土壤养分含量的协同克里格法插值研究

土壤养分含量的空间分布是农业领域研究的重要内容,空间插值是获取土壤养分含量空间分布的重要方法。空间插值方法很多,不同的空间插值方法结果精度各不相同。文章以石家庄城乡交错带土壤全氮、速效磷、速效钾三种养分含量为主变量,土壤有机质含量为辅助变量,选取普通克里格法和协同克里格方法,对85个采样点的土壤养分数据进行空间插值分析,获取土壤养分含量空间分布图。采用交叉验证法对其插值结果精度进行分析和评价,结果表明,采样点数量相同时协同克里格方法的结果精度明显高于普通克里格插值法;利用协同克立格法, 主变量数目在减少至70个,辅助变量不变的情况下,精度仍高于普通克里格法,且空间分布高度相似。说明在适当减少土壤样本的情况下,协同克里格法仍能保证插值精度,适合土壤养分空间插值。     

局部回归残余克里格对土壤阳离子交换量空间预测的精度分析

高精度土壤理化属性的空间分布图件是环境保护、土壤管理及精准农业不可或缺的要件,土壤特性空间异质性的普遍存在是土壤理化特性精确预测的一大难题。以土壤阳离子交换量(CEC)为对象,通过比较不同的空间插值方法,来探讨土壤属性的高精度预测方法。通过采样实测表层土壤阳离子交换量,利用普通线性回归、地理权重回归及二者残余的克里格进行空间插值,来比较不同方法的插值精度和制图效果。结果表明,地理权重回归残余克里格法的精度最高,其预测值与实测值的回归决定系数达90%,普通线性回归的精度最低。在回归残余分析中,普通线性回归残余对CEC预测精度提高的幅度达34%,而地理权重回归残余对预测精度提高程度为9%,相对较小。说明地理权重回归及回归克里格法也是较好的空间预测方法。在制图效果上,2种残余法的预测图在空间上过渡自然,平缓,能较好地反映出CEC在空间上的变化细节,与实际情况吻合较好。对于那些环境影响因素明确,且与之存在线性相关的土壤属性,地理权重回归残余克里格法及回归克里格法可作为其高精度空间预测及制图的有效工具。     

遵义市土壤锌空间分布特征研究

为了解遵义市土壤锌空间分布现状及其影响因素,在遵义市采集了701个表层土壤样本,分析了样品中的锌含量。利用GS+软件构建半变异函数模型,采用普通克里格法预测了遵义市土壤锌含量空间分布特征,并进一步探讨土壤理化性质对土壤锌含量及其空间分布的影响。结果表明,遵义市土壤全锌含量变幅为40.51~315.74 mg·kg^-1,平均值为107.9 mg·kg^-1,土壤锌含量高值区和低值区主要集中在遵义市东南部和西南部。土壤全锌含量与pH无显著相关关系,与有机质和海拔高度呈极显著正相关关系。研究表明,遵义市土壤锌的分布地域差异明显,造成这种差异的主要因素是成土母质、有机质和海拔高度。     

南方丘陵耕地土壤有机质空间插值精度比较——以衢江区为例

以浙江省衢江区的耕地地力调查有机质数据为基础,比较分析普通克里格（OK）和反距离加权插值法（IDW）的有机质插值精度。研究结果表明,在同样的数据处理条件下,反距离加权插值优于普通克里格;在同一插值方法下,对按地形地貌分类、按耕地利用方式分类与整体不分类型3种情况比较,按耕地利用进行分类处理略优于按地形地貌分类处理,而按耕地利用分类和按地形地貌分类后插值精度均明显优于整体不分类型处理。     

