半干旱农牧交错区土壤养分空间变异特征分析——以内蒙古伊金霍洛旗为例

本文以伊金霍洛旗为研究区,通过GIS平台对土壤养分中的有机质、全氮、速效钾的空间插值方法进行了比较并得到了最优插值图。然后分析了该旗土壤养分的空间分布规律,为该地区的农业生产布局和生态环境建设提供了依据。通过比较后认为,在该地区有机质的空间插值用反距离权重法为好,而全氮和速效钾的空间插值以克吕格法的指数模型和高斯模型为好。地统计学分析结果表明:有机质、全氮和速效钾的变程分别为11853m,8932.2m和732.99m,全氮和速效钾具有中等空间相关性,而有机质空间相关性较弱。有机质含量普遍偏低,在91%的面积中有机质含量低于10g/kg,其相对高值区呈离散分布,可能与隐域植被的分布有关。全氮含量与有机质含量分布相似,在70%的面积中低于0.75g/kg,而速效钾含量中等,介于102.04-103.31mg/kg之间。在三个不同的景观亚区中,乌审凹地亚区的土壤养分状况较好,黄土丘陵亚区养分状况最差,毛乌素沙地亚区介于它们之间。     

县域土壤养分空间变异分析——以蒲城县为例

借助GIS和地统计学方法对蒲城县土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾4种土壤养分的空间变异特征进行了分析。传统统计分析结果表明:4种土壤养分的变异系数在21%～80%之间,均属于中等变异性。地统计学半方差分析结果显示:碱解氮、有效磷和速效钾的基底效应介于25%～75%,具有中等空间相关性;有机质的基底效应为78%,空间相关性较弱。最后采用普通克里格插值方法,输出土壤养分空间分布图,据此分析土壤养分空间分布特征。     

毛乌素沙区土壤养分含量特征及其生产性能反应——以乌审旗为例

对乌审旗土壤养分测定结果表明,水成土和半水成土(沼泽土、草甸土),有机质含量高,潜在肥力强,速效养分差;地带性土壤(栗钙土)、初育土(黄绵土、风沙土),有机质含量低,但速效养分较高。产生上述现象的原因,决定于环境因素和土壤资源利用的管理水平,特别是水热条件的作用很大。 通过乌审旗土壤养分分析,可以看出毛乌素沙区,土壤养分含量较低。除沼泽土和草甸土有机质含量可作为一级肥力外,分布面积广阔的风沙土,黄绵土,肥力水平均属二级以下,必然影响农作物和牧草的产量。     

县域耕地土壤养分时空变异特征研究

土壤养分空间变异研究是精准农业实施的前提,对提高粮食作物单位面积产量和保护农业生态环境具有重要作用。为掌握陕西渭北旱塬区土壤养分时空变异规律,综合空间自相关和重心模型,分析1980—2007年、2007—2017年白水县耕地土壤有机质(SOM)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的时空变异特征。结果表明：(1)研究区土壤SOM的平均含量分别增加了1.29、3.22 g·kg^-1,AP的平均含量分别增加了6.89、24.45 mg·kg^-1,仅有AK的平均含量呈现出先减少后增加的趋势。(2)三期耕地土壤养分的变异系数范围为30.2%～90.8%,属于中等变异。1980—2017年,耕地土壤SOM、AP和AK的全局Moran’s I指数均降低,空间结构性减弱,随机因素作用增强。(3)土壤SOM、AP和AK含量均有不同程度的增加,土壤SOM含量总体呈北低南高分布,土壤AP、AK含量分布情况较为一致,呈东高西低。(4)土壤SOM含量重心在东南方向发生偏移,AP、AK含量重心在东北方向发生偏移。土壤养分标准差椭圆空间分布格局同研究区分布方向一致,转角呈现“...     

宁夏不同农业生态区土壤养分时空变化特征

根据宁夏耕地土壤监测结果,分析了不同农业生态区土壤氮磷钾养分含量的时空变化特征。结果表明,在1970～2000年的30a里,土壤全氮、全磷和全钾含量没有发生显著变化,而土壤碱解氮和有效磷含量呈较显著或显著增长态势,土壤速效钾含量在山区没有明显增减,而在灌区近15a呈明显下降态势。从两个地区比较来看,土壤氮磷钾养分含量总体上都是灌区高于山区,其中地区间差异最大的是土壤有效磷含量,具有极显著差异的是全氮、碱解氮和有效磷含量,全钾和速效钾含量在地区间存在较显著或显著差异,全磷量在地区间没有显著差异。从地区内变异系数来看,除土壤全钾外,其他都是山区显著大于灌区,山区变异系数的大小依次为全氮>有效磷>速效钾>碱解氮>全磷>全钾,灌区变异系数的大小依次为碱解氮>有效磷>速效钾>全氮>全磷>全钾。不论山区还是灌区,土壤全钾量的变异系数都是最小。     

