土壤空间变异及其研究方法-潘2012
基于地统计学和GIS的土壤速效养分空间变异研究——以四川盆地两个自然村为例
24卷增刊153—160页 2006年lO月 山地学报 JOURNALOFMOUNTAIN SCIENCE Vo1.24,Supp1.pp153—160 Oct.,2006
文章编号:1008—2786一(2006)增一153-08
基于地统计学和GIS的土壤速效养分空间变异研究
——以四川盆地两个自然村为例
秦鱼生,涂仕华 ,冯文强,孙锡发,张冀
(四川省农业科学院土壤肥料研究所,四川成都610066)
摘要:把GIS与地统计学相结合,对四川盆地高度分散经营方式条件下土壤pH、有机质和速效养分的空间变异
进行了研究。研究区域土壤中移动性较大养分如NH;一N和速效K的空间自相关性弱,空间变化受施肥的影响
较小;移动性相对较小的养分如速效P、Ca、Mg和zn呈中度空间自相关,受土壤母质与农业生产活动的影响各占一
半。不同土壤属性在空间四个方向(0。、45。、90。和135。)上的分维数差异较大,NH;一N、速效P和速效K在0。方
向和45。方向的分维数较小,在这两个方向上的空间分布较为复杂;速效Ca、Mg和zn在各个方向的空间分布均
匀。Kriglng的养分插值图较好地反映了研究区域土壤速效养分的空间分布特点。在取样间距上,所有土壤属性的
最佳取样间距都>100 m,其中pH、Mg的合理取样间距较大,超过1 km,而K、OM等的合理取样间距应<200 m。
因此,土壤取样的合理间距应根据具体研究的土壤属性来决定,不能一概而论。本研究可用于区域土壤取样和分
区配方施肥的参考。
关键词:土壤速效养分;地统计学;Kri ̄ng;空间变异
中图分类号:S158.9 文献标识码:A
肥料是作物的粮食。研究表明,施肥对粮食增
产的贡献率可高达50%以上…。但是,我国长期存
在的盲目的、非精准的不合理施肥,导致肥料当季利
用率较低,特别是氮、磷肥。这既增加了种植成本,
又造成水环境富营养化 .3 J。近十多年来,信息技
土壤养分空间估测方法研究综述
生态环境学报201 1,20(8-9):1379-1386 Ecology and Environmental Sciences http://www.jeesci.com E-mail:editor@jeesci.com
土壤养分空间估测方法研究综述
徐剑波 ,宋立生 ,彭磊 ,张桥
1.华南农业大学信息学院,广东广州510642;2.华南农业大学资源环境学院,广东广州510642;3.广东省土壤肥料总站,广东广州510500
摘要:土壤养分是土壤提供的植物生长发育所必需的营养元素。由于受到自然因素和人为因素的共同作用,土壤养分具有高
度的空间变异性。土壤的这种特性不仅表现在区域尺度上,而且也表现在田块尺度上。在研究方法上经历了从传统统计学到 地统计学,再到神经网络、地理信息技术以及高精度曲面建模等新方法的不断改进过程。文章从地统计学方法引入到土壤养
分空间变异研究中为出发点,论述了国内外基于地统计学的土壤养分空间变异的研究现状,主要包括利用地统计学方法来确 定合理的土壤采样数目,土壤养分空间变异的定量化研究,土壤养分空间变异的尺度效应;然后简述了神经网络、地理信息 技术、高精度曲面建模等技术在土壤养分空间变异研究中的研究现状和应用。最后对比分析了各种研究方法在应用中存在的
缺陷,同时指明了今后应加强作物生长的不同时期土壤养分的空间变异性、土壤在四维空间尺度上的演变机理以及环境信息 获取的不确定性等方面的研究。
关键词:土壤养分;空间变异;模型与方法 中图分类号:¥15 文献标志码:A 文章编号:1674.5906(2011)08.09.1379.08
土壤是覆盖于地球表面具有一定肥力并能生
