基于GIS和地统计学的植烟土壤养分空间分析

为推进植烟土壤的精细管理与合理施肥,以辽宁昌图烟区为例,采用GIS和地统计学相结合的方法,对其植烟土壤养分的空间变异及分布特征进行了分析.研究结果表明,土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量的空间变异函数均为球状模型.其中,土壤碱解氮具有强烈的空间相关性,说明其受母质、地形、土壤类型等结构因素影响较大;土壤有机质、速效磷和速效钾具有中等的空间相关性,说明其受结构因素和施肥、管理水平等随机因素共同影响.Kriging插值图较为直观地描述了昌图烟区植烟土壤养分的空间分布规律.     

方城县植烟土壤主要养分的空间分布格局

为明确方城植烟土壤主要养分性质的空间变异特征,利用经典统计学方法和地统计学方法对其进行了分析,结果表明:100个样品中,有机质含量偏低(10g/kg)的占16%,碱解氮偏低(60mg/kg)的占55%,有效磷偏低(10mg/kg)的占64%,速效钾偏低(120mg/kg)的占71%,4种养分因子均呈现中等程度的变异;碱解氮含量具有强烈的空间自相关性,有机质、有效磷和速效钾具有中等强度的空间自相关性;插值图显示,有机质含量偏低(10g/kg)的区域主要分布在方城东南部和中部偏南区域,碱解氮含量偏低(60mg/kg)的区域主要是西北部、中北部和东南部的部分区域,有效磷偏低(10mg/kg)的区域主要是西北部和东南部,全区除西部和东部的部分区域外土壤速效钾含量整体偏低(120mg/kg)。     

文山市不同生态区土壤养分的时空异质性及适宜性

为了明确文山市不同生态区土壤养分空间异质性及适宜性,给烤烟种植区划及养分调控提供参考依据,采用描述性统计分析、聚类分析、主成分分析和模糊数学隶属函数方法对2011—2015年文山市4个生态区1100份土壤样品进行了分析。结果表明,文山市不同生态区土壤pH,有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量具有明显的时间异质性,速效氮和速效钾含量偏低,有机质和速效磷含量相对丰富。pH中强度变异,有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量强变异,具有较强的空间异质性,可聚为3类。平均土壤适宜性指数(SFI为0.50)偏低。结果说明,文山市4个生态区植烟土壤主要养分均质性和适宜性较低,整体以西南陡坡区土壤适宜性相对较好。     

基于地统计学的曲靖植烟土壤主要养分丰缺评价

为了探明曲靖烟区土壤主要养分的空间分布状况,采用GPS技术在曲靖烟区采集3650个土壤样品,用地统计学和经典统计学方法分析了区域植烟土壤主要养分的总体特征、空间变异特征,同时采用普通Kriging插值法绘制了空间分布图,并进行了土壤主要养分的丰缺评价.结果表明:曲靖植烟土壤主要养分服从正态分布或对数正态分布,均表现为各向异性分布.其中,土壤速效磷的空间变异主要受随机因子影响,其余7种有效态主要养分的空间变异受结构性因子和随机性因子共同影响;土壤主要养分空间分布图显示,曲靖植烟土壤全钾普遍极度缺乏,低(12～ 18g/kg)与很低(＜12 g/kg)的植烟土壤面积分别占42.76％和44.16％,全磷和速效磷属中等水平,全磷含量低(0.8 ～ 1.2 g/kg)与很低(＜0.8 g/kg)的植烟土壤面积分别占37.76％和9.29％,速效磷含量低(10 ～ 20 g/kg)与很低(＜10 g/kg)的植烟土壤面积分别占22.09％和0.32％,土壤pH属适宜水平,土壤全氮、碱解氮、速效钾均十分丰富.     

大理典型植烟县烟田土壤速效养分时空变异特征

探明烟田土壤速效养分时空变异特征，为烤烟高产优质的施肥管理提供科学依据。应用地统计学等方法，分析了大理州祥云和弥渡两个典型植烟县1982、2012和2022年烟田土壤碱解氮、有效磷和速效钾的时空演变特征。1982—2022年祥云土壤碱解氮含量呈先增后降趋势，弥渡土壤碱解氮含量3个年度间无显著差异且以Ⅲ级为主（100～150 mg/kg），空间分布均匀。烟区土壤有效磷和速效钾含量均呈不同程度上升趋势，弥渡北部和祥云中西部高，其他区域低。近40年土壤速效养分块金效应由<25%上升至50%，表明养分空间变异的影响因素中地形等自然因素影响减弱，施肥等人为因素影响增强。土壤碱解氮含量一直处于中等水平（100～150mg/kg），磷钾肥施用导致有效磷和速效钾含量持续升高。根据土壤速效养分丰缺状况，祥云中北部、西部及弥渡北部区域烟田应“稳氮减磷钾”，其余区域需注意“稳氮控磷钾”。     