毛竹林叶面积指数和郁闭度空间分布协同克里格估算

在地面调查的基础上,利用协同克里格插值法对研究区内毛竹Phyllostachys edulis林叶面积指数(LAI,leaf area index)和冠层郁闭度(CC,canopy closure)2个冠层参数进行空间分布估算研究,并与普通克里格插值法进行了比较。研究结果表明:①球状模型可以用来反映LAI和CC的空间变异,且两者具有强烈的空间自相关特征。②协同克里格插值得到的LAI预测值与实测值之间的决定系数R2为0.635 1,而CC的决定系数R2为0.428 5;与普通克里格法相比,基于协同克里格法的LAI和CC预测精度均得到改善,其中LAI预测精度提高了1.94%,均方根误差减少2.00%,平均标准误差减少0.18%,而CC预测精度提高了4.82%,均方根误差减少1.90%,平均标准误差减少1.30%。③安吉县毛竹林LAI和CC都具有从西南到东北逐渐递减空间分布格局,在一定程度上反映了安吉县不同区域毛竹林经营水平的差异。     

用高程辅助提高土壤属性的空间预测精度

 【目的】探讨土壤属性变量与高程之间在何种条件下，可利用高程变量来辅助提高土壤变量的预测精度。【方法】用两种将高程作为辅助变量的克里格插值方法（协克里格法和简单克里格加变化局部平均值法）与没有考虑高程的普通克里格插值方法进行对比分析，用均方根预测误差和预测精度的相对提高值作为标准对3种方法的预测结果进行评价。【结果】对于交换性钾和pH值，协克里格法获得最精确的预测；对于Olsen-P、土壤有机质和有效锌，简单克里格加变化局部平均值法得到最精确的预测；而有效铜、有效铁和有效锰的最精确的预测结果则由普通克里格法产生。【结论】高程数据能够用来提高土壤特征的空间预测精度，但并不是对所有的土壤属性都适合；在利用高程数据来提高土壤属性空间预测之前，应该先对高程和土壤特征变量之间的线性相关关系、结构相关关系和全局趋势等进行仔细地分析，然后再选择适宜的方法。     

西秀蔬菜园区土壤养分空间变异特征研究

采用地统计学与GIS技术相结合的方法研究安顺市西秀区现代高效蔬菜产业示范园区(核心区)耕地土壤养分空间变异特征,以273个土壤样品测试项目:PH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾6个指标为对象,描述性统计分析结果表明,各指标的变化幅度较大,变异系数均属于中等,有效磷的变异强度明显高于其他。半方差分析结果为,土壤养分的空间异质性与空间位置相关性很弱,受随机因素的影响大,说明人为活动的影响程度很大,削弱了结构性因素造成的自相关作用。在Arc GIS9.2平台上采用普通克里格方法插值,绘制土壤养分含量分布图,按土壤养分分级评价标准进行区域统计、汇总面积,通过图、表得出,园区(核心区)耕地土壤主要呈弱酸性,土壤中的氮、磷、钾有效含量多处于丰富状态,部分为中等状态,缺乏养分的面积很小。研究结果应作施肥决策、养分管理之参考。     

基于克里格插值与序贯高斯协同模拟的森林碳密度空间估计

以浙江省仙居县为例,利用普通克里格插值法和序贯高斯协同模拟法对森林碳储量（地上部分）的空间分布进行估计,利用交叉检验方法对其结果进行对比分析。结果表明,仙居县的森林碳密度分布差异较大,大部分地区森林碳密度较低;普通克里格法未能体现森林碳密度的空间差异,具有明显的“平滑”效应,序贯高斯协同模拟在减少平滑影响方面优于前者,序贯高斯协同模拟法的预测结果较克里格插值法高。     

