植烟土壤有效态微量元素空间变异特征

基于GIS和GPS定位技术,结合网格取样,用地统计学方法研究了褐土烟区土壤有效态微量元素养分(速效Fe、速效Mn、速效Cu、速效Zn)的空间变异规律,并绘制了微量养分空间分布图。结果表明:土壤速效微量养分在整个研究区内均表现出中等变异水平,其变异性大小表现为:速效Zn速效Mn速效Cu速效Fe。除速效Mn外,其他微量元素都表现出很强的空间结构性,速效Cu、Zn变程较短,分别为182m和175m,速效Mn变程较长为850m。基于半方差函数模型,用普通克里格法对研究区土壤速效微量养分进行了克里格插值,结果表明:速效Fe在研究区内普遍缺乏,速效Mn、速效Cu含量中等偏高,而速效Zn含量在整个研究区表现出明显的差异性。     

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。     

辽西乡镇域耕地土壤中微量元素的空间变异性分析

以辽西阜新县建设镇为研究区域,采用传统统计学和地统计学相结合的方法,对该区域内耕地中微量元素的含量和空间变异特征以及克立格空间插值进行研究,结果表明:土壤中Zn元素变异系数最大,为70%,Ca和Cu居中,变异系数分别为58.81%和56.36%,Mn变异系数最小,为10.78%;高程与土壤各养分均呈负相关性,其中Mg、Fe和Mn、Zn、Cu元素分别与高程表现为显著和极显著的负相关;除Zn以外,其余各元素的块金值与基台值之比皆小于0.25,分别表现为中等空间相关性和高度空间相关性;插值结果表明,Cu在东南部富集,Zn由东北向西南呈现明显的阶梯变化趋势,其它个元素空间差异不大。     

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。     

广元植烟土壤有效态微量元素的空间变异特征及影响因素

为揭示广元植烟区土壤有效态微量元素含量空间变异特征及影响因素,采用地统计学、相关分析及回归分析等研究方法,结合地理信息系统(GIS)技术对研究区土壤有效铁、锰、铜、锌钼及硼等6种土壤有效态微量元素进行分析。结果表明,研究区土壤有效铁、锰及铜含量丰富,总体处于中等以上水平;有效钼含量适中;有效锌和硼缺乏,总体处于缺乏或极度缺乏水平。半方差分析表明,6种土壤有效态微量元素块金系数均在29.72%~67.59%之间,具有中等强度的空间自相关性,其空间变异受结构性因素和随机性因素共同影响。空间分布上,土壤有效铁、锰、铜及钼含量表现出北高南低的空间分布趋势,土壤有效锌和硼含量呈现出西高东低的空间分布格局。影响因素分析表明,6种土壤有效态微量元素与土壤有机质呈正相关,与p H值呈负相关,相关性总体高于地形因子。土壤有机质对有效铁、铜、锌及硼有极显著影响,其空间变异性为5.5%~27.2%。除有效锌外,土壤p H值对其余5种土壤有效态微量元素含量空间变异均有极显著影响,其空间变异性为5.0%~30.4%。土类对土壤有效铁、锰及铜有极显著影响,其空间变异性8.4%~12.3%。熟制和种植制度对6种土壤有效态微量元素含量空间变异的影响较弱,进一步说明研究区土壤有效态微量元素含量空间变异受结构性因素和随机性因素共同影响,但结构性因素的作用强于随机性因素。本研究结果为广元植烟区土壤微肥施肥管理及优质烤烟栽培提供了可靠的参考依据。     