烤烟烟碱含量与土壤养分的关联分析

在我国7 个主产烟省的12 县,统一栽培模式,采用描述统计、逐步回归分析和典型相关分析研究了烤烟烟碱含量与土壤养分的关系。结果显示：不同试点县的土壤养分含量差异较大,速效磷和全磷的变异最大,速效钾和全钾含量分布的均衡性也较差,pH则比较均匀。下部叶烟碱含量的变异程度相对较大。土壤养分与烟碱含量相关明显,不同部位烟叶烟碱含量与土壤养分指标的关联度显著不同。碱解氮、pH、有机质、全磷和速效磷对烟碱含量的影响较大,是影响烟叶烟碱含量的主导土壤养分因子,碱解氮的作用最显著,其次为土壤pH。碱解氮、pH、有机质对烟碱含量做正效应贡献,全磷和速效磷对烟碱积累不利。通过营养调控烟碱含量时,选择弱酸性、有机质含量适中的土壤,控制施氮,增施磷肥是中心措施。     

烤烟钾含量与土壤pH、有机质和速效钾含量的关系

收集了红云红河集团昆明、曲靖、保山3个烟叶基地866个点的烤烟与土壤样品数据,利用相关分析和聚类分析,系统分析了烟叶钾含量与土壤pH、有机质和速效钾含量间的关系。结果表明:(1)3个基地烟叶平均钾含量为2.21%,地区间存在一定变异,变幅为1.05%～3.84%,变异系数为18.10%。烟叶钾含量总体上呈现出保山曲靖昆明的趋势。(2)3个基地的烟叶钾含量均与土壤有机质、速效钾含量呈极显著正相关,与土壤的pH呈极显著负相关。(3)用烟叶钾含量和土壤pH、有机质和速效钾含量进行聚类分析,将昆明、曲靖、保山烟叶基地分别分为3种烟叶生态类型区域,其中,烟叶钾含量较高的区域,其对应的土壤pH较低,且土壤的有机质、速效钾含量较高。这也表明土壤pH、有机质含量的高低,直接影响到土壤速效钾的供应状况,进而影响到烟叶钾含量的积累。     

不同尺度下中低山区植烟土壤氯素空间变异性研究

研究植烟土壤氯素的空间变异特征,可以为山区烟田土壤养分的精确管理提供理论依据.以四川会理县烤烟生产示范基地为研究对象,采用地统计学方法结合GIS技术,对两个尺度下土壤氯素含量的空间变异性进行了研究.结果表明:(1)小尺度下,土壤氯素含量具有中等空间相关性,空间相关距离为828.5 m, 随机性和结构性因子对土壤氯素空间变异性影响各占一半;土壤氯素在NE45°方向上变异性较强;普通Kriging插值表明土壤氯素含量从东北至西南呈片状分布,与研究区域坡度、海拔呈显著负相关.(2)微尺度下,土壤氯素空间相关性弱,表现出纯块金效应,随机性因子是影响其空间变异的主要因素.     

不同葡萄园土壤类型的钾形态及固钾能力分析

选取山东省蓬莱、沂源、济宁等7个地区葡萄园代表性土壤为试材,对土壤钾形态组成和固钾能力进行了分析。结果表明,不同土壤钾形态含量为全钾≈矿物钾>缓效钾>速效钾。速效钾(包括水溶性钾、非特殊吸附钾和特殊吸附钾3部分)是葡萄可吸收利用的主要部分,不同葡萄园含量差异较大,以平邑粘土速效钾含量最高,其次是沂源棕壤,蓬莱潮土、济宁砂姜黑土、济南褐土中等,而莒县棕壤、肥城黄土速效钾总量及所占比例较低,表明其当季供钾能力相对较低。缓效钾含量以莒县棕壤较高,其他土壤差异不大。固钾能力顺序为莒县棕壤>济宁砂姜黑土>肥城黄土>济南褐土>平邑粘土>沂源棕壤>蓬莱潮土。综合看,供试土壤速效钾含量除莒县土壤外其他均处于高和较高水平,需要控制钾肥的使用。     

宜宾地区土壤养分空间变异及其丰缺状况分析

为探明宜宾地区主要土壤养分含量状况,基于野外采集的676份土壤样品,运用经典统计方法、地统计学方法和GIS技术分析了该区域8种土壤养分指标的空间变异特征及其丰缺状况。结果表明,宜宾地区土壤有机质、全氮、全钾和缓效钾含量适宜,碱解氮含量丰富,而速效钾、全磷和有效磷含量缺乏。各养分指标块金效应在44.02%~81.93%;其中有效磷和速效钾的空间自相关性较弱,主要受随机因素影响。空间分布上,有机质含量总体呈现东南高、中部和北部低;全氮和碱解氮含量由西北、东南向中部区域下降;全磷呈南高北低趋势,有效磷呈斑块状分布;缓效钾由中部向西北和东南部逐渐下降;速效钾表现为西高东低,全钾与之相反。本研究结果为宜宾地区烤烟平衡施肥及种植规划提供了理论依据。     