长植物的疏松表层…,由于受到成土母质、气候、
生物、地形、时间等自然因素以及人为因素的共同
作用,不同地区的土壤具有许多不同的土壤特性, 并且具有高度的空间变异性【2]。研究表明,即使在
土壤类型和质地相同的区域内,同一时刻土壤特性 在空间上也有明显的差异L3J,这种土壤特性的空间
改造后的沙丘地春季表层土壤水分空间变异性研究
新疆农业科学201 I,48(4):761—768 Xinjiang Agricuhural Sciences
改造后的沙丘地春季表层土壤水分空问变异性研究
冒静 2,熊黑钢 一,鲁魁锋 2,夏倩柔 2
(1.新疆大学资源与环境科学学院,鸟鲁木齐830046;2.绿洲生态教育部重.点实验室,鸟鲁木齐830046 3.北京联合大学应用文理学院,北京 100083;)
摘 要:【目的】为奇台县的防风治沙工程和沙漠植被建设提供参考。【方法】利用改造后的沙丘地和6种土地 类型的实地测量数据,通过变异函数、Moran’s I系数、土壤水分等值线图探讨了改造后的沙丘地春季表层土 壤水分的水平空间变异性及其原因。【结果】经种植梭梭改造后的沙丘地的土壤含水量呈现出3个明显与沙
丘土壤水分不同的特点。(1)均值大于沙丘,土壤含水量接近于草地;(2)土壤水分半方差函数模型已表现为 与沙丘水分的球状模型完全不同的指数模型,且变程小于样点间距,相关性显著;(3)土壤含水量等值线图等 值线密集,并呈与梭梭林带走向一致的条带状分布。【结论】奇台县自2000年以来实行的防沙治沙已取得较 大的成效。 关键词:改造后的沙丘地;不同土地类型;土壤水分;空间变异性 中图分类号:S151.9 文献标识码:A 文章编号:100l一4330(2011)04—0761—08
A Study on Spatial Variability of Surface Soil Moisture of
Sand Dune after the Rec0nstructi0n in Spring
MAO Jing 一,XIONG Hei—gang2 ,LU Kui—feng 一,XIA Qian—rou ’
(1.College of Resources and Environment Science,Xinjiang University,Urumqi 830046,China;2.Key
土壤无机氮(铵态氮、硝态氮)时空变化研究现状
土壤无机氮(铵态氮、硝态氮)时空变化研究现状
作者:焦亚青
来源:《现代盐化工》2022年第01期
摘要:为研究无机氮在不同条件下的时空变化情况,以土壤类型、植物群落和土地利用方式为条件,研究了不同情况下的铵态氮、硝态氮时空变化情况。研究发现,受有机质含量、含水量、温度以及pH的影响,土壤的理化性质和生物活性得到明显改善,使无机氮在土壤中出现明显的时空差异。近年来,有学者用15N同位素稀释法、室内模拟研究以及冻融模拟实验等方法对无机氮进行研究,但是仍具有局限性。
关键词:土壤;铵态氮;硝态氮;影响因素
氮素主要包括有机氮和无机氮,而有机氮素占全氮的90%以上,无机氮素仅占5%以下,但是土壤供给植物的主要物质还是无机氮。有机氮不能直接被植物吸收,必须在微生物的矿化作用[1]下形成无机氮,才能被植物吸收利用。之后通过反硝化作用产生温室气体氧化亚氮(N2O)逸散到大气中,对陆地生态系统和全球气候产生影响。矿化作用是一个极其复杂的过程,土壤中的有机氮素(如蛋白质等)在土壤微生物(如真菌)的作用下,以碳素为能量源,逐渐裂解成简单的氨基化合物,之后土壤中分解的氨转化为铵离子,大部分铵离子在硝化作用下氧化成硝酸盐,这是生态系统氮循环中非常重要的环节[2]。随着科学研究的深入和技术的进步,铵态氮和硝态氮的研究也成为当前土壤学研究的重点[3]。就土壤本身而言,由于土壤的物理化学特征不同、有机质以及微生物分布不同,导致氮素转化出现空间变异,使无机氮在土壤中出现空间差异,并且研究发现,铵态氮和硝态氮在一定条件下可以相互转换,在土壤氧气充足的情况下,铵态氮易转化为硝态氮,在土壤厌氧条件下,硝态氮易转化为铵态氮,铵态氮有利于植物生长发育,而硝态氮极易淋失,污染环境[4]。因此,研究铵态氮和硝态氮在不同条件下的时空变化情况,对农业生产和环境保护都有极其重要的意义。
