基于地统计学的福建烟区土壤主要养分空间变异及丰缺分区研究

论文摘要

本论文以福建三大烟区植烟土壤为研究对象,通过调查采集有代表性的植烟土壤,测定土壤中的有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、交换性镁的含量状况,借助地理信息系统（GIS）,全球定位系统（GPS）与地统计学模型（Geo-statistic）集成,研究区域耕地土壤主要养分变异函数模型,结合不同土壤肥力状况下的田间施肥效应试验结果,探讨区域烟田土壤主要养分含量的空间分异及丰缺状况,预期为福建烤烟配方施肥提供科学依据。研究结果得出:1.福建烟区土壤主要养分的变异系数在24%～132%之间,土壤碱解氮的变异系数最低（24%）,而土壤交换性镁的变异系数最高（132%）,其余各主要养分均为中等程度变异。在分布类型上,有机质含量与碱解氮含量基本呈正态分布,而土壤全氮、土壤全磷、土壤全钾、土壤速效磷、土壤速效钾和土壤交换性镁的分布服从对数正态分布,满足地统计学分析要求。2.福建烟区土壤各主要养分的空间变异都随分组间距增大而提高,变程最大的土壤养分为土壤全氮,达到138.42km;而变程最小的是土壤全磷,为41.06km。从空间自相关程度来看（块金方差和基台值之比）,福建烟区各主要养分除交换性镁比值较大（51.4%）,其余各元素在26.2%～35.1%之间。参考区域化变量分级标准（25%＜Co/（Co+C）＜75%）,所有元素都属于中等程度空间相关性。运用GS+软件进行空间变异分析的结果表明:福建烟区土壤全磷和速效钾采用球状模型拟合,具有最高的拟合度:土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、全钾和交换性镁均采用指数模型拟合最好。根据Arc/Info中的交叉验证统计结果表明:福建烟区土壤有机质、土壤全氮、碱解氮、交换性镁和全磷采用普通克里格（OK）方法插值精度最高;土壤速效磷最优克里格插值方法为析取克里格法（DK）,土壤全钾插值应采用泛克里格方法（UK）。3.福建烟区土壤有机质缺乏分区面积为1373.94 hm2、潜在缺乏分区面积为6.07万hm2、中等水平分区面积为40.32万hm2、丰富分区面积为9.75万hm2,分别占福建烟区耕地总面积的0.24%、10.79%、71.65%和17.32%。在空间分布上总体呈现自西北向东南逐渐减小的趋势,其中光泽县、武夷山市、建阳市和政和县等烟区土壤有机质含量比较高;而大田县、新罗区、尤溪县和漳平市等烟区土壤有机质含量相对较低,大田县烟区土壤有机质平均含量最低。4.福建烟区土壤全氮缺乏分区面积为2144.72 hm2、潜在缺乏分区面积为19.28万hm2、中等水平分区面积为33.02万hm2、丰富分区的面积分别为3.76万hm2,分别占福建烟区耕地总面积的0.38%、34.25%、58.68%和6.68%。全省烟区土壤碱解氮缺乏分区面积为8.35万hm2、潜在缺乏分区面积为29.64万hm2、中等水平分区面积为17.38万hm2、丰富分区面积为8944.57hm2,分别占福建烟区耕地总面积的14.84%、52.68%、30.89%和1.59%。对于有机质、氮素含量较丰富的植烟土壤应控制氮肥用量,以提高烟叶产值和内在质量。5.福建烟区土壤全磷缺乏、潜在缺乏、中等、丰富分区的面积分别为1132.09hm2、11.83万hm2、35.07万hm2、9.26万hm2,分别占福建烟区耕地总面积的0.20%、21.03%、62.32%和16.45%。全省烟区土壤速效磷缺乏、潜在缺乏、中等、丰富分区面积分别为2076.45hm2、10.03万hm2、32.05万hm2、13.98万hm2,分别占福建烟区耕地总面积的0.37%、17.83%、56.96%、和24.85%。福建烟区土壤有效磷素含量总体比较丰富。6.福建烟区土壤全钾缺乏、潜在缺乏、中等和丰富分区的面积分别为8.71万hm2、35.74万hm2、11.50万hm2和3242.44 hm2,分别占福建烟区耕地总面积的和15.48%、63.51%、20.43%和0.58%。全省烟区土壤速效钾缺乏、潜在缺乏、中等和丰富分区的面积分别为6.26万hm2、36.38万hm2、13.60万hm2和245.64 hm2,分别占福建烟区耕地总面积的11.13%、64.65%、24.17%和0.04%。福建烟区土壤钾素资源普遍缺乏,应充分重视钾肥的施用。7.福建烟区土壤交换性镁缺乏、潜在缺乏、中等和丰富分区的面积分别为2842.33 hm2、37.54万hm2、6.00万hm2和12.44万hm2,分别占福建烟区耕地总面积的0.51%、66.72%、10.67%和22.11%。烟区耕地土壤交换性镁含量处于中下水平,存在大面积潜在缺乏地区。在肥料施用上,应合理施用白云石粉,在调节土壤酸碱度的同时,补充土壤镁的含量。8.