江淮丘陵地区土壤养分空间变异特征——以安徽省定远县为例

以安徽省江淮丘陵地区的定远县为例,利用测土配方施肥获取的1 401个农田表层样点数据,运用地统计学方法和GIS技术研究了土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、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,定远县SOM含量为17.74 g/kg,TN含量为1.04 g/kg,AP含量为13.45 mg/kg,AK含量为115.00 mg/kg,属中等水平。变异系数介于28.85%~73.38%,属中等变异强度。地统计分析表明,定远县土壤养分的变异函数符合指数模型,具有中等强度的空间自相关性,SOM和TN的空间自相关性稍强。土壤养分在空间上呈块状分布,SOM、TN和AK的空间分布总体上东南高、西北低;AP总体上西高东低。土壤养分空间变异主要受地形和土壤类型影响。     

黑龙江省巴彦县土壤养分空间变异规律与格局分析

本文在349个采集土壤表层(0～20cm)样本分析基础上,运用地统计学与GIS相结合的方法,研究了黑龙江省巴彦县典型区域土壤有机质、速效磷、速效钾、pH值的空间变异特征,并结合巴彦县实际情况分析了这四种养分的影响因素。研究结果表明:土壤有机质、速效钾、pH值的变异函数曲线符合指数模型,土壤速效磷的理论模型符合有基台的线性模型;在空间结构上,土壤有机质、速效钾、pH值空间自相关性中等,土壤速效磷量表现强弱的空间自相关性;采用Kriging插值方法,分析研究区域的土壤养分空间格局分布可以看出,四种土壤养分的空间分布具有较明显的地域性,速效磷与速效钾以中部为最低,并向四周呈波状扩展增加,土壤有机质、pH值的分布则较为随机。     

淮北平原农田土壤养分空间变异特征——以安徽省蒙城县为例

以安徽省淮北平原的蒙城县为例,利用测土配方施肥获取796个农田表层样点数据(0~20 cm),运用地统计学方法研究了土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、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,蒙城县SOM含量为17.14±2.70 g kg~(-1),TN含量为0.85±0.14 g kg~(-1),AP含量为16.63±9.66 mg kg~(-1),AK含量为129.63±35.24 mg kg~(-1),属中等水平。变异系数介于15.75%~58.09%,属中等变异强度。地统计分析表明,蒙城县土壤养分的变异函数符合指数模型,具有中等强度的空间自相关性。SOM和TN的空间自相关性稍强,AP和AK的空间自相关性稍弱。土壤养分在空间上呈块状分布,SOM、TN和AK的空间分布总体上北高南低、在东南—西北方向上变异较强,在西南—东北方向上变异较弱。AP含量总体上由北到南,先降低再升高。     

潮褐土土壤养分的空间分布特征

应用主成分分析方法和地统计学方法,对河北省栾城县一15hm2试区里潮褐土全氮、全磷、有机质、速效磷、速效钾、碱解氮、NH+3-N等土壤养分含量的空间变异规律进行了定量分析。为实现土壤养分的精准管理和4-N和NO-变量平衡施肥提供了科学依据。     

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。     

不同尺度下土壤养分空间变异特征的研究

在不同取样尺度下采集了农田土壤样品并测定土壤有机质、全N和有效P含量，研究不同尺度下地统计学方法对土壤养分空间变异分析的适用性和空间插值质量。研究结果表明，大比例尺下土壤有机质含量、有效P含量、全N含量的分布呈正态分布，在中小比例尺下呈现轻微偏态分布。各养分空间变异系数存在明显空间变异(C．V.介于17％—27％之间)，大比例尺下，空间变异较小；中小比例尺下，空间变异程度大(C.V.和峰度值较小)。在各种尺度下，土壤养分均存在典型的半方差结构，表明在各种取样比例尺下采用地统计学方法进行土壤养分空间变异分析都是可行的。在大中比例尺下，各养分块金系数介于0．28—0．38之间，表明土壤养分具有明显空间自相关；而在小比例尺下，块金系数介于0—0．17之间，表明土壤养分具有强烈空间自相关，其中有机质含量具有恒定的空间自相关(块金系数为0)，有效P含量的空间自相关程度相对较弱；空间插值和交互检验结果表明，球状模型空间插值结果与实测结果符合性很好，交互检验均达到极显著水平。在小比例尺下其估计比大比例尺下精度更高。不同养分的空间预测结果质量不尽相同，土壤有机质含量空间预测符合度最高。     