1 铵态氮、硝态氮在不同条件下的时空变化
精准农业实践中农田土壤养分空间变异性研究
※农业科学 农业与技术 2o15,Vo1.35,No.13 31
精准农业实践中农田土壤养分空间变异性研究 薛志才 (枣庄市农产品质量监督检测中心,山东枣庄277000) 摘要:农业建设是我国现代化建设中的基础行业,直接关系到一个国家的食品安全问题。现如今,农业发展迅猛,我 国正处于传统农业向现代化农业转变的过程之中,精准农业是农业发展过程中提出的新概念,它是以变量管理为核心 的农业思想,是针对农田作物的生长条件和情况进行的控制措施。它有助于挖掘农业发展的潜力,区别对待不同的生 产作物,保证农业的可持续发展。但是由于精准农业参与实践的时间有限,就使得很多技术还不够成熟,农田土壤养 分空间存在变异性。对此,我们一定要找到科学的方法做好精准农业的实践工作,促进我国农业更好的发展。 关键词:精准农业;实践;农田土壤养分;空间变异性 中图分类号:S158.3 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20150732017 农业是每个国家发展的支柱产业,它历经千年的演 变,从原始农业向现代化农业实现了过度,目前它正进 入知识高度密集发展的新阶段。过去的农业生产技术较 为落后,产出效率低,劳动者的能力得不到发挥,依靠 农药、化肥进行生产还不利于农田产物的健康性。精准 农业又被称为环保农业,是一种新的农业生产手段,其 研究的动力是田间分布明显的差异性,有助于做好定量 分析,突出先进技术的优势特点。然而,精准农业在实 施过程中需要高技术配合,对信息资讯具有较高要求, 难免产生农田土壤养分空间变异性。本文就结合精准农 业在我国的发展现状,对农田土壤养分空间变异性进行 研究,从而发挥精确农业的作用。 1 农田土壤养分空间变异性的研究现状 传统的农业生产在研究过程中手段策略相对单一,将 一块地看做统一的单位进行处理,没有根据土壤的形成、 不同结构和地形特点开展分类似研究,不利于提高农田的 生产效率,还会造成浪费。现如今,人们对土壤的特f生有 了进一步的了解,对农田土壤养分空间变异性也有了研究。 90年代后期,我国也在这方面进行了尝试陛探索,采用以 50米距离为间距的网格法采集土样,分析了牧地条件下土 壤表层速效磷、钾等的空间变异性,并探讨了胺态氮、硝 态氮、有水溶性钾、水溶性钙等在空间中的变异规律,绘 制了具体的等值图标,使我国在该领域得到了突破性进展。 2 精准农业实践中农田土壤养分空间变异性的 成因及研究对策 即便在土壤质地相同的区域之中,土壤的物理、化学 以及生物特性也不是完全相同的,在平面和深度上不是均 质样式,我们通常将这种土壤属性在空间上的非一致性叫 做农田土壤养分空间变异性。土壤的变异包括系统变异和 随机变异两种模式,引发土壤变异的原因也多样,例如水文、 气候、母质、生物等等都会产生作用,而土壤中大量和微 量的元素的变异性则取决于土壤母质的性质和地形位置, 并与气候、大气沉降、降雨和农业措施等息息相关。其中, 对土壤特性变异具有最大影响的是土壤的母质,母质是构 成土壤的基础,它的差异小,空间出现变异的情况也小。 据目前的研究表明,地形对土壤的肥力和有效水有较大影 响,在坡度相似的位置,土壤特陛也趋于相似。