吉林省西部半干旱地区土地利用方式对土壤养分的影响——以吉林省通榆县为例

选取位于吉林省西部的通榆县作为研究区,利用全国第二次土壤普查数据和2006年土壤采样分析数据,结合土地利用数据,研究土地利用方式及其动态变化对县域尺度表层(0~20 cm)土壤养分的影响。结果表明:近20年来通榆县土地利用格局变化显著,表层土壤全量养分显著降低,土壤有机质和速效养分则无显著变化。2006年耕地、林地和草地的土壤有机质、全氮、全钾、速效氮、速效磷含量无显著差异,全磷和速效钾含量差异性显著;除全磷、全钾和速效钾外,盐碱地土壤养分含量均显著低于耕地、林地和草地。除荒地开垦后土壤有机质含量增加,毁草、毁湿开荒以及多年放牧和耕作均造成土壤有机质含量降低;不同土地利用变化过程对土壤全量养分的影响以降低含量为主,而速效养分则以增加含量为主。     

宁夏主要枸杞产区施肥现状与土壤养分特征

为了摸清宁夏主要枸杞产区施肥现状和土壤养分丰缺状况,采用问卷调查的方式分别调查了宁夏中宁(n=112)和惠农(n=20)不同树龄枸杞施肥种类和施肥量等情况,并分别通过48和18个监测点的土样采集与测定,分析评价了其土壤养分含量现状。结果表明,中宁枸杞施肥采用有机无机配施,而惠农枸杞重施化肥,两地枸杞施用化肥种类以尿素、二铵和复合肥为主(投入农户比例达88.9%~100.0%)。中宁不同树龄枸杞N、P_2O_5、K_2O养分投入量分别为716~909、654~1043、149~194 kg·hm~(-2),惠农分别为549~552、276~285、69~74 kg·hm~(-2)。两枸杞产地0~30 cm耕层土壤有机质、全氮和速效钾平均含量差异不大,但中宁土壤速效磷平均含量(135.7 mg·kg~(-1))明显高于惠农(49.3 mg·kg~(-1))。两枸杞地土壤速效氮素残留以硝态氮为主,且随着树龄增加而增加。6~10年和≥10年中宁枸杞地土壤速效磷含量分别是≤5年的3.3和2.5倍,但两地土壤速效钾含量差异不大。因此,建议宁夏中宁和惠农枸杞生产中,应采用有机无机配施的原则,根据不同树龄枸杞和目标产量,合理控制氮、磷肥总量,适当增施钾肥。     

甘肃省灌漠土土壤养分空间变异特征

结合传统统计与地质统计学方法对甘肃省河西地区武威灌漠土有机质、NH4 -N、有效P及K的空间变异性进行了分析。结果表明:所测定的四种土壤养分含量具有较大的空间变异,变异系数在20.299%～53.812%之间,土壤NH4 -N及有效P含量的变异较大,变异系数分别为53.812%及51.347%;土壤K和有机质的变异系数分别为43.155%和20.299%。地质统计学分析表明该区域土壤P、K有效含量具有强烈的空间相关性,其块金值/基台值[C0/(C0 C)]分别为8.031%和0.560%;土壤NH4 -N及有机质具有中等程度的空间相关性,[C0/(C0 C)]分别为39.111%和32.351%。土壤有机质、NH4 -N、速效P及K等含量的最大相关距在129～2354m之间,其中土壤有效N含量的最大相关距最长(2354m),有机质含量次之(981m),K含量最短(129m)。土壤OM及NH4 -N的分形维数分别为1.891和1.912,土壤有效P及K的分形维数均为1.984。随机因素如种植制度、施肥方式等耕作措施对土壤有机质及氮的影响较大,而对土壤磷、钾的影响较小。该土壤性质的克立格插值结果显示出一定的空间相似性,显示地质统计学方法可用于分析土壤肥力在空间上的变异。     

