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基于环境变量筛选与机器学习的土壤养分含量空间插值研究 被引量：7
1
作者 咸阳 宋江辉 +3 位作者 王金刚 李维弟 张文旭 王海江 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期379-391,共13页
为了提高农田土壤养分含量空间插值精度,准确掌握土壤养分的空间分布特征,以新疆玛纳斯河流域绿洲为研究区域,测定土壤有机质含量、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量、pH值和盐分含量,协同经度、纬度、地形、气象和植被指数因子作为环... 为了提高农田土壤养分含量空间插值精度,准确掌握土壤养分的空间分布特征,以新疆玛纳斯河流域绿洲为研究区域,测定土壤有机质含量、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量、pH值和盐分含量,协同经度、纬度、地形、气象和植被指数因子作为环境变量,经过皮尔逊相关系数(Person correlation coefficient,PCC)、方差膨胀系数(Variance inflation factor,VIF)和极端梯度提升(Extreme gradient boosting,XGBoost)算法进行变量筛选,采用决策树(Decision tree,DT)、随机森林(Random forest,RF)、径向基函数神经网络(Radial basis function,RBF)和长短期记忆网络(Long short-term memory,LSTM)4种机器学习模型与普通克里格(Ordinary Kriging,OK)方法,对研究区农田土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量进行空间插值。结果表明:研究区土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量分别为0.226~32.275 g/kg、0.117~1.272 g/kg、3.159~53.884 mg/kg和81.510~488.422 mg/kg,变异系数为30.636%~43.648%,均属于中等程度变异。PCC、VIF和XGBoost变量筛选均表明,土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾间具有一定的关联性,可用于目标属性空间插值的环境变量,但不同变量筛选方法对经度、纬度、地形、气象和植被指数因子筛选结果具有一定的差异性。XGBoost方法可以更有效地筛选出对空间插值结果重要的环境变量,且基于此方法筛选变量后建立的模型精度明显优于PCC和VIF筛选变量后建立的模型精度,而且协同环境变量的机器学习模型精度普遍优于未加入环境变量的OK模型精度,同一土壤养分含量空间插值模型精度从大到小依次为RF、LSTM、RBF、DT、OK,其中基于XGBoost筛选出的变量对土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量构建的RF空间插值模型精度相较于未加入环境变量的OK模型有显著提高,决定系数分别提高43.02%、101.00%、86.04%和137.89%,均方根误差分别降低27.39%、42.78%、13.12%和28.39%,平均绝对误差分别降低29.01%、43.84%、11.20%和29.62%。利用RF模型对研究区农田土壤养分进行反演得到土壤有机质和全氮含量具有较强的空间分布一致性,含量较高的主要集中在研究区南部和东部区域,有效磷和速效钾含量具有一定的空间相似性,东南部、中北部区域含量较低。综上,XGBoost变量筛选方法结合RF模型可以更好地实现土壤养分空间插值,可作为土壤养分空间插值的有效方法。 展开更多
关键词 土壤养分 变量筛选 机器学习 空间分布 空间插值模型
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基于地统计分析的核桃园土壤养分空间特征研究 被引量：2
2
作者 徐雅雯 吴文丰 +4 位作者 王其竹 王代全 徐朝煜 陈万胜 徐永杰 《果树学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期968-979,共12页