基于协同克里格的耕层土壤速效钾空间异质性研究

基于万年县配方施肥项目野外采集的耕层(0~20 cm)土壤数据,运用常规性统计和地统计学方法定量刻画土壤速效钾的空间异质性。结果表明,研究区土壤速效钾值域为33.46~164.84 mg·kg^-1,均值为82.04 mg·kg^-1,属于4级(第二次土壤普查土壤养分分级标准),变异系数为30.49%,呈中等程度变异。成土母质、土壤类型(亚类和土属)、高程、pH和阳离子交换量(CEC)对研究区耕层土壤速效钾空间变异影响极显著(P<0.01)。交叉验证的结果表明,加入辅助变量的协同克里格法较普通克里格法可以提高模拟精度,辅助变量个数越多,模拟精度越高,空间异质性描述越详细。通过插值得出土壤速效钾的空间分布图,可为当地土壤钾素管理和精准农业提供科学依据。     

罗江县农田土壤全氮协同克里格插值和采样数量优化研究

[目的]研究县域土壤全氮含量的空间分布和采样数量,为紫色土丘陵区采样提供参考。[方法]利用协同克里格法,以初始的1 777个土壤全氮含量数据为随机抽取的数据,分别随机抽取1 599、1 421和1 243个数据为目标变量,并以初始的1 777个土壤有机质数据为辅助变量,对四川省罗江县土壤全氮含量进行插值分析,从而利用协同克里格法对县域尺度下农田土壤全氮含量在不同样点数量下空间分布中的适用性进行评价。[结果]在相同取样数量下,全氮协同克里格法的均方根误差相对于普通克里格法降低0.019 6%～0.072 5%,预测值和实测值之间的相关系数提高0.69%～0.90%。利用协同克里格法,土壤全氮含量数据在缩减30%情况下,其估值精度高于1 777个样点下的普通克里格估值,且二者的分布图都具有较高的拟合度。[结论]协同克里格法是一种经济、精准的方法,可为县域土壤养分含量的空间分布提供基础信息。     

东北漫岗黑土区土壤表层有机质Kriging插值精度及坡度影响研究

东北农垦地区是我国农业现代化程度较高的地区,为研究该区土壤表层有机质空间插值精度及其影响因素,以农垦九三鹤山农场坡耕地为研究对象,按照30 m×30 m的网格采集表层土样,测定土壤有机质含量。采用Arcgis9.3进行空间Kriging插值。结果表明:(1)土壤有机质的空间插值随着参入插值样点距离的增加,其空间分布误差逐渐增大;(2)60 m×60 m、90 m×90 m、120 m×120 m三种样点分布的空间插值,平均相对误差分别为5.91%,9.35%,12.04%;(3)该区坡度低于3.5°时,样点分布可为120 m×120 m,坡度处于3.5~4.5°,样点分布可为90 m×90 m,坡度大于4.5°,采样密度应低于60 m×60 m,并需要进行验证。     

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 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。     

尤溪金柑园土壤有效硼含量的空间变异分析

应用地统计学和GIS空间分析技术,分析尤溪金柑主产区土壤有效硼的空间变异规律。结果表明,土壤有效硼含量范围在0.06-1.40 mg.kg-1之间,平均值为0.43 mg.kg-1;半方差函数拟合最佳模型为高斯模型,块基比值(CO/CO+C)为0.20,具有较强的空间相关性,变程为710 m;利用普通克里格法生成的空间分布图显示,研究区域有效硼含量偏低,硼含量缺乏区域和低量区域分别占总面积的5.34%和53.44%。据此,提出果园硼肥施用改进措施。     

澜沧县尾叶桉类林土壤养分空间分布特征探讨

应用地统计学方法及GIS空间分析技术,探讨了澜沧县尾叶桉类林林下土壤的全碳、全氮、全磷、全钾、有效钙和有效镁6种养分的空间分布特征.结果表明:全碳和全氮之间存在显著的正相关性,相关系数高达0.878;有效钙和有效镁之间的相关系数为0.621.全钾的变异系数为0.35,有效钙的变异系数为0.89.在空间上,全碳、全磷、全钾、有效钙和有效镁5种养分的块金值(Nugget)与基台值(Sill)的比值均小于25%;全氮的块金值与基台值的比值为32.32%.采用普通克里格插值方法对6种养分的空间分布进行插值计算分析,结果显示:全碳和全氮在空间分布上存在一定程度的相似性,含量自北向南逐渐降低;全磷含量自西北向东南呈"鞍形"分布,西北和东南较高,中间部分相对较低,且是整体分布较破碎;全钾含量分布相对均匀,大部分区域含量为2 457.94～3 018.63μg/g;有效钙分布主要集中在西北、南部和东部,其他区域相对较低;有效镁含量东部最高,整体上从东南向西北呈递减趋势.     

