基于VTK土壤养分三维可视化研究与实现

土壤养分空间分布的三维可视化对描述土壤中元素的空间分布规律、变量施肥及评价具有重要意义。三维可视化与传统的二维空间变异专题图相比,表示三维数据更自然、更清晰、更直观。利用Python语言引入三维可视化类库VTK,采用三维Kriging插值方法,实现了土壤养分空间分布的三维交互。以榆树市试验田土壤养分三维可视化为例,在肥力评价的基础上,验证了变量施肥的实验结果,比二维空间变异图更加直观,更有说服力。     

基于GIS与GPS的中国农村精准施肥的方法研究

在利用GIS和GPS研究土壤养分空间变异的基础上,以农户作为精准施肥的单元,探讨在中国农村进行精准施肥的途径。结果表明,不同农户地块养分存在一定空间变异性,由此导致相邻农户施肥量存在差异性,而采用农户为单元的施肥推荐既可以避免土壤养分空间变异造成的推荐施肥偏差,又可考虑中国农村分散经营的实际的状况,从而使土壤养分管理更加精细化。     

土壤养分变异与推荐施肥初探

采用全球卫星定位系统(GPS)对黑龙江省双城市双城镇中兴村土壤进行网格取样(100m×100m),用土壤养分系统研究法对大、中、微量元素进行分析。结果表明,土壤中的营养元素均存在变异。根据土壤养分的抽样分布,可将养分分为两类,一类为偏斜型营养元素,主要有氮、磷、硫等;另一类为不偏斜营养元素,主要有钾、锰、铜、钙等。造成土壤养分偏斜的主要原因是施用化肥。对施肥历史较长,且施肥量较大的偏斜元素进行施肥推荐时,不仅要考虑地块的养分平均含量,同时还要考虑土壤养分的空间变异状况;对于非偏斜元素的推荐施肥以大田土壤养分平均值即可。     

基于GIS长期定位耕地土壤养分时空变异评价研究——以肥城市为例

基于GIS技术,通过分析肥城市长期定位耕地1998年至2004年的土壤养分指标,采用相关系数法确定土壤养分指数权重,应用ArcGIS软件制图与空间分析功能,利用SAS软件对养分数据进行统计分析.研究结果表明,1998～2004年间肥城市长期定位耕地土壤养分指标和土壤养分指数时空变异规律总体呈上升趋势.土壤养分指标的时间变异规律为土壤有机质、有效磷和速效钾含量均随时间延续呈上升趋势,最大上升幅度分别达3.20 g kg-1、15.29 mg kg-1、40.07 mg kg-1,土壤碱解氮平均维持在76.67 mg kg-1左右;其空间变异规律为土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾县域大部分区域均趋于升高,仅有小部分区域趋于降低;土壤养分指数的时空变异规律呈增长趋势,有41.31%的区域上升,仅9.05%的区域降低.研究明确了提高农业科技投入的方向和区域,对现代农田配方施肥、平衡施肥和区域养分资源综合管理具有积极意义.     

土壤速效养分空间变异研究

结合传统统计与地质统计学方法对新疆洛浦县多鲁乡哈拉浦村小麦地耕层土壤速效养分进行空间变间变异研究,其土壤速效养分变异均属中等变异,幅度在18;～33;.应用地质统计学分析其空间变异性,土壤有机质、全氮、碱解氮具有强烈的空间相关性,C0/C0+C比值在9.2;～18.9;,表明空间变异主要由土壤母质、地形、气候等非人为因素引起;土壤速效磷、钾具有中等相关性,C0/C0+C比值分别为50.7;和44.8;,表明其空间变异主要由施肥、作物、管理水平等人为因素引起.     

双城土壤养分空间变异与玉米分区施肥技术研究

采用全球卫星定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)技术,对黑龙江省双城市粮田耕层土壤进行了空间变异特征和分区施肥研究.结果表明,黑龙江省西南部玉米主产区黑钙土养分含量比较丰富,硼含量较高,氮含量较低.土壤中B、N、S、P的空间分布具有明显的变异性.土壤中B元素空间分布的偏斜程度较大.土壤养分偏斜程度与土壤养分变异系数之间存在密切的线性相关关系,相关系数R=0.9674.玉米分区平衡施肥取得了显著效果,较习惯施肥平均增产851 kg/hm2,平均增产率10.9%,平均增收610元/hm2.     

