坝地土壤养分的空间变异性研究

坝地是我国粮食安全、耕地动态平衡的有力保障。研究借助GPS定位技术,以网格采样法测定了黄土高原典型骨干坝坝地0~20 cm和20~40 cm土壤养分,采用传统的统计学和地统计学GS+相结合的方法分析了其空间变异特征,为坝地的精准管理、合理施肥提供科学依据。结果表明,坝地土壤养分严重缺乏且分布不均衡,坝地0~20 cm土壤除速效钾属于"一般"水平之外,有机质、全氮、碱解氮、速效磷养分含量都属于"稍低"或"低"水平,20~40 cm土层的各养分质量分数普遍比0~20 cm的还低。不同土层土壤养分的水平空间半变异函数不同,空间相关性的变程范围为64~245 m,坝地0~20 cm土层中有机质基底效应为32.60%,属于中等空间依赖性;0~20 cm土层中碱解氮、20~40 cm土层中有机质和速效磷的基底效应均为100%,具有弱空间相关性;其余土壤养分的基底效应均小于25%,具有强空间依赖性,说明坝地土壤受区域性因素影响较大。但坝地淤积物的原始水平空间的渐变分布规律由于多年种植已被人为随机因素扰动,土壤养分呈现非规则的水平空间分布格局,与原位土壤养分分布格局不同。     

黄土丘陵沟壑区坝地和梯田土壤养分特征与演变

[目的]了解黄土丘陵沟壑区坝地和梯田土壤养分状况,为合理利用土地资源和恢复改善生态环境提供科学依据。[方法]以陕西省延安市碾庄沟流域为研究区,以荒坡地作为对照,研究黄土丘陵沟壑区坝地和梯田土壤演变特征。[结果]速效磷、速效钾、有机质、全磷和全钾含量表现为梯田坝地,全氮含量表现为坝地梯田,除土壤钾素处于中等变异水平,其他土壤养分均处于高等变异水平,其中磷素和全氮变异系数较大。在80 cm剖面内,坝地和梯田土壤速效磷、速效钾、有机质和全氮均具有明显的表聚性特征,全钾和全磷剖面分布均匀。在水平位置上,坝尾和上坡梯田养分含量更高,供肥性能更好。随着利用年限的增加,除全钾外,梯田养分表现为明显的先减后增的趋势;坝地速效磷、全氮和全磷表现为先减后增的趋势,速效钾、有机质和全钾表现为先增后减的趋势。坝地土壤养分变化的分水岭年限(45～50 a)比梯田(30 a)滞后至少15 a。[结论]目前该区域除钾素外,土壤磷素、氮素和有机质均处于缺乏状态,亟待补充,应定期关注接近拐点年限的土壤养分状况。通过合理的管理措施,延长土地利用年限,促进农田土壤肥力可持续发展。相较于坝地和梯田,荒坡地土壤养分最高,供肥性能最好,变异系数最小,但其剖面分布不均匀,需翻地改善。     

环渤海沿海区域土壤养分空间变异及分布格局

大尺度研究土壤养分空间变异和分布,是实现区域平衡施肥和精准化农业的重要前提,大批量土壤养分的实验室分析比较费时费力且耗资较大,地统计及GIS插值技术可以有效解决这一问题。利用432个采样点,进行环渤海沿海区域0~30 cm和30~60 cm土层土壤养分空间变异和空间分布格局研究。土壤养分指标包括土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有机质及全氮。对各土壤养分指标进行传统统计和地统计分析并采用kriging进行空间插值成图。结果表明:同一养分指标变异程度在0~30 cm和30~60 cm土层均相近;各养分指标在两土层均具有良好的空间结构性;研究区土壤有效磷和速效钾含量相对丰富,碱解氮、有机质和全氮含量较缺乏,总体而言本研究区域土壤养分较缺乏,30~60 cm土层各养分含量较0~30 cm土层更加缺乏。     

坝地土壤养分分布特征研究

通过对延安市北沟小流域典型坝地土壤养分的测定,分析比较了其土壤养分时空分布特征。结果表明,北沟小流域坝地土壤养分分布不平衡,除钾素含量富足外,其它养分含量都很低,特别是有机质和磷含量趋于贫瘠化。有机质、全氮、全磷时空差异都不明显,而速效养分在层次上都表现出鞍形变化趋势且时空差异显著。该项研究可为坝地平衡培肥提供理论依据。     

