土壤养分空间分布及三维可视化研究分析——以吉林省梨树县为例

随着计算机技术的不断发展,三维可视化技术被应用到农业、气象、林业、煤矿、灾害等多个领域,但是,三维可视化技术往往被应用于宏观三维场景,很少会被用于微观要素的三维可视化。近些年来土壤数据的空间化研究和分析成为3S技术的研究热点之一,该次研究主要基于GIS、GPS技术和地统计学方法,选择吉林省梨树县,从县级尺度研究该县土壤养分的空间分布,对研究区已采集的874个土样样本中全氮、全磷、全钾和有机质土壤养分含量进行空间分布特征的研究;通过SPSS 19中的K-S法对养分含量正态分布检验,利用GS+Version 9.0的半方差模型对土壤样本中服从正态分布的养分含量进行拟合,进而对土壤养分含量的空间变异性进行了分析。在掌握土壤养分空间分布状况的基础上,通过实现土壤养分含量的三维空间可视化,研究分析了养分含量分布与地形的关系,三维空间模型的建立使得土壤养分状况的分析更加深入、直观。文章最后指出,土壤养分空间分布及三维可视化技术对实现农业与生态环境的可持续发展具有重要意义。     

黔中马尾松成熟林土壤养分空间异质性研究

在贵州平坝8200m2的马尾松成熟林中设82个10m×10m的网格样地,分别采集网格中心0～5cm(a层)、5～10 cm(b层)和10～20 cm(c层)3个垂直土样,测定土壤有机质(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、速效氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)7项养分指标,采用经典与地统计学方法分析土壤空间分布特征,为黔中马尾松林可持续经营提供理论参考。研究结果表明:①土壤SOC、TP、AP、TN、AN、TK和AK变异系数为24.25%～60.48%,均属于中等变异程度;SOC c变异最大,TP b变异最小;SOC c、TK c和TN c最大值与最小值倍数为26.13、23.45和11.63倍,CV分别是60.48%、45.74%和50.48%,变异程度相对较大。土壤中除AP、TK两种养分外,SOC、TN、TP、AN和AK含量随土层厚度的增加而变小。②除TP a、TN c外,其余土壤养分R2决定系数均0.5,说明其模型拟合度较好;AN b、AK b结构方差比0.75,两者空间属于中等相关,其余结构方差比均0.75,说明土壤养分在研究尺度上存在强烈的空间自相关性。③AP空间分布呈带状,含量由西向东逐渐降低,SOC、TP、TN、AN、TK和AK空间分布呈斑块状和环状分布;SOC、TP、AN、TP西北与西南呈相反分布,且西北含量最高,西南最低;TN、TK和AK中坡位含量相对较高,由中心向四周逐渐递减。     

干旱区精河流域绿洲化过程中土壤养分时空变异研究

[目的]对干旱荒漠区不同土地利用方式下土壤养分时空特征进行研究,为绿洲土壤的科学施肥及更合理的土地资源开发利用提供理论依据,以促使土壤养分在精河流域平原绿洲系统中合理迁移和分布。[方法]以精河流域平原绿洲为靶区,基于GIS与地统计学方法,利用2003年和2018年不同土地利用方式下获取的土壤采样数据,对绿洲化过程中土壤养分(有机质、碱解氮、速效磷)的时空动态变化及重心迁移特征进行分析。[结果](1)2018年的土壤有机质、速效磷低于2003年,而碱解氮高于2003年。在空间上,各养分含量的高值区均出现在绿洲北部和西北部,低值区则主要位于绿洲边缘及南部区域;(2)对土壤养分综合分级评价结果显示,2003—2018年绿洲化过程中研究区土壤养分整体下降,中等及偏上水平的土壤养分重心沿精河向绿洲东北方向(艾比湖西南缘)及西北部的博乐绿洲方向迁移;(3)不同土地利用方式下,土壤养分含量均与土壤pH呈显著或极显著负相关关系,其中在草地、耕地和未利用地中呈极显著的差异(P<0.01),在林地中两者呈显著差异(P<0.05)。[结论]该研究对精河流域绿洲化过程中土壤养分变化和迁移特征进行的时空对比分析,有助于推进研究区平原绿洲耕地的利用和发展布局,为实现生态可持续发展提供重要参考。     