【目的】探究核桃园土壤养分的空间特征,了解土壤肥力状况,为核桃园管理单位划分提供依据,从而实现精准施肥。【方法】以湖北保康核桃园为研究对象,采用地统计学和内梅罗法相结合的方法,分析了110块样地的土壤pH值、养分空间特征及肥力... 【目的】探究核桃园土壤养分的空间特征,了解土壤肥力状况,为核桃园管理单位划分提供依据,从而实现精准施肥。【方法】以湖北保康核桃园为研究对象,采用地统计学和内梅罗法相结合的方法,分析了110块样地的土壤pH值、养分空间特征及肥力水平。【结果】(1)保康县核桃园土壤pH均值为6.68,以中性和微酸性土壤为主,具有弱变异性;有机质、水解性氮、有效钾、有效磷含量(w,后同)均值分别为27.63 g·kg^(-1)、109.41 mg·kg^(-1)、125.43 mg·kg^(-1)和23.74 mg·kg^(-1),具中等变异。(2)中等肥力核桃园占78.3%,肥沃核桃园占20.7%,水解性氮是土壤肥力的主要限制因子;土壤肥力指数与核桃干果每666.7 m2产量呈显著正相关。(3)水解性氮、有效钾含量主要受自然结构的影响,呈现显著空间正向聚集性;有机质、有效磷含量受自然结构和人为因素的双重影响,具有空间正相关性,但空间聚集效应不显著。(4)海拔与水解性氮含量、有效磷含量、土壤肥力指数呈极显著正相关,与有机质含量呈显著正相关,而与有效钾含量无显著相关性。【结论】该地区土壤pH值适宜核桃生长,现存核桃园整体肥力中等偏上,提高土壤肥力能够增加核桃干果产量。土壤空间变异主要受自然结构的影响,其中海拔是影响土壤肥力的关键因素,可以作为核桃园管理单元划分的重要依据。在土壤管理中,需要增施氮肥以提高林地土壤综合肥力。 展开更多
关键词 核桃 地统计 土壤养分 空间分布特征
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云南元谋冬早蔬菜主产地土壤肥力的空间变异特征与评价
3
作者 田诗翰 邓毅书 +4 位作者 包立 李佳蓉 苏友波 张乃明 夏运生 《云南农业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期149-158,共10页
【目的】明确云南元谋露天冬早蔬菜主产地的土壤肥力空间变异特征,为该区域的土壤培肥管理提供科学依据。【方法】在元谋县蔬菜主产区的露天菜地区域选择28个样点,采集土壤样品,测定其pH、电导率、含水率、容重以及有机质、全盐、有效... 【目的】明确云南元谋露天冬早蔬菜主产地的土壤肥力空间变异特征,为该区域的土壤培肥管理提供科学依据。【方法】在元谋县蔬菜主产区的露天菜地区域选择28个样点,采集土壤样品,测定其pH、电导率、含水率、容重以及有机质、全盐、有效磷、速效钾、硝态氮、交换态钙和交换态镁的含量共11项土壤肥力指标,并采用ArcGIS分析其空间变异特征。选择隶属度函数曲线并确定隶属度函数,根据各项土壤肥力指标的权重值和隶属度值计算土壤肥力指标的综合得分;再采用主成分分析和聚类分析分别对菜地土壤肥力进行综合评价。【结果】元谋县典型露天菜地土壤的平均pH值为7.54,属于弱碱性土壤,有机质和速效钾含量较高,有效磷含量处于中等偏上水平。土壤有机质与交换态镁含量的空间分布特征非常相似,土壤电导率、全盐量和有效磷含量的空间分布较为一致。土壤肥力单项指标分析显示:元谋老城乡和黄瓜园镇的隶属度值雷达图面积较大,4个乡镇的pH值、速效钾、电导率、全盐量等指标变异较小,而有机质、交换态镁、有效磷等指标变异较大。主成分分析显示:前3个主成分贡献了原始数据信息总量的70.670%,其中有机质的权重系数最大(0.1128),其次为交换态镁(0.1125)和有效磷(0.1123)。元谋菜地土壤肥力的综合得分为0.247~0.903,其中60.7%的样点低于平均值,主要集中在物茂乡和元马镇。聚类分析显示:全县菜地样点可划分为肥力良好型(39.29%)和肥力中等型(60.71%)。【结论】元谋县大部分区域的露天菜地土壤肥力水平良好,其中,有机质、交换态镁和有效磷对土壤肥力的贡献率较大,在该县菜地土壤肥力中起重要作用,但局部区域的土壤肥力亟待改良。 展开更多
关键词 菜地 土壤肥力 空间变异特征 主成分分析 聚类分析
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基于模糊c-均值聚类的亚热带丘陵区土壤肥力空间分异与管理分区
4
作者 赖佳鑫 李康祺 +3 位作者 周萍 戴玉婷 郭晓彬 吴金水 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期702-716,共15页
[目的]亚热带丘陵区地形复杂,土壤肥力空间变异大,科学地将土壤按照相似地力进行分区,是实现丘陵区土壤精确管理,优化土壤培肥技术的理论基础。[方法]研究对象位于亚热带丘陵区的典型小流域-湖南省长沙县金井镇,2009年在全镇范围内(112 ... [目的]亚热带丘陵区地形复杂,土壤肥力空间变异大,科学地将土壤按照相似地力进行分区,是实现丘陵区土壤精确管理,优化土壤培肥技术的理论基础。[方法]研究对象位于亚热带丘陵区的典型小流域-湖南省长沙县金井镇,2009年在全镇范围内(112 km~2)密集布置946个样点采集土壤样品,以测定的土壤肥力指标为数据源,包括土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、有效磷(AP)和pH,采用地统计学和模糊c-均值聚类算法,分析流域土壤肥力的空间异质性;采用主成分分析法进行土壤肥力分区,并根据数据的差异显著性和变异系数对分区结果进行验证。