北京山区土壤养分空间变化特征研究

为了揭示土壤养分空间变异分布特征并且指导土壤规划管理,以北京市西部山区水源林和京津风沙源地带为研究对象,在野外大田采集样本的基础之上,运用了地统计学与GIS相结合的研究方法,探究了典型区域土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有机质和全氮的空间变化格局,同时采用模糊模式识别理论对土壤养分等级进行了综合评价,并结合地区的实际情况分析了其变异特性的影响因素。结果表明:土壤养分的空间分布整体上符合正态分布(P0.05),有效磷、速效钾和有机质的空间分布变异性较强,碱解氮和全氮的变异系数相对降低,并且随着土层深度的增加,土壤的养分含量呈现逐渐缩小趋势。土壤养分的各项指标能够较好地符合半方差函数模型,有机质和全氮具有较好的空间自相关性,碱解氮、速效钾和有效磷体现出中等自相关性,土壤养分整体分布格局的空间自相关性水平较强。土壤碱解氮含量等级为中等的比重最大,其面积占比为27.87%;有效磷、速效钾含量整体处于缺乏状态;而有机质含量在很丰富等级比重较大,且区域73.77%的土壤质地类型属于有机质丰富;全氮含量变化程度较低,并且大部分地区处于丰富的水平;区域土壤肥力的综合水平为IV。研究成果为区域土壤资源使用划分、修复重建以及可持续利用提供科学依据。     

基于GIS的库车县耕层土壤养分空间变异研究

基于GIS和地统计学分析方法,对库车县耕层土壤(0—20cm)养分元素的空间变异特征进行了研究。结果表明:有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾均为中等程度的空间变异性,变异系数为19.11%~65.34%。有机质和全氮的理论模型符合球状模型,碱解氮、有效磷和速效钾的理论模型符合指数模型。有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾具有中等程度的空间自相关性,其空间变异主要受土壤类型、土壤质地以及施肥影响。从空间分布格局来看,有机质、全氮、碱解氮和速效钾的含量在东南方向上呈现明显的片状和斑块状分布,并由东南向西北发生递减,而有效磷主要呈斑块状分布,其含量在西南方向高于东北方向,研究区耕层土壤养分总体呈现出东南方向含量高于西北方向。     

东北平原典型农业县农田土壤养分空间分布影响因素分析

结合常规统计方法与GIS空间分析方法，定量研究了东北平原典型农业县——吉林省德惠市土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾空间分布的主要影响因素。研究表明，不同高程的土壤养分含量不存在显著差异；不同坡度的土壤有机质和全氮存在显著差异，坡度相对较大的地区由于受到土壤水蚀的影响导致有机质和全氮含量有所降低，而坡度因素对土壤速效磷和速效钾含量的影响并不显著；土壤类型和土地利用方式都对土壤养分的空间变异存在明显的影响。对4种土壤养分的分布进行空间插值，结果表明，以中部饮马河为分界线，饮马河以东土壤有机质、全氮、速效钾含量较西部为低，而速效磷空间分布的随机性较强。     

基于GS+和ArcGIS的蒲江县耕地土壤养分空间变异分析

基于GS+7.0、ArcGIS10.2建立蒲江县全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质5种耕地土壤养分含量的最优半方差函数模型,利用该模型进行了空间变异和普通Kriging空间插值分析。研究区土壤全氮、碱解氮、有机质均具有中等空间变异性,有效磷、速效钾表现为弱空间变异性。全氮、碱解氮含量高低受地形、成土母质、土壤类型等自然条件和施肥、种植模式、耕作措施等人为活动的共同影响,有机质更多地受人为活动的影响,而有效磷、速效钾则主要决定于人为活动的作用。5种土壤养分含量的空间插值图可直观地表达县域耕地土壤养分的含量水平及其分布状况,使用该图件可方便地提出相应的平衡施肥建议。     

