精准农业中不同取样间距下Kriging插值精度对比研究

为了研究土壤不同养分的合理取样间距,研究选择了平顶山地区典型烟田为研究对象,在面积为4 hm2的地块上以20 m×20 m网格采样,共采集耕层(0~20 cm)土壤样品111个。在GIS软件平台上对采样点进行行列删除,人为改变取样间距大小,并运用地质统计学和普通克里格插值方法进行插值,生成了土壤各养分分布图。同时,随机选取7个样点,并将其在不同取样密度下的Kriging插值结果与实测值进行比较。由插值误差分析、独立检验、面积分析和养分分布图可以看出:在该研究区域内,碱解氮、速效磷、速效钾、速效铁和速效锌以20 m取样间距较为合适,有机质和速效铜的合理取样间距为60 m,速效锰则以40 m取样间距较适宜。研究目的是为该地区确定合理的土壤取样间距提供理论依据。     

干旱荒漠区污水灌溉山地园林土壤养分的空间变异特征

以乌鲁木齐市雅玛里克山污水灌溉区为例,采用地统计学方法研究了干旱荒漠区山地园林污灌区土壤中的6种土壤养分指标全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K的空间变异特征。结果表明,6种土壤养分指标的变异系数在8.34%～39.68%之间,全N、全P、速效P服从正态分布,全K、速效N、速效K服从对数正态分布。所有养分的块金值与基台值之比都在25%以下,说明结构性因素控制这些养分的含量分布,导致样点之间的空间自相关作用强。土壤养分的相关距变化范围为19.1～116.7 m。因为灌溉污水的影响,强矿化作用使得全N、速效N在质地粗轻的山坡含量较高,而氨挥发则造成全N、速效N在质地细重的谷地含量较低,偏弱碱性的污水加剧了P的固定,使研究区内全P、速效P含量整体偏低,但同时偏弱碱性的污水促进了K的释放,使速效K含量明显提高。污灌能促进速效养分的释放,使养分之间具有一定相关关系。     

标准击实试验的一种数据处理方法

针对土工实验中标准击实试验数据处理存在的问题，提出了利用最小二乘法进行高次多项式插值的一般准则：若残差χ^2值最小及χ^2分布的累积概率较小，则通过其选取的多项式阶数是适宜的,用MATLAB实现之，简单易行，从而为求解岩土的最大干密度和最佳含水量提供了理论依据，它可望在土工试验数据处理中得到推广和应用。     

利用Kriging插值方法研究山东龙口北马镇农田土壤养分的空间变异

以山东省龙口市北马镇1 000 hm2的科技示范区为研究区,在地理信息系统平台ArcGIS上,采用Geostatistical Analyst地统计分析模块中的Kriging插值方法研究土壤养分的空间变异性.该分析过程中,发现影响分析工作结果精度的是Kriging插值模型的选择及Cross-Validation交叉验证法的检验与系数修正.数据分析结果表明,龙口市北马镇0～20 cm耕层土壤中碱解氮、速效钾含量空间相关性中等,速效磷含量具有强烈的空间相关性,有机质含量空间相关性较弱.     

太湖流域土壤养分空间变异特征分析——以浙江省平湖市为例

以位于太湖流域的浙江省平湖市为例,采用GIS与地统计学相结合的方法对其耕层土壤(0～20 cm)的有机质、全氮、速效磷、速效钾等4种养分要素的空间变异特征进行了分析.结果表明:有机质和全氮变异函数曲线的理论模型能很好地符合球状模型;速效磷经对数转换后也符合球状模型;而速效钾的变异函数曲线则符合指数模型.有机质、全氮和速效磷具有很强的空间相关性,说明受母质、地形、土壤类型等自然的结构性因素影响较大;速效钾具有中等的空间相关性,说明由施肥、作物、管理水平等随机因素引起的空间异质性起很大作用.整个研究区东南部土壤质地较轻,大量施肥在提高其作物产量的同时,也可能会带来农业非点源污染等问题.     

养牛场污水在百合绿色生产中的应用效果初报

【目的】药食兼用百合为湖南栽培较广的药用植物,其绿色生产是目前百合产业转型升级的要求。养牛场污水直接排放将引发环境污染,但其经无害化处理后是营养丰富的有机肥。采用大田试验考察了养牛场污水在百合绿色生产中的应用效果。【方法】将养牛场污水进行无害化处理后,替代化肥用于百合种植,研究了养牛场污水对百合的农艺性状和产质量及土壤理化性状的影响。【结果】结果表明：在施足有机肥当基肥的基础上,于百合生长旺盛期追施经无害化处理的养牛场污水两次(每次20.2 m₃/hm₂)比追施化肥处理的百合生长发育情况更好,收获期根长更长,产量达24.1 t/hm₂,比等量化肥处理增产12%,且其商品率和总糖含量显著增加。不同处理间土壤的养分含量差异不显著,但施用牛场污水(每次20.2～31.3m₃/hm₂)处理有利于土壤中微生物量碳氮的增加。【结论】可见,药食兼用百合绿色生产中可施用经前处理的养殖场污水来替代化肥,既充分利用污水中养分,又能提高百合的品质,增加土壤的微生物量。     