[结果]除pH外,流域内土壤有机碳、全氮、全磷、速效氮和有效磷均存在中等至强的空间变异,变异系数(CV)介于36%~125%。基于主成分分析和模糊c-均值聚类可将研究区划分为3个肥力管理分区:MZ1、MZ2和MZ3,分区后各土壤肥力指标的变异系数(CV)不同程度地降低,以pH变异系数降幅最小(6%),AP变异系数降幅最大(96%)。同一分区内主要土壤肥力指标趋于同质化,分区间则异质化显著(P<0.01)。分区间水稻产量差异明显,MZ1区晚稻产量和早晚稻总产量显著高于MZ2和MZ3 (P<0.01)。MZ1、MZ2和MZ3区土壤pH值分别为4.12、4.04和4.00,均属于极酸水平;SOC分别为15.15、14.38和12.24 g/kg,均处于高水平;TN也为高水平(1.56、1.48和1.34 g/kg);TP为高至很高水平(0.86、0.69和0.60 g/kg);AN则处于很低至低水平(41.08、35.33和26.16 mg/kg);AP为中低水平(8.63、4.46和3.39 mg/kg)。[结论]亚热带丘陵区地形地貌复杂,是土壤肥力空间变异较大的主要影响因素。通过土壤肥力管理分区,可有效降低区域内肥力指标的变异程度,优化复杂丘陵区耕地管理措施。本研究区域中MZ1、MZ2和MZ3区均应着重改良土壤酸化现象,提高肥料氮素利用率,避免过量施用化学氮肥;MZ1区可适当减施磷肥,避免关键生育期过量施用磷肥;MZ2和MZ3区可以考虑适量施用生物酶活化磷肥或增施有机肥,以提高作物对磷素的利用效率。 展开更多
关键词 土壤肥力分区 空间分异 模糊聚类 主成分分析 养分管理措施
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高寒山区生长季土壤水分时空变异特征及其影响因素 被引量：3
5
作者 徐斌 何宝军 +5 位作者 李宗杰 刘晓颖 刘梦晴 桂娟 张百娟 王东鹏 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第18期8397-8408,共12页
土壤水分是高寒山区生态环境稳定与否的重要反馈。了解高寒山区土壤水分的时空变异特征有利于优化对水资源的管理,对进一步保护当地脆弱的生态环境具有重要意义。在2023年的5—10月对典型高寒山区(沙柳河流域)进行了土壤水分的连续定点... 土壤水分是高寒山区生态环境稳定与否的重要反馈。了解高寒山区土壤水分的时空变异特征有利于优化对水资源的管理,对进一步保护当地脆弱的生态环境具有重要意义。在2023年的5—10月对典型高寒山区(沙柳河流域)进行了土壤水分的连续定点观测,共设置8个不同样地,基于各样地间的主要差异,选择植被类型、坡向和海拔做为主要控制对象,探究不同植被类型、坡向和海拔高度对高寒山区土壤水分的时空变异特征的影响。研究发现:不同植被类型下的土壤水分差异较小,植被类型对土壤水分的时空变化特征影响较弱;坡向对土壤水分的影响明显,阴坡比阳坡土壤水分条件更优,波动变化更小;3500—3600 m海拔区间内,阴坡在生长季中期的土壤水分低于阳坡,不同坡向的土壤水分在表层0—20 cm具有明显的差异;3600—3700 m海拔区间内,阴坡在生长季后期的土壤水分低于阳坡,不同坡向的土壤水分在深度0—40 cm土层具有明显的差异;生长季内各海拔区间的土壤含水量从大到小依次为:3900—4000 m>3700—3800 m>3300—3400 m>3500—3600 m;生长季内各海拔区间土壤水分的变异系数从大到小依次为3900—4000 m>3300—3400 m>3700—3800 m>3500—3600 m;海拔对0—40 cm土层土壤水分的影响程度较高,从大到小依次为:30—40 cm土层>0—10 cm土层>10—20 cm土层>20—30 cm土层,但40—60 cm土层的土壤水分对海拔的响应程度较弱。 展开更多
关键词 土壤水分 时空变异特征 高寒山区 影响因素
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张家川县耕地土壤肥力评价及空间分布特征 被引量：1
6
作者 章梅 《现代农业科技》 2024年第8期97-101,114,共6页
本研究通过对张家川县闫家乡、张家川镇、恭门镇3个乡镇的耕地土壤肥力指标进行测定,采用主成分分析法评价了土壤肥力质量,并结合GIS分析了各肥力指标及土壤综合肥力的空间变异性。结果表明:研究区耕地土壤呈碱性,其中恭门镇南部地区耕... 本研究通过对张家川县闫家乡、张家川镇、恭门镇3个乡镇的耕地土壤肥力指标进行测定,采用主成分分析法评价了土壤肥力质量,并结合GIS分析了各肥力指标及土壤综合肥力的空间变异性。结果表明:研究区耕地土壤呈碱性,其中恭门镇南部地区耕地土壤碱性较强;有机质含量中等,闫家乡有机质含量最丰富,达到16.75 mg/kg;全氮含量较丰富而速效氮缺乏,空间分布均呈现从西到东逐渐升高的特征;速效钾、有效磷的含量丰富,分别呈现东高西低、南低北高的分布趋势。主成分分析结果表明,张家川镇、恭门镇土壤速效养分供应能力强,但保肥能力较差;闫家乡土壤养分蓄积能力强。土壤综合肥力质量从高到低依次为闫家乡、张家川镇、恭门镇,呈现出东高西低的空间分布趋势。综上,研究区内土壤养分及综合肥力分布不均,需协调氮、磷、钾肥施用比例,做到“因地、因苗、因水、因时”分期精准施肥。 展开更多