基于GIS的土壤养分分区管理模型研究

 通过土壤网格取样、室内分析及 ASI施肥推荐等方法 ,在地理信息系统支持下 ,建立了区域土壤养分分区管理模型。该模型以土壤空间变异为基础 ,地统计学为手段 ,土壤分块管理为目的 ,考虑了土壤的空间变异和我国农村分散经营的实际 ,可为土壤养分管理提供合理的施肥量 ,也可为区域养分管理提供宏观决策。通过对河北省辛集市马兰试验区的实施与验证 ,在 Arc Info平台上 ,用土壤养分分区管理模型进行施肥推荐 ,同时给出整个区域的土壤养分分布图、分区土壤养分分级图、土壤养分管理图和养分施用推荐表等。它既避免了土壤养分空间变异性所造成的施肥推荐偏差 ,又能考虑土壤养分严重缺乏的地块 ,使土壤养分管理趋于更加合理。     

山地丘陵交错地带耕层土壤pH和养分空间变异特征及影响因素分析

[目的]研究山地丘陵交错地带耕层土壤pH和养分空间变异特征及影响因素,为指导山地丘陵交错地带开展农业生产和科学定量施肥提供参考依据.[方法]以湖北省广水市山地丘陵交错地带耕层土壤为研究对象,通过实地调查和室内检测获得200个土壤样点的相关数据,采用统计学、地统计学和GIS相结合的方法,分析土壤pH和有机质等土壤养分元素的空间分布特征及其影响因素.[结果]湖北省广水市山地丘陵交错地带耕层土壤pH和有机质、全氮、有效磷、速效钾、缓效钾含量变异程度均属中等变异,土壤养分元素均有弱空间相关性特征.养分含量在空间上以集聚分布为主,相互关系较弱,养分元素的块金效应值均处于25%~75%,养分元素的空间变异性受随机性因素和结构性因素共同影响.耕层土壤的pH介于5.5~6.5,以弱酸性土壤为主;有机质含量级别为适宜,有效磷、速效钾和缓效钾含量较高;全氮含量较低,含量级别为缺乏.有机质含量与生物多样性呈正相关,全氮含量与海拔和坡度呈负相关,速效钾含量与海拔呈负相关、与有效土层厚度呈正相关,缓效钾含量与有效土层厚度呈正相关,但相关性均较弱.[结论]湖北省广水市山地丘陵交错地带耕地表层土壤养分中除全氮含量较低外,其余养分元素的含量均不缺乏.土壤pH及主要养分元素的空间变异受自然因素和人为因素的共同作用.对于山地丘陵交错地带的耕层土壤养分含量而言,灌溉能力、海拔、坡向、坡度、有效土层厚度和生物多样性为主要影响因素.     

黄土高原南麓县域耕地土壤速效养分时空变异

在生态脆弱的黄土高原南麓合阳县,以1983、2006年耕地土壤速效氮、磷、钾含量为对象,利用空间自相关、变异函数及分形维数等方法,研究县域土壤速效养分时空变异特征及主要影响因素.结果表明,从1983到2006年,除土壤速效钾外,耕地速效氮、磷的平均含量分别提高73.98％和92.69％;土壤速效养分全局Moran''s I指数和空间相关距均呈递减变化、分维数增加,预示其空间结构减弱,随机变异性增强.土壤速效氮、磷含量在绝大部分研究区域内呈现不同程度累积,而速效钾含量则在59.65％的耕地上减少;导致其不同变化的因素有耕地利用方式、施肥管理、灌溉、土壤类型等,其中以土地利用方式和施肥管理措施的影响最大.     

