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《河北农业大学》 2008年
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基于GIS的冀西北高原土壤性状空间变异及作物优化配置研究

张继宗  
【摘要】: 冀西北坝上高原地势波状起伏,存在质地、养分等土壤理化性状的空间分异,为进一步提高土地生产能力,必须科学认识土壤各主要特性在空间的变异特征,以优化布局作物。本项目在前人研究基础上,运用地理信息系统(GIS)技术和地统计学方法,分析了冀西北坝上波状高原地貌下小流域农田土壤肥力因素和质地的空间变异性,探讨了海拔、坡度、坡向等地形因子与土壤各种理化性状分布的相关关系,并在此基础上结合田间测产数据对研究样区的土地利用进行了尝试性规划,为区域合理进行土地保护与作物配置提供了理论及技术依据。 主要研究结果如下: 1.对研究样区土壤肥力因素和质地进行了传统统计分析,并与全国第二次土壤普查的养分分级标准比较结果表明,采样区主要肥力因素量值多集中在中等及较缺水平;速效磷含量更低,样区土壤较为贫瘠。有机质、全氮、速效磷和速效钾四种肥力因素的变异系数均为中等强度。采样区土壤质地总体表现出在0~40cm范围内随土层的加深而变细,保水保肥性逐渐增强。0~60cm各土层物理性粘粒含量的变异系数也均为中等强度,但随土层的加深变异系数逐渐增大。由分形维数表征的质地状况经典统计结果与物理性粘粒比例状况相近。 2.研究明确了样区土壤肥力因素和质地的空间变异特征。采用地统计学方法分析表明,研究区有机质、全氮和速效磷的理论模型很好的符合指数模型,速效钾很好的符合球状模型,残差值均较小。四种土壤肥力因素除速效磷为中等空间自相关且与海拔相关性差外,其余均具有强烈的空间自相关性并与海拔存在很强的负相关关系,均达极显著水平。四者与坡度及坡向的相关性很小且不显著,变程范围均大于取样间距。 同一土层,除粒径2~1mm的砾石外,其它各粒级土壤颗粒的空间分布均与海拔存在较强的相关关系,且均达极显著水平。不同土层,同一粒径颗粒随着土层的加深,其与海拔变化的相关系数绝对值变小,相关性变差。土壤中各粒径砾石的空间分布与坡度和坡向的相关性很小且不显著。物理性粘粒含量,除0~10cm土层的理论模型很好的符合指数模型外,其余各层都很好的符合球状模型,残差值均接近零。除20~30、30~40cm两层为中等程度,其它各层均具有强烈的空间自相关性。各土层的变程随土层的加深逐渐增大并均大于取样间距。物理性粘粒含量变化均与海拔存在较大的负相关关系并均达极显著水平,同坡度和坡向的相关性很小。土壤分形维数的空间变异也与土壤物理性粘粒的情况相似。 3.对研究区作物分布与规划配置分析表明,在21.99hm~2样区总耕地面积中,当前种植的甜菜、莜麦、马铃薯、饲用玉米和红芸豆五种作物所占的比重分别为32.93%、36.88%、5.39%、5.61%和19.19%;选择区域标志性土壤肥力指标0~10cm表层土壤的物理性粘粒含量进行农田区划共分为4级:第1级,土壤物理性粘粒含量>30%;第2级,25~30%;第3级,20~25%:第4级,<20%。,表明该样区1到4级耕地所占的比重分别为3.32%、26.39%、32.16%和38.13%。甜菜、莜麦和饲用玉米三种作物单产随海拔升高、耕地肥力下降,产量降低。马铃薯和红芸豆的最高单产出现在2级耕地上,并经由1、3和4级依次降低。对比作物配置前后研究样区的总净收益,表明适地适作的作物规模化生产具有48.54%的增效潜力。
【学位授予单位】:河北农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:S158

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