土壤养分空间变异特征与作物产量关系分析

本文以彭山县土地整理区为研究区域,运用地统计学与GIS相结合的手段和方法对其土壤养分的空间变异特征及其与产量的关系展开研究。结果表明:本区土壤中K的变异系数为0.084,属于弱变异强度,而N、P、Org的变异系数在0.2～0.26之间,属于中等变异强度;本区作物产量与氮、磷及钾含量呈正相关性,与有机质为负相关关系。     

基于地统计学和空间自相关的土壤有机质空间异质性分析及分区土地整治视角

目的 土壤指标是耕地质量分等的依据,其空间异质性和空间自相关性对土地整治分区,以及土地平整工程中的表土剥离、移土培肥和土壤改良等关键技术的实施都具有重要作用。方法 文章以渝西丘陵区的典型基本农田建设区为研究区,综合运用地统计学与Kriging插值法研究0~20cm、20~40cm和40~60 cm土层土壤有机质（SOM）的空间异质性,结合全局和局部空间自相关分析法分析各土层SOM的空间自相关性,并基于LISA聚类图进行SOM分区,进而提出土地整治的应用建议。结果 （1）研究区3层SOM平均含量处于全国第二次土壤普查土壤养分分级标准的4级,为中等水平。（2）20~40 cm土层SOM的最优模型为球面模型,其余两层均为高斯模型,3层SOM均属于中等变异,受结构性和随机性因素的共同影响,在空间上呈不规则的斑状与块状分布。（3）3层SOM均表现为显著的正空间自相关性及空间集聚特征,高—高（HH）集聚区分布在平坝与丘间谷地,主要为水田,这与水田更有利于SOC的贮存和提高土壤的固碳能力有关,其次为旱地;低—低（LL）集聚区主要分布在南部丘陵区,土地利用类型表现多样化,故丘陵区需重视土壤改良。（4）以表层SOM空间自相关分布特征为主,中、下层为辅,将研究区划分为高SOM集聚区、表层高SOM集聚区、低SOM集聚区和SOM随机分布区4个分区,根据不同分区间SOM含量差异和空间集聚特征,提出了不同的土地整治建议。结论 研究结果体现了SOM含量在剖面和水平空间上高值与低值的集聚特征,更有利于针对性地采取土地整治措施,可作为土地整治分区的重要参考。     

陕北黄土沟壑区乡村聚落空间聚集度研究

[目的]通过对生态环境较脆弱的陕北黄土沟壑区乡村聚落空间聚集分布特征及规律进行研究,以期对陕北地区完善乡村聚落功能、促进城乡一体化发展和全面乡村振兴提供科学合理的参考建议。[方法]文章运用最临近点指数判别其空间分布类型,并运用地理集中指数和地理联系率对其分布均衡程度和地理联系程度进行考量,通过核密度图进一步分析其空间分布指向,在此基础上分析空间集聚分布规律。[结果]陕北黄土沟壑区乡村聚落分布整体趋于集聚分布,且都表现出带状分布特征,主要集中在河谷平原和川台地后缘及坡麓,沿河流分布特征明显。[结论]陕北黄土沟壑区乡村聚落分布包含以米脂县、绥德县、子洲和佳县为主的榆林市密集区和以宝塔区、子长和延长为主的延安市密集区;从陕北黄土沟壑区乡村聚落整体分布来看,北部榆林市乡村聚落密度明显大于南部延安市乡村聚落密度,且形成了绥德县和宝塔区为中心的人口密集区;陕北黄土沟壑区乡村聚落可分为无定河下游地区、以窑洞为主要居住形式的黄土沟壑区和黄土沟壑区与风沙区的交界过度地带3个区域。     

重庆璧山区某葡萄种植园土壤营养组分特征及评价

为了解重庆璧山区葡萄种植区土壤养分丰缺状况,本文以某葡萄基地土壤为研究对象,测定土壤酸碱度、有机质、全氮、全钾、全磷、有效磷、速效钾等7个指标,并对其进行了评价。结果表明,葡萄基地土壤pH值为4.30～8.48,平均值为6.14,酸性土壤与微酸性土壤占60.32%,略偏酸性;土壤严重缺乏有机质,缺乏和较缺乏等级占比达97.81%;土壤氮含量中等偏低,缺乏和较缺乏占比56.88%,土壤磷含量适中,土壤中钾含量丰富;土壤有效磷含量较丰富,速效钾在中等及以上水平的葡萄种植土壤样点数占总数的45%,含量适中。璧山葡萄基地土壤需调节土壤pH值、增施有机肥、配方施用氮-磷-钾肥,改善葡萄基地土壤养分状况。     

