縣域耕地土壤養(yǎng)分空間變異性及其合理采樣數(shù)研究——以山東省費縣為例.pdf

1、土壤肥力是土壤最重要的生態(tài)功能之一，土壤特性變異會引起作物生長的變異，實時掌握土壤養(yǎng)分的空間分布狀況是管理好土壤養(yǎng)分和合理施肥的基礎(chǔ)。而研究土壤養(yǎng)分空間變異，則需充分考慮采樣數(shù)量，以保障養(yǎng)分空間插值的精度。因此，準確掌握縣域耕地土養(yǎng)分的空間變異狀況，科學(xué)確定采樣數(shù)量，對土壤養(yǎng)分分異定量化研究及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本研究以山東費縣為研究區(qū)，探討了土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀5種養(yǎng)分的空間變異特征，并在此基礎(chǔ)上采用普通

2、克里格插值和協(xié)同克里格插值優(yōu)確定采樣數(shù)量，并分析了土壤養(yǎng)分變異的影響因素。
　　 (1)土壤養(yǎng)分的空間變異特征
　　 在GS+9.0軟件中進行半方差函數(shù)分析，結(jié)果表明土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀均模擬的較好，半方差函數(shù)模型均可以較好的反映土壤養(yǎng)分的空間結(jié)構(gòu)特征。堿解氮則不存在明顯空間相關(guān)性，無法用理論模型進行模擬。其中有機質(zhì)、全氮、速效鉀存在中等程度的空間相關(guān)性，且變程較大，表明這三種養(yǎng)分具有很好的空間連續(xù)性，主要受

3、較大尺度影響因素的影響。而有效磷呈現(xiàn)很強的空間相關(guān)性，但是變程很小，小范圍內(nèi)受人類活動等隨機性因素較大。從土壤養(yǎng)分的空間分布圖可了解該區(qū)域土壤養(yǎng)分的分布狀況，土壤有機質(zhì)、全氮、速效鉀含量均處于中等水平，分布相對比較均勻。有效磷含量較高，空間分布格局中小圖斑較多。
　　 (2)普通克里格插值確定采樣數(shù)量
　　 基于土壤養(yǎng)分的空間相關(guān)性和克里格插值的獨立驗證得出費縣有機質(zhì)、全氮和速效鉀3種養(yǎng)分合理采樣數(shù)分別為1035、842

4、和1033個，合理采樣間距約為1400m和1500m。堿解氮不存在明顯空間相關(guān)性，后續(xù)采樣需要加大采樣密度進一步研究其空間結(jié)構(gòu)性。而有效磷呈現(xiàn)很強的空間相關(guān)性，但是變程很小，小范圍內(nèi)受人類活動等隨機性因素較大，后續(xù)采樣不能低于目前采樣密度。在進行采樣時，為了保證有機質(zhì)、全氮和速效鉀3種養(yǎng)分的空間相關(guān)性，采樣時應(yīng)依據(jù)本區(qū)域中土壤養(yǎng)分最小采樣間距，即本研究區(qū)確定合理采樣間距為1400m。
　　 (3)協(xié)同克里格插值確定采樣數(shù)量

5、>　　 以普通克里格插值的預(yù)測精度作為基準，對比普通克里格插值和協(xié)同克里格插值兩種方法下不同采樣數(shù)量下養(yǎng)分插值的精度。結(jié)果表明，采樣數(shù)量充足時，協(xié)同克里格插值和普通克里格插值均可反映縣域農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量的空間分布特征。相同取樣數(shù)量下，協(xié)同克里格法的預(yù)測精度要高于普通克里格法。全氮樣點減少至538個和有機質(zhì)樣點減少至662個時，仍可以較好的表達其土壤空間分布信息；對堿解氮進行協(xié)同克里格插值時，交互變量表現(xiàn)出很強的空間相關(guān)性，842個點可

6、以較好的表達堿解氮的空間分布特征；速效鉀的協(xié)同克里格插值并沒有表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，合理采樣數(shù)仍為1033個；有效磷的交互變量不存在相關(guān)性，不能用交互半方差函數(shù)精確模擬。在進行采樣時，為了保證有機質(zhì)、全氮、堿解氮、速效鉀4種養(yǎng)分的空間相關(guān)性，采樣時應(yīng)依據(jù)本區(qū)域中土壤養(yǎng)分最小采樣間距，即本研究區(qū)確定最大的采樣間距為1484m。
　　 (4)土壤養(yǎng)分變異影響因素分析
　　 研究表明，不同土地利用類型下，養(yǎng)分含量順序呈現(xiàn)出較大差異