基于不同空间插值类型的耕地土壤有机质空间变异性分析

基于地理信息系统(GIS)与地统计学原理,使用ArcGIS的统计分析模块研究了福安市耕地土壤有机质含量的空间变异情况。结果表明:福建省福安市耕地土壤有机质含量属于中等变异;有机质的半变异函数最佳理论模型为指数模型。对半变异函数理论模型及参数进行分析发现有机质空间相关性较强,说明其空间变异主要受土壤母质、地形、气候等结构性因素作用的影响。利用交叉验证和独立验证,对比验证3种Kriging插值类型(Ordinary Kriging、Simple Kriging、Universal Kriging),结果表明:Ordinary Kriging的插值制图的精度和稳定性最佳。绘制了福安市耕地土壤有机质含量分布图,直观地显示了福安市耕地土壤有机质的空间分布情况及丰缺状况,可为农业生产合理布局、科学施肥提供理论依据及指导。     

丘陵区耕地土壤有机质含量高光谱估测研究

本文以钢城区2个丘陵村耕地土壤为研究对象,通过野外采样、自然风干、化验分析、高光谱测定及数据处理等,确定最佳高光谱变换方式并筛选显著性波段,建立随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、偏最小二乘回归(PLSR)和多元逐步回归(SMLR)4种估测模型,对比分析确定最佳估测模型.结果表明:高光谱变换处理可以扩大光谱曲线特征...     

结合不同辅助信息的耕地土壤有机质空间插值方法研究

耕地土壤有机质与耕地质量息息相关,其空间分布受人为因素和自然因素的双重影响.为提高空间插值模型预测精度,以福建省漳州市华安县为例,采用结合坡度、海拔高度、土地利用辅助信息的空间插值技术,探究最适合该区域的空间插值模型.结果表明:华安县耕地土壤有机质平均含量23.5 g/kg,属中等水平,变异系数为30.8％,属中等性变...     

结合不同辅助信息的耕地土壤有机质空间插值方法研究

耕地土壤有机质与耕地质量息息相关,其空间分布受人为因素和自然因素的双重影响。为提高空间插值模型预测精度,以福建省漳州市华安县为例,采用结合坡度、海拔高度、土地利用辅助信息的空间插值技术,探究最适合该区域的空间插值模型。结果表明:华安县耕地土壤有机质平均含量23.5 g/kg,属中等水平,变异系数为30.8%,属中等性变异,块金系数为55.1%,表明人为因素和自然因素对土壤有机质的空间变异的影响作用相当。结合土地利用类型的克里金插值模型精度最高,结合海拔高度的空间插值次之,结合辅助信息的空间插值与普通克里金插值相比,预测值和实测值的相关系数明显提升,均方根误差有不同程度的下降。     

山区丘陵地带土壤有机质插值方法的研究——以安徽省东至县为例

以安徽省东至县为例,系统研究了反距离加权插值法、径向基插值法、全局多项式插值法、局部多项式插值法、普通克里格插值法、简单克里格插值法、泛克里格插值法和析取克里格插值法对区域土壤有机质空间变异评价准确性的影响。结果表明,普通克里格插值法优于其他插值方法,所以东至县土壤有机质的插值分析应使用普通克里格插值法。     

采样数量和分布模式对土壤有机质空间插值精度的影响

基于北京市大兴区南部郊区平原农用地的高密度土壤样点,结合GIS和空间插值方法,对研究区的样点数据进行随机抽样生成不同数量的数据集,探讨采样点数量和分布模式对土壤有机质空间预测插值精度的影响。研究结果表明:(1)利用不同方式确定的合理采样点数量由高到低依次是插值方法的精度要求、变异函数拟合效果、正态分布法和均值及变异函数的满足小于5%相对误差;(2)变异函数拟合效果总体随着采样点数量的增加呈梯度式增强,但495点集优于825点集;相同样点分布模式下变异函数拟合效果相似;(3)相同样点集的不同插值方法预测精度存在差异,最佳插值方法不同;2272、825、115点集BEK都是最优,1485、495和83点集分别是SWT、SK和LPI最优;(4)样点间最近邻距离分布模式中P值小于0.05,插值模型对土壤有机质插值精度低;P0.05,R比率接近1,样点分布强于样点数量对插值模型对预测精度的影响;其P0.05且R比率大于1.20,各常规插值方法能得到较稳定的插值精度。     