关中平原台塬区土壤养分空间格局研究——以西安市长安区为例

为研究关中平原台塬区土壤养分的空间分布情况,加强精准农业施肥管理,针对陕西省西安市长安区836.69 km²范围内的土壤养分元素进行空间格局研究。通过GPS定位选取研究区内3 231个土壤采样点,测定了土壤样品的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾以及pH值,并利用地统计法对其空间变异结构及格局现状进行研究。结果表明:土壤养分元素的变异系数范围为0.09～0.84,其变异程度依次为有效磷>速效钾>碱解氮>有机质>pH值;土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾及pH值的变异函数曲线均符合指数模型;在空间结构上,土壤有效磷和有机质属于弱相关性,速效钾和碱解氮为中等强度相关性,pH值具有强烈的空间相关性;采用Kriging插值方法,可直观得到研究区域的土壤养分空间格局情况。     

北京市大兴区土壤养分空间结构及影响因素分析

为了揭示土壤养分的空间分布特征和指导土壤培肥管理,以北京市大兴区为例,首先基于地统计学和GIS技术对大兴区土壤养分进行空间克里格插值和模糊隶属度函数模型标准化处理;其次利用主成分分析方法获取了大兴区土壤养分的空间结构,即全氮、碱解氮、有机质、有效磷和速效钾所占空间比例分别为0.32,0.25,0.23,0.03,0.17;最后对土壤养分空间结构的影响因素进行了系统分析。研究表明:大兴区土壤中氮含量最高,有机质含量较高,钾含量较低,磷含量极低,整体上大兴区土壤养分高值区主要分布在东北部,低值区主要分布在西南部和中部区域;主要与大兴区土壤类型、质地、农户土地利用方式和施肥结构等密切相关。     

小尺度土壤养分的空间变异及其影响因素探讨—以江苏省无锡市典型城乡交错区为例

以江苏省无锡市城乡交错区为例,在8km2范围内,采集102个土壤表层样,利用地统计学和G IS相结合的方法,研究了土壤全量和速效氮、磷、钾的空间变异特征,并对其影响因素进行了探讨。结果表明土壤养分空间变异程度从大到小依次为:土壤全氮>土壤全磷>土壤速效磷>土壤速效氮>土壤速效钾>土壤全钾。土壤全氮空间变异受到土壤类型的影响,土壤全磷的空间变异与居民点分布有关,土壤全钾空间变异与土壤粘粒关系最密切。土壤全量养分和相应的速效养分具有显著相关关系,在空间分布上,也分别存在不同程度的相似性。同时土壤全磷和土壤速效养分受土地利用影响也较大。研究还表明,城乡交错区土壤氮、磷流失风险增加,需要实施有效措施控制氮、磷肥料的过度施用。     

待复垦村庄土壤养分特征研究——以山西省西郜村为例

掌握复垦村庄土壤养分状况,有助于探究长期作为村庄的土壤养分特点,为土地复垦过程中改善土壤质量与土壤培肥提供依据。以山西省晋城市泽州县西郜村煤炭基地复垦村庄为研究区,运用地统计学与GIS相结合的方法,研究土壤中有机质、全氮、速效钾和有效磷养分含量及空间分布特征,并在地理信息系统支持下绘制土壤养分的空间分布图。研究结果表明:土壤这4种养分的变异系数范围为19.78%~29.45%,变异程度较小,有机质、速效钾的半方差拟合模型为球状模型,全氮、有效磷的半方差拟合模型为高斯模型;有机质、全氮、速效钾和有效磷的变程分别为59.70,54.47,55.89,66.87 m,块金系数分别为74.2%,74.9%,69.1%,76.5%,具有中等程度的空间相关性;研究区内4种养分分布略有差异,但整体上均在村庄中部含量较高,逐次向周围递减,土壤养分空间分布格局是在地形变化、人类活动以及其他随机因素共同作用下而形成的。掌握村庄土壤养分的空间分布规律,能够为煤炭基地村庄复垦后耕地质量提升、农田土壤养分精准管理和施肥决策提供一定的依据。     

博、精河下游河岸带土壤速效养分空间异质性分析

以新疆博尔塔拉河、精河下游河岸带土壤为研究对象,针对土壤中的有机质、碱解氮、速效磷、速效钾等指标进行定量测定,运用地统计学方法分别对博尔塔拉河、精河流域土壤养分空间分布特征进行了分析.结果表明:博尔塔拉河下游河岸带土壤有机质、碱解氮变异程度大于精河下游河岸带,土壤速效磷、速效钾变异程度相近;两河土壤速效养分垂直分异规律为:土壤有机质、碱解氮含量均随土层深度的增加而递减;水平分异规律为:距离艾比湖入湖口越远,土壤中速效养分平均含量越小.总体而言,博尔塔拉河下游河岸带土壤速效养分高于精河下游河岸带土壤速效养分,精河土壤养分空间异质性较小.     

