基于GIS的冀西北高原土壤性狀空間變異及作物優(yōu)化配置研究.pdf

1、冀西北壩上高原地勢(shì)波狀起伏，存在質(zhì)地、養(yǎng)分等土壤理化性狀的空間分異，為進(jìn)一步提高土地生產(chǎn)能力，必須科學(xué)認(rèn)識(shí)土壤各主要特性在空間的變異特征，以優(yōu)化布局作物。本項(xiàng)目在前人研究基礎(chǔ)上，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)和地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，分析了冀西北壩上波狀高原地貌下小流域農(nóng)田土壤肥力因素和質(zhì)地的空間變異性，探討了海拔、坡度、坡向等地形因子與土壤各種理化性狀分布的相關(guān)關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合田間測(cè)產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)研究樣區(qū)的土地利用進(jìn)行了嘗試性規(guī)劃，為區(qū)域合理進(jìn)

2、行土地保護(hù)與作物配置提供了理論及技術(shù)依據(jù)。 主要研究結(jié)果如下: 1.對(duì)研究樣區(qū)土壤肥力因素和質(zhì)地進(jìn)行了傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析，并與全國(guó)第二次土壤普查的養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)比較結(jié)果表明，采樣區(qū)主要肥力因素量值多集中在中等及較缺水平；速效磷含量更低，樣區(qū)土壤較為貧瘠。有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀四種肥力因素的變異系數(shù)均為中等強(qiáng)度。采樣區(qū)土壤質(zhì)地總體表現(xiàn)出在0～40 cm范圍內(nèi)隨土層的加深而變細(xì)，保水保肥性逐漸增強(qiáng)。0～60cm各土層物理性粘粒

3、含量的變異系數(shù)也均為中等強(qiáng)度，但隨土層的加深變異系數(shù)逐漸增大。由分形維數(shù)表征的質(zhì)地狀況經(jīng)典統(tǒng)計(jì)結(jié)果與物理性粘粒比例狀況相近。 2.研究明確了樣區(qū)土壤肥力因素和質(zhì)地的空間變異特征。采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析表明，研究區(qū)有機(jī)質(zhì)、全氮和速效磷的理論模型很好的符合指數(shù)模型，速效鉀很好的符合球狀模型，殘差值均較小。四種土壤肥力因素除速效磷為中等空間自相關(guān)且與海拔相關(guān)性差外，其余均具有強(qiáng)烈的空間自相關(guān)性并與海拔存在很強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系，均達(dá)極顯著水平

4、。四者與坡度及坡向的相關(guān)性很小且不顯著，變程范圍均大于取樣間距。 同一土層，除粒徑2～1mm的礫石外，其它各粒級(jí)土壤顆粒的空間分布均與海拔存在較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系，且均達(dá)極顯著水平。不同土層，同一粒徑顆粒隨著土層的加深，其與海拔變化的相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值變小，相關(guān)性變差。土壤中各粒徑礫石的空間分布與坡度和坡向的相關(guān)性很小且不顯著。物理性粘粒含量，除0～10 cm土層的理論模型很好的符合指數(shù)模型外，其余各層都很好的符合球狀模型，殘差值均接近零

5、。除20～30、30～40cm兩層為中等程度，其它各層均具有強(qiáng)烈的空間自相關(guān)性。各土層的變程隨土層的加深逐漸增大并均大于取樣間距。物理性粘粒含量變化均與海拔存在較大的負(fù)相關(guān)關(guān)系并均達(dá)極顯著水平，同坡度和坡向的相關(guān)性很小。土壤分形維數(shù)的空間變異也與土壤物理性粘粒的情況相似。 3.對(duì)研究區(qū)作物分布與規(guī)劃配置分析表明，在21.99 hm2樣區(qū)總耕地面積中，當(dāng)前種植的甜菜、莜麥、馬鈴薯、飼用玉米和紅蕓豆五種作物所占的比重分別為32.93

6、％、36.88％、5.39％、5.61％和19.19％；選擇區(qū)域標(biāo)志性土壤肥力指標(biāo)0～10cm表層土壤的物理性粘粒含量進(jìn)行農(nóng)田區(qū)劃共分為4級(jí):第1級(jí)，土壤物理性粘粒含量>30％；第2級(jí)，25～30％；第3級(jí)，20～25％；第4級(jí)，<20％。，表明該樣區(qū)1到4級(jí)耕地所占的比重分別為3.32％、26.39％、32.16％和38.13％。甜菜、莜麥和飼用玉米三種作物單產(chǎn)隨海拔升高、耕地肥力下降，產(chǎn)量降低。馬鈴薯和紅蕓豆的最高單產(chǎn)出現(xiàn)在2級(jí)耕地