小尺度下茶园土壤有效态微量元素空间变异特征及其影响因素分析

  【目的】  开展小尺度下茶园土壤有效态微量元素空间变异及影响因素研究,以指导茶园养分管理和土壤培肥。  【方法】  于2020年,在四川雅安名山区中峰镇面积约2 km2的生态茶园,采用随机布点法布设94个采样点,每个采样点取 0—30 cm 表层土壤,分析土壤pH、有机质以及有效铁、有效锰、有效铜和有效锌4种微量元素含量,用阈值法(平均值±3倍标准差)对分析数据进行异常值处理。采用地统计学与GIS空间分析技术相结合的方法,探讨了小尺度下茶园土壤有效铁、有效锰、有效铜和有效锌4种有效态微量元素的空间异质性,并运用相关性分析和回归分析方法探究其影响因素。  【结果】  研究区土壤有效铁、有效锰、有效铜和有效锌平均含量分别为56.0、28.0、1.2和1.8 mg/kg,变异系数分别为52.59%、89.95%、38.81%和32.90%,属于中等程度变异。有效铁、有效铜和有效锌含量均服从正态分布,而有效锰含量服从对数正态分布。土壤有效铜呈纯块金效应,全局Moran’s I指数为负值;有效铁、有效锰以指数模型为最优拟合模型,有效锌以球面模型为最佳,块基比在36.57%～61.85%,均呈中等空间相关性,全局Moran’s I指数均为正值,且有效铁含量具有极显著空间自相关性。4种土壤有效态微量元素空间分布格局差异较大,有效铁含量呈现南高北低的趋势,有效锰含量随地面坡度的增加呈现降低趋势,有效铜含量斑块状分布明显,有效锌含量则呈现出从研究区两端向中部递减的分布特征。有效铁含量与有机质、pH显著正相关,有效锌含量则与有机质呈极显著正相关,有效锰含量与坡度之间存在显著相关性,有效铜含量则与各因子均无显著相关性。  【结论】  中锋生态茶园土壤有效铁、有效锰、有效铜和有效锌含量总体上均较丰富,均属中等变异强度。土壤有效铜存在空间孤立现象,有效铁、有效锰和有效锌表现为空间聚集特征。茶园土壤有效铁和有效锌含量主要受土壤有机质含量的影响,有效锰含量则主要受坡度的影响。     

农田土壤微量元素含量的空间变异特征和影响因素

以浙江乐清市乐成镇为研究区域,采用地统计学和地理信息系统(GIS)相结合的方法,对土壤中有效态Fe、Mn、Cu、Zn和B含量的空间变异规律及其影响因素进行研究。描述性统计结果表明,土壤中微量元素Fe、Mn、B含量属于中等变异,Cu、Zn属于强变异。描述空间变异的半方差函数分析表明,Fe、Zn和B的最适模型是球状模型,Mn为指数模型,Cu为线性模型;Fe、Mn、Zn和B的块基比均小于25%,表明具有强烈的空间相关性,Cu的块基比大于75%,表明Cu含量具有较弱的空间相关性。土壤微量元素含量空间分布总体上呈现由东部向西部递减的趋势,其中Fe、Mn和B明显表现出连续分布的特点,Cu、Zn的分布没有明显的规律。土壤类型对Mn、Cu的含量有着显著影响,水稻土中Mn、Cu的含量显著高于红壤;土壤养分和微量元素的相关性分析可知,Fe与土壤pH、OM、全氮、碱解氮以及速效钾呈极显著相关,Mn、B与pH、速效磷和速效钾之间有显著或者极显著的相关性,Cu仅与速效钾显著相关,Zn的含量受土壤养分的影响较小,没有达到显著水平。     

丘陵红壤蔗区土壤的中微量营养元素的空间变异

在面积约24 km2的低丘红壤蔗区中,测定了土壤表层175个土样的中、微量有效养分(Ca、Mg、B、Zn)、有机质和pH值,结果表明,所有测试项目均为中等变异强度,测试项目彼此间基本上都有显著相关关系。地统计学的空间结构分析表明,微量元素有极强的空间相关性,其余均为中等程度的空间相关性,有效锌的变程最小(0.5 km),有机质的变程最大(7.1 km)。Kriging方法绘制的等值线图显示,各测试项目的分布值区域之间,以及与地形之间都有一定程度的空间相关性,交换钙、交换镁在微量元素亏缺区的含量都很高。     

宜宾地区土壤有效态微量元素空间变异特征及影响因素

为揭示宜宾地区土壤有效态微量元素含量空间变异特征及影响因素,采用地统计学、相关分析及回归分析等方法,结合GIS技术对研究区6种土壤有效态微量元素进行分析。结果表明:研究区土壤有效态Fe、Mn、Cu和Zn含量达丰富及以上水平,有效Mo含量适中,而有效B含量则处于缺乏水平,均值为0.24 mg kg~(-1)。半方差结果表明,6种指标均具有中等强度的空间自相关性,其空间变异受结构性因素和随机性因素共同影响。空间分布上,土壤有效Mo呈现出由西北逐渐向东南递增,有效B则呈现出大块面状缺乏,而其他4种元素总体表现为西南-东北沿线上含量相对较低,沿线两侧含量丰富的分布格局。影响因素分析表明,6种元素与pH总体呈极显著负相关,与有机质和氮素呈现极显著正相关;不同土壤类型对有效态微量元素含量具有一定的显著影响;海拔和坡度与有效态微量元素之间存在显著关系;而6种土壤有效态微量元素均在一熟和三熟制中平均含量相对较高。总体来看,土壤化学性状对土壤微量元素的空间变异作用强于土壤类型、地形因子和熟制。     