运城市夹马口引黄灌区土壤养分空间变异特征

以山西省运城市夹马口引黄灌区为研究区域,在灌区进行田间取样,结合地统计学与Kriging插值方法分析灌区农田有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾的空间分布特征。研究结果表明,灌区土壤有机质、全氮空间变异主要受结构性因素的影响;碱解氮、有效磷、速效钾空间变异受结构性因素、随机性因素的共同影响。土壤有效磷呈斑块状分布,存在局部富集或缺失情况;有机质含量在灌区西南部平坦地区、中部引黄灌区干渠中下游冲积区相对较高,土壤全氮、碱解氮具有相似分布。灌区土壤有效磷、速效钾养分等级较高,土壤碱解氮养分等级中等,土壤有机质、全氮养分等级较低。交叉验证表明,普通克里格插值能较准确地预测灌区的土壤养分的空间变化,其相关系数较高、稳定性较好,为灌区精准施肥提供建议。     

玛纳斯河流域绿洲土壤养分空间变异特征与格局

运用经典统计学及地统计学的半变异函数定量研究了玛纳斯河流域绿洲表层土壤(0～10cm)中有机质、全氮、全钾和全磷4种养分含量的空间变异特征。结果表明:4种养分含量数据均服从正态分布,有机质、全氮和全磷的理论模型属于指数模型,全钾的则符合球状模型。全氮和全钾的空间自相关范围为24.18km和35.78km,空间结构上具有中等空间相关性,随机性因素引起的全氮和全钾的变异分别占48.93%和48.23%,是结构性因素(气候、母质、地形、土壤类型等)和随机因素(施肥、耕作措施、种植制度等)共同作用的结果;有机质和全磷的空间自相关范围为79.10km和82.63km,空间结构上具有强相关性,块金值与基台值之比分别为25.06%和20.00%,其空间变异主要由结构性因素引起的。在地理信息系统(GIS)支持下,通过Kriging插值研究了玛纳斯河流域绿洲土壤养分的空间水平分布规律并对土壤养分要素含量等级进行了评价。有机质、全氮和全钾具有南北部高,中间低,由南北向中心递减的趋势;有机质、全氮、全钾含量为较丰富以上等级面积分别占研究区的0%、97.91%、99.69%;全磷含量从中心往南递增,北部分布较均匀;全磷含量为较丰富以上等级的面积占研究区的10.62%。     

黄土高原南部耕地土壤养分空间格局分析——以陕西省富县为例

以陕西省富县为例,采用地统计学与GIS技术相结合的方法,研究黄土高原南部耕地土壤养分的空间变异特征和分布格局,为土壤培肥和农业生产提供理论基础。结果表明,富县耕地大部分土壤养分间存在显著的相关关系。20 a来,除土壤有机质平均含量降低19.08%,有效锰降低9.59%外,其他养分平均含量均有明显增加,增幅介于12.18%~44.20%。在平均间距为1 214m的采样尺度下,土壤有机质、磷、钾、锰和铁表现为中等强度空间相关性,速效氮表现为弱空间相关性。施肥、耕作管理、海拔及降水是影响养分空间变异的重要因子。土壤养分含量高低值区域分布明显,大致呈西高东北低的格局。总体上富县耕地土壤富钾,铁、锰适中,有机质整体缺乏,12%耕地氮素相对不足、88%缺乏,71.16%缺磷,需及时增施有机肥,制定增氮补磷措施。     

民勤绿洲耕作土壤养分时空变异特征及其影响因素

参照1980年土壤普查样点布设图,利用GPS定位,2006年采集民勤绿洲耕地土样209个,应用传统统计学、地统计学和ArcGIS的空间分析模块,对民勤绿洲25年来土壤有机质、速效氮、速效磷和速效钾的时空变异特征及其影响因素进行了分析。结果表明:与1980年土壤普查结果比较,2006年土壤有机质、速效氮和速效磷含量平均分别增加了12%,4%和230%,而速效钾均值下降了26%;除有机质变异系数增加4%外,其余养分均表现为下降,且速效磷变异程度高于其他养分;1980-2006年各土壤养分块金值/基台值增加明显,在一定范围内空间相关性减弱,表明由随机部分引起的空间变异逐渐高于由自相关部分引起的空间变异。速效氮、速效磷在北偏东-南偏西方向均呈现出较强的向异性,前者主要受土壤类型影响,后者主要受石灰性土壤固磷作用的影响。土壤养分含量西南(昌宁、环河灌区)-东北(泉山、湖区)呈降低趋势,绿洲中部(坝区)呈增加趋势,表明土壤养分空间分布变化的过程主要是从西南-东北方向向中心递增,不同灌区化肥投入、种植结构的差异是引起这种空间分布特点的主要因素。     