四川省植烟区土壤肥力评价

为了解四川省植烟土壤肥力状况,采用主成分分析和聚类分析相结合的方法,对四川省植烟土壤肥力进行了评价,并对土壤肥力的限制因子进行了分析。结果表明:(1)研究区土壤肥力因子处于中等至强变异强度,有效硫及微量元素的变异强度较大,变异系数均大于90%;(2)全量和速效养分对土壤肥力的影响要高于微量元素,氮素和磷素的影响要高于钾素,有机质和pH的影响也较大;(3)土样综合肥力指标(IFI)值的得分为0.0928～0.5074,聚类分析将其分为高、中、低3个等级,各等级样点比例分别占10.78%、55.88%和33.34%;(4)有机质、全氮、全磷、速效养分、水溶性硼、有效锌、有效铁含量在3个肥力等级间差异达到了显著水平,是限制植烟土壤肥力的主要因子。此结果可为合理提升四川省植烟土壤肥力水平提供参考。     

南阳植烟土壤养分时空演变特征及肥力评价

采用定点取样方法，分别于2000年和2020年采集南阳市代表性植烟土壤样品，进行土壤养分时空变化特征分析和肥力评价。结果显示，与2000年相比，2020年全市植烟土壤pH均值下降了1.26，速效磷和水溶性氯平均含量分别下降了11.39%和36.47%，有机质和碱解氮平均含量分别增加了19.69%和90.92%，速效钾平均含量无显著变化。经过20年持续利用，南阳植烟土壤肥力显著提升，肥力指数由0.46提高至0.57，适宜性指数等级由以V级为主提升至以III级为主，中等及以上区域达到植烟总面积的70.70%。2020年全市分别有55.87%、42.21%和63.09%的植烟土壤有机质、有效磷和速效钾含量低于适宜范围，52.13%的土壤水溶性氯含量高于阈值。根据土壤肥力时空演变特征和当前肥力水平，建议分区采用“补磷钾、增施有机肥、降氯”措施，改善土壤质量状况。     

川西南高海拔烟区土壤微量元素空间分布特征及影响因素

研究土壤微量元素丰缺程度及其影响因素可为烟区微肥的合理施用提供科学指导。基于227个样点数据,采用相关分析、回归分析和地统计学方法分析了川西南高海拔烟区土壤铁、锰、铜、锌和钼5种微量元素有效态含量的空间分布特征及影响因素。结果表明,研究区土壤有效钼含量有19.6%的样点处于缺乏或极缺乏水平,其余4种元素含量均处于丰富或极丰富水平。各元素块金效应在22.4%~50.0%,具有强烈或中等空间自相关性。土壤有效钼表现为西北高、东南低的分布趋势,其余4种微量元素含量均呈现出西北低、东南高的分布格局。有机质、CEC、碱解氮及有效磷钾对5种元素空间变异的解释能力较强,土壤类型、海拔的影响程度较弱,前茬作物对铁、锰、铜和钼含量影响显著。因此,研究区应结合各元素的空间分布特征及前茬作物,减少有效铁、锰、铜和锌等微量元素肥料的投入,同时适量适地增施钼肥。     

凉山会理植烟土壤微量元素特征及其影响因素

为明确凉山会理植烟区的土壤养分特征,采用地统计学与GIS 相结合的方法,研究了四川重点烟区会理县植烟土壤微量元素有效态含量状况、空间分布特征及其影响因素。结果表明:微量元素铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)有效态含量丰富;锌(Zn)和钼(Mo)处于中等水平;硼(B)有效态含量仅为0.26 mg/kg,普遍缺乏。土壤Fe 和Mo 的最佳模型为指数模型,Mn、Cu、Zn 和B 为球状模型,块金系数在0.500～0.695 之间,均属中等程度空间变异,表明微量元素受结构因素和随机因素的共同影响。从空间分布图分析,有50.7%的植烟土壤有效B 含量处于极低水平,特别在木古乡、海潮乡应重视B 肥的补充。有效Zn 具有较强的空间自相关性,仅有1/3 土壤样品有效Zn 含量大于1 mg/kg,整个区域存在潜在缺锌现象。土壤中有效Fe 和Cu 含量丰富,但仍有6.9%和2.2%的样品处于较低水平,主要分布于爱民乡和鹿厂镇。      

