钾具有强烈的空间相关性,有效磷、pH有中等强度的空间相关性,有机质、有效氮具有弱的空间相关性.采用Kriging 最优内插法得到富川烟区2012年土壤主要养分、pH空间分布图和趋势图,并分析了土壤主要养分和pH改良措施.     

西安市农用地土壤有机质空间变异特征

准确识别区域农用地土壤有机质(Soil organic matter,SOM)空间变异规律及其影响因素,能为农业生产活动提供一定的科学指导。该研究以西安市为例,利用地统计学与GIS技术相结合的方法,对农用地SOM空间变异特征及其影响因素进行了分析。结果表明：研究区SOM平均含量为17.07±4.37 g/kg,变异系数为25.60%;SOM半方差函数的最佳理论模型为指数模型,模型块金系数为49.83%,说明研究区SOM空间变异受到结构性因素和随机性因素的双重影响;以东北—西南向为轴线,研究区SOM含量的空间分布大体呈现中部高而东西低的斑块状分布趋势;研究区SOM含量受土壤类型、土壤质地、地貌类型和土地利用类型的影响,并与pH、海拔存在显著的负相关关系。总体来看,研究区SOM丰缺等级属于中等水平,且不同区县农用地SOM含量极值差异较为明显,实际农业生产活动中需分区进行差异化施肥管理。     

基于GIS和地统计学的黔西北农业园区土壤养分空间变异特征研究

以黔西县水西观光农业示范园区(乌骡坝社区)为研究区域,采用地统计学方法,研究了黔西北山区土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾的土壤养分状况及空间变异规律。结果表明：(1)土壤pH值表现为弱变异性,其余各项指标变异均属于中等程度变异;(2)土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和全氮均是中部分布较低,全磷是中部分布较高,有机质是北部和南部分布较高;速效钾是东部分布较高,全氮和全钾北部分布最高;(3)土壤有机质C0 /(C0 +C)=31.935%,表现为中等空间相关性,其余各土壤养分指标均表现为强烈的空间相关性。     

山西省森林土壤因子空间变异特征

为了揭示山西省森林土壤因子的空间分布特征,为评价森林土壤肥力提供参考,为森林可持续经营提供技术支撑,并为区域林业发展规划的制定提供依据。基于山西省297块样地的土壤采样检测数据,包括森林土壤碱解氮、全氮、有机质、速效磷、全钾、pH、含水量7个因子,利用GIS进行趋势分析、半变异函数模型选取,利用克里金插值法揭示森林土壤因子的空间变异特征。结果表明：全氮、碱解氮、pH的最优模型为高斯函数模型;速效磷、全钾的最优模型为指数函数模型;有机质、含水量的最优模型分别为三角函数模型和球面函数模型。利用克里金插值法绘制了各森林土壤因子的空间分布图,揭示了山西省森林土壤因子的分布特征。山西省森林土壤因子均有明显的空间分异特征：碱解氮、全氮、有机质含量相对较高的多集中在省境主体山脉沿线的中高山地区;全钾含量整体表现较为丰富;含水量表现出明显的东南多西北少的差异;速效磷作为一种瞬时变量,在空间分布上比较杂乱;pH的空间变异显示,山西省整体森林土壤呈弱碱性,朔州市部分地区森林土壤表现为强碱性,可作为盐碱地研究典型区域。     

延河流域耕层土壤养分空间变异及与地形因子的相关性研究

了解耕层土壤养分空间变异规律及其与地形因子的相关关系,以期为土壤养分有效利用和农业管理提供理论依据。以延河流域为研究对象,利用地统计学与GIS相关方法,研究土壤空间分布及变异规律,并基于DEM数据提取相关地形因子,分析流域尺度下地形因子对土壤养分空间分布的影响。研究区耕层全氮和有机质处于较低水平,速效钾和有效磷处于中等水平,pH呈弱碱性,空间变异大小依次为速效钾>有效磷>全氮>有机质>pH。构建的土壤养分指标半方差函数决定系数均大于0.6;土壤pH空间分布最为破碎;土壤速效钾和pH块金系数小于25%,主要为结构性因素影响;土壤全氮、有效磷、有机质具有中等水平的块金效应,受结构性因素和随机因素共同作用;其中有效磷块金系数最大,人类活动对其空间变异影响更大。全氮与有机质分布规律由西北向东南先递增后递减,速效钾呈现由西北向东南波浪形递减的分布格局,有效磷整体分布趋势表现为由中游向上下游降低,土壤pH沿某一方向变化的趋势不强。土壤养分空间变异情况与地形因子的相关关系相一致。在地势较低且平坦的区域内,更有利于农业生产,土壤养分较为充足;在高海拔、地形起伏较大区域养分含量相对较低。     

