不同地貌土壤属性空间变异性研究

摘要

土壤的形态和形成都相当复杂，土壤属性具有高度的空间异质性。人类活动进一步增强了土壤属性的变异性和不确定性。研究不同地形地貌下土壤属性的空间变异性，对于了解地形复杂地区土壤空间变异特征，同时为研究如何在我国农业分散经营的体制下实施精准农业提供一定参考。 本文以江苏省仪征市1994年土壤肥力调查数据为基础，根据仪征市地貌类型的特点将其划分为丘陵和平原两大区域(丘陵地区面积为686平方公里，土壤样点数为448个；平原地区面积为215平方公里，土壤样点数为157个)。利用SPSS12.0统计软件和ARCGIS8.3地统计分析模块分别对两大区域土壤pH、有机质、有效磷和速效钾的空间变异性和最优空间插值方法进行了分析和比较，并对土壤合理取样数进行了初步研究，结果如下： 在原始数据中，土壤有效磷和平原地区土壤pH，存在较强的偏斜效应。有效磷可以通过对数转换使之服从正态分布。其它土壤属性均基本服从正态分布。变异系数分析表明，土壤pH空间变异性最弱(变异系数低于10％)，有机质、有效磷和速效钾具有较强的空间变异性。其中有效磷的空间变异性最强(变异系数高于75％)。除有效磷外，同种土壤属性在丘陵地区的空间变异性比平原地区大。 从各向异性和趋势效应分析结果表明，仪征市四种土壤属性在丘陵地区和平原地区均表现出明显的各向异性，并在一定方向上存在趋势效应。在进行克里格插值时，丘陵地区土壤pH、有机质和有效磷趋势效应参数宜选择一阶，土壤速效钾宜选择二阶；平原地区土壤pH趋势效应参数宜选择一阶，土壤有机质宜选择无趋势效应，土壤有效磷和速效钾宜选择二阶。 对不同地区土壤属性的空间变异结构及空间变异特性分析表明：丘陵地区土壤pH、有机质、有效磷、速效钾和平原地区有效磷表现为较弱的空间相关性，平原地区土壤pH、有机质和速效钾具有中等程度的空间相关性。各土壤属性因地形地貌和土壤类型不同而表现出不同的空间分布特征。除土壤有效磷外，同种土壤属性在平原地区的空间相关性比丘陵地区强。 对空间插值方法而言，没有绝对最佳的方法，只有在特定的条件下，对于各种研究区实际情况的最佳方法。本文从预测误差来对拟合半方差模型和各种插值方法进行比较。总体上看，地统计方法要优于确定性插值方法。仪征市丘陵地区土壤pH和速效钾宜采用普通克里格法(球状模型)、有机质宜采用简单克里格法(球状模型)、有效磷宜采用析取克里格法(指数模型)；平原地区土壤pH宜采用普通克里格法(高斯模型)、有机质宜采用普通克里格法(球状模型)或泛克里格法(球状模型)、有效磷宜采用普通克里格法(球状模型)、速效钾宜采用简单克里格法(球状模型)。 从预测精度比较看，仪征市平原地区土壤属性的插值预测精度要明显高于丘磷地区。说明不同的地形地貌和土壤类型对所有插值方法的预测精度存在很大的影响。地势平缓、地貌和土壤类型均一地区的空间插值预测精度要明显高于地势起伏、地貌和土壤类型复杂的地区。 利用Cocharn公式对不同地区合理取样数目初步研究表明，土壤pH选取95％的置信水平和5％的相对误差为宜，土壤有机质、有效磷和速效钾选取95％的置信水平和10％的相对误差为宜。以需要取样数最多的一种土壤属性为依据，丘陵地区合理取样数为260个，平原地区合理取样数为107个。根据不同土壤属性的空间异质性特征，在实际采样中应对传统统计和地统计学特征加以综合来确定取样方案。

目录

摘要

1文献综述

2研究区域概况

3材料与方法

4结果与分析

5结论与展望

参考文献

致谢