在不同尺度下宁夏引黄灌区农田土壤养分空间变异分析

以宁夏引黄灌区农田土壤为研究对象,在10 m和1 m两种尺度上网格取样,共取耕层土壤样品（0~20 cm）223个,利用经典统计和地统计相结合的方法,对土壤全氮（TN）、全磷（TP）和pH的空间变异性进行研究。经典统计表明两种尺度下pH的变异系数（CV）均为0.02,属弱变异,其尺度效应不明显。随着采样尺度的减小,TN的CV减小,TP的CV增大,二者具有明显的尺度效应。地统计分析表明,两种尺度下TN、TP表现出中等或强烈的空间相关性,其空间分布受结构和随机因素的共同影响。受灌溉、施肥等随机因素影响,1 m尺度上的pH在空间上呈弱相关性。各向异性分析表明,两种尺度下3种土壤元素都有一定程度的各向异性,且在东北方向空间变异性较强。交互验证的结果表明,克里格插值的平均误差接近0,均方根误差接近1,可以准确反映两种尺度下土壤养分的空间分布状况,说明宁夏引黄灌区农田土壤养分存在一定的尺度效应和各向异性。     

基于3S 技术编制大比例尺土壤养分图方法研究——以吴忠国家农业科技园区为例

以地处宁夏吴忠市利通区的国家农业科技园区种植业核心区为例,介绍基于3S技术的大比例尺土壤养分图制图过程,主要包括基于DGPS定位的网格取样法土壤样品采集、基于土壤养分系统研究法(ASI)的样品分析、基于Quickbird遥感影像和ArcGis9平台的研究区边界和非耕地区域数字化、土壤养分数据库的建立及其与样点属性数据库的链接、基于Kriging方法的空间插值和土壤养分图绘制等过程.这一制图方法具有简捷、高效、准确、清晰等特点,可以更好地反映土壤养分的空间分布特征,为精准施肥服务.     

耕作层土壤养分含量的空间自相关分析——以秦安县郭嘉镇为例

为了探究土壤养分含量的空间分布特征,运用空间自相关理论,在Geo Da095i,Arcgis等软件的基础上,以甘肃省秦安县郭嘉镇为例,采用Moran,I统计量研究了土壤主要养分元素含量在三种不同权重矩阵下的空间自相关程度以及空间分布规律。结果表明:秦安县郭嘉镇耕作层土壤中各主要养分空间分布并非随机状态,而是存在一定的空间自相关特性;全域型空间自相关的研究表明,rook权重下秦安县郭嘉镇耕作层土壤中有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷和速效钾含量的Moran's I指数分别为0.3088、0.0024、-0.0522、-0.2220、0.2678和0.2264,表明有机质、全氮、有效磷和速效钾的含量在空间分布上呈现空间正相关,而全磷和全钾的含量在空间分布上呈现空间负相关;局域空间自相关结合Moran散点图和LISA聚集图的分析结果揭示出郭嘉镇各行政村养分元素含量分布的空间分布规律,可以直观地得到各养分元素含量分布的"高—高"、"低—低"聚集区和"低—高"、"高—低"孤立区的具体位置,其中有机质、全氮、有效磷和速效钾都在空间分布上出现"高-高"聚集区和"低-低"聚集区,而全磷的含量只有"低-低"聚集区,全钾的含量在空间分布上较为分散,没有明显的聚集区。     

银川平原草甸湿地土壤养分特征与植物响应

为探究草甸湿地土壤养分特征,阐明草甸湿地土壤养分对植物养分的影响,在银川平原选取3种生境的草甸湿地(沼泽草甸、典型草甸和盐生草甸)作为研究对象,通过野外调查、实验室分析,结合经典统计学方法对土壤养分及植物养分进行分析。结果表明:①水平梯度上,除全磷(TP)外,3种草甸湿地之间土壤养分含量在土层020cm变化显著(P<0.05)。②在垂直梯度上,全氮(TN)、碱解氮(AN)在盐生草甸中垂直变化不显著(P>0.05),但在典型草甸与沼泽草甸垂直方向上波动幅度较大;TP在草甸湿地土壤中垂直变化不显著(P>0.05);速效磷(AP)与速效钾(AK)在草甸湿地表层具有一定程度的富集效应,并且在不同草甸湿地土层垂直方向上变化显著(P<0.05)。③土壤中C、N和P含量的变化趋势一致;AK与土壤P具有显著的相关性(P<0.05)。④草甸湿地植物养分均表现为N限制,其中C∶N、C∶P与土壤养分呈负相关,植物N∶P受土壤有机碳(SOC)、AN影响较为显著。     