澄碧河水库流域降雨变化分析北大核心

为了研究气候变化条件下,澄碧河水库流域降雨变化特征,以流域内8个雨量站点1966-2015年共50 a的降雨资料,运用线性趋势法、滑动平均法、距平百分比、变异分析法和Arcgis空间插值法等对澄碧河水库流域降雨变化趋势和变异性进行分析,结果表明:过去50 a,澄碧河水库流域降雨呈减少趋势,变化幅度为-3.53 mm/a,空间分布上,降雨自西北向东南递减,其倾向率则大致与降雨空间分布呈互逆变化趋势;流域降雨在年系列内发生弱变异~巨变异不同程度的变异,与降雨倾向率有相似空间分布趋势,东南地区最为显著,年代间变异强度中心大致呈集中于库区(20世纪60年代、80年代和21世纪)-分散于库区(20世纪70年代和90年代)往复变化趋势;结合流域气温和蒸发资料分析,统计时段内流域气温呈增加趋势(气温倾向率为0.013 6℃/a),蒸发则与降雨有相同减少趋势(蒸发倾向率为-2.42 mm/a),可见,流域呈现暖干趋势。     

征地区片综合地价平衡研究──以周口市为例

征地区片价是政府征地时的重要依据,区域之间不合理的征地区片价影响着社会的稳定。为了解决征地区片价之间的平衡问题,笔者以周口市为例,通过建立综合计算指标体系,利用Arc GIS对其进行空间插值,发现现存征地区片价中存在的问题,利用最高级别征地区片价和综合质量分之间的相关关系进行重新平衡调整,建立相应的相关性方程,最后得出平衡后的征地区片价。结果表明:征地区片价的确定是多种因素综合的结果,其区域之间的平衡也受距离、经济、周边地价等多方面的影响,其中,距离中心城镇近的地区最容易受到中心城镇的影响,其综合质量分影响较小,其余位于较外围的地区受综合分值影响较大,交通的便利性是平衡征地区片综合地价的一项关键因素。     

基于不同空间插值的污染场地土壤锑修复范围预测研究

以污染场地土壤锑超标地层为研究对象,结合土壤每层锑含量的分布特点,分析和比较了克里格插值模型(OK、UK)、反距离插值(IDW)、泰森多边形(TIN)和分区预测模型(OK+TIN)对不同深度土壤锑修复范围及预测精度的差异。结果表明：各方法确定的0～1 m地层修复面积大小顺序为IDW>OK=UK> TIN>OK+TIN,修复面积依次为74 154、57 427、37 338、32 707 m²;各方法确定的1～3.8 m地层修复面积大小顺序为IDW>UK>TIN>OK+TIN>OK,修复面积依次为13 089、11 030、9 660、2 183、1 231 m²,克里格插值带来的平滑作用导致超标范围的遗漏和未超标区域纳入修复范围。在受成本和污染物空间分布制约的情况下,TIN方法从几何原理的角度可以较为准确地反映不同深度土壤锑的修复范围;克里格插值(包括OK+TIN方法)和反距离插值受数据分布假设的约束,平滑效应明显,估计精度受限。     

不同采样尺度下土壤碱解氮空间变异性研究——以榆树市农田土壤为例

在精准农业的实施过程中,研究如何用较少的样本来反映田间信息的空间变异规律,再用科学的插值方法进行插值和预估是精准农业研究中的一个关键问题。以东北典型黑土区——吉林省榆树市为研究区域,在榆树市弓棚镇13号村内选择相对平整的地块进行土壤采样并测试其土壤养分。在对原始采样格网点按一定的样点间隔和布局进行抽取的基础上,利用克里格插值方法和BP神经网络方法分别进行空间插值,比较不同采样尺度（40m×40m,56m×56m,80m×80m,113m×113m,160m×160m五个尺度）对空间插值精度的影响。结果表明:（1）随着采样尺度的增大,碱解氮的空间结构系数C/（C₀+C）有减小的趋势,表明采样间距以内的不可估计误差逐渐增大,其空间结构的表现能力在逐渐减弱;（2）Kriging插值精度总体优于BP神经网络,随着采样尺度的增加,两种模型的模拟精度都有所下降,BP神经网路的插值精度和Kriging模型的插值精度的差距逐渐减小;（3）两种模型在113m×113m尺度上插值精度都发生了突变,如考虑碱解氮的空间变异规律和经济因素,碱解氮的最佳采样尺度应在80～113m。