基于DEM的榆林市降水空间插值方法分析

【目的】比较4种空间插值方法的插值效果,为分析榆林市降水空间分布特征奠定基础。【方法】采用榆林市45个水文及雨量站点35年(1970-2004年)的降水量观测资料,结合GIS技术,以榆林市1km×1km网格DEM(Digital Elevation Model)数据为基础,建立35年各月平均、年平均降水量与站点坐标、高程之间的回归方程。选取反距离加权法、张力样条函数法、普通克里金法及协同克里金法等4种空间插值方法,对榆林市35个站点的多年平均降水量进行空间插值计算,采用10个站点的降水量数据对插值结果进行验证,并进行对比误差分析,根据插值结果,进一步分析榆林市降水空间分布特征。【结果】考虑了地形因素的协同克里金法插值效果最好,且较为真实地反映了榆林市降水空间分布特征,普通克里金法次之,反距离加权法和张力样条函数法较差。总体而言,4种插值方法均达到了较高的分析精度。插值结果表明,榆林市降水呈现明显的纬度地带性分布特征,且降水受地形、地貌以及季节因素影响较大。【结论】应用GIS空间插值技术,综合考虑地形因素,可以提高研究区域降水空间插值结果的精度,并可为分析该区域降水时空结构特征提供更为精细的数据。     

基于 Kriging 法的凉州区耕地土壤微量元素的空间插值研究

对研究区的土壤微量元素铜、锌、铁、锰的有效态含量进行了测定分析。选择Arcgis地理信息系统软件,采用Geostatistics Analyst地统计分析模块中的Kriging插值方法,对微量元素的空间变异性进行研究。结果表明,有效态锌平均含量0.50 mg/kg,在甘肃省养分分级标准中占Ⅳ级;有效锰含量平均11.01 mg/kg,有效铜含量1.01 mg/kg、有效铁14.60 mg/kg,在甘肃省养分分级标准中均占Ⅱ级。有效铁是黄羊区最高,张义区最低;有效锰丰乐区最高,清源区最低;有效铜黄羊区最高,张义区最低;有效锌永昌区最高,张义区最低。     

黄土丘陵区生物结皮条件下土壤有机质及氮素的累积特征

【目的】研究生物结皮条件下土壤有机质及不同形态氮素含量的变化,明确生物结皮养分积累及培肥土壤的作用,为其潜在的环境风险评价提供依据。【方法】采用野外调查结合室内分析的方法,调查黄土丘陵区不同发育年限生物结皮的样地,分层采集样地的土壤样品,同时以同一区域退耕1年以内的撂荒地为对照(CK),测定生物结皮层以及0~2,2~5,5~10cm土层有机质、全氮及碱解氮、硝态氮、铵态氮含量。【结果】1)生物结皮条件下,结皮层土壤全氮和有机质的积累过程可分为快速增长和趋于稳定2个阶段,这2个阶段以生物结皮发育13年为界限。结皮发育13年时,结皮层土壤全氮含量达到1.34g/kg,是对照的3.72倍;有机质含量为25.41g/kg,是对照的5.05倍。2)生物结皮明显增加了结皮层土壤碳氮比,结皮发育15年时,结皮层土壤的碳氮比最高,为11.8,但碳氮比与发育年限无关。3)结皮层土壤碱解氮含量及其占全氮的比例明显高于0~10cm土壤和对照,碱解氮含量在生物结皮发育15年时达到最大值(94.89mg/kg),是对照的6.51倍,之后趋于稳定。4)生物结皮增加了结皮层土壤硝态氮和铵态氮的含量以及硝铵比。【结论】生物结皮可以明显提高结皮层土壤氮素含量,增加土壤肥力,对土壤表层氮素积累有重要作用,与此同时,生物结皮也有可能增加氮素的流失风险。     