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。     

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。     

采样尺度对土壤养分空间变异分析的影响

以高密度土壤养分采样数据为数据源,通过随机抽取生成不同采样尺度的样点数据,分析采样尺度对土壤养分空间变异特征分析的影响。研究结果表明:区域土壤养分预测均值随采样尺度减小呈下降趋势,而变异系数增加;养分空间分布的全局趋势随采样尺度增大而增强,但不影响半方差模型;当采样尺度较大,样点间自相关较弱时,相对较少的样点也能满足区域统计参数估测分析需要,但不能用于空间变异特征和插值分析;当样点数大于最佳采样数时,养分统计参数、空间变异特征和插值分析随着采样尺度减小而精度提高,当采样尺度达到0.2左右时,能够满足中等空间变异的土壤养分空间插值分析需要;样点空间布局对相关距和空间插值分析精度的影响比采样尺度本身更为显著。     

地形因子与土壤养分空间分布的相关性研究

运用地统计学和GIS技术,研究丘陵地区土壤养分的空间变异性,探讨地形因子对土壤养分含量空间分布的影响。结果表明,N、K的空间变异主要来自随机因素,而Mg及其他养分的空间变异性在一定程度上受地形等结构性因素的影响。OM、N、P、K几种大量元素与海拔呈显著正相关,Ca、Mg、S与海拔呈负相关;N与坡度呈显著正相关,Ca与坡度呈显著负相关;OM、N、P与坡向呈负相关,Ca、Mg与坡向呈显著正相关关系;而K、S与地形因子的相关性不显著。研究地形地貌与土壤养分之间的空间关系,为进一步合理地进行土地利用规划提供了理论依据,并且对土壤养分综合管理以及进行土壤改良和耕作都具有一定的指导作用。     

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。     

20年来东北典型黑土地区土壤肥力质量变化

通过大量样品分析和数据收集,研究了最近20年来东北典型黑土地区土壤肥力质量主要指标——pH、有机质、速效磷、速效钾和黏粒的变化情况,并在地理信息系统和地统计分析的辅助下,研究了该5项肥力指标以及综合肥力指数的时空变异规律。结果表明:20年中该地区土壤pH、有机质和速效钾平均含量明显降低,速效磷平均含量有较大增加;速效磷的变异系数变化最大,pH变化最小;20世纪80年代该地区土壤肥力综合指数以一、二级为主(80%以上),但21世纪初土壤肥力质量几乎被二、三级地所占据(98%以上)。该地区土壤肥力质量明显降低可能与长期以来重种轻养有关。     

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。     

高阳县农田土壤速效养分空间变异特征研究

土壤养分空间变异的研究对指导测土配方施肥具有重要意义。为了便于土壤养分的管理, 以河北省保定市高阳县为例, 应用地统计学和GIS相结合的方法, 研究了农田土壤速效氮、磷、钾含量的空间变异特征。结果表明: 土壤速效氮、磷、钾的含量范围分别为10.50~210.00 mg·kg^-1、1.02~197.75 mg·kg^-1和14.51~376.18 mg·kg^-1, 平均值分别为76.32 mg·kg^-1、22.28 mg·kg^-1和128.34 mg·kg^-1, 变异系数范围为36.11%~79.71%, 属于中等强度变异。速效氮、磷、钾的C0/(C0+C)值均介于25%~75%, 表现出中等强度的空间自相关, 空间变异是结构因素和随机因素共同作用的结果, 空间相关距离分别为43.96 km、1.05 km和51.94 km。通过插值误差的比较得出最优拟合模型, 速效氮、磷、钾最好的理论模型分别为球状模型、指数模型和球状模型, 趋势效应参数宜选取0阶。然后用普通克里格方法绘制了土壤速效氮、磷、钾的空间分布图, 速效氮含量绝大部分属低等水平, 无明显分布特征, 速效磷空间分布呈条带状, 速效钾空间分布呈条带状和岛状分布相结合的特点。     