潜江市土壤养分空间分布及其水系对它的影响

结合地统计与GIS技术研究潜江市土壤养分的空间分布特征及其影响因素,结果表明:潜江市土壤养分呈西高东低的格局,按照全国第2次土壤普查的土壤养分分级标准评估,发现潜江市有机质低于20 g kg-1的土壤占21.4%,碱解氮低于90 mg kg-1的土壤占24.9%,有效磷低于10 mg kg-1土壤占18.5%,速效钾低于100 mg kg-1的土壤占0.3%。其余部分土壤处于中等丰富状况,其中速效钾大于100 mg kg-1的土壤占到99.7%,说明潜江市不缺速效钾。定量分析水系密集区和水系稀疏区土壤养分含量,发现水系密集区土壤养分平均含量高于水系稀疏区土壤养分平均含量,有机质高1.36 g kg-1、碱解氮高10.13 mg kg-1、有效磷高0.32 mg kg-1、速效钾6.62 mg kg-1。方差分析发现,水系密集区和水系稀疏区土壤养分含量存在显著差异,说明水系对土壤养分的空间分布具有重要影响,对解释水系密集区土壤养分沿水系成带状分布具有重要价值。     

峡江县土壤养分空间特征及与地形因子的相关性

研究区域耕地土壤养分的空间特征及其与地形因子的相关性,可为土壤养分的有效保持和耕地资源的高效利用提供依据。以江西省峡江县为例,运用地统计学方法与GIS技术,对土壤养分的空间特征与空间自相关性进行了分析,并探讨土壤各养分与地形因子之间的相关性。结果表明:(1)峡江县土壤养分分布均符合正态分布,变异系数由大到小依次为有效磷(56.64%)速效钾(37.69%)碱解氮(26.67%)有机质(22.60%)。(2)峡江县土壤养分总体呈现中部低,四周高,东部含量大于西部的特点,桐林乡土壤养分含量较高,巴邱镇含量较低,空间分布不均匀。经空间自相关分析可知,土壤养分H—H型聚集主要集中于研究区东部,L—L则位于研究区西部。(3)高程与土壤养分之间均为显著正相关关系;坡度与有机质、有效磷、碱解氮均呈现显著负相关;坡向与有机质、速效钾显现出显著正相关关系,碱解氮则显现出极显著正相关关系;曲率和地形起伏度与土壤养分均未表现出显著的相关关系,坡度变率与土壤养分均显现出显著的负相关关系。     

武汉市汉南区土壤有机质和养分时空变异研究

运用经典统计学及地统计学方法,研究汉南区土壤有机质和养分含量的空间变异特征。结果表明:碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量为中等水平,均服从正态分布;碱解氮和有机质符合球形模型,有效磷和速效钾符合指数模型。碱解氮和有机质的块金效应均在25%~75%之间,表明系统具有中等空间相关性。有效磷和速效钾块金效应均25%,表明系统具有强烈空间相关性。在地理信息系统(GIS)支持下,通过Kriging插值研究发现4种养分空间分布大体趋势是,东荆街办养分含量高,湘口街办和纱帽街办次之,邓南街办最低。从1980到2010年,pH值基本没有变化,有机质有降低的趋势,有效磷存在大幅提升,速效钾含量先大幅降低,后有所回升。培肥措施应为补施有机肥,稳施氮肥,优化磷、钾肥。     

豫中植烟区土壤速效养分的空间变异分析

利用地统计学和GIS相结合的方法,探讨了豫中烤烟种植区土壤速效氮、磷、钾含量空间变异特征。结果表明:研究区速效氮含量属于偏低水平,而速效钾和速效磷为偏高水平。以速效氮的变异系数为最小,速效磷的变异系数为最大。土壤 pH与速效氮和速效磷都成呈显著的正相关关系,土壤有机质与速效氮、速效磷和速效钾都达到极显著的正相关关系。研究区3种土壤速效养分中,除了速效氮为线性模型外,速效钾和速效磷都是球状模型。速效磷和速效钾属于中等强度的空间变异性,而速效氮属于弱的空间相关性。本烤烟种植区土壤速效养分的等值线图可更准确和直观地了解研究区土壤养分的空间分布,从而为精确施肥提供依据。     