根据不同肥力植烟土壤的田间试验结果表明,在没有施用有机肥的情况下,碱解氮含量为168.37 mg/kg（中等）的植烟土壤上,建议施氮量为120.00kg/hm2～142.50kg/hm2,碱解氮含量为142.29 mg/kg（潜在缺乏）的植烟土壤上,建议施氮量为142.50kg/hm2～165.00kg/hm2,碱解氮含量为105.61 mg/kg（缺乏）的植烟土壤上,建议施氮量为165.00kg/hm2。速效磷含量为42.43 mg/kg（丰富）的植烟土壤上,建议不施磷肥或施用少量磷肥（31.50kg/hm2）;速效磷含量为2511 mg/kg（中等）的植烟土壤上,施用磷量为96.00kg/hm2,速效磷含量为13.02 mg/kg（潜在缺乏）的植烟土壤上,施用磷量为127.50kg/hm2。土壤速效钾含量为99.57 mg/kg～112.42mg/kg的速效钾比较缺乏的植烟土壤上,施用钾量450.00kg/hm2为比较合理的烤烟施肥量。在土壤速效钾含量较丰富的土壤上,其钾肥合理施用量仍然需进一步研究。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1.0 引言
• 2.0 国内外研究现状综述
• 2.1 土壤空间变异特性
• 2.2 土壤空间变异特性的影响因素
• 2.3 土壤空间变异特性的研究方法
• 2.3.1 传统研究空间变异的统计方法
• 2.3.2 地统计学分析方法
• 2.4 土壤空间变异性研究现状
• 2.5 作物推荐施肥技术研究与应用的发展动态
• 3.0 研究区概况
• 3.1 自然资源概况
• 3.2 烟区耕地土壤分布现状
• 4.0 研究技术路线与方法步骤
• 4.1 研究总体思路、目标与技术
• 4.2 研究技术路线
• 4.3 研究方法步骤
• 4.3.1 软硬件配置
• 4.3.2 基础资料收集
• 4.3.3 空间属性数据库的建立
• 4.3.4 野外调查与采样分析
• 4.3.4.1 采样点布设与土壤样品的采集
• 4.3.4.2 土壤样品化学成分分析
• 4.3.5 数据预处理
• 4.3.6 测定结果统计特征分析及正态分布性分析
• 4.3.7 合理采样数目估计
• 4.3.8 半方差函数的建立及理论模型拟合
• 4.3.8.1 区域变量理论、半方差函数（Semi-variogram）及其模型
• 4.3.8.2 半方差函数的理论模型
• 4.3.8.3 半方差函数模型的选取
• 4.3.9 烟区土壤主要养分空间变异各项异性分析
• 4.3.10 烟区土壤主要养分的全局趋势效应分析
• 4.3.11 烟区土壤主要养分最优空间插值方法的确定
• 4.3.11.1 空间内插法（Kriging）的选取
• 4.3.11.2 最优克里格插值方法的确定（精度分析）
• 4.3.12 烟区土壤主要养分的空间插值及栅格空间数据分析
• 4.3.13 养分丰缺分区成果图的编辑输出及控制面积评差结果输出
• 4.3.14 不同肥力水平植烟土壤推荐施肥量的初步研究
• 4.3.14.1试验地土壤的基本理化性状及试验设计
• 4.3.14.2 取样分析的准备
• 4.3.14.3 测试分析项目
• 5.0 研究结果与分析
• 5.1福建烟区土壤主要养分含量统计特征值分析及分区指标的确定
• 5.2 福建烟区土壤主要养分最优克里格法插值参数的选择
• 5.2.1 烟区土壤主要养分的正态分布性检验
• 5.2.2 烟区土壤主要养分合理取样数目分析
• 5.2.3 烟区土壤主要养分半分差函数分析及最佳插值模型的选择
• 5.2.4 烟区土壤主要养分各项异性分析
• 5.2.5 烟区土壤主要养分趋势效应分析
• 5.2.6 烟区土壤主要养分的最优克里格插值方法的确定
• 5.3 福建烟区土壤主要养分空间变异特征
• 5.4 福建烟区土壤主要养分丰缺面积统计
• 5.4.1 土壤有机质
• 5.4.2 土壤氮素
• 5.4.3 土壤磷素
• 5.4.4 土壤钾素
• 5.4.5 土壤镁素
• 5.5 不同肥力水平植烟土壤推荐施肥量的初步研究
• 5.5.1 不同土壤氮肥施用量效应
• 5.5.1.1 不同土壤施用氮肥对烤烟产量、产值的影响
• 5.5.1.2 不同施氮量对烟叶内在化学成分的影响
• 5.5.2 不同土壤磷肥施用量效应
• 5.5.3 不同土壤钾肥施用量效应
• 6.0 总结
• 参考文献
• 附表1 福建烟区土壤主要养分不同县市含量表
• 附表2 烟区各县市植烟土壤养分丰缺分区面积统计表
• 附图1 福建烟区植烟土壤有机质丰缺分区图
• 附图2 福建烟区植烟土壤全氮丰缺分区图
• 附图3 福建烟区植烟土壤碱解氮丰缺分区图
• 附图4 福建烟区植烟土壤全磷丰缺分区图
• 附图5 福建烟区植烟土壤速效磷丰缺分区图
• 附图6 福建烟区植烟土壤全钾丰缺分区图
• 附图7 福建烟区植烟土壤速效钾丰缺分区图
• 附图8 福建烟区植烟土壤交换性镁丰缺分区图
• 致谢