黄土高原沟壑区土壤养分空间变异及其与地形因子的相关性

【目的】研究黄土高原沟壑区土壤养分空间分布特征及变异规律,分析地形因子对土壤养分空间分布的影响,为土壤养分的有效利用与管理提供理论依据。【方法】运用地统计学和GIS技术相结合的方法,研究地处黄土高原沟壑区的安塞县土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的空间变异特征,并利用数字高程模型(DEM)提取坡度、水平曲率、垂直曲率、地形湿度指数和河流动能指数等5个地形因子,分析土壤养分含量与这些地形因子之间的相关性。【结果】(1)土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾4种土壤养分的变异系数为14.14%～26.84%,块金效应值为16.45%～45.87%。(2)研究区西南部土壤养分含量较高,北部土壤养分含量相对较低。(3)坡度与有机质、碱解氮和有效磷含量呈显著或极显著负相关;水平曲率与有机质和速效钾含量呈显著负相关;地形湿度指数与有机质和速效钾含量呈显著正相关。【结论】安塞县土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾养分均具有中等变异性,速效钾具有很强的空间相关性;坡度较小、土壤水分较多、水土流失较轻微的地区,土壤养分含量较高;在施肥时,应增大研究区北部氮、磷的施用量。     

黄土低山丘陵区土壤渗透过程的研究

运用人工模拟降雨技术，对黄土低山丘陵区的渗透过程进行了综合研究，得到了各国对渗透量的正规方程解，可预测不同立地条件下的渗透量。找出了影响渗透量的主导因素，衣次是降雨时间，土地利用类型，降雨强度和土壤自然含水量；通过分析揭示了各因素对渗透量的影响程度，土壤渗透理与降雨时间和降雨强度呈正相关，而与土壤自然含水量呈负相关，土地利用类型不同，渗透量也不一样，农田的渗透一最大，其次是杨树林地和油松林地，而裸     

丘陵区土壤有机质空间分布预测的神经网络方法

土壤性质空间分布信息的准确表达是土壤资源优化利用和土壤环境保护的需要.为模拟川中丘陵区县域尺度上土壤有机质的空间分布格局,构建了以地理坐标、地形和植被因子为网络输入的径向基函数神经网络模型(RBFNN_E),并将该方法与普通克里格法(OK)、多元回归模型(MLR)和仅以地理坐标为网络输入的神经网络模型(RBFNN_C)相比较.结果表明:RBFNN_E对479个验证点模拟结果的平均绝对误差(MAE)、平均相对误差(MRE)和均方根误差(RMSE)较MLR分别降低了1.74％、1.45％和2.64％,较OK分别降低了7.77％、12.76％和3.92％,较RBFNN_C分别降低了8.89％、9.81％和7.68％.从模拟的空间分布图来看,RBFNN_E能较好地刻画环境变化引起的土壤有机质空间变异的细节信息.因此,融合环境因子的神经网络模型(RBFNN_E)不仅具有较高的模拟精度,还能更好地揭示复杂地形下土壤有机质的空间变异,使模拟结果更符合区域地学规律与实际情况,可为复杂环境条件下土壤管理、精准农业的实施以及区域环境规划等提供科学依据.     

土壤有机质不同测定方法的比较

在测土配方施肥工作中，测定土壤中有机质含量是其分析检测的一项重要指标。准确而快速地测定土壤中有机质的含量，不仅为测土配方施肥提供数据依据，还为其它元素的测定提供了参考数据。     

基于ArcGIS地统计分析的长沙农田根层土壤有机质分析

基于GIS与地统计学原理,使用Arc GIS地统计分析模块研究了长沙周边地区农田根层土壤有机质含量的空间变异情况。结果表明:参照土壤养分分级标准发现长沙农田地区根层土壤中有机质含量中等;以该研究区域山坡天然土壤为农田土壤对比样,比较各项养分值的高低及相关系数,方法可行,结果也有一定意义;有机质的半变异函数最佳理论模型为球形模型,对半变异函数理论模型及参数进行分析发现有机质空间相关性均较弱,说明其空间变异主要受施肥方式和施肥水平影响;使用普通克里格插值方法,绘制长沙市农田地区根层土壤有机质含量分布图,直观地显示了长沙地区基本农田根层土壤有机质的丰缺状况,可为科学施肥提供理论依据及指导。     

山东省文登市耕层土壤有机质的空间分异特征研究

本文在Arcgis地理信息系统平台上,利用地统计学分析模块中的克立格法,基于野外采集的土壤样本GPS 数据和土壤有机质含量的测定值,针对文登市农田生态系统耕层土壤有机质进行了空间分异性特征分析,并对比评价了各种克立格插值模型.结果表明:文登市耕层土壤有机质的空间变异性较为显著;有机质含量的空间变异结构最佳拟合模型是Tetraspherical模型;C0/sill值为0.86,耕层土壤有机质空间相关性很弱,主要是人类活动影响的结果;耕层有机质含量处在较低水平,应改善耕作管理方式.     