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。     

典型喀斯特峰丛洼地坡面土壤养分空间变异性研究

采用线形取样,利用地统计学方法研究了典型喀斯特峰丛洼地坡面土壤养分的空间变异特征.结果表明:有机碳、全氮、碱解氮和速效钾具有相似的空间变异结构,其变程变化在212～251 m之间,与坡面不同土地利用方式的空间范围相当.全磷和全钾的变异尺度较小,为141.2 m和120.6m.受部分耕地施用磷肥影响,速效磷的变异尺度最小,仅为85.1 m.除pH值外,土壤各养分均表现为强烈的空间相关性.有机碳、全氮、碱解氮等养分的空间分布表现出随着海拔高度增加而增大的特征,人类的耕作管理和峰丛洼地特殊的水文地质过程是影响土壤养分空间变异的主要因素.     

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。     

不同阈值下土壤盐分的空间变异特征研究

指示克里格法(Indicator Kriging,IK)应用的关键是阈值的合理选择。本文以黄淮海平原盐渍土改良区典型县域禹城市为研究区域,在1.0 g kg-1、2.0 g kg-1、3.0 g kg-1等3个盐分阈值下,对0～20 cm耕地土壤盐分的变异函数、预测概率、预测概率空间分布的变化规律进行了研究。结果表明,(1)不同阈值下土壤盐分含量均具有中等强度的自相关性,随着阈值的减小,土壤盐分的空间结构性增强,变异函数的模型精度增大,因此从指示变异函数模型精度考虑,1.0 g kg-1盐分含量为研究区域盐渍化风险评价的最佳阈值;(2)土壤盐分的预测概率最大值和预测概率均值随盐分阈值的减小而增大,可为不同土壤盐渍化风险评价目标下的阈值选择提供参考;(3)不同阈值下土壤盐分的概率预测分布存在空间上的规律性与相似性,高概率区域主要集中在研究区域的西部,低概率区域主要集中在研究区域的东部。研究区域土壤盐分含量的概率分布与地形地貌特征和河流的分布状况有着密切的关系。     

农田表层土壤养分空间变异特性研究

为给田间养分监测设施布设方法提供依据,在陕西杨凌选取2块农田,采用12 m×12 m嵌套6 m×6 m的采样方法,采集表层土壤（0～20 cm）养分数据,运用经典统计、地统计学结合Kriging插值方法,分析农田土壤养分空间变异特征。结果表明：冬小麦抽穗期与成熟期农田表层土壤全氮（TN）变异系数<10%,为弱变异,土壤有机质（SOM）、有效磷（AP）变异系数介于10%与100%之间,为中等变异,有效钾（AK）和铵态氮（NH4+-N）变异系数>100%,为强变异,成熟期硝态氮（NO3--N）由强变异转为中等变异。土壤养分最优半方差模型为球状模型,作物不同生育阶段,土壤养分空间相关性存在一定的差异,土壤SOM、TN块金系数<25%,空间相关性强烈,以结构性因素为主导;冬小麦抽穗期速效态养分块金系数介于25%与75%之间,空间相关性中等,随机性因素主导,成熟期<25%,空间相关性增强。采样密度由6 m×6 m变为12 m×12 m时,变异程度保持不变,土壤养分空间变异系数差值在0.04%～59.48%范围内,成熟期2号样地的AK除外,块金系数差值在0.065%～34.177%范围内,2种采样间距获得的土壤养分空间变异特征基本一致,建议选用12 m×12 m网格。