关键词 耕地 土壤肥力 分布特征 空间变异 甘肃张家川
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陆良植烟土壤养分丰缺状况与时空变异特征分析
7
作者 韩家宝 董瑜 +9 位作者 农尚健 金家全 冯永洪 张雁 高秋美 张艳艳 李恺 高斯源 张国洪 李晓婷 《农学学报》 2024年第4期58-65,共8页
为探明陆良烟区植烟土壤养分演变规律和分布状况,以烟区450份土壤样品为研究对象,运用经典统计方法、地统计学和地理信息技术分析该区域的土壤养分丰缺情况及其时空变异特征。结果表明:2008-2021年陆良县植烟土壤pH、有机质、碱解氮、... 为探明陆良烟区植烟土壤养分演变规律和分布状况,以烟区450份土壤样品为研究对象,运用经典统计方法、地统计学和地理信息技术分析该区域的土壤养分丰缺情况及其时空变异特征。结果表明:2008-2021年陆良县植烟土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷磷和速效钾含量均值分别为6.01、2.64%、108.47 mg/kg、41.69 mg/kg和200.93 mg/kg,除pH中等变异外均属于强变异;且pH、有机质和碱解氮含量适宜,但需提高土壤pH、改善土壤有机质和氮肥的占比分别为37.42%、27.62%和37.64%;同时有效磷和速效钾含量丰富,且丰富和适宜范围内占比分别达到89.09%和83.07%。陆良县植烟土壤时间上整体表现为pH和有机质年份间无显著差异,但呈现降低趋势;碱解氮年份间差异显著且呈现先增加后降低趋势;有效磷和速效钾年份间差异显著且呈现先降低后增加趋势。空间上pH呈现西部低到东部适宜过渡,而北部和南部稍偏高趋势;有机质由西部向中部再向东部逐渐增加趋势;碱解氮处于90~120 mg/kg范围面积最多,有效磷位于高和很高范围内面积最大,速效钾从西部到东部逐渐升高;且pH、速效磷和速效钾的空间变异主要由人为因素等作用结果。 展开更多
关键词 陆良县 土壤养分 丰缺评价 时空变异
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农田土壤养分的空间变异性特征 被引量：269
8
作者 胡克林 李保国 +2 位作者 林启美 李贵桐 陈德立 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第3期33-38,共6页
对一块面积为１ ｈｍ ２ 麦田内的９８ 个观测点取样分析，测定了代表不同土壤含水率水平下的两个时期土壤表层和底层的 Ｎ Ｈ４ Ｎ、 Ｎ Ｏ３ Ｎ、 Ｏｌｓｅｎ Ｐ、表层有机质和全氮等养分。应用地统计学的方法对所取的数据进行... 对一块面积为１ ｈｍ ２ 麦田内的９８ 个观测点取样分析，测定了代表不同土壤含水率水平下的两个时期土壤表层和底层的 Ｎ Ｈ４ Ｎ、 Ｎ Ｏ３ Ｎ、 Ｏｌｓｅｎ Ｐ、表层有机质和全氮等养分。应用地统计学的方法对所取的数据进行了分析，结果表明底层土壤的 Ｎ Ｈ４ Ｎ、表层土壤的有机质服从正态分布；其余养分基本上服从对数正态分布；按一定的精度和置信水平确定了合理的取样数目。通过半方差函数分析，发现这些养分在一定范围内存在空间相关性；采用 Ｋｒｉｇｉｎｇ 方法对未测点进行了估值，绘制了等值线图，并对两个时期的养分动态的空间变异进行了初步分析。该成果可用于提高氮肥利用率和精确农业（施肥）的研究和实践。 展开更多
关键词 土壤养分 空间变异 半方差函数 农田
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太湖流域土壤养分空间变异特征分析——以浙江省平湖市为例 被引量：51
9
作者 刘杏梅 徐建民 +2 位作者 章明奎 史舟 施加春 《浙江大学学报（农业与生命科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期76-82,共7页
