基于GIS與GPS的農(nóng)戶土壤養(yǎng)分空間變異及精準(zhǔn)施肥研究.pdf

1、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是21世紀(jì)世界各國農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，不僅提高了作物的產(chǎn)量還減少了肥料的投入，提高了肥料的利用率，減少了環(huán)境污染，使施肥地塊的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和生態(tài)效益明顯改善，其中變量施肥是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)體系中的一個重要方面，本文在利用GIS和GPS研究土壤養(yǎng)分空間變異的基礎(chǔ)上，利用以農(nóng)戶作為精準(zhǔn)施肥的單元，探討在中國農(nóng)村進(jìn)行精準(zhǔn)施肥的途徑。利用ARCGIS進(jìn)行土壤養(yǎng)分空間變異研究，采取克里格插值算法，生成了圖形平滑、結(jié)果準(zhǔn)確的土壤養(yǎng)分空間變異分布圖，為精準(zhǔn)

2、施肥提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，使變量施肥的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)具有可靠性，同時利用農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)配方推薦施肥技術(shù)在中國南方土壤上進(jìn)行大比例尺以農(nóng)戶地塊為施肥單元的推薦施肥研究，根據(jù)需要開發(fā)推薦施肥信息查詢系統(tǒng)采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，充分利用組件式地理信息系統(tǒng)的強大GIS功能，為精準(zhǔn)施肥查詢和使用提供支持，研究結(jié)果表明： 1.土壤五個特性中pH、有機質(zhì)、全氮符合正態(tài)分布，趨勢參數(shù)宜選取零階，速效磷、速效鉀符合對數(shù)正態(tài)分布，趨勢參數(shù)宜選取二階。 2

3、.土壤空間變異度大小，速效磷＞速效鉀＞全氮＞有機質(zhì)＞pH，主要與土壤母質(zhì)性質(zhì)和施肥習(xí)慣有關(guān)，pH的空間變異最小主要是由土壤母質(zhì)造成的、有機質(zhì)和全氮的變化是因為肥，造成其土壤變異較小，鉀在土壤中流動性比較大變異相對較小，而磷在土壤流動性較小主要是由于其在土壤中的含量常隨施肥點位置不同而有較大的差異。 3.土壤五個特性最適合的模型均為球面模型，其基底值C0與基臺值C0+C的比例，速效磷及速效鉀的基底值C0與基臺值C0+C比例＜25％

4、，說明二者具有強烈的空間相關(guān)性，其空間變異主要是由土壤母質(zhì)、地形、氣候等非人為因素(空間自相關(guān)部分)引起的，全氮和有機質(zhì)的基底值C0與基臺值C0+C比例在25％～75％之間，表明二者具有中等相關(guān)性，其空間變異是由內(nèi)在因子(土壤母質(zhì)等)和外在因子(人類活動)共同作用的結(jié)果，pH的基底值C0與基臺值C0+C比例比例＞75％，說明其空間變異主要是由人類活動引起的，pH空間變異方向和當(dāng)?shù)氐墓贩较蚍浅Ｒ恢?，主要的原因是修路使用石灰的影響，石灰?/p>

5、粉塵沿著公路向兩旁擴散，造成土壤pH與公路越近越高，離公路越遠(yuǎn)越低，當(dāng)距離達(dá)到一定程度，修路造成的影響就不復(fù)存在。五個土壤特性的變程大小，pH＞全氮＞有機質(zhì)＞速效鉀＞速效磷，變程最小的速效磷其變程為71.732m仍大于50m采樣間隔，說明采樣間距符合要求。 4.有機質(zhì)和全氮的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.814在一尾下達(dá)到了極顯著，說明有機質(zhì)和全氮之間具有高度的正相關(guān)關(guān)系，即全氮含量的高低和有機質(zhì)的高低有很大的關(guān)系，水提pH與有機質(zhì)、全氮、

6、速效磷在一尾下都達(dá)到了極顯著，說明水提pH分別與有機質(zhì)、全氮、速效磷之間具有高度的正相關(guān)關(guān)系，即有機質(zhì)、全氮、速效磷含量的高低和水提pH的高低有很大的關(guān)系，海拔和速效鉀之間相關(guān)系數(shù)在一尾下達(dá)到了顯著，說明海拔和速效鉀之間也具有高度的正相關(guān)關(guān)系。 5.克里格差值法土壤全氮、速效磷、速效鉀含量克里格差值分析：表明本研究區(qū)內(nèi)全氮含量在變化范圍在0.84‰-1.933‰之間，絕大多數(shù)地區(qū)土壤全氮含量在1.06‰以上，其空間變異相對較緩，

7、只有在研究區(qū)的東北有一些地區(qū)變異較大。土壤速效磷值變化范圍在1.0mg/kg-62.0mg/kg之間，其空間變異非常復(fù)雜，其中按照國家標(biāo)準(zhǔn)12MG/KG的含量本研究區(qū)域東部仍有一些地區(qū)缺磷土壤需要補磷，而西南部一些地區(qū)，土壤速效磷含量較高達(dá)到了43MG/KG以上，可以少施或不施磷肥。土壤速效鉀值范圍在39.0mg/kg-135.0mg/kg之間，其空間變異非常復(fù)雜，其中按照國家標(biāo)準(zhǔn)80MG/KG的含量該研究區(qū)域絕大部分地區(qū)缺鉀，主要和當(dāng)

8、地少施鉀肥的施肥習(xí)慣有關(guān)，土壤需要補鉀。 6.采用可視化編程語言VisualBasic和控件式MAPGIS開發(fā)技術(shù)，以開發(fā)出了一個界面友好，使用方便的農(nóng)戶施肥推薦配方查詢系統(tǒng)，為精準(zhǔn)施肥查詢和使用提供支持。 本文提出的精準(zhǔn)施肥方案，采用農(nóng)戶為單元的施肥推薦既可以避免土壤養(yǎng)分空間變異造成的推薦施肥偏差，又可考慮中國農(nóng)村分散經(jīng)營的實際的狀況，從而使土壤養(yǎng)分管理更加精細(xì)化，即考慮了土壤的空間連續(xù)性、土壤空間變異性，而且采用的配