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。     

吉林省玉米种植区土壤养分空间变异特征研究

本文以吉林省中部玉米种植区9县市为研究区域,采用传统统计学和地统计学相结合的研究方法,探讨研究区域表层土壤（020cm）有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和pH值的空间变异特征。结果表明:各养分的变异系数在10%～100%之间,属中等变异;有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的块金值（C0）与基台值（C0+C）比值介于25%～75%之间,表现出中等强度的空间自相关,而全氮和pH值表现强烈的空间自相关;根据决定系数（R2）和残差平方和（RSS）进行模型选择,几种养分均用指数模型拟合的效果较好;依据GIS所做的养分空间变异图可以很好地反应该地区的土壤养分空间分布状况,可以为该地区土壤养分的综合评价和施肥管理决策提供依据。     

沧州市优质果品产区土壤中碘的空间变异特征

以沧州市优质果品产区泊头、沧县和献县3县表层土壤(0～20cm)全碘为研究对象,利用地统计与GIS技术相结合的方法研究了该地区土壤中全碘的空间变异特征。结果表明沧县和献县表层土壤中全碘数据呈正态分布,符合指数模型,泊头表层土壤中全碘数据经对数转换后符合高斯模型。沧县和献县表层土壤全碘具有较强的空间相关性,说明受气候、土壤母质、地形、土壤类型等自然结构性因素影响较大;泊头表层土壤全碘具有中等的空间相关性,说明由人类活动等随机因素引起的空间变异起很大作用。采用Kriging最优插值法得到了3县表层土壤全碘含量的空间分布图,结果表明研究区内3县表层土壤全碘的空间分布不均匀,主要受当地的水文地质地形影响,河流两岸及低洼地带全碘含量较高,反之则低,而某些地区全碘含量由于受到人类活动的影响也表现出局部的异常性。     

黄土沟壑区小流域土壤pH值的空间分布及条件模拟

土壤pH值是影响土壤养分有效性和化学物质在土壤中行为的主要因素,研究土壤pH值的空间分布特征对于土壤养分管理和土壤污染预测具有重要意义。该文用地统计学方法研究了环境因素复杂的黄土高原小流域土壤pH值空间分布特征。结果表明,黄土沟壑区小流域土壤pH值具有球形—指数套合模型的空间结构特征,其空间异质性主要来源于流域内土地利用和土壤侵蚀等随机因素。与有机质协同的Kriging法能较好地对土壤pH值进行估值,其估值范围小于实测数据,估值误差来源于复杂的环境因素。序贯高斯条件模拟的土壤pH值范围与实测数据接近,模拟的平均值低于实测数据,模拟误差来源于模拟过程中独特的Kriging算法及高斯特性。     

基于水稻冠层光谱信息的稻田土壤速效N的Cokriging插值研究

该文以嘉善县陶庄农场内一块3.34 hm²农田为试验区,研究样点土壤养分(土壤全N、全P、有机质、速效N、速效K)与水稻各生长期水稻冠层光谱的关系,并将光谱指数作为协因子,进行土壤养分的Cokriging插值研究。结果表明,正常施肥区各生长期根据TM、SPOT波段组合计算的某些冠层光谱指数,特别是比值光谱指数RSI、归一化光谱指数NDSI,与土壤速效N、有机质等土壤养分具有显著的相关性,可以作为协因子参与这些土壤养分的估算;选择正常施肥区分蘖期TM、SPOT组合中与速效N相关性最高的比值光谱指数TM4/TM3、B3/B2作为协因子,参与土壤速效N的Cokriging插值,与普通Kriging相比,插值精度有一定程度的提高,并且,当采样点越少,或土壤养分与协因子的相关性越高时,插值精度提高更明显。     

烟田土壤质地的空间变异性研究

为了解烟田土壤质地的空间变异情况进而为烟草精准施肥提供依据,本研究在地统计学和GIS的支持下,以半方差函数为基本工具,分析了平顶山地区典型烟区耕层土壤质地的空间变异特征,并运用普通克里格(Kriging)进行最优无偏线性插值,制作了黏粒、砂粒和粉粒的空间分布图。结果表明,研究区域内不同土壤颗粒在较大范围内存在空间自相关性,黏粒、砂粒和粉粒的空间自相关距离分别为609m、657m和429m;黏粒和砂粒由结构性因素引起的空间变异达80%。各向异性分析都表明,黏粒和砂粒存在较强烈的各向异性,粉粒各向异性则较小。对试验土壤来说,土壤质地具有较强的空间自相关性和变异性,这可能是影响土壤养分空间变异性的主要原因,因此在设计施肥方案时应考虑土壤质地空间变异性的影响。     