沙粒含量 和ph值等土壤的物理特性,在复杂的丘陵地区具有较高的 关联度,在不同的季节、年份,作物的产出数量也不尽相同, 产量的时间变异占总量的变异数据高达60%以上。 在研究精确农业实践农田养分空间变异性成因和相 关数据探索过程中,要利用经典统计学方法进行探究, 采用最传统的估算土壤特性的方式,采用公式n=ta2S2 /(X一11)2进行采样分析,估算出变量X。一个随机 变量z的变化特征是由其概率密度函数P(Z)来表示的, z为随机变量Z的可能取值。地统计学方法可用于土壤 特性空间变异研究的定量分析,研究区域化变量理论, 变异函数是地学统计学方法的基本工具,它通过测定区 域化变量分隔等距离样点间的差异来研究变量的空间相 关性,并采用理论化模型求出某一区域的变异性特征。 3 精准农业实践中农田土壤养分空间变异性的 发展前景 3.1 对农田土壤进行研究的基础是采样工作,它是约 (下转第33页)
GPS和GIS支持下的田间土壤含水量空间变异试验研究
天津农业科学Ti ̄jin Agricuhural Sciences
・土壤肥料
GPS和GIS支持下的田间土壤含水量空间变异试验研究
吕雄杰,陆文龙,宋治文,张昱
(天津市农业科学院信息研究所,天津300192) . 摘要:以静海县农业科技园区内一块冬小麦田和玉米地作为试验区,分 4按照5O rex50 m和R0 mx50 m设置格网,共设32个
采样点,通过手持定位导航仪GPS MAP76确定点的位置,利用土壤湿度检测仪快逮测量各个采样点表层上壤含水量,利用 ARC/INFO的地统计分析模块绘制整个试验区土壤含水世窄问分布 ,许分析其空问分布规律,nI匈采取合理的灌溉措施提供
科学依据,对于及时调整灌溉和其它农田精细管理措施将具有重耍的指导作用。
关键词;GPS;GIS;土壤含水量;空问变异;试验研究
中图分类号:S152.7十3 文献标识码;A文章编号:1006-6500(2006)01-0008-04
Study 011 Spatial Variability Gf Soil Moisture Based Oil GPS and GIS Integration
LV Xiong-jie,LU Wen-long,SONG Zhi-wen,ZHANG Yu
(Information Institute,Tianjin Academy of Agrieuhural Sciences,Tianjin 300192,China) Abstract:Taken part of Jinghai Agricultural Sci一 l ec,h Garden as research area,in the winter wheat field sample points were set as 50 mx
50 m grids and 80 mx50 m in maize field,thirty-two WaS the total number of samples.All points were sited by GPS MAP76 machine.Soil
铁路运输扰动下边坡土壤酶含量的空间变异性研究
中国水土保持SWCC 2012年第2期 ・43・
铁路运输扰动下边坡土壤酶
含量的空间变异性研究
宋婷,艾应伟,郭培俊,李传人,潘丹丹
(四川大学生命科学学院生物资源与生态环境教育部重点实验室,四川成都610064)
[关键词]边坡;土壤脲酶;蔗糖酶;蛋白酶;过氧化氢酶;多酚氧化酶;空间变异;铁路
[摘要]采用野外调查和试验相结合的方法,研究了四川丘陵地区典型铁路边坡土壤酶活性的空间分布变化。结果表 明:3个典型路段土壤脲酶活性随距铁轨距离的变化呈现相似的变化趋势,在距铁轨1O—50 m范围内均呈现显著的降低
