基于GIS、RS的滴灌棉田土壤养分空间变异及精确管理分区研究

摘要

管理分区的划分是现代精细农业变量施肥技术的重要组成部分，科学、合理、实用性强管理分区划分，对土壤和农作物实施变量投入、精准管理决策具有重要的理论意义和实用价值。本研究在“3S”技术和地统计学支持下，针对滴灌棉田开展了土壤养分空间变异及精确管理分区研究。主要结论如下：
　　（1）研究区土壤养分与1982年全国第二次土壤普查时相比：有机质平均含量从22.3g·kg-1降低至13.80mg·kg-1，虽降低依然属适中水平；碱解氮平均含量升高至72.11mg?kg-1，但仍处于高水平；速效磷平均含量11.40mg·kg-1，虽有所降低仍旧处于高水平；速效钾含量由302mg·kg-1降低至246.04mg·kg-1依然处于极高水平。微量元素方面：有效锌上升0.2mg·kg-1总体上处于适中水平；有效铁下降至至3.97mg·kg-1，下降了2.93mg·kg-1，处于偏低水平；而有效锰、有效铜总体上处于适中水平。
　　（2）在各向同性条件下研究区有效铜、有效铁、有效锌、有效硼、有效锰、总盐块金效应（C0/C0+C）<25％，具有强烈的空间自相关性，由母质、气候、地形等结构性因素的影响所引起；有机质、碱解氮、速效磷、速效钾块金效应在25%-75%之间，具有中等的空间自相关性，其空间变异性主要由结构性和随机性因素共同引起，随机性因素主要是由研究区高集约化机械作业、灌溉施肥技术革新、管理手段革新等人为活动引起。
　　（3）在普通克里格、反距离加权、全局多项式、局部多项式、径向基函数预测方法中，用局部多项式插值法来预测有机质、碱解氮、速效磷、有效铁、有效锌、有效锰、有效硼的空间分布精度较高；用普通克里格插值法来预测有效铜空间分布精度较高；用径向基函数插值法来预测速效钾的空间分布精度较高。
　　（4）以土壤养分为数据源、土壤养分结合遥感数据为数据源、NDVI为数据源，利用FCM法开展了滴灌棉田土壤养分管理分区划分研究。3种不同数据源所做分区均将研究区分为3个管理分区，分区交叠程度较小，分区明晰，依据最大隶属度所在分区作为各样本分类依据经插值得到精确管理分区图。分区校验结果表明：以遥感和土壤为数据源所划分管理分区与实际产量所划分分区精度最高达到91.36%，以土壤养分为数据源的管理分区次之，精度达到84.40%，仅以遥感数据NDVI为数据源所划分管理分区精度最低为75.47%。
　　（5）以遥感和土壤为数据源所划分管理分区精度虽好，但是应用的局限性较大，需同时具有土壤养分测试数据和较合适遥感影像，在人力、物力、财力上的消耗均较大；而以NDVI为数据源所划分符合精度相对较低，但在没有土壤养分数据、且研究精度较低的情况下，可用遥感数据快速划分管理分区。

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第一章 前言

1.1研究背景和意义

1.2研究领域国内外的研究动态及发展趋势

1.3研究内容和技术路线

第二章 数据获取及处理

2.1研究区概况

2.2基础数据资料收集与整理

2.3数据处理与统计

第三章 土壤养分空间变异及预测方法比较研究

3.1引言

3.2土壤养分统计特征分析

3.3正态性检验

3.4各向同性土壤养分空间变异影响因素分析

3.5土壤养分空间预测方法比较及空间分布格局分析

3.6本章小结

第四章 基于GIS和RS的滴灌棉田管理分区划分

4.1引言

4.2管理分区数据源获取

4.3基于土壤养分结合遥感光谱指数为数据源的管理分区划分

4.4基于土壤养分数据为数据源的管理分区划分

4.5基于遥感光谱数据为数据源的管理分区划分

4.6本章小结

第五章 管理分区评价、校验

5.1管理分区评价

5.2管理分区精度校验

5.3本章小结

第六章 结论与展望

6.1主要结论

6.2创新点

6.3展望

参考文献

致谢

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