吉林省西部地区土壤微量元素有效性评价

本文研究了吉林省西部地区土壤中作物生长所需微量元素有效态含量, 并对各微量元素有效态含量满足作物生长所需的状况进行了评价。根据采集的几种典型土壤类型样品的分析,该地区土壤中Cu、B基本满足作物生长所需,Zn、Mn、Mo、Fe 低于作物生长所需的临界值,属缺乏状态。     

银川平原土壤盐分及盐渍土的空间分布格局

系统认识和掌握盐渍土的空间分布特征,是治理改良盐渍土的基础。在总面积约6 184.9 km2的银川平原引黄灌区布设101个采样点,分层（0～180 cm）测定了土壤全盐量,应用地统计学方法结合GIS技术对其空间分布特征进行了研究。结果表明,银川平原各层土壤盐分的分布类型均比较复杂,呈高度的偏态分布。土壤盐分的变异属于中等变异强度。0～120 cm土层盐分的空间相关距离一般在20～28 km;而深层（＞120 cm）土壤的空间相关距离较大,约34 km。银川平原表层土壤属于非盐化土、轻度、中度、重度盐渍土和盐土的土地面积分别为0、1 508.8、3 614.9、982.6和78.6 km2,总体属于中度和轻度盐化土类型,且呈现一定的盐分表聚趋势。重度盐渍土和盐土主要分布在银北的石嘴山市、平罗县、惠农县一带和银南的部分地区。总体来说,银川平原的土壤盐渍化现象依然严重,应加强研究与治理改良。     

重庆三峡库区耕地土壤重金属含量的空间变异性研究

对重庆三峡库区耕地土壤重金属含量的空间变异性研究结果表明,Hg和Cr服从对数正态分布,拟合得到Hg与Cr的半方差函数模型分别为幂函数和球状模型,且在一定范围内存在空间相关性;采用Kriging内插法对未测点重金属进行最优估计,所绘制的Kriging插值图反映了该区耕地土壤重金属Hg和Cr的空间变异特征。     

基于GARBF神经网络的土壤有效锌空间插值方法研究

以土壤有效锌为研究对象,构建遗传径向基函数(GARBF)神经网络对该元素属性值进行空间插值,以训练样本集的测定值与预测值之间的决定系数、逼近误差及检验样本的插值误差为评判标准,比较GARBF神经网络、径向基函数(RBF)神经网络、普通克里格(Ordinary Kriging)的拟合能力和空间插值能力。结果表明:同一区域两种抽样方案(a、b)下三种插值方法对训练样本的拟合能力为GARBFRBFOr-dinary Kriging。以平均绝对误差和误差均方根作为插值精度的评价指标,GARBF与RBF神经网络相比,训练样本的逼近误差分别降低0.22～0.25(a方案)和0.10～0.11(b方案),检验样本的插值误差分别降低0.13～0.11(a方案)和0.02～0.13(b方案);GARBF神经网络与Ordinary Kriging相比,训练样本的逼近误差分别降低1.12～1.40(a方案)和1.45～1.88(b方案),检验样本的插值误差分别降低0.20～0.24(a方案)和0.14～0.32(b方案),GARBF神经网络的误差最小,插值精度最高。从GARBF神经网络的插值图可以看出,遗传算法避免了神经网络容易陷入局部最优点,扩大了对土壤中相关空间信息的搜索范围,在一定程度上避免了类似克里格插值的"平滑效应"。     

基于多维分形的铜陵地区土壤中Pb元素空间分布

克里格插值法的平滑作用使其无法反应空间分布的奇异性。该文将多维分形地统计学方法应用于铜陵地区土壤中Pb元素的空间分布研究中。通过将克里格插值法与多维分形方法的结果进行对比发现,该地区土壤中Pb元素有较强的空间自相似性,多维分形方法合理地强化了局部区域的估值结果,可以较好的表达土壤元素空间分布的局部奇异性。多维分形方法可以广泛应用于土壤元素空间分布的研究,尤其是矿区土壤重金属元素空间分布的研究。