基于土壤特点的贵州省粮食生产研究

土壤是粮食生产的基础,也是粮食安全的核心。贵州省是西南喀斯特地貌集中分布区,土壤表现为肥力差、养分含量差异大、空间异质性强、空间格局分布差异大,成为粮食可持续性发展的重要障碍。本文基于贵州省土壤资源特点,结合近年来贵州省粮食资源现状,阐述了粮食安全面临着耕地资源减少、耕地质量下降、粮食产量及安全性降低等问题,并提出从严守耕地红线、应用合理技术改善土壤养分和大力发展林业资源角度出发解决粮食安全问题的途径。     

广东省惠来县土壤硒的分布特征及影响因素研究

[目的]开展对广东省惠来县土壤硒的调查研究,系统采集了表层土壤组合样321个,深层母质土壤组合样79个,测定土壤全硒含量,并据此研究土壤硒分布特征及主要影响因素。[方法]利用Pearson相关分析法与一元线性回归方法计算出土壤全硒含量与土壤理化性质和组分之间的相关性,GIS空间分析技术等方法对土壤硒的含量分布、富集特征及影响因素进行了系统的分析。[结果]惠来县土壤总体属于富硒水平。硒含量变化于0.02～1.41mg/kg,平均值为0.50mg/kg,明显高于全国土壤硒平均值0.29mg/kg。表层土壤富硒面积为60.75%,足硒面积为28.35%;深层土壤中,富硒和足硒面积分别达到了72.15%和20.25%。回归分析表明,土壤全硒含量与铁铝含量、有机碳含量具有极显著正相关,与pH呈极显著负相关。[结论]影响惠来县土壤硒含量的主要因素是成土母质,土壤pH、有机碳和铁铝含量及土地利用方式对土壤全硒含量分布与富集也有一定的影响。整体来看土壤硒含量水平较高,应针对富硒、足硒土地制定合理保护、开发和永续利用的方法与政策。     

湿地土壤养分的空间异质性定量研究方法

湿地土壤养分是时空连续的变异体,不论尺度大小均具有高度的空间异质性;湿地土壤养分变量属于区域化变量,同时具有随机性和结构性特征,所以仅仅运用经典的Fister统计方法已经不能满足土壤空间异质性研究的需要;地统计学是近几十年发展起来的一门新的空间分析方法,其变异函数则适合于定量研究区域化变量空间结构变异特征,能够全面反映区域化变量的结构性。作者在前人的工作基础上意欲用地统计学的区域化变量理论和变异函数对湿度土壤养分的空间异质性进行定量研究,并对其研究方法进行了构想。     

玉门市耕地质量等级及其养分空间分布研究

为了研究河西走廊范围内的耕地质量现状,打好耕地开发利用的基础,依据《耕地质量等级》国家标准,在对耕地的剖面性状、养分状况、耕层理化性状和土壤健康状况等4个方面选取12个评价指标进行分析的基础上,充分利用地理信息系统(GIS)技术,选用特尔斐法确定隶属函数,以玉门市为研究区构建耕地质量综合评价指标体系,进行耕地质量评价和研究。结果表明,玉门市2018年耕地总面积为58 416.56 hm2(876 248.40亩),采用面积加权法,计算得到其耕地质量平均等级为5.27等。中等地(四、五、六等地)的耕地面积为51 311.14hm2,占玉门市总耕地面积的87.84%;耕地等级分布从一等地到八等地,各等级耕地比例差异较大,其中面积占比最大的为五等地,占玉门市耕地面积的50.05%;从各等级分布的特征来看,耕地等级的高低与土壤类型、养分含量和障碍因素等密切相关。     

黑瞎子岛地区土壤养分特征分析

以黑龙江省黑瞎子岛地区为研究对象,采用野外调查与实验分析相结合的方法,选取代表土壤性质的8个指标作为分析参数,对其进行经典统计分析、相关分析、主成分分析和聚类分析。结果表明,黑瞎子岛地区土壤养分含量异质性强,土壤养分含量较高,差异比较大,除pH之外的7个土壤理化指标均呈强度变异。主成分分析结果表明,土壤综合养分因子(有机质、全氮、全磷)是影响土壤养分水平的主要因子群,其次是土壤的碱解氮和速效磷水平,速效钾和全钾的作用相对较弱。根据土壤养分综合得分进行聚类分析的结果,可将土壤样本划分为5种类型,植物类型和地形直接导致了土壤养分含量的变化。     