基于信息熵的耕地土壤养分与环境影响因子空间相关性研究

[目的] 探究耕地土壤养分含量空间格局及与环境因子的空间相关性,为区域耕地土壤施肥管控及农业生态环境保护等相关工作提供理论依据。[方法] 以湖北省枣阳市耕地为研究对象,选取土壤有机质、全氮、速效钾、缓效钾和有效磷5种土壤养分指标,并收集整理成土母质、土壤类型、土壤pH值、高程（DEM）、地表起伏度、坡度、植被覆盖度指数（NDVI）、平均气温、平均降水量和土地利用方式10种环境影响因子,利用普通克里金插值和信息熵原理,分析每种土壤养分的空间分布特征以及每种土壤养分空间分异特征与环境因子的相关性。[结果] 枣阳市土壤缓效钾空间异质性不明显,全域含量水平较高;其他4种养分均表现出不同程度的空间异质性。信息熵结果表明,5种土壤养分含量空间格局与成土母质、土壤类型和气候因子相关性均较强但相关程度存在差异;地形因子与全氮和有机质含量空间相关性较强,土壤pH值与土壤速效钾、缓效钾和有效磷相关性较强。[结论] 枣阳市土壤养分格局受自然因素影响较强,但相关性指数K值都较低,说明受到人为施肥与农作物消耗以及灌溉排水导致的土壤水化学反应及养分流失的影响。     

山核桃品质对产地土壤养分的空间响应

【目的】研究山核桃品质与对应产地土壤养分含量的相关性,了解土壤中养分元素含量对山核桃品质的影响,为山核桃合理布局和科学管理提供依据。【方法】以典型产区临安为研究区域,采集了153个山核桃样品及其对应土壤样品,采用地统计学方法和GIS空间分析技术,分析山核桃品质与产地土壤养分含量状况,探究山核桃及其产地土壤中大量及微量元素的空间分布特征和变异规律以及空间对应关系。【结果】相关系数结合交叉相关函数分析,发现土壤中各养分元素与果实品质元素之间均存在不同程度相关关系,其中果实氮与土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有效锌、有效锰的相关关系较强;磷与土壤有效磷、有效硼、有效锰、有效锌的相关关系较强;钾与土壤速效钾、有效硼、有效铁、有效锌的相关关系较强;粗脂肪与土壤有效磷、有效硼、有效锌的相关关系较强。空间分析结果显示,临安各乡镇土壤大量及微量元素含量空间异质性明显,而山核桃果实中钾和粗脂肪空间异质性不明显,氮、磷的空间变异性明显,大致呈现西北地区低东南地区高的分布趋势。【结论】山核桃品质受土壤中磷、硼、锌三种元素影响较大。山核桃与土壤相应养分元素的空间分布格局具有一定相似性,尤其是高低值区域。岛石镇西部和南部、湍口镇、河桥镇、太阳镇及昌化镇南部的土壤养分元素和山核桃品质元素含量相对较高,昌化镇北部、清凉峰镇西部、龙岗镇北部的土壤养分元素和山核桃品质元素含量相对较低。     

基于乡镇级耕层土壤养分空间变异研究

利用地统计学方法和地理信息系统技术分析辽宁省昌图县朝阳镇耕层土壤养分的数据统计特征、空间变异性和分维数及空间分布规律.研究结果表明,有机质的含量普遍较低,碱解氮的含量普遍较高;有机质及速效养分含量的变异系数顺序为碱解氮＜速效钾＜有机质＜速效磷;地统计学半方差分析结果显示,有机质、速效磷的块金值与基台值的比值介于25%～75%之间,具有中等程度空间相关性.碱解氮的块金值与基台值的比值大于75%,空间相关性较弱.速效钾的块金值与基台值的比值小于25%,具有强烈的空间相关性.碱解氮的分维值D最大为1.996,速效钾的分维值D最小为1.802,表明碱解氮的空间分布比速效钾的空间分布复杂.