县域土壤速效氮磷钾含量及空间变异研究

摘要

土壤是人类赖以生存和发展的最根本的物质基础，分析土壤养分空间变异特征可以有效地揭示土壤养分在空间上的分布情况，为土壤养分管理提供科学依据。县域是国家行政管理的基本单元，土壤速效氮、磷、钾含量因其对评价土壤肥力水平高低具有很好的表征作用，常作为土壤特性空间变异特征研究的对象，县域尺度下研究农田土壤氮、磷、钾含量及其平衡的空间变异特征对于科学的制定农田施肥方案，提高养分资源利用率，促进测土配方施肥技术的发展具有重要意义。
　　 我国传统农业中并没有考虑土壤的空间变异特性，在同一区域的所有农田上，单位面积上肥料的投入量基本一致，其中化肥施用氮、磷、钾配比不当亦是重要方面。这种方式使得施肥缺乏针对性，肥料利用率低，农田土壤养分比例失调。
　　 为了便于土壤养分的管理，本文以河北省保定市满城县为研究对象，采集了3184个表层(0～20 cm)土壤样品，采用地统计学和GIS相结合的方法，分析了该县土壤速效氮(N)、磷(P)、钟(K)含量的空间结构和分布特征，在此基础上对土壤速效氮、磷、钾平衡进行了评价，并制作了土壤速效氮、磷、钾的空间分布格局图和土壤养分平衡评价图。主要研究结果如下:
　　 1.研究区域内，土壤速效氮、磷、钾含量的平均值分别为71.30 mg/kg、17.79 mg/kg和126.15 mg/kg，碱解氮和速效钾属于高含量水平，有效磷含量偏低;土壤速效氮、磷、钾的变异系数分别为28.27％、81.06％和47.31％，属于中等变异强度。从分布类型上看，三种速效养分的数据分布均符合正态分布，符合地统计学对于土壤空间变异研究的前提条件。
　　 2.应用GS+软件对养分数据进行半方差函数分析及理论模型的拟合。碱解氮和有效磷的最佳理论模型为指数模型，速效钾的最佳理论模型为线性模型。碱解氮的C0/(C0+C)值为11.88％,表现出强烈的空间自相关，表明碱解氮的空间变异主要受结构性因素的影响，空间相关距离为16.21 km。有效磷的C0/(C0+C)值为27.47％，表现出中等的空间自相关，表明有效磷的空间变异是结构因素和随机因素共同作用的结果，空间相关距离为21.57km。速效钾的C0/(C0+C)值为88.70％，空间相关性很弱，表明其空间变异主要受随机因素的影响，空间相关距离为22.40km。
　　 3.在经过不同趋势阶数土壤速效氮、磷、钾Kriging插值误差的综合比较的基础上，表明3种养分的趋势效应参数都宜选取0阶。采用普通克里格插值方法，根据已建立的土壤养分丰缺指标进行等级划分，绘制了土壤速效氮、磷、钾的空间分布图。碱解氮含量几乎全部处于中等和高等水平;有效磷含量整体偏低，含量小于25 mg/kg的面积占整个研究区的91.46％;土壤速效钾含量丰富，空间分布没有明显的规律性。
　　 4.通过ArcGIS栅格数据计算得到土壤养分平衡评价图。经统计，土壤速效氮、磷、钾含量极不平衡区域占研究区总的面积的40.46％，不平衡区域占38.81％，平衡区域占20.73％，平衡区域面积最小，且平衡区域速效氮、磷、钾含量均处于中等或高等水平。平原区三种平衡情况都有分布且无明显的空间分布规律。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究的背景与意义

1．2 国内外研究进展

2 材料与研究方法

2．1 软件平台

2．2 研究区域概况

2．3 研究内容及技术路线

2．4 样品采集与处理

2．5 研究区边界及shapefile样点文件的获得

2．6 研究方法

2．6．1 地统计学方法

2．6．2 克里格插值法

2．6．3 栅格数据空间分析

3 结果与分析

3．1 土壤养分数据的预处理

3．1．1 异常值的判断与替换

3．1．2 数据的正态分布检验

3．2 土壤速效氮、磷、钾含量的描述性统计分析

3．3 土壤速效氮、磷、钾含量的空间变异特性分析

3．3．1 半方差函数模型的选取

3．3．2 全局趋势分析

3．4 土壤速效氮、磷、钾含量克里格插值分析

3．5 土壤速效氮、磷、钾平衡的空间分布特征

3．5．1 定级单元分值的计算

3．5．2 栅格计算

3．5．3 生成土壤养平衡评价图

4 结论与讨论

4．1 主要结论

4．2 讨论

4．3 创新点

4．4 展望

参考文献

作者简历

参与课题情况

在读期间发表的论文

致谢