基于GIS的鲁东南典型丘陵平原区农田土壤养分空间变异特征及影响因素研究

以鲁东南丘陵平原区的某镇为例,利用采集的200个农田表层土壤样点数据,运用地统计学方法研究了土壤中有机质(SOM)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量的空间变异特征及其影响因素。结果表明:SOM、TN、AN、AP和AK的平均含量分别为13.52 g/kg、0.75 g/kg、87.27 mg/kg、50.55 mg/kg和103.20 mg/kg,土壤养分含量总体属于稍缺水平,变异系数依次按大小排序为AP>AN>AK>TN>SOM,全部为中等变异程度。地统计分析表明,5种土壤养分的变异函数符合指数模型,通过普通克里格法对土壤养分进行空间插值来绘制了养分含量等级空间分布图,总体来说研究区土壤的有机质和全氮含量水平都较低,其他有效组分在含量等级及分布范围相对于有机质和全氮的状况要稍好。地形地貌、土壤类型和土地利用方式等因素对研究区土壤养分的空间变异程度有显著影响,其中地形地貌、土壤类型等结构性因素的影响程度较强。     

基于地统计学和15N技术的湿地土壤氮素 空间运移理论探讨

地统计学是探讨自然环境要素空间异质性的有效工具，它适合于定量研究区域化变量的空间结构变异特征。湿地土壤氮素是时空连续的变异体，不论尺度大小均具有高度的空间异质性，而其变量又属于区域化变量，同时具有随机性和结构性特征。因15N示踪技术能够示踪氮素物质的踪迹，而用15N标记的示踪体在湿地土壤中运移时所产生的丰度变化又具有空间异质性，故可考虑将二者结合起来来定量探讨湿地土壤氮素的空间运移。在此，就试对这一问题进行了较为系统和完整的理论探讨。     

植烟土壤的pH和中量元素空间分异研究

为推进植烟土壤的精细管理与精准施肥,以辽宁昌图烟区为例,采用GIS和地统计学相结合的方法,对其植烟土壤的pH值和有效态中量元素的空间变异及分布特征进行了分析。研究结果表明,土壤的pH值和有效态Ca、Mg、S含量的空间变异函数分别为指数、球形、高斯、高斯模型。它们都具有中等的空间相关性,其变异均受结构因素和施肥、管理水平等随机因素共同影响。Kriging插值图较为直观的描述了昌图烟区植烟土壤的pH值和有效态中量元素的空间分布格局,为昌图烟田的分区管理提供了依据。     

大比例尺区域土壤养分空间变异定量分析

应用地质统计学的方法对北京昌平县南邵乡２６４０ｈｍ＾２,土地上的土壤有机质,全氮,有效氮,有效磷及有效钾的空间分布特征,进行了定量分析,并绘出它们的等值线图,对于研究和评价大比例尺区域土壤养分空间变异规律和动态变化有一定的理论和实践意义。     

甘州区农田耕层土壤微量元素分布空间变化研究

通过分析甘州区农田耕层土壤微量元素(Fe、Mn、Cu、Zn、B)的空间分布,从水平与垂直方向对全区农田耕层土壤微量元素含量特征进行研究,并对照全国土壤微量元素有效态含量分级标准得出全区各乡镇耕层土壤微量元素含量丰缺情况。主要结论如下：在0～5 cm、5～10 cm 、10～20 cm土层水平方向上,土壤各有效态微量元素分布特征差异较大,主要表现为西北向东南逐渐减小和中间低四周高的特征。从垂直方向来看,全区土壤有效铁、有效锌平均含量随着土层的加深呈缓慢增加的趋势;土壤有效铜、有效硼平均含量均表现为随着土层的加深而减小;土壤有效锰平均含量的趋势为上下层高,中间层低;个别乡镇的土壤微量元素垂直分布特征与全区存在差异。全区大部分乡镇土壤有效铁、有效锰、有效铜、有效锌含量属于适中水平;土壤有效硼含量属于缺乏水平。建议今后在种植中应向该区土壤施入硼肥。     