趋势;土壤蔗糖酶活性随距离变化均较为平缓;成昆铁路的吴场段和成渝铁路的五风段土壤蛋白酶活性随距离表现出在
5—10 m范围内有一定下降,然后趋于平缓的趋势,而达成铁路的白云段土壤蛋白酶活性随距离变化幅度较大;土壤过
氧化氢酶和多酚氧化酶活性在五凤段和白云段均表现出随距离增大先缓慢上升后下降的趋势,在吴场段均表现出随距
离增加逐渐上升的趋势。不同路段间5种酶活性均有显著差异,吴场段5种土壤酶活性均显著低于五凤段和白云段;五
凤段和白云段土壤脲酶活性无显著差异,而其他4种酶活性在某些位置有显著的差异。岩石边坡土壤酶活性随铁路运
营时间以及土壤类型的不同表现出一定的差异。
[中图分类号]S154.36 [文献标识码]A [文章编号]1000—0941(2012)02—0043—04
铁路运输是我国国民经济、社会生活的重要组成部分,已
成为主导地区经济发展的重要因素。随着铁路线路的增加、车 次的增多,因铁路修建而产生的大量岩石边坡对铁路沿线环境
的负面影响不容忽视。这些岩石边坡植被遭破坏,创面直接承
受雨水冲刷、太阳暴晒,植被生长所需的表层土和营养物质严
重匮乏,稳定性极差 J。土壤的健康状况可直接反映边坡生态
情况,因此对土壤质量的评价和预测越来越重要。随着相关研
[基金项目]国家自然科学基金项目(41171175);四川省科技支撑计划 项目(07rG00t一018) 究的深入,传统的土壤理化指标已难以满足土壤质量研究的需
土壤水分空间变异研究
安徽农业科学.Journal ofAnhui Agri.Sci.2008,36(5):1999—2001 责任编辑金琼琼责任校对王淼
土壤水分空间变异研究
吕雄杰,陆文龙,宋治文,张昱 (天津市农业科学院信息研究所,天津300192)
摘要 以天津市静海县良种场内一块长约110 m,宽约40 m的冬小麦田作为试验区,采用规则格网采样,按照10 mxlOIn设置格网,
共设48个采样点,通过GPS手持机进行定位,分别于小麦越冬前、拔节期、灌浆期,利用便携式土壤湿度数据采集器对试验地各个采
样点0~20、20~40 cm 2种深度土壤含水量进行了测定,利用ARC/INFO的地统计分析模块绘制了冬小麦3个不同生育期试验区土壤
水分空间分布图,并分析了其垂直和水平方向的空间变异特征,以期为确定最佳灌溉时机和灌溉量提供科学依据。
关键词冬小麦;土壤水分;空间变异;灌溉
中图分类号S152.7 文献标识码A 文章编号05l7-661l(2008)o5—01999—03
Study on Spatial Variability of Soil Water
LV Xiong-jie et al(Institute of Information Tianjin Academy of Agricultural Sciences,Tianjin 300192)
Abstract Taking a winter wheat field f4 400 m2)of Jinghai county seed farm as experimental plot,sampling by regular grid with with 1 0 mx l O in
grids.48 san1p1e p0ints were oriented by GPS receipt machine to analyze soil water content at the depth of 0~20 and 20 ̄40 enl in pri-winter,
土壤养分变异系数 -回复
土壤养分变异系数 -回复
土壤养分变异系数是衡量土壤养分分布均匀性的指标之一。它反映了土壤养分在空间上的异质性程度,对于农田管理和土壤肥力评价有着重要的意义。本文将从定义、计算方法、影响因素以及应用等方面,一步一步回答关于土壤养分变异系数的问题。
