河南省土壤数据库的构建及其应用研究

论文摘要

河南省的土壤工作者从事了大量的土壤调查与制图工作,经过第二次土壤普查,获得了大量珍贵资料,积累了大量的研究成果。但是,土壤研究成果的资料信息化程度相对薄弱,前人的研究成果大量沉睡在资料室,有的甚至已经丢失,长久得不到有效利用,政府部门或农业技术推广部门对土壤资源的信息了解不够全面。为此,我们考虑引用、吸收、消化前人的研究成果,并与群众识土、用土、改土、育土的经验融为一体,紧密结合生产实践以及对河南土壤的发生、发育、分布、分类、理化性质、生产性能等自身特性,着手进行土壤数据库的构建研究。本文运用计算机和地理信息系统技术（MAPGIS）,探讨了建立中级比例尺空间土壤数据库的方法,并结合全国二次土壤普查资料,在前人成果的基础上构建了河南省中尺度土壤数据库,同时对其应用做了初步探讨。土壤是不均一和变化的时空连续体,具有高度的空间变异性。田间实际情况表明,即使在土壤质地相同的区域内,同一时刻其它土壤特性在不同空间位置上也具有明显差异。这种属性称为土壤特性的空间分异性。不论在大尺度上还是在小尺度上观测,土壤空间分异性均存在。土壤空间分异性的研究始于20世纪70年代,其理论依据是地统计学中的区域化随机变量理论。许多土壤工作者做了大量的介绍和研究工作,但是往往集中在单一的空间分布规律研究或是微观的土壤属性影响因子的探讨,而在宏观评价基础上研究产生这种空间分异的原因还不够深入。本文根据土壤质量演变规律与持续利用“973”项目提出的土壤肥力质量指标体系（pH值）和全国土壤养分分级标准（有机质、全氮、速效钾）编制出土壤pH值、有机质、全氮和速效钾土壤表层属性专题分异图并分析其分布特征;利用SPSS对不同土壤类型和成土母质间的多种土壤表层属性进行了方差分析,结果显示不同土壤类型和成土母质对表层土壤属性都有影响,特别对有机质和pH值影响尤其显著。世界各国对土壤有机碳库储量及源汇问题都高度关注,并积极开展研究。我国地域广阔,土壤类型众多,在全球变化研究中占据十分重要的地位。目前国内土壤碳循环的研究主要是针对特定的地区、生态系统和生物群落以及对小区域农业土壤呼吸进行了C02倍增的实验进行的,这些仅仅是陆地生态系统碳循环的部分环节。近年来我国已有学者开展对中国陆地土壤有机碳库的估算和空间分布的研究工作。本文利用河南省土壤数据库估算了河南省土壤有机碳储量,并分析了其空间分布规律。结果表明:河南省陆地土壤有机碳含量约为10.27×108 t,占全国储量的1.15%;土壤平均碳密度为7.46kg·m-2,低于全国平均水平9.60kg·m-2;有机碳储量在前4位的土壤类型为潮土、褐土、粗骨土和黄褐土,碳储量都大于1.0×108 t,四者之和占全省总储量的69.65%;沼泽土的有机碳密度最大,为24.54kg·m-2,其次为山地草甸土和棕壤,分别为17.69和14.64 kg·m-2,三者主要分布在西部山区,其碳储量之和仅占全省的6.34%;石质土和风沙土的碳密度含量最低,分别为1.32和1.38 kg·m-2 ;全省的土壤有机碳密度主要在5～10 kg·m-2范围内变动。中国具有复杂的自然条件,丰富的土地资源以及悠久的栽培历史,因此在全国各地大量种植着品种繁杂的名、特、优经济植物,包括果品、蔬菜、花卉和一些工业原料植物,这些植物的分布具有鲜明的地方性特色,它们只能生长在具有一定的自然条件的地区,或者只有在具有独特的自然条件中的少数地区才会形成很好的经济特性,这种特殊的适宜性称为土宜,具体地说,就是一个区域的土地条件对某些作物不仅具有生理和生态的高度适宜性,而且对该类作物的产品经济特性有着特有的适宜性,因而在此区域形成特有的经济品种。针对特定林、果或作物品种的土地适宜性评价更是一个热点领域。GIS的兴起为土地适宜性评价带来了技术上的革新,它将空间数据和属性数据完美的结合在一起,并且具有强大的空间分析能力,这使得对土地这种空间复杂系统的分析、评价更具科学性。因此,GIS技术在土地适宜性评价中的应用得到迅速发展,并表现出了强劲的发展势头。本文最后以中牟县大蒜为例,利用建立的河南省土壤数据库,以土属为评价单元,采用综合指数法对中牟大蒜进行了简单的土地适宜性评价,评价结果和中牟县的大蒜生产实际较为一致,说明在区域性土地适宜性评价中基于GIS的土壤数据库具有良好的应用前景。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1. 引言
• 1.1 选题依据
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 土壤数据库的研究
• 1.2.2 土壤空间分异及其影响因素研究
• 1.2.3 土壤有机碳储量及空间分布研究
• 1.2.4 名特优农产品的土地适宜性评价研究
• 1.3 研究思路及技术路线
• 2. 研究区概况
• 2.1 气候特征
• 2.2 地形地貌
• 2.3 植被特征
• 2.4 成土母质
• 2.5 土壤类型
• 3. 河南省土壤数据库的构建
• 3.1 1︰20 万土壤空间元数据库的设计
• 3.2 土壤类型编码系统
• 3.2.1 土壤分类编码的原则
• 3.2.2 土壤分类编码的结构
• 3.3 土壤空间数据库的建立过程
• 3.3.1 建立基础
• 3.3.2 底图扫描和误差较正
• 3.3.3 地图投影变换
• 3.3.4 矢量化过程
• 3.3.5 图幅接边处理
• 3.3.6 拓扑造区
• 3.4 土壤属性数据库的建立
• 3.4.1 属性数据的整理
• 3.4.2 建立属性数据库
• 3.5 空间数据库与属性数据库的整编集成
• 4. 河南省土壤数据库的应用研究
• 4.1 土壤空间分异及影响因素研究
• 4.1.1 土壤属性专题图的生成
• 4.1.2 土壤属性空间分异特征
• 4.1.3 成土母质对土壤属性空间分异的影响
• 4.1.4 土壤类型对土壤属性空间分异的影响
• 4.2 土壤有机碳储量及其空间分布研究
• 4.2.1 研究方法
• 4.2.2 主要土壤类型有机碳储量及有机碳密度
• 4.2.3 土壤有机碳储量及密度分布
• 4.2.4 与全国主要土壤类型的土壤有机碳密度比较
• 4.2.5 与其它地区土壤有机碳密度的比较
• 4.3 名特优农产品中牟大蒜的土地适宜性评价
• 4.3.1 中牟概况
• 4.3.2 评价指标的选取
• 4.3.3 评价指标的定量化
• 4.3.4 评价指标权重的确定
• 4.3.5 综合指数的确定
• 4.3.6 结果分析
• 5 结论与讨论
• 5.1 结论
• 5.2 讨论
• 5.2.1 研究中存在问题
• 5.2.2 土壤数据库的应用展望
• 参考文献
• 英文摘要
• 个人简历