地形部位对浙南丘陵竹园土壤性状的影响

以浙南地区变质岩发育的施肥与不施肥2种经营模式下的低丘红松泥竹园为例,采集南坡与北坡的坡麓、坡中和坡顶部位的0~20 cm土壤,比较分析了地形部位对竹林土壤物理、化学和生物学性状的影响。结果表明,研究区竹园土体厚度空间变化较大,自坡麓、坡中至坡顶逐渐下降;土壤容重一般是坡麓<坡中<坡顶;土壤黏粒含量和渗透率为坡麓>坡中>坡顶;土壤pH一般是坡麓高于坡中和坡顶。不施肥经营条件下,竹园土壤阳离子交换量、有机碳、水稳定性团聚体和微生物生物量碳含量均表现为坡麓>坡中>坡顶,土壤速效钾含量坡顶>坡中>坡麓,全磷和有效磷的含量无明显的变化规律。施肥经营条件下,坡位之间土壤有效磷和速效钾的差异明显大于不施肥经营。相同坡位北坡的土壤有机碳、水稳定性团聚体及微生物生物量碳含量明显高于南坡;位于坡中地带凹坡土壤有机碳、水稳定性团聚体和微生物生物量碳含量明显高于凸坡。施肥改变了土壤磷素形态,其水溶性磷、速效磷含量及比例明显高于不施肥经营竹园;竹园土壤中矿物结合态碳占有机碳的比例随有机碳积累的增加而下降,而游离态碳的比例随有机碳积累的增加而增加。在竹园经营管理上应注意因地形部位不同导致的土壤性状差异,并注意竹园水土保持工作。     

基于高光谱的山区耕地土壤有机质含量估测

以贵州省典型山区耕地土壤高光谱数据为研究对象,基于光谱变换法和机器学习原理构建贵州省山区耕地土壤有机质(SOM)含量估算模型。于2020年8月至2021年3月在贵州省13个县(区、市)采集了120个土壤样品,检测土壤可见光-近红外波段光谱信息,利用5种光谱数据变换(原始光谱、一阶微分、二阶微分、倒数对数的一阶微分、连续统去除)和4类模型(偏最小二乘回归、支持向量机、随机森林和BP神经网络)组合出不同土壤有机质含量的预测模型,按照3∶1选择训练样本和测试样本以估算山区SOM含量。结果表明,一阶微分数据变换与山区SOM含量的相关性较高,相关系数最高达到-0.635;反演模型中,基于一阶微分光谱变换构建的BP神经网络模型精度最高,训练集、测试集的决定系数(R²)分别为0.845、0.838,测试集均方根误差(RMSE)为3.452,相对分析误差(RPD)达到2.470,其次是RF、PLSR模型的RPD较高,SVM模型的RPD最低。光谱数据变换中一阶微分法能极大程度提取出山区耕地的SOM含量信息,BP神经网络模型是估算山区SOM含量的最优模型,本研究结果可为贵州省山区耕地...     

微地形土壤养分空间变异特征及养分管理研究

选取安徽省郑蒲港新区作为研究区域,运用地理信息系统与地统计学相结合的方法,选取土壤有机质、p H、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾作为研究对象,选择不同的插值模型,并分析了各土壤要素的空间变异特征。结果表明,受到土地平整和施肥等人为因素影响,地形因子(高程、坡度)对土壤养分的影响程度较小,研究区河流隔开采样数据出现空间不连续,采用区域分块插值的核平滑方法插值模型最为稳定,更加符合研究区实际情况,不会出现为满足假设条件而出现系数为负的插值方程。研究区5种土壤元素均呈现南北低中间高的趋势,土壤速效钾和有效磷的变异系数较高,碱解氮和有机质变异性较弱,p H变异性最弱。占研究区90%以上的土壤4种养分元素均土壤有机质含量均处在中上水平以上,只有占研究区面积的19.66%和72.30%的碱解氮,分别处在中上、中下水平,研究区面积的61.6%和35.67%的p H分别处于酸和弱酸级水平。     

基于ArcGis的耕地土壤养分最优插值方法

本研究以江西省万年县耕地为研究对象,采用逆距离权重法、普通克里金插值法和协同克里金插值法对土壤养分进行空间插值。借助平均预测误差(ME)和均方根预测误差(RMSE)指标对3种插值方法的精度进行比较,根据结果做出精度检验排序,得出协同克里金插值法为最优插值方法。