以位于太湖流域的浙江省平湖市为例,采用GIS与地统计学相结合的方法对其耕层土壤(0～20cm)的有机质、全氮、速效磷、速效钾等4种养分要素的空间变异特征进行了分析。结果表明:有机质和全氮变异函数曲线的理论模型能很好地符合球状模型;... 以位于太湖流域的浙江省平湖市为例,采用GIS与地统计学相结合的方法对其耕层土壤(0～20cm)的有机质、全氮、速效磷、速效钾等4种养分要素的空间变异特征进行了分析。结果表明:有机质和全氮变异函数曲线的理论模型能很好地符合球状模型;速效磷经对数转换后也符合球状模型;而速效钾的变异函数曲线则符合指数模型。有机质、全氮和速效磷具有很强的空间相关性,说明受母质、地形、土壤类型等自然的结构性因素影响较大;速效钾具有中等的空间相关性,说明由施肥、作物、管理水平等随机因素引起的空间异质性起很大作用。整个研究区东南部土壤质地较轻,大量施肥在提高其作物产量的同时,也可能会带来农业非点源污染等问题。 展开更多
关键词 太湖流域 土壤养分 空间变异特征 浙江 平湖市 地统计学 地理信息系统 水稻土
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县级区域粮田土壤养分空间变异与分区管理技术研究 被引量：138
10
作者 黄绍文 金继运 +1 位作者 杨俐苹 程明芳 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期79-88,共10页
采用传统统计和地统计相结合的方法 ,对面积约 470km2 的玉田县粮田耕层土壤养分进行了空间变异特征与分区管理技术研究。结果表明 ,土壤N、P、K、Mn和Zn普遍缺乏 ,不同土壤养分的变异情况各不相同 ;土壤主要养分N、P、K、Mn和Zn含量的... 采用传统统计和地统计相结合的方法 ,对面积约 470km2 的玉田县粮田耕层土壤养分进行了空间变异特征与分区管理技术研究。结果表明 ,土壤N、P、K、Mn和Zn普遍缺乏 ,不同土壤养分的变异情况各不相同 ;土壤主要养分N、P、K、Mn和Zn含量的最大相关距离分别为 2 7.1、1 9.7、2 7.1、1 4.4和 2 6.4km ,基本趋于以大块状变异为主 ,这一基本趋势对土壤养分分区管理是有利的 ;土壤养分速效含量呈现较明显的空间分布格局 ,对土壤主要养分N、P、K、Mn和Zn可分别分成 2、3、3、3和 2个养分分区 ,因而对这 5个土壤养分进行分区管理可行 ;作物高产优质分区平衡施肥技术在小麦和玉米上使产量分别增加 1 0 .9%～1 3 .1 %和 1 4.3 %～ 2 1 .7% ,使经济效益分别提高 5 90～ 747和 72 4～ 1 3 43RMBYuanhm- 2 。 展开更多
关键词 县级区域 粮田 土壤养分 空间变异 分区管理
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桂西北喀斯特洼地土壤有机碳和速效磷的空间变异 被引量：44
11
作者 张伟 陈洪松 +2 位作者 王克林 侯娅 张继光 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第12期5168-5175,共8页
空间变异性的研究有助于认识土壤养分的空间分布特征与生态过程之间的关系。采用网格取样(20m×20m),利用地统计学方法分析了典型喀斯特洼地土壤有机碳(SOC)和速效磷(AP)的空间变异特征。结果表明SOC和AP的半变异函数分别用球状模... 空间变异性的研究有助于认识土壤养分的空间分布特征与生态过程之间的关系。采用网格取样(20m×20m),利用地统计学方法分析了典型喀斯特洼地土壤有机碳(SOC)和速效磷(AP)的空间变异特征。结果表明SOC和AP的半变异函数分别用球状模型和指数模型拟合的效果较好。块金效应对SOC和AP总变异的贡献分别为37.9%和49.8%,说明SOC主要受结构性因素控制,而AP受结构性因素和随机因素双重控制。SOC的分布呈明显的带状各向异性特征,在洼地的长轴方向具有较大的变程和较小的基台值,其全向半变异函数的相关距离为135.5m,与洼地不同种植类型地块的覆盖尺度基本相当。AP的分布特征与SOC存在明显差异,具有较大的漂移趋势,其相关距离为413.4m;但在分离漂移趋势后,其相关距离为167.4m,反映了不同地块间的施肥差异对AP的影响较大。喀斯特洼地SOC的空间分布主要受地形和土地利用结构控制,而AP的分布的规律性不明显,可能与施肥等因素的随机性较强有关。 展开更多
关键词 喀斯特洼地 土壤养分 空间变异 地统计学
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典型喀斯特林地土壤养分空间变异的影响因素 被引量：59
12
作者 张伟 刘淑娟 +3 位作者 叶莹莹 陈洪松 王克林 韦国富 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期93-101,共9页