新疆水土流失时空分布规律性研究与防治对策

[目的]分析新疆水土流失的现状、类型及其成因的基础上对水土流失的时空分布规律进行研究,并提出相关防治对策.[方法]以查阅、收集和整理相关资料,采用野外调查与室内资料分析相结合的方法,对水土流失的时空分布规律的形成进行了探讨.[结果]在干旱少雨年份,风蚀沙化现象加剧;而在多雨年份,山地水力侵蚀加重;多雨多风年份,山盆结合部的水-风交错侵蚀加重.[结论]新疆地域辽阔,侵蚀类型多样,受环境条件、气候状况以及人类活动的影响.侵蚀强度,时空分布有一定规律可循.     

农田土壤重金属污染及防治对策

概述了农田土壤重金属污染物的来源及其污染特点,提出了综合防治农田重金属的措施,包括控制和消除污染源,制定相应法规和加强宣传管理,传统修复法,生物修复法,探讨农田重金属的研究方向,包括发挥植物修复的优势和作用,回收再利用超富集植物体内的重金属,避免不能回收的植物造成再污染,改进微生物,研究超级积累植物与土壤微生物共存体系的应用,制定合理的农田土壤污染生态补偿机制。     

Optimised Spatial Sampling Scheme for Soil Electriclal Conductivity Based on Variance Quad-Tree （VQT） Method

The acquisition of precise soil data representative of the entire survey area,is a critical issue for many treatments such as irrigation or fertilization in precision agriculture.The aim of this study was to investigate the spatial variability of soil bulk electrical conductivity(ECb)in a coastal saline field and design an optimized spatial sampling scheme of ECb based on a sampling design algorithm,the variance quad-tree(VQT)method.Soil ECb data were collected from the field at 20m interval in a regular grid scheme.The smooth contour map of the whole field was obtained by ordinary kriging interpolation,VQT algorithm was then used to split the smooth contour map into strata of different number desired,the sampling locations can be selected within each stratum in subsequent sampling.The result indicated that the probability of choosing representative sampling sites was increased significantly by using VQT method with the sampling number being greatly reduced compared to grid sampling design while retaining the same prediction accuracy.The advantage of the VQT method is that this scheme samples sparsely in fields where the spatial variability is relatively uniform and more intensive where the variability is large.Thus the sampling efficiency can be improved,hence facilitate an assessment methodology that can be applied in a rapid,practical and cost-effective manner.     

土壤宏观力学结构与精准耕作

土壤宏观力学结构是土壤结构体概念的延伸,在尺度上高于土壤团聚体结构1－2个数量级,且具有更高的时空动态特征,其内容涉及土壤物理组构、力学评价指标、力学发生机理及力学应用4个方面,是精准耕作研究的理论依据。评价土壤宏观力学结构的指标包括抗剪强度、圆锥贯入阻力、平板下陷量和断裂强度等,而弹塑性力学、断裂与破碎力学和土壤流变学模型决定着结构动态的发生机理。土壤精准耕作通过对土壤宏观力学结构的测试、评价及模型描述,建立结构动态与外加机械力模式和强度指标之间的关系,运用精准技术手段实现土壤结构、作物秸秆、种子和水肥的精确调控与投放,改善土壤耕性、增强土壤结构力稳性、提高车辆通过性、增大土壤承载力、同时优化土壤－作物－水肥系统和土壤－机器系统。