县域农田土壤采样布局多目标优化分析模型

合理布置农田土壤采样点可以在满足采样精度的前提下显著降低采样数量及成本,或在有限采样数量的限制下确保采样具有最佳的代表性。通过研究筛选区域范围内多种影响农田土壤养分采样点分布的因素,以及不同土壤养分的空间效应,建立区域农田土壤养分采样点布局多目标优化决策分析模型;并结合改进的遗传算法进行模型的求解过程分析。采用江苏省宝应县的农田空间数据及筛选的环境数据,分别从给定采样点数量条件下寻求最佳采样点分布方案,以及在满足采样精度和代表性的前提下确定最小采样点数量等2个角度进行了模型的分析验证工作;结果表明该模型可适用于解决县域范围大量分散耕作农田的土壤养分统一采样规划问题,为采样点的合理分布提供了一种定量优化分析手段。     

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。     

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。     

基于地统计的土壤养分采样布局优化

传统的土壤养分采样布置方法都是基于采样区土壤特征状态空间随机变异的假设。而地统计学研究表明,土壤特征状态在空间上有关联性,因此利用传统方法来制定采样方案并不是最优的,因为它没有考虑土壤特性的空间相关性,不能反映其局部的变化特征。该文在分析土壤肥力空间变异的基础上,研究利用经典统计学方法确定合理的采样点数目,并基于地统计学的半方差函数拟合与Kriging方法确定合理的采样点布局的方法,选择典型地区的土壤肥力进行空间变异分析和采样点布置的优化设计。研究结果表明：在合理的位置布置14个采样点就可以满足典型基地种植区绘制施肥处方图进行变量施肥决策的要求;利用经典统计学与地统计分析相结合的方法进行农田尺度的土壤肥力采样布点优化分析具有良好的可行性。     

泰安市平原土地整理项目区土壤质量评价

土壤质量是当前研究的热点问题,是关系土地整理成败的关键.该文以泰安市平原土地整理项目区土壤质量为研究对象,对土壤质量进行了定量化评价.在利用GPS进行野外采样的基础上,确定了以整理后1a、2a和4a地块为采样点.通过室内化学分析,得到了各采样点的属性数据.在具体的土壤质量评价时,根据研究区特点,选用速效养分、有机质、pH值、容重和电导率作为基本的评价因子,并在ArcGIS下对采样点属性进行kriging插值形成综合指标值分布图和土壤质量等级分布图.结果表明:整理后4a的地块养分分布最不均一,土壤质量较整理后1a和2a的地块有了明显的提高,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等级占了整个地块面积的56.77%.     

五华县崩岗洪积扇土壤分形特征及空间变异性研究

以广东省五华县典型崩岗洪积扇为研究对象,通过GPS RTK获取从扇顶到扇缘64个采样点的坐标、高程信息,并采集土壤样品进行理化性质的测定及分析,通过分形理论、回归分析和地统计学相结合的方法研究洪积扇土壤分形特征和空间变异规律,以及分形维数与土壤颗粒组成和养分含量的相关关系。结果表明:土壤颗粒组成和养分含量具有明显的空间分异特征,且与分形维数的空间分布呈现出一定的规律性。从扇顶到扇缘,土壤粉粒、粘粒质量分数和养分含量逐渐增加,与分形维数呈显著正相关线性关系,砂粒质量分数则逐渐减少,与分形维数呈显著负相关线性关系,其中洪积扇土壤粘粒含量对土壤颗粒分形特征影响最大,相关系数达到0.969。研究结果表明,土壤分形维数是能反映土壤质地差异以及土壤肥力状况的一项综合性定量指标。     

土壤速效钾养分含量空间插值方法比较研究

土壤养分连续空间分布数据是土壤信息系统工作的基础，土壤养分空间插值的研究因此变得尤为重要。对陕西省周至县北部猕猴桃适生区土壤进行采样，以对猕猴桃生长作用较为密切的土壤速效钾含量为研究对象，用普通克里格（OK）、样条函数（Spline）、趋势面拟合（TSA）、距离权重反比法（IDW）等常用插值方法对采样点进行插值获取土壤速效钾空间分布图，进行交叉验证，结果表明能够反映出结构性影响的克里格插值方法明显优于其它方法，其中又以球形模型为最佳，样条函数、距离权重反比法在采样点密集区也能内插出较好的效果，但其受采样点密度影响较大．在采样点稀疏的地区内插结果较差。     