为了探明喀斯特森林生态系统土壤养分空间异质性的成因及其对养分生物地球化学过程的指示意义,该研究以广西木论国家级自然保护区典型喀斯特峰丛洼地为研究对象,利用地统计学和经典统计方法分析了土壤养分的空间变异特征,并探讨了其主... 为了探明喀斯特森林生态系统土壤养分空间异质性的成因及其对养分生物地球化学过程的指示意义,该研究以广西木论国家级自然保护区典型喀斯特峰丛洼地为研究对象,利用地统计学和经典统计方法分析了土壤养分的空间变异特征,并探讨了其主要影响因子。结果表明,研究区土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)的块金值/基台值较大,分别为49.9%和28.6%,表现为中等程度的空间自相关,全磷(TP)和全钾(TK)的块金值/基台值较小,分别为10.4%和2.9%,表现为强烈的空间自相关,说明随机因素对TP和TK的影响相对较小;逐步回归分析表明,各环境因子对TK的方差解释最大,对SOC的方差解释最小。其中,土壤交换性Ca2+离子和凋落物中N含量是SOC和TN的主要控制因素,随着交换性Ca2+和凋落物中N含量升高,土壤SOC和TN积累增加;TP的控制因素比较单一,仅受凋落物中P含量影响。TK的影响因素比较复杂,除主要受交换性Ca2+控制外,凋落物N:P比、海拔高度和黏粒含量也有显著影响。 展开更多
关键词 土壤 有机碳 养分 空间异质性 交换性Ca2+ 凋落物
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广西森林土壤主要养分的空间异质性 被引量：36
13
作者 王淑彬 徐慧芳 +3 位作者 宋同清 黄国勤 彭晚霞 杜虎 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第18期5292-5299,共8页
通过对广西区7大森林片区的11个主要森林类型样地土壤养分含量进行分析,利用地统计学方法,研究了广西区森林主要土壤养分的空间变异状况及分布格局,探讨了其相关的生态学过程,以期为广西区森林分区与林间采取不同措施管理提供科学依据... 通过对广西区7大森林片区的11个主要森林类型样地土壤养分含量进行分析,利用地统计学方法,研究了广西区森林主要土壤养分的空间变异状况及分布格局,探讨了其相关的生态学过程,以期为广西区森林分区与林间采取不同措施管理提供科学依据。结果表明:广西区森林土壤主要养分基本属于中等变异,速效养分变异大于全量养分,其中AP、AK变异程度最大;广西森林土壤主要养分的半变异函数均表现出一定的空间结构特征,TN、TP、AP表现为中等强度的空间自相关,TK、AN、AK表现为强烈的空间自相关;不同土壤养分空间结构不同,Kriging等值线图表明广西区氮素含量比较丰富、K含量中等、P含量较少,北部片区土壤养分含量普遍大于南部片区,这可能与气候、降雨、人工种植森林树种、地形、林地管理措施等有关。 展开更多
关键词 森林土壤 主要养分 空间变异 地统计学 广西
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甘肃省灌漠土土壤养分空间变异特征 被引量：18
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作者 赵良菊 肖洪浪 +2 位作者 郭天文 包兴国 杨文玉 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2005年第1期70-74,102,共6页
结合传统统计与地质统计学方法对甘肃省河西地区武威灌漠土有机质、NH4+-N、有效P及K的空间变异性进行了分析。结果表明:所测定的四种土壤养分含量具有较大的空间变异,变异系数在20.299%～53.812%之间,土壤NH4+-N及有效P含量的变异较大... 结合传统统计与地质统计学方法对甘肃省河西地区武威灌漠土有机质、NH4+-N、有效P及K的空间变异性进行了分析。结果表明:所测定的四种土壤养分含量具有较大的空间变异,变异系数在20.299%～53.812%之间,土壤NH4+-N及有效P含量的变异较大,变异系数分别为53.812%及51.347%;土壤K和有机质的变异系数分别为43.155%和20.299%。地质统计学分析表明该区域土壤P、K有效含量具有强烈的空间相关性,其块金值/基台值[C0/(C0+C)]分别为8.031%和0.560%;土壤NH4+-N及有机质具有中等程度的空间相关性,[C0/(C0+C)]分别为39.111%和32.351%。土壤有机质、NH4+-N、速效P及K等含量的最大相关距在129～2354m之间,其中土壤有效N含量的最大相关距最长(2354m),有机质含量次之(981m),K含量最短(129m)。土壤OM及NH4+-N的分形维数分别为1.891和1.912,土壤有效P及K的分形维数均为1.984。随机因素如种植制度、施肥方式等耕作措施对土壤有机质及氮的影响较大,而对土壤磷、钾的影响较小。该土壤性质的克立格插值结果显示出一定的空间相似性,显示地质统计学方法可用于分析土壤肥力在空间上的变异。 展开更多
关键词 土壤养分 灌漠土 空间变异特征 土壤有机质 NH4^+-N 变异系数 土壤磷 随机因素 地质统计学 甘肃
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基于GIS的缓坡烟田土壤养分空间变异研究 被引量：63
