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田块尺度上土壤养分及冬小麦生长信息时空变异研究

崔贝  
【摘要】:本论文以探讨土壤养分及作物生长信息时空变异为研究目标,开展以下两项研究:(1)田块尺度上土壤养分时空变异研究,主要是针对华北地区冬小麦-夏玉米轮作田土壤养分(有效磷、速效钾、有机质、全氮和碱解氮)从2000年至2007年时空变化。(2)以高光谱技术为手段,探讨拔节期、抽穗期、灌浆期和乳熟期冬小麦生长信息的时空变异规律,并结合土壤特性数据对冬小麦生长信息空间变异原因进行探讨。结果表明: 1.通过对研究区2000-2007年土壤养分(有效磷、速效钾、有机质、全氮和碱解氮)的时空变异研究,发现:a)不同土壤养分在年际间变化趋势及程度不同,土壤有效磷和速效钾含量大幅度降低;全氮含量也呈下降趋势,但由于2000年研究区全氮含量普遍较高,到2007年仍有29.54%区域的含量偏高;有机质含量年际间变化不大。b)不同年度各土壤养分均具有中等程度变异。整体上来说,研究区南部和东北部土壤养分含量偏高,中部含量偏低。随着时间的推移,有效磷、有机质、全氮和碱解氮空间分布变化不大。速效钾在2001年空间分布不同于2000年和2007年,但2000年和2007年空间分布一致,说明土壤速效钾空间分布在时间上也具有一定稳定性。c)当土壤物理特性有较大变动时,土壤养分的空间分布可能会受到较大影响;但当农田耕作管理长期相对一致时,结构性因素(尤其土壤特性、气候)对于空间变异起主要作用。因此,依据土壤养分空间分布在时间上的稳定性,在没有大规模整地的前提下,可以适当延长土壤养分田间调查年限。冬小麦和夏玉米对磷钾肥需求量大,应增加对磷钾肥投入,部分地区适当增加氮肥投入。 2.通过对研究区冬小麦生长信息时空变异研究,结果表明:a)表征拔节期、抽穗期、灌浆期和乳熟期冬小麦长势空间变异的最佳植被指数分别是GNDVI、Vari-700、MSAVI、 Vari-700;表征作物养分的最佳参量分别是NBI_G、NBI_G、NRI和NRI。b)冬小麦长势和养分在不同生育期内空间分布是不同的,但整体趋势是研究区南北向差异小东西向差异大,东侧长势、养分较好,向西逐渐变差。在整个生育期内,冬小麦长势和养分动态变化趋势相似,主要有三种:在早期冬小麦长势或养分高的区域,后期长势或养分也高;在早期长势、养分差的区域,后期变好;冬小麦长势、养分在不同生育期内变化不稳定。c)冬小麦产量空间分布呈现明显的区域性规律:冬小麦长势、养分在整个生育期内均好,且土壤硝态氮含量高海拔适中的区域产量一定高。土壤硝态氮含量高但冬小麦长势、养分在生育期内变化较大的区域通常产量也较低。土壤硝态氮含量低的区域冬小麦产量一定低。研究区地形过高或过低冬小麦产量均较低。d)冬小麦籽粒蛋白质含量空间分布也呈现出明显的区域性规律:冬小麦籽粒蛋白质含量空间分布与土壤硝态氮含量和拔节期、抽穗期、乳熟期作物养分空间分布有明显的对应关系。灌浆期冬小麦养分空间分布对籽粒蛋白质的空间分布指导意义较小。研究区地形对作物籽粒蛋白质的影响主要体现在地形对土壤肥水的影响上。


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