侵蚀影响下土壤碳和养分空间变化及其过程模拟

通过小区采样并进行了机械组成和化学分析，认为侵蚀过程导致的土壤颗粒坡面分布变化点在0.2mm左右，同时认为侵蚀是坡面土壤碳和养分再分布过程分布差异的主要因素，当其它条件一致时，侵蚀和堆积决定了特定点或区域的土壤碳和养分含量的高低，通过建立土壤碳和分变化模型及侵蚀模型，在IDRISIW的支持下对侵蚀条件下流域各地块土壤碳和养分含量变化过程进行了模拟和长期预测，并得到了引起土壤碳和养分含量降低的最低侵蚀模数阈值。     

大小兴安岭林区不同林型土壤养分综合评价

基于大小兴安岭地区主要林型野外采样数据,利用统计学方法分析了红松林、针阔混交林、白桦林、樟子松林和蒙古栎林土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾的垂直分布特征,并对土壤养分状况进行了综合评价.结果表明,不同林型土壤(0-40 cm)有机质、全氮、速效磷、速效钾养分含量差异显著.有机质、全氮、速效磷3种土壤养分的总体分布是白桦林、针阔混交林比较高,针叶林次之,蒙古栎林比较低;而速效钾含量以蒙古栎林、白桦林为最高,针阔混交林却比较低.用改进的内梅罗综合指数法进行综合评价,结果显示,大小兴安岭林区土壤有机质和全氮含量特别丰富,速效磷含量为中等至较丰富,不同林型土壤养分总体处于良偏优水平,但速效钾比较缺乏,成为该林区土壤质量的主要限制因素.     

应用Arcview制作土壤养分图技术

简要介绍了使用桌面地理信息系统软件Arcview制作土壤养分图的技术过程，包括野外样品采集、室内分析、建立土壤采样点图层及地块边界图层，使用Arcview空间分析拓展模块中Kriging插值法进行养分插值，从而制作养分等值线图。该方法同样可用于土壤其他属性的空间变异的研究。     

耕地养分空间插值技术与合理采样密度的比较研究

土壤养分连续空间分布数据是土壤信息系统工作的基础,土壤养分空间插值的研究因此变得尤为重要。对湖北省鄂州市进行土壤养分采样调查,以对作物生长作用较为密切的有效氮、有效磷、有效钾、pH为研究对象,运用克里格法(Kriging)、样条函数法(Spline)、距离权重倒数法(IDW)3种插值方法对数据进行栅格化处理,分析比较3种插值方法所得结果的特性以及对耕地养分数据插值的适宜性。通过调整空间采样点密度,比较几种空间采样密度对插值结果的影响,总结3种插值方法在不同空间尺度下的插值精度,并在不同土壤类型内进行不同采样密度的插值分析。     

土壤碱解氮空间变异与合理采样点数量研究

掌握土壤碱解氮变异特征是合理施肥与精准农业发展的前提,而合理采样点数量的确定是高效获取土壤碱解氮空间变异特征的基础。本研究基于江苏省沛县内约38 km²的区域中148个均匀分布的土壤采样点,分析了土壤碱解氮的空间变异特征,并通过区域随机抽样理论,计算了不同置信水平和误差等级的合理采样点数量。研究表明,沛县土壤碱解氮的平均含量为109.97 mg/kg,变异系数为0.29,其在空间分布上以中部和东南部局部地区土壤碱解氮含量较高,而东北部地区含量较缺乏;在95%置信水平上,当误差为5%和10%时的合理土壤采样点的数量分别为69个和27个;而在90%置信水平上,两误差等级所需合理采样点的数量分别为56个和20个。研究结果可为该地区土壤养分调查时高效采样方案的制定提供参考。     

伊犁河谷不同造林模式土壤养分与酶活性的关系

[目的]研究伊犁河谷5种典型造林模式下土壤养分和酶活性空间特征,为伊犁河谷地区造林树种的搭配和布局提供依据。[方法]通过采样和室内测试分析,对0—20和20—40cm土壤的化学性质及酶活性等指标进行分析测定,并对其相关性进行研究。[结果]0—20的土层土壤酶活性更强,养分含量也更高;各模式土壤养分含量差异显著,榆树防护林土壤碱解氮和有效磷含量最高,全钾和有效钾处于较高水平,林草间作用材林土壤全氮、全磷和有机质含量最高,碱解氮也处于较高水平;土壤酶活性与土壤养分有一定的相关,其中脲酶与全磷、碱解氮、速效磷和有机质显著正相关,过氧化氢酶与全钾和速效钾呈显著正相关,与全氮、全磷、碱解氮和有机质呈显著负相关。[结论]土壤酶活性与土壤养分间关系紧密,并可较好表征土壤肥力水平,可广泛应用于森林土壤的肥力水平评价。     