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作者 刘国顺 常栋 +3 位作者 叶协锋 杨永锋 殷英 屈建康 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2586-2595,共10页
综合运用地统计学和GIS相结合的方法,分析了缓坡地形下土壤养分的空间变异规律,并绘制养分空间分布图,为山地缓坡烟田养分分区及精准施肥决策提供理论依据。结果表明:研究区内4种养分含量均具中等程度变异。土壤有机质、碱解氮、速效磷... 综合运用地统计学和GIS相结合的方法,分析了缓坡地形下土壤养分的空间变异规律,并绘制养分空间分布图,为山地缓坡烟田养分分区及精准施肥决策提供理论依据。结果表明:研究区内4种养分含量均具中等程度变异。土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾的变程分别为61.8、76.3、70.5 m和57 m。土壤速效钾的分形维数最高,有机质和碱解氮其次,速效磷最低。有机质和速效钾的最适模型为指数模型,块金系数分别为30.9%和31.1%;碱解氮和速效磷可用球状模型进行较好拟合,其块金系数分别为37.7%和26.4%,4种养分均有中等程度的空间相关性。各向异性和趋势性分析均显示,有机质和速效磷具有较强的各向异性,碱解氮和速效钾的各向同性范围最广。研究区4种养分的空间分布格局在海拔和坡度的影响下呈现出一定的规律性,低值均在坡度较大的中北部出现,东北部和南部较平缓区域出现高值。 展开更多
关键词 GIS 地统计学 缓坡烟田 空间变异 土壤养分
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典型喀斯特峰丛洼地坡面土壤养分空间变异性研究 被引量：84
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作者 张伟 陈洪松 +2 位作者 王克林 张继光 侯娅 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期68-73,共6页
采用线形取样,利用地统计学方法研究了典型喀斯特峰丛洼地坡面土壤养分的空间变异特征。结果表明:有机碳、全氮、碱解氮和速效钾具有相似的空间变异结构,其变程变化在212～251 m之间,与坡面不同土地利用方式的空间范围相当。全磷和全钾... 采用线形取样,利用地统计学方法研究了典型喀斯特峰丛洼地坡面土壤养分的空间变异特征。结果表明:有机碳、全氮、碱解氮和速效钾具有相似的空间变异结构,其变程变化在212～251 m之间,与坡面不同土地利用方式的空间范围相当。全磷和全钾的变异尺度较小,为141.2 m和120.6 m。受部分耕地施用磷肥影响,速效磷的变异尺度最小,仅为85.1 m。除pH值外,土壤各养分均表现为强烈的空间相关性。有机碳、全氮、碱解氮等养分的空间分布表现出随着海拔高度增加而增大的特征,人类的耕作管理和峰丛洼地特殊的水文地质过程是影响土壤养分空间变异的主要因素。 展开更多
关键词 喀斯特峰从洼地 土壤养分 空间变异 地统计学
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土壤养分空间变异及合理取样数研究 被引量：143
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作者 薛正平 杨星卫 +1 位作者 段项锁 陆贤 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期6-9,共4页
土壤养分存在明显的空间差异 ,田间土壤养分合理取样数取决于养分要素自身空间变异程度和人们对数据精度的要求。若空间变异大、精度要求高则需要较多采样数 ,反之需较少样点数。计算结果表明 ,极大多数养分要素的合理取样数较实际取样... 土壤养分存在明显的空间差异 ,田间土壤养分合理取样数取决于养分要素自身空间变异程度和人们对数据精度的要求。若空间变异大、精度要求高则需要较多采样数 ,反之需较少样点数。计算结果表明 ,极大多数养分要素的合理取样数较实际取样数有较大幅度减少 ,意味着可大幅降低采样及分析成本。据统计学空间自相关和半方差函数方法研究结果 ,养分要素存在一定的空间自相关性 ,但不同方向上的自相关性有明显差异 ,独立间距也因养分要素而异。研究结果可为精准农业土壤养分样点密度设定。 展开更多
关键词 土壤养分 空间变异 合理取样数 自相关 半方差
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黄土高原县域土壤养分空间变异特征及预测——以陕西省横山县为例 被引量：77
