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基于GIS和地统计学的土壤养分空间变异特征研究

作　者: 史利江
导　师: 俞立中；贺宝根
学　校: 上海师范大学
专　业: 自然地理学
关键词: 土壤养分空间变异地统计学与GIS Kriging插值半方差函数
分类号: S158
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

近年来，农业面源污染的加剧和精准农业的快速发展，使得土壤养分空间变异性的研究得到了广泛的关注和重视。开展土壤养分空间变异的研究，不仅成为推进精准农业实施的前提和基础，而且也是控制农业面源污染，实现农业可持续发展的必然要求。因此，论文选取了长三角地区浙江省绍兴马山镇的一块面积为451.7hm²的农业示范区作为研究区域，运用地统计学方法结合GIS技术，对大比例尺下的农田土壤养分空间变异特征和规律进行研究，从而为合理施肥，实行养分的分区管理，有效控制农田养分流失，防治农业面源污染，提供科学依据。论文共分为六个部分。第一章是绪论部分，提出了论文的选题背景和研究意义，在对国内外研究现状分析的基础上，提出了论文的定位，研究内容和技术路线。第二章介绍了土壤养分空间变异的研究方法：包括传统统计分析法、地统计学方法以及GIS与地统计学相结合的方法。第三章对研究区概况、采样和对样本的实验室分析方法进行了说明。第四章和第五章运用地统计学方法结合GIS技术，对区域内农田表层土壤的碱解氮、有效磷、速效钾、有机质以及pH值等五种养分要素的空间变异特征和规律进行研究，主要得到以下几点结论：（1）研究区土壤五种养分的变异系数在8.30％-84.45％之间，其中有效磷的变异系数最高，为8445％，pH值的变异系数最低，为8.3％，其他三种养分要素的变异系数大小依次为碱解氮＞速效钾＞有机质。碱解氮、有效磷、速效钾和有机质的变异都属于中等变异，而pH值的空间变异属于弱变异。（2）通过半方差函数模型分析，发现五种养分要素在一定的范围内均存在空间相关性，其中碱性氮的变程最大，为183.4米；速效钾的变程最小，为92.0米；其余三种养分类型的变程的大小依次为pH值＞有机质＞有效磷。五种土壤养分中，速效钾、pH值的C₀／（C₀+C）均＜25％，表现出强烈的空间相关性，而碱解氮、有机质、有效磷的C₀／（C₀+C）在25％-75％之间，表明这三种养分具有中等的空间相关性。（3）采用普通克里格插值法，选用球状模型对五种养分数据进行插值，同时根据养分分级标准并结合所测的养分数据进行等级划分，得到养分的空间变异图。Kriging插值的结果进一步表明，土壤表层养分含量具有高度的空间异质性。通

全文目录

1 绪论  9-18
  1.1 论文的选题背景和研究意义  9-11
  1.2 土壤养分空间变异的研究进展  11-15
    1.2.1 土壤养分空间变异是精确农业发展的基础  11
    1.2.2 土壤养分空间变异的主要影响因素  11-13
    1.2.3 土壤空间变异性的国内外研究进展  13-15
  1.3 存在的主要问题  15-16
  1.4 论文的研究内容  16-17
  1.5 论文的技术路线  17-18
2 土壤养分的空间变异的研究方法  18-25
  2.1 传统统计分析法  18
  2.2 地统计学方法  18-23
    2.2.1 地统计学的总体框架  19
    2.2.2 理论核心  19-23
  2.3 GIS与地统计学相结合的分析方法  23-25
3 研究区域概况和采样、分析方法  25-30
  3.1 研究区概况  25-26
  3.2 样品的采集  26-27
  3.3 样品的实验室分析  27-30
    3.3.1 测定项目  27-28
    3.3.2 样品的实验室分析方法  28
    3.3.3 制图和数据处理  28-30
4 结果分析  30-49
  4.1 土壤养分含量的统计特征分析  30-31
  4.2 土壤养分的地统计分析  31-40
    4.2.1 数据分布类型的正态分布检验  31-33
    4.2.2 土壤养分数据的半方差分析  33-37
    4.2.3 Kriging与反距离加权法两种空间插值方法的比较  37-40
  4.3 土壤养分的空间变异格局(Kriging插值)  40-49
    4.3.1 碱解氮的空间变异特征  41-43
    4.3.2 有效磷的空间变异特征  43-44
    4.3.3 速效钾的空间变异特征  44-46
    4.3.4 土壤有机质的空间变异特征  46-47
    4.3.5 土壤pH值的空间变异特征  47-49
5 结论  49-52
6 讨论及展望  52-55
  6.1 讨论  52-53
  6.2 展望  53-55
参考文献  55-60
致谢  60-61
附录  61-66
论文独创性声明  66
论文使用授权声明  66-67
附表  67

基于GIS和地统计学的土壤养分空间变异特征研究

内容摘要

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