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。     

基于GRNN网络模型的土壤重金属空间分布的研究

以江苏省南通市为研究区,利用采样点实测数据,借助GRNN神经网络模型并结合3S技术对农田土壤重金属的空间动态分布进行了深入研究。结果表明,GRNN神经网络模型能够智能地学习各个采样点的空间位置与该点各重金属含量之间的映射关系,并能够稳健地对各个空间插值点处的土壤重金属含量进行预测;结果显示南通市农田土壤重金属污染总体较轻,但也存在局部地区的严重污染。在运用GRNN神经网络模型进行空间插值了解重金属空间动态分布的基础上,可以根据污染的状况确定农产品的生产布局和规划。     

长期机械化秸秆全量还田对土壤养分分层的影响

以渭南市临渭区对农田和果园两种土地利用方式下土壤养分分层现象进行研究,其中农田进行了连续13年的机械化秸秆全量还田。通过采样分析,研究不同土地利用方式和秸秆还田对土壤有机碳、活性有机碳、全氮、速效磷、速效钾含量和分层的影响,以期为不同土地利用方式和秸秆还田对土壤养分含量和分层提供科学参考。结果表明,两种土地利用方式下土壤有机碳、活性有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量随土壤剖面递增逐渐减小;两种土地利用方式对土壤各养分分层趋势的影响不同,各养分(除速效磷)三个层次间的分层比均是农田大于果园;采用秸秆还田后的农田土壤表层(0~5 cm)养分含量显著高于果园,并且养分在农田的三个层次间的差异比果园大,表明秸秆全量还田能加速土壤养分分层趋势。     

变量施肥对改善土壤养分空间差异性的综合评价

精准农业中一个非常重要的环节就是变量施肥,其核心思想是根据土壤中养分含量的多少来决定施肥量,以达到土壤养分平衡。目前通常对土壤养分情况评价的做法是分别考察每种土壤养分的变异情况,不能综合分析。因此,该文提出利用一种加权模糊聚类算法,综合评价经过变量施肥作业后土壤养分空间差异性的变化情况。通过对榆树市弓棚镇十三号村3号地未变量施肥、连续变量施肥2年和连续变量施肥5年的土壤养分进行综合分析比较,可知经过连续变量作业后土壤养分空间差异明显减小。     

太湖地区表层土壤养分空间变异的影响因素研究

采用单因素方差分析和逐步回归分析,分析了太湖地区表层(0～15cm)土壤养分空间分异的影响因素。结果表明,太湖平原地区全N、全P、全K和速效P含量均较高;而低山丘陵地区全P、速效P及速效K含量均较低,属于缺P、缺K水平。土壤类型对太湖地区土壤全N、速效K空间变异的影响要大于母质和地形;地形影响全P和速效P空间变异较母质和土壤类型更为明显;而母质是影响全K的主导因素,对其空间变异的影响比土壤类型和地形大。三者引起土壤养分的空间分异均达到极显著水平,从而证实了土壤调查采样时按成土母质、土壤类型或地形布设样点是合理的。     

基于环境因子和联合概率方法的土壤有机质空间预测

<正>土壤连续属性(如土壤中养分含量、重金属含量等)的空间分布特征和定量分布信息是进行土壤质量评价和区域环境综合评估的基础。精准农业战略的实施和各种区域生态评价均需要更详细更精确的土壤属性信息作为依据[1-2]。因此,土壤属性空间预测一直是土壤学研究的热点问题。经典地统计学以各种克里格插值法为代表,是土壤属性空间预测中的常用方法。但该方法缺乏对辅助信息(如环境信息)的有效利用[3-4],导致预测精度降低[5]。而土壤景观定量模型的理论依据就是土壤与环境的关系,但该法忽略了采样点之间的空间相     

荒漠草原土壤酶与土壤养分的动态研究

研究了内蒙古荒漠草原不同利用强度单元内土壤养分以及5种酶活性,并对土壤酶活性与土壤养分含量之间的相关性进行了分析。结果表明,草原的利用强度直接影响着草地的土壤养分状况和酶活性,轻度利用有利于土壤中5种酶活性的增加,重度利用则导致土壤转化酶和蛋白酶活性显著降低。轻度利用增加了土壤中有机质、全氮和全磷的含量,重度利用则导致土壤有机质、全磷、全氮和全钾含量降低。脲酶和多酚氧化酶的活性在年季内变化幅度较大。相关性分析表明,蛋白酶与各养分之间的相关性最大。