基于GIS和地统计学的油茶林土壤养分空间变异研究
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摘要
近年来,随着精准农业的快速发展和水肥流失现象的加剧,对我国土壤养分管理的研究越来越多,油茶(Camellia oleifera Abel)作为优良的木本油料树种,近年来,开发和经营强度非常迅猛,其林地地力衰退,水土流失等问题日益严重,为了使生态与经济得到双赢,本研究选取江西省油茶主产区永丰藤田的油茶基地作为研究区域,运用土壤养分状况系统研究法、地统计学及“GIS”技术相结合的方法,对土壤养分特征和规律进行了初步探讨,从而为精准施肥、控制林地养分流失提供科学依据。主要研究结果如下:
     (1)传统统计分析结果表明:油茶林土壤中14种营养元素存在不同程度的随机变异,变异系数在4.04-150.15%之间,有效磷、镁为强变异性,土壤pH和有机质为弱变异性,其他均属于中等变异。只有土壤pH、交换性酸及有效硫没有发生偏斜。通过对土壤含量进行分级得到:有效硫、有效铁含量丰富,有效硼、有效铜的含量在四个等级分布较为均衡,其他各元素含量均处于较低水平。
     (2)油茶林土壤pH、交换性酸、速效钾、有效硫、有效硼、有效锰呈正态分布,其他养分数据在经过对数转换后,服从正态分布。土壤养分空间变异的半方差特征参数研究表明:它们的最佳拟合模型大多数为指数模型,各种养分的空间自相关距变化均较大,变程最大的为交换性酸(181.69m),最小的为有效钾(3.81m)。养分依赖性大小的排列顺序为:交换性酸>氨态氮>有效铜>有效铁>有机质>土壤pH>有效磷=有效钙>有效硫>有效硼=有效锌>有效锰>有效镁>速效钾。有机质、有效铁、有效铜、氨态氮、土壤pH的C0/(C0+C)在25%-75%之间,属于中等强度的空间相关性;速效钾、有效钙、有效镁、有效磷、有效锌、有效锰、有效硼、有效硫及交换性酸的C0/(C0+C)值小于25%,具有密切的空间相关性。有效硼、有效钙、速效钾的分数维值最高,相对于其他元素,这三种养分在试验地的空间分布更为均匀。
     (3)通过采用普通克里格插值法,选用最佳拟合模型对数据进行插值,绘制出空间变异分布图,表明土壤特性及养分含量具有高度的空间异质性,并通过分析影响变异的因子,得出空间变异的原因来自于土壤母质、地形、土地利用方式、施肥、耕作等因素。
In recent years, with the rapid development of Precision Agriculture and aggravate of the water erosion, On our soil nutrient management research more and more. The problems such as Soil fertility degradation and water erosion in camellia forest are increasingly serious. In order to make the ecological and economic win-win, by using the method of combined with ASI, Geostatistics and GIS on camellia forest in Yongfeng county, discuss the characteristics and rules of soil nutrients, to providing a scientific basis for precise fertilization and controlling Nutrient losses in camellia forest. the results were as follows:
     (1) The 14 nutritive elements all have different levels of variation by traditional statistical analysis. CV in between 4.04-150.15%. P and Mg content showed strong variability, pH and OM content showed weak variability, others were moderate. Only NH4-N, AA, S have not skewed. The result of classification:the concentration of S, Fe are in a rich station; the concentration of B, Cu are balance in four level and others have a low concentration.
     (2) It is normal distribution for pH, AA, K, S, B, Mn and others present logarithmic normal distribution. Through the Semi variance characteristic parameter of faye anomaly in soil Nutrient. Most of them fit the exponential model and different nutrient has different self-correlative distance. The biggest change is AA (181.69 m), the smallest is K (3.81 m). The sequence of their spatial dependency:A A> N> Cu> Fe> OM> pH> P=Ca> S> B= Zn> Mn>Mg> K. Among 14 types of nutrients, OM, Fe, Cu, N, pH are in the range between 25% and 75%, which show their medium spatial correlations; while K, Ca, Mg, P, Zn, Mn, B, S, AA are lower than 25%, which show their strong spatial correlations. The result of fractal analysis:the distribution of B, Ca and K are more uniform than others in test bed.
     (3) Choosing the best fitting model, we get the spatial distribution maps by using Kriging interpolation, Show that the soil nutrient contents are highly spatial heterogeneity, By analyzing the factors which affect the spatial variance of these nutrients, we get the reasons for spatial variability derived from Soil parent material, topography, land use, fertilization, farming, etc.
引文
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