吉林省梨树县保护性耕作土壤养分空间变异性研究

为了科学合理地制定农田施肥方案,提高养分资源的利用率,促进变量施肥技术的发展;以吉林省梨树县高家村和金山村的农田土壤养分为例,利用地统计学模型,结合GIS技术,研究了保护性耕作对黑土土壤养分空间变异性的影响;保护性耕作土壤养分的空间变异属于中等变异强度,大于传统性耕作土壤养分的空间变异性;保护性耕作模式下土壤养分比传统性耕作模式下土壤养分的结构性强,具有较强的空间自相关性,除速效磷外,传统性耕作模式下土壤养分的最大变程均小于保护性耕作模式下土壤养分的最大变程;土壤养分的空间变异图表明,保护性耕作模式下土壤养分呈团块状分布,传统性耕作模式下土壤养分呈垂直于垄向的条带状分布;保护性耕作土壤养分空间变异性受自然因素影响较大,而传统性耕作土壤养分空间变异性受人为随机因素影响较大;保护性耕作模式下土壤养分的空间变异大于传统性耕作模式,而且结构性和相关性较强,说明精准施肥更适用于保护性耕作模式。     

村级农田土壤养分特征及其空间变异性

利用“网格”取样、土壤养分状况系统研究法、地统计学方法及地理信息系统技术探讨了湖北省1个自然村(梅家墩村)土壤的养分特性及其空间变异规律。结果表明:①土壤有机质、NH4 -N和有效K的含量普遍较低,有效P的含量相对较高,土壤有效S、B、Mn和Zn的含量低于临界值的比例分别为51.8％、16.5％、44.6％和79.9％;②土壤有效养分含量的变异系数按如下顺序逐渐增大:pH相似文献   

大比例尺度下土壤的养分特征及其空间变异性研究

利用“网格”取样、土壤养分状况系统研究法、地统计学方法及地理信息系统技术探讨了湖北省 1个自然村 (光芒村 )土壤的养分特征及其空间变异性。结果表明 :(1)土壤有机质、NH4+ N和有效K的含量普遍较低 ,有效P的含量相对较高 ,土壤有效S、B、Mn和Zn的含量低于临界值的比例分别为 4 8.8%、4 9.6 %、6 4 .3%和73.6 % ;(2 )土壤 pH及有效养分含量的变异系数按如下顺序逐渐增大 :pH 相似文献   

东南地区土壤养分的空间变异性与取样策略I．土壤属性与大量元素

在我国东南6省(市)选择代表性区域(自然村),采用ASI和地统计学等方法对耕作土壤的pH值、有机质、有效氮、磷和钾的空间变异性与合理取样数量进行了研究。结果表明,①pH值和有机质是相对稳定的土壤属性,在整个研究区域其变异较小,近似于正态分布;施肥元素的变异则较大,表现出明显的负偏峰分布特征。②尽管某些土壤属性或大量元素的总体变异性相似,但在各研究区域,其实际半方差结构并不相同。③对于明显偏峰分布的土壤养分来说,建议采用最适分配法确定合理取样数量。纯随机合理取样数量可在一定程度作为参考。     

东南地区土壤养分的空间变异性与取样策略Ⅱ.中微量元素

在我国东南5省选择6个代表性区域(自然村),采用ASI和地统计学等方法对耕作土壤的有效Ca、Mg、S和Zn的空间变异性与合理取样数量进行了研究.结果表明,①中微量元素的一般变异性大小顺序为:S＞Zn＞Mg＞Ca,有效Ca和Mg的变异主要受土壤母质和微地形等区域性因素的影响,有效Zn的变异主要与作物布局和施肥水平等随机性因素有关,有效S的变异则同时受水分条件、作物布局和施肥水平的制约;②尽管某些中微量元素的总体变异性相似,但在各研究区域,其实际半方差结构并不相同;③对于明显偏斜的土壤养分来说,建议采用最适分配法确定合理取样数量,纯随机合理取样数量仍可作为重要参考.     

乌鲁木齐县蔬菜地土壤养分空间变异研究

以乌鲁木齐县蔬菜主产区的三个乡为例,采用GIS与地统计学相结合的方法对其耕层土壤(0～20 cm)的有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾等5种养分要素的空间变异特征进行分析.结果表明:全氮变异函数曲线的理论模型能很好地符合球状模型;有机质、碱解氮、速效磷、速效钾的变异函数曲线则符合线性无基台模型.有机质、速效磷和速效钾具有很强的空间相关性,说明受母质、地形、土壤类型等自然的结构性因素影响较大;碱解氮具有中等的空间相关性,说明对施肥、作物、管理水平等随机因素引起的空间相关性起很大作用;全氮的空间相关性很弱,说明人为活动严重削弱了结构性因素造成强的自相关作用.     