基于GIS的农业面源污染风险评估

为满足农业面源污染控制实际需要,建立一种农业面源污染风险评估方法。该方法以农业面源污染风险影响因素分析为基础,建立面向农业面源污染风险评估的GIS空间分析模型,在GIS支持下,实现模型所需数据的提取及分析运算,获得多尺度农业面源污染风险程度分布图,为农业面源污染控制提供工作目标区。以杭埠河流域为样区进行模型应用,获得了较精确的计算结果;农业面源污染风险评估方法对监测地区基础数据要求不高,是一种可行的污染监测新途径。     

基于GIS的库车县耕地土壤质量综合评价

土壤质量评价,是农业可持续发展研究的重要内容之一,对土地资源的科学利用和管理具有重要的现实意义。基于库车县实地采样数据,采用土壤质量指数综合评价模型(SQI),在ArcGIS地统计分析模块的支持下,对研究区土壤质量指数进行克里格(Kriging)空间插值。研究结果表明：库车县耕层土壤的质量指数多在0.3~0.6左右,少数区域的SQI值在0.3以下及0.6以上;在空间分布上,土壤质量指数总体上呈带状和斑块状分布,土壤综合质量在南北方向高于东西方向,且由绿洲中部向绿洲外围递减的变化趋势,研究区中部区域的土壤质量较周围区域的土壤质量好。     

三江平原农田土壤重金属含量的空间变异与来源分析

为了解三江平原农田土壤重金属含量并摸清其来源,通过野外调查取样,结合地统计学和经典相关分析方法,分析了三江平原农田土壤Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni、Hg及As含量的空间变异与来源,结果表明：研究区Hg的变异系数为100％,属于高度的空间异质性,其他7种重金属含量的变异系数为34．68％～51．93％,具有中等空间异质性。土壤重金属含量呈斑块状、条带状、大斑块状零星块状分布特征。三江平原农田土壤中Pb、Ni和Zn的平均值低于黑龙江省土壤背景值,其他5种重金属含量均高于黑龙江省土壤背景值,即表现为累积的特征,但8种重金属含量的平均值与最大值均未超过（ GB 15618-1995）国家二级标准限值,土壤质量良好。经Pearson相关系数法、地统计分析和主成分分析得出,Pb、Cu和Cr主要来自于自然源,其余各元素主要由人为源构成,且人为源中占主导地位的是化肥和农药的大量施用及燃煤尘。     

综合农业分区尺度下农作物种质资源的空间分布特征

掌握农作物种质资源的空间分布特征,分析种质资源在地理空间上的聚集离散特征,对于作物种质资源全面收集、有效保护和高效利用具有重要意义。本研究基于空间统计学原理和方法,借助ARCGIS软件,从种质资源的数量、方位特征、集中程度分别分析不同综合农业分区内种质资源的空间分布特征。通过数量分析显示,黄淮海区和黄土高原区密度最大,说明这两个地区的种质资源最为丰富,需要重点保护;方位分析得出,华南区和甘新区的资源分布范围最广,并且资源方向分布趋势最为明显,除甘新区外,其他区域的资源方向角均在90°以内。资源的分布范围、分布趋势和方向角度不仅能分析区域资源的方位分布特征,还可从空间角度辅助寻找影响种质资源地理分布的关键因子;集中度分析中,青藏区、内蒙古及长城沿线区和东北区的种质资源分布最为聚集,可采取集中区域资源重点保护的策略。该项研究可为种质资源在不同综合农业分区内的保护、利用和收集提供理论依据。     

基于GIS的地统计学方法在土壤科学中的应用

地统计学应用于土壤科学中,并结合GIS(Geographic Information System,GIS)技术探索其空间分布特征及其变异规律已为越来越多的学者所推崇。半方差函数提供了一个定量工具,可以将土壤某一性质的变异与成土因子和成土过程联系起来,使人们加深对土壤的作用后果的理解,而克立格可以对未采样区的区域化变量的取值进行无偏最优估计。通过介绍基于GIS的地统计学方法在土壤水盐空间变异、养分空间分布特征、重金属污染调查等方面的研究,进一步说明了地统计学在未来土壤科学发展中广阔的应用前景。     

新疆和田地区春尺蠖种群空间格局动态分析

以2001—2003年频振式杀虫灯诱杀成虫数据为基础,采用地统计学方法,以地理信息系统的ArcGis为平台,分析并显示出:新疆和田地区春尺蠖种群成聚集分布,聚集半径在154.29￣243.76km之间,聚集中心由2001、2002年的皮山县、洛浦县两个聚集中心扩展到2003年的皮山县、洛浦县、民丰县三个聚集中心,各年的聚集程度有所变化,种群数量成递增趋势。