首先,我们来了解一下土壤养分变异系数的定义。土壤养分变异系数是指在一定空间范围内,土壤样点之间养分含量的差异程度。它是用来评估土壤养分分布均匀性的重要指标之一,可以反映土壤养分的空间异质性程度。土壤养分变异系数的数值越大,说明土壤养分的空间分布越不均匀;反之,数值越小,说明土壤养分的分布越均匀。
那么,我们如何计算土壤养分变异系数呢?一般来说,计算土壤养分变异系数可以采用以下的公式:
CV = (标准差 / 均值) × 100
其中,CV代表土壤养分变异系数,标准差是土壤样点养分含量的离散度,均值是土壤样点养分含量的平均值。通过计算得到的土壤养分变异系数数值越大,说明土壤养分的分布越不均匀;反之,数值越小,说明土壤养分的分布越均匀。
土壤养分变异系数的数值受到哪些因素的影响呢?首先,土壤养分的初始分布状况会直接影响土壤养分变异系数的数值。如果土壤养分初始分布均匀,那么土壤养分变异系数较小;而如果初始分布不均匀,土壤养分变异系数较大。其次,土壤养分的可利用性也会影响土壤养分变异系数。如果土壤养分的可利用程度较高,植物根系容易吸收,导致土壤养分的均匀分布;反之,如果土壤养分的可利用性较低,植物根系吸收局部土壤养分较多,导致土壤养分的不均匀分布。
土壤养分变异系数在农田管理和土壤肥力评价中有着重要的应用。首先,它可以用来指导农田施肥。如果土壤养分变异系数较大,说明土壤养分分布较不均匀,需要加大施肥量或改变施肥方式,以达到农作物的正常生长和生产的需要。其次,土壤养分变异系数可以用来评价土壤肥力。高养分变异系数的土壤表明养分分布不均匀,可能出现养分过剩或缺乏的问题,影响作物的正常生长。因此,通过合理利用土壤养分变异系数,可以为农田肥力改良和作物施肥提供科学依据。
太湖流域典型地区土壤酸度的空间变异特征研究
第29卷5期 2006年10月 安徽师范大学学报(自然科学版) Journal of Anhui Normal University(Natural Scien ̄) V_01.29 No.5 Oct.2 00 6
太湖流域典型地区土壤酸度的空间变异特征研究
刘付程 , 史学正2, 于东升2
(1.淮海工学院空间信息科学系,江苏连云港222001;2.中国科学院南京土壤研究所,江苏南京210008)
摘要:在GIS支持下,运用地统计学方法分析了太湖流域典型地区耕层土壤pH的空间变异性.
结果表明,研究区域土壤pH具有较强的空间自相关性,自相关距离在44km左右.在30kin空间范
围内,土壤pH的空间变异表现为各向同性,超出此范围,各向异性明显增强.Kriging插值结果表
明,研究区域土壤pH的空间分布格局是北部高,中部低,南部丘陵地区则是高、低镶嵌分布.
关键词:土壤酸度;地统计学;空间变异;Kriging;太湖流域
中图分类号:S153.4 文献标识码:A 文章编号:1001—2443(2006)05—0480—04
土壤酸化是环境酸化的重要研究内容u J,区域性土壤酸化问题,因其对区域生态环境和农业生产有着
巨大的潜在影响而广受重视 J.太湖流域是我国工农业生产最发达的地区之一,长期的工农业生产活动
对土壤生态系统的物质循环方式和强度产生强烈的影响,并给流域生态环境带来巨大压力.开展流域土壤酸 度的空间变异特征研究,不仅能从宏观上发现土壤退化和重建过程中可能存在的问题,而且有助于流域土壤 污染重点控制区的识别.这对人为调控和定向培育土壤肥力、改善和提高流域生态环境质量有重要意义.
本文在实地调查和采样分析的基础上,利用地统计学方法对太湖流域的典型地区的江阴、宜兴、原锡山
和原武进四个县级市土壤酸度的空间变异性进行研究,以期能为流域农业生产和环境管理提供参考.
1 区域概况和研究方法
1.1区域概况