黑龙江食品安全示范区农田土壤养分空间变异研究

以面积为450000m2农田为采样区,使用手持式GPS定位,网格法采集0￣20cm耕层土壤样品,实验室测定土壤碱解氮、速效磷、速效钾和有机质的含量。应用传统统计学方法和空间分析方法对土壤养分变异进行了研究。结果表明,土壤养分性质均存在着空间变异性,受常规施肥措施影响较大的碱解氮、速效磷、速效钾变异相对较大;常规施肥有机质投放较少,变异相对较小;土壤养分性质均存在半方差结构,分别拟合Circular、Pentaspherical、Exponential模型,碱解氮、速效磷、速效钾和有机质均显示中等的空间相关性。     

丹江口库区土壤养分状况及空间变异性研究——以丹江口市小茯苓村小流域为例

采用传统统计学和地统计学相结合的方法,对南水北调工程丹江口库区丹江口市小茯苓村面积约6km~2的小流域耕层土壤养分状况空间变异性进行了分析和研究.结果表明,土壤N、P、Zn普遍缺乏,是目前土壤培肥的重点.不同土壤养分含量的变异情况存在较大差异,其中土壤有机质、速效P、有效Cu、Mn、Fe测试值变异较大,而pH值的测试值变异较小.不同土壤养分的空间变异结构存在较大差异,土壤全K、缓效K、速效N、速效P、速效K、有效Zn含量空间变异结构差,其含量渐变性分布规律差;有机质、全N、全P、有效Cu、Mn、Fe,pH值等的空间变异结构明显,呈较明显的渐变性分布规律,其最大相关距离在596m以上.     

基于GIS的土壤养分空间变异状况研究

运用地理信息系统(GIS)软件结合地统计学理论知识,对吉林省榆树市弓棚镇十三号村的2块农用田土壤(0～20 cm)的239个土样进行样品化验分析,结果表明土壤肥力状况属中等偏上的水平.同时应用GIS的空间分析技术对其进行空间异质分析研究,建立土壤有机质,速效磷,含水量等养分含量的空间分布图,对2块地的土壤养分状况进行比较,分析其空间分布的规律.探明其主要影响因素是速效养分在土壤中的移动性的大小.     

山核桃林地土壤肥力状况及其空间分布特征

为探明山核桃Carya cathayensis产地土壤肥力质量状况和空间分布特征,指导林农合理施肥,选取杭州市临安区山核桃产区为研究区域,以土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾为研究对象,开展了该区土壤养分状况等级评价,并采用地统计学等空间分析方法对土壤养分空间分布特征进行研究。结果表明:研究区土壤pH值平均为pH 5.23,87%土壤pH值为pH 4~6,研究区土壤酸化严重。土壤有机质平均为31.6 g·kg-1,土壤碱解氮、有效磷、速效钾平均分别为155.40,14.04,85.73 mg·kg-1。根据《浙江土壤》肥力等级划分标准（1级土壤成分质量分数低,4级土壤成分质量分数高）可知:土壤有机质质量分数主要处于第3等级和第4等级,比例为54%。土壤碱解氮质量分数处在分级标准的第3等级且所占比例为76%。土壤速效钾大于50 mg·kg-1的区域占80%。相反,土壤有效磷不足,63%的土壤有效磷不足10 mg·kg-1,处在第1等级和第2等级标准,难以满足山核桃生长。土壤各养分变异系数为27.15%~141.03%,表明研究区林地土壤养分具有不同程度的变异性。空间分析结果显示:研究区土壤pH值和养分均具有明显的空间分布格局。山核桃产量高低不一,与土壤养分具有一定的空间对应关系。山核桃林地土壤严重酸化,土壤有机质、碱解氮和速效钾都比较充足,而大部分地区有效磷不足。