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作者 连纲 郭旭东 +1 位作者 傅伯杰 虎陈霞 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期577-584,共8页
研究土壤属性空间变异及其分布特征与环境因子的关系，对于了解生态系统的过程具有重要意义。以横山县为例，采集了254个耕层（0～20cm）土样，利用数字地形与遥感影像分析技术，提取相关地形与遥感指数，分析不同土地利用、地形条件下... 研究土壤属性空间变异及其分布特征与环境因子的关系，对于了解生态系统的过程具有重要意义。以横山县为例，采集了254个耕层（0～20cm）土样，利用数字地形与遥感影像分析技术，提取相关地形与遥感指数，分析不同土地利用、地形条件下土壤养分空间变异及分布特征，并结合回归分析与地统计学进行空间分布预测。结果表明，不同土地利用类型其养分含量差异显著，水田和川地的有机质和全氮含量明显高于其他土地利用类型，而全磷含量以梯田最高。不同坡度分析表明，“0～3°”坡度等级有机质和全氮含量显著高于其他坡度等级；不同坡向土壤养分含量差异均不显著，但存在一个明显的趋势，即阴坡有机质和全氮含量整体上要较阳坡高。土壤有机质与高程H呈现负相关，与坡向的余弦值cosα、复合地形指数CTI、修正后的土壤调节植被指数MSAVI及湿度指数WI呈正相关。土壤全氮与相关环境因子的关系基本与有机质的一致。而土壤全磷与修正后的土壤调节植被指数MSAVI及湿度指数WI正相关。土壤有机质和全氮用相关环境变量的多元线性逐步回归模型拟合预测较好，而对于全磷，预测结果较差；回归一克里格预测有效地减小了残差，消除了平滑效应，与实测值较为接近，预测精度高于多元线性逐步回归预测。 展开更多
关键词 土壤养分 环境因子 空间变异 黄土高原
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基于GIS和地统计学的土壤养分时空变异分析 被引量：20
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作者 夏敏 赵小敏 +2 位作者 张佳宝 朱安宁 刘友兆 《江西农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期312-317,共6页
运用ArcGIS的地统计学和空间分析模块,研究了封丘县20年前后土壤表层有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾5种养分的含量水平、分布以及演变趋势。研究结果表明,封丘县土壤有机质含量明显上升,氮素有所积累;磷素有升有降,以升为主;但... 运用ArcGIS的地统计学和空间分析模块,研究了封丘县20年前后土壤表层有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾5种养分的含量水平、分布以及演变趋势。研究结果表明,封丘县土壤有机质含量明显上升,氮素有所积累;磷素有升有降,以升为主;但速效钾含量急剧下降,这些变化与封丘县长期以来的肥料施用和土地利用有关。运用地理信息系统和地统计学方法能够很好地模拟土壤养分的空间分布特征,便于研究者直观地发现土壤养分时空变化趋势。 展开更多
关键词 地统计学 ARCGIS 土壤养分 时空变化 KRIGING
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地形因子与土壤养分空间分布的相关性研究 被引量：74
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作者 秦松 樊燕 +1 位作者 刘洪斌 王正银 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2008年第1期46-49,52,共5页
运用地统计学和GIS技术,研究丘陵地区土壤养分的空间变异性,探讨地形因子对土壤养分含量空间分布的影响。结果表明:N,K的空间变异主要来自随机因素,而Mg及其他养分的空间变异性在一定程度上受地形等结构性因素的影响。OM,N,P,K几种大量... 运用地统计学和GIS技术,研究丘陵地区土壤养分的空间变异性,探讨地形因子对土壤养分含量空间分布的影响。结果表明:N,K的空间变异主要来自随机因素,而Mg及其他养分的空间变异性在一定程度上受地形等结构性因素的影响。OM,N,P,K几种大量元素与海拔呈显著正相关,Ca,Mg,S与海拔呈负相关;N与坡度呈显著正相关,Ca与坡度呈显著负相关;OM,N,P与坡向呈负相关,Ca,Mg与坡向呈显著正相关关系;而K,S与地形因子的相关性不显著。研究地形地貌与土壤养分之间的空间关系,为进一步合理进行土地利用规划提供理论依据,并且对土壤养分综合管理以及进行土壤改良和耕作都具有一定的指导作用。 展开更多
关键词 空间变异 地统计学 土壤养分 地形因子
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