柴达木盆地盐渍化土壤养分和酶活性特征

为探讨柴达木盆地不同程度盐渍化土壤养分和酶活性特征,沿察尔汗盐湖至昆仑山方向依次选择5个样点,分析土壤养分和酶活性特征及其二者的相关性。结果表明：除土壤全钾外,土壤盐渍化程度、土壤深度及其两者交互作用对土壤养分含量及土壤酶活性的影响均达到显著水平(P<0.05)。在盐渍化程度较低的土壤,养分有效性(速效钾除外)和酶活性较高,且随土壤深度的增加而降低。以有机碳和蔗糖酶为例,在盐渍化程度最低的S5样地中含量为13.83 g·kg^-1和21.01 mg·g^-1·d^-1(0～5 cm)、12.85 g·kg^-1和19.29 mg·g^-1·d^-1(5～10 cm)、9.83 g·kg^-1和12.19 mg·g^-1·d^-1(10～20 cm),显著高于盐渍化程度最高S1中的8.56 g·kg^-1和1.41 mg·g^-1·d^-1(0～...     

栗钙土农田土壤养分空间变异特性及采样方法研究

以西宁市二十里铺村的农田为研究区域,采用5 m×5 m网格法,选取84个观测点取样,进行室内分析,测定土壤有机质、水解氮、速效磷、速效钾的含量,分析土壤养分的空间变异规律。研究表明,土壤有机质、水解氮、速效钾的空间变异性不太明显,速效磷的空间变异性明显;有机质、水解氮和速效钾的空间变异主要是由结构性因素引起的,速效磷的空间变异是由随机因素引起的。有机质的变异函数理论模型为指数模型,水解氮、速效磷、速效钾变异函数理论模型为球形模型。栗钙土农田采样的密度范围在1~11 m之间,将能够满足精确农业生产对这4种土壤养分的分析要求。     

不同开垦年限土壤养分和盐分时空分布特征研究

为了研究干旱区绿洲农业不同开垦年限耕地土壤养分的时间和空间变化规律,选取玛纳斯流域内5个开垦年限(荒地、2 a、4 a、6 a、8 a)的土地,结合地统计学、3S技术,利用空间置换时间的方法对研究区土壤养分和盐分的时空分布特征进行分析研究。结果表明:研究区耕地随着开垦年限的增加,各层土壤的总盐、有效钾含量呈现明显下降的趋势。总盐含量由开垦前11.9~25.2 g·kg~(-1)下降至开垦8 a后的1.7~3.0 g·kg~(-1),尤其是表层土壤总盐的含量在开垦种植6~8 a后基本维持在非盐化-轻盐化水平;而土壤有效钾含量在各个层次均呈现出不断的消耗趋势,由开垦前225~499 mg·kg~(-1)下降至开垦8 a后的138~225 mg·kg~(-1);随着开垦年限的增加,研究区土壤有机质、碱解氮和有效磷含量呈现出先下降再升高的趋势,基本上在开垦4 a左右的时候会出现一个较低值,然后随着开垦种植年限的增加而逐渐上升,如有效磷含量由开垦前3.7~8.1 mg·kg~(-1)下降至开垦4 a后的1.9~5.7 mg·kg~(-1),随后上升至开垦8 a后的3.37~13.5 mg·kg~(-1)。研究表明,研究区农业用地开垦时间的长短对土壤养分、盐分含量的影响表现出一定的规律。     

宁夏枸杞园土壤养分资源与枸杞根系形态调查

2005年4月,在宁夏中宁和园林场以不同树龄的宁杞1号枸杞树作为研究对象,采用田间定点调查取样与室内分析的方法,对枸杞园土壤养分资源及枸杞根系形态特征进行调查与分析。结果表明:中宁枸杞园土壤养分平均含量明显高于基本农田,速效养分平均含量是基本农田的1.6~2.0倍;园林场或中宁,不同树龄枸杞树土壤有机质、全氮、全磷和速效养分都主要集中在0~30 cm的土体范围内;园林场枸杞树根系随着其树龄增加,主、须根长及根冠直径都呈增加趋势,中宁树龄3年的枸杞树的主、须根数小于树龄6年以上枸杞树;不同树龄的枸杞树根系都主要分布在0~35 cm的土体范围内,与土壤养分的主要分布范围一致。说明枸杞园农民施肥方法不合理,造成根系分布的不合理。