基于GIS和地统计学的土壤养分空间变异特征研究

论文摘要

近年来，农业面源污染的加剧和精准农业的快速发展，使得土壤养分空间变异性的研究得到了广泛的关注和重视。开展土壤养分空间变异的研究，不仅成为推进精准农业实施的前提和基础，而且也是控制农业面源污染，实现农业可持续发展的必然要求。因此，论文选取了长三角地区浙江省绍兴马山镇的一块面积为451.7hm2的农业示范区作为研究区域，运用地统计学方法结合GIS技术，对大比例尺下的农田土壤养分空间变异特征和规律进行研究，从而为合理施肥，实行养分的分区管理，有效控制农田养分流失，防治农业面源污染，提供科学依据。 论文共分为六个部分。第一章是绪论部分，提出了论文的选题背景和研究意义，在对国内外研究现状分析的基础上，提出了论文的定位，研究内容和技术路线。 第二章介绍了土壤养分空间变异的研究方法：包括传统统计分析法、地统计学方法以及GIS与地统计学相结合的方法。第三章对研究区概况、采样和对样本的实验室分析方法进行了说明。 第四章和第五章运用地统计学方法结合GIS技术，对区域内农田表层土壤的碱解氮、有效磷、速效钾、有机质以及pH值等五种养分要素的空间变异特征和规律进行研究，主要得到以下几点结论： （1）研究区土壤五种养分的变异系数在8.30％-84.45％之间，其中有效磷的变异系数最高，为8445％，pH值的变异系数最低，为8.3％，其他三种养分要素的变异系数大小依次为碱解氮＞速效钾＞有机质。碱解氮、有效磷、速效钾和有机质的变异都属于中等变异，而pH值的空间变异属于弱变异。 （2）通过半方差函数模型分析，发现五种养分要素在一定的范围内均存在空间相关性，其中碱性氮的变程最大，为183.4米；速效钾的变程最小，为92.0米；其余三种养分类型的变程的大小依次为pH值＞有机质＞有效磷。五种土壤养分中，速效钾、pH值的C0／（C0+C）均＜25％，表现出强烈的空间相关性，而碱解氮、有机质、有效磷的C0／（C0+C）在25％-75％之间，表明这三种养分具有中等的空间相关性。 （3）采用普通克里格插值法，选用球状模型对五种养分数据进行插值，同时根据养分分级标准并结合所测的养分数据进行等级划分，得到养分的空间变异图。Kriging插值的结果进一步表明，土壤表层养分含量具有高度的空间异质性。通

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 论文的选题背景和研究意义
• 1.2 土壤养分空间变异的研究进展
• 1.2.1 土壤养分空间变异是精确农业发展的基础
• 1.2.2 土壤养分空间变异的主要影响因素
• 1.2.3 土壤空间变异性的国内外研究进展
• 1.3 存在的主要问题
• 1.4 论文的研究内容
• 1.5 论文的技术路线
• 2 土壤养分的空间变异的研究方法
• 2.1 传统统计分析法
• 2.2 地统计学方法
• 2.2.1 地统计学的总体框架
• 2.2.2 理论核心
• 2.3 GIS与地统计学相结合的分析方法
• 3 研究区域概况和采样、分析方法
• 3.1 研究区概况
• 3.2 样品的采集
• 3.3 样品的实验室分析
• 3.3.1 测定项目
• 3.3.2 样品的实验室分析方法
• 3.3.3 制图和数据处理
• 4 结果分析
• 4.1 土壤养分含量的统计特征分析
• 4.2 土壤养分的地统计分析
• 4.2.1 数据分布类型的正态分布检验
• 4.2.2 土壤养分数据的半方差分析
• 4.2.3 Kriging与反距离加权法两种空间插值方法的比较
• 4.3 土壤养分的空间变异格局（Kriging插值）
• 4.3.1 碱解氮的空间变异特征
• 4.3.2 有效磷的空间变异特征
• 4.3.3 速效钾的空间变异特征
• 4.3.4 土壤有机质的空间变异特征
• 4.3.5 土壤pH值的空间变异特征
• 5 结论
• 6 讨论及展望
• 6.1 讨论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 论文独创性声明
• 论文使用授权声明
• 附表