化肥掺农家肥好处多

一、可以全面供应作物生长所需的养分。化肥的特点是养分含量高,肥效快而持续时间短,养分较单一;农家有机肥大多是完全肥料,但养分含量低、肥效慢而持续时间长。因此,将化肥与农家肥混合施用可取长补短。二、可以减少养分固定,提高肥效。化肥施入土壤后,有些养分会被土壤吸收或固定,从而降低了养分的有效性。若与农家肥混施后,就可以减少化肥与土壤的接触面,从而减少被土壤固定的机会。     

东北黑土区设施栽培对土壤养分的影响——以哈尔滨地区为例

设施蔬菜土壤养分是制约蔬菜生长及品质的关键因子,迄今有关东北黑土区设施栽培对土壤养分的影响的研究鲜见报道。本研究以哈尔滨市为研究区,通过调查取样,分析了黑土区设施蔬菜栽培土壤的碱解氮、速效磷、速效钾、有机质和pH的丰缺程度,比较了设施蔬菜土壤与露天蔬菜土壤的养分含量。结果表明:(1)设施蔬菜土壤的碱解氮含量处于亏缺状态,其他土壤养分含量均处于高水平状态。(2)哈尔滨市设施蔬菜土壤养分含量均较露地蔬菜土壤高。碱解氮、速效磷和速效钾含量起初随着设施使用年限的增加而增加,到第8年达到最大值,随后开始降低。土壤有机质的含量到第8年达到最大值,随后开始降低。土壤pH随设施使用年限的增加起初变化不大,到第8年明显降低,达到最低值,之后又有所上升。(3)哈尔滨市区内的设施蔬菜土壤速效磷含量高,外县的设施蔬菜土壤碱解氮、速效钾和有机质含量高,郊区的设施蔬菜土壤碱解氮、速效磷、速效钾及有机质的含量均最低。本项研究表明,设施栽培使哈尔滨地区土壤速效养分及有机质含量发生明显变化,且随着地区不同而差异明显,土壤养分含量随设施使用年限而变化,使用8年的设施菜地土壤中pH值最低,碱解氮、速效磷、速效钾及有机质含量最高。     

基于DNDC的茶园土壤碳素空间分异及其影响因素——以福建省安溪县为例

[目的]通过探究福建省安溪县茶园土壤碳素储量,揭示各碳素指标的空间分异特征及其关键影响因子,有助于为减少茶园温室气体排放和建设生态茶园提供决策支撑。[方法]文章运用反硝化分解（denitrification decomposition, DNDC）模型和空间统计分析方法对茶园土壤碳素进行模拟和研究。[结果]（1）经过参数率定的DNDC模型对茶园土壤碳素动态循环的模拟具有较好的适用性;（2）安溪茶园土壤有机碳含量丰富,土壤肥力较好。凋落物输入碳是茶园土壤碳素输入的主要来源,平均输入量为505.52 kg/hm2,而通过呼吸作用转化为CO2排放是茶园土壤碳素输出的重要途径,平均CO2排放量为883.78 kg/hm2;(3)茶园SOC10～20cm量、凋落物输入碳量、CH4排放量、CO2排放量均呈现空间聚集分布特征,主要分布在安溪县西部的低山与中低山地区;（4）初始土壤属性中黏粒含量和土壤有机碳含量是影响安溪县茶园土壤碳素空间分异的关键因子,其中土壤黏粒含量对茶园土壤CO2排放量和CH4排放量的影响最强且负向作用效果明显。[结论]安溪县西部等低山和中低山区域土壤肥力较好,但亦应谨慎对待该区...     

农用地土壤重金属空间变异及合理采样数确定

［目的］通过对土壤重金属含量的空间分布和和合理采样数量研究,可为农用地土壤环境质量调查提供帮助。［方法］在江苏省宜兴市农用地共布设1 139个采样点,测定了土壤重金属As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的含量,利用经典统计法和地统计分析对土壤重金属的空间变异性进行了研究,并采用克里格法（Kriging）确定土壤重金属合理采样数目,相比于普通克里格法（Ordinary Kriging）,协克里格法（Co-Kriging）插值利用与目标变量相关性较好的辅助变量,可以更合理地确定采样数量。［结果］县域尺度研究区土壤中6种重金属元素空间变异系数范围为3066％～12537％,其变异系数由大至小为Cd>Cu>Hg>Pb>Zn>As,且这些土壤重金属均在一定范围内存在中等空间自相关,空间相关距排列为Cu=Pb>Cd>As>Hg>Zn; 6种土壤重金属与Fe2O3、OM间相关性极显著,且土壤Zn和Cd与土壤pH间相关性极显著,以此作为协同克里格插值的基础。为保证土壤重金属协同克里格的插值精度,土壤Cd的合理的采样点数量应该在1 139个以上,土壤As、Cu、Hg、Pb、Zn可减少至1 025个。［结论］研究可为县域尺度农用地土壤重金属空间变异和采样调查研究提供参考,为制定农用地重金属防治决策提供科学依据。     