小尺度下烟田土壤养分空间变异性研究

为探讨烟田精准施肥,应用地统计学,结合地理信息系统（GIS）技术分析了小尺度下烟田土壤碱解氮、速效磷、速效钾、有机质和pH等5种养分含量的空间分布特征。结果表明,土壤养分的变异系数为4.43%～33.45%;半方差函数分析结果显示,除有机质具有强空间相关和碱解氮不具有空间相关性外,其余土壤养分均具有中等空间相关性。碱解氮为线性模型,pH为球形模型,其余为指数模型。利用克里格最优插值,绘制了土壤养分碱解氮、速效磷、速效钾、有机质的空间分布图,并分析了其含量分布状态,可为烟田的精准施肥提供依据。     

湖南省烟稻轮作区土壤养分的空间变异特征

为探明湖南烟稻轮作区土壤养分的空间分布,以便对土壤养分进行分区管理。采用GPS技术,在湖南省典型稻烟轮作区采集土样3255份,利用经典统计学和地统计学方法研究了烟稻轮作区土壤养分的总体特征和空间分布特征。结果表明,湖南省烟稻轮作区土壤养分表现为各向异性分布,具有中等程度的空间自相关性,其空间变异受结构性因素和随机性因素的共同影响;土壤养分的空间分布图显示,全氮含量丰富,有机质含量总体上处于中等水平,有机质缺乏(10~20 g/kg)的面积仅为7.43%,有效磷和速效钾区域差异较大,有效磷缺乏(＜10 mg/kg)面积占研究区的18.33%,速效钾缺乏(＜100 mg/kg)面积占研究区的33.25%。     

四川凉攀烟区植烟土壤有效铜和有效锌空间变异特征

微量元素不仅影响烟叶生长发育及烟叶产质量,且它们之间存在相互促进或拮抗作用。为了合理施用微肥,提高烟田合理施肥管理水平,改善烟叶产质量,采用地统计和GIS技术相结合的方法,研究了凉攀烟区植烟土壤有效态Cu、Zn的空间变异。结果表明,研究区植烟土壤有效态Cu含量比较丰富,有效Zn含量适中,分别为2.83、1.86 mg/kg。受地形、气候环境影响,不同县域有效态Cu、Zn含量差异较大。水稻土和黄壤有效Cu、Zn含量明显高于紫色土。两种微量元素与海拔呈负相关性。有效态Cu、Zn含量空间变异距离分别为50、25 km,属于中等强度空间变异,受土壤类型等结构因素和施肥等随机性因素的共同影响。空间插值分析结果表明,有效态Cu、Zn含量总体上呈斑块状分布,区域差异性明显。     

基于长期浅耕模式的烟稻轮作区土壤速效养分垂直分布特征

为明确长期浅耕模式下湖南烟稻轮作区土壤速效养分的垂直分布特征，分析了30个典型烟田不同土层碱解氮、有效磷和速效钾的分布特征，探讨了其层化比率及与耕层深度的关系。结果表明，湖南烟稻轮作区耕层深度变幅为8.2~16.4 cm，均值为12.6 cm。碱解氮、有效磷和速效钾总体上呈现随土层深度的增加而下降的趋势。各地区不同土层速效养分含量均以0~10 cm土层最高，20~30 cm土层下降幅度最大，30~50 cm土层亏缺严重。碱解氮、有效磷和速效钾均表现出显著的层化性和表聚性，以有效磷表现最为突出。有效磷和速效钾与耕层深度呈显著负相关，关系式分别为y_P=97.04-4.42x（p<0.05）和y_K=977.12-58.80x（p<0.01）。湖南烟稻轮作区耕层深度较浅，土壤速效养分具有明显的表聚现象，需加深耕层、因地制宜控制化肥投入和增施有机肥。     

基于GIS丘陵土壤分区与烤烟推荐施肥研究

基于烤烟品质的土壤养分管理分区,利用施肥模型对各分区进行推荐施肥,为烟田分区管理和推荐施肥提供科学依据.在平顶山市郏县以20 m间距的“网格法”取耕层(0~20 m)土样111个,测定8种土壤养分含量;在111个样点中任选39个烤烟样品(C2F),测定其品质指标;通过大田试验建立施肥模型,并对各分区进行推荐施肥.结果表明,研究区各土壤属性均存在较大变异性,且具有较明显的空间分布格局;土壤有机质、速效磷、速效钾和阳离子交换量是影响该区烟叶品质的关键养分因子;利用这4种养分因子将研究区合理划分为4个分区;将施肥模型应用到各管理分区,通过烤烟品质验证表明各施肥模型是科学合理的.本研究为烟田土壤养分分区管理和推荐施肥提供理论依据,为精准农业研究开辟新思路.