秸秆还田农田土壤养分的 空间变异性研究

利用地统计学和多重分形方法研究分析秸秆还田农田土壤养分的空间变异性。结果表明:土壤碱解氮、速效钾和有效磷的空间相关范围介于14.30m-22.30m;土壤速效钾、碱解氮和有效磷均为强烈空间相关性;土壤碱解氮、有效磷和速效钾均具有多重分形特征;土壤碱解氮的空间变异性主要由其低值引起,土壤有效磷和速效钾主要由其高值引起;土壤有效磷、碱解氮和速效钾的空间变异程度依次减弱。     

基于CNKI的中国土壤性状空间分布研究进展

基于CNKI 1990年1月1日至2022年1月1日关于“中国土壤性状空间分布”的4 207篇文献,以Bibexcel、Ucinet 6、Netdraw、SPSS等为数据分析和可视化工具,采用文献计量法,对中国土壤性状空间分布的发文量、高频关键词、研究主题及研究方法、研究对象及研究区域等内容进行系统分析。结果表明,（1）中国土壤性状空间分布的研究可划分为：1990-1999年平稳阶段,2000-2014年快速发展阶段,2015-2022年波动阶段。（2）从“空间分布”“空间变异”“土壤重金属”“污染评价”“影响因素”等高频关键词看,土壤重金属含量空间分布及影响因素、土壤重金属污染评价既是目前的研究主题,也是未来关注的热门话题。（3）从“空间分布”“地学统计”“空间分异”“GIS”等高频关键词看,基于地统计学和GIS技术支持的空间插值法是中国土壤性状空间分布研究的常用方法。（4）中国土壤性状空间分布研究的主要对象为农地土壤、城市土壤和黑土,研究区域主要集中在黄土高原、黄河三角洲和青藏高原。     

城市扩张与集约农业背景下浅层地下水重金属污染特征空间分析

地下水是城乡结合部和农村地区的重要饮用水源之一,城市的扩张和农业集约经营对地下水的影响日益明显。本文以典型区—沈阳沈北新区为例,以地下水重金属为评价指标,采用经典统计和地统计的方法,分析城乡交错地区地下水污染程度和空间分异性特征,旨在为类似地区土地利用规划和地下水环境管理提供科学依据。结果显示:Fe、Mn超标率较高,分布范围较广;Cd、Hg分布集中,受城镇化的影响较为明显;Pb与集中养殖产业分布关系密切;As的分布与当地化工企业有关;Fe、Mn空间变异性强,空间异质性主要受自然条件等结构性因素控制;Cd、Pb、Hg空间变异性中等,As空间变异性弱,Cd、Pb、Hg、As这四种元素空间异质性的形成主要受人为活动等随机因素的影响;初步发现Fe和Mn,Mn和As有相似的来源。     

基于空间自相关的区域农村居民点分布与环境的关系研究

为分析丘陵沟壑区农村居民点分布与自然、社会经济环境的关系,丰富相关研究的方法,为农村居民点整理实践提供科学参考。以甘肃省临夏县北塬地区为研究对象,以行政村为研究单元,将空间自相关分析方法和空间叠加分析方法相结合,并选择较优的分析指标农村居民点分离度对居民点分布与环境的关系进行分析。分析结果显示:临夏县北塬地区的农村居民点分离度指标的全局Moran指数为0.1637,并且置信度高于95%,农村居民点分布存在显著的空间自相关特征;地形、河流、水库、公路和建制镇等自然、社会经济环境要素因子对北塬地区农村居民点的局部显著性空间聚集和异常特征的形成影响明显,同时发现北塬地区自然环境要素的影响占据主导地位。2种方法的结合可以有效地揭示环境因素对居民点分布的影响,居民点整理可根据主导影响因子的不同而采取差别化的整理模式和措施。