基于GIS的陕西省关中地区耕地土壤养分空间特征及其变化研究
发布时间：2021-07-12 15:01
土壤养分的空间特征与变化研究是进行区域土壤质量评价和生态环境评价的重要基础。关中地区是中国北方重要的小麦和玉米产区,陕西省的粮食主产区和重点建设地区。近年来,该区粮食产量、主要农作物单产及农业生产总值比重呈下降趋势,盲目、不合理施肥现象突出,肥料效益低,农业生产能力受到严重制约,也加剧了地表水体的富营养化趋势。本研究立足于关中地区整个区域尺度,在陕西省耕地地力调查与质量评价项目和测土配方施肥项目的支持下,基于高密度采样数据（2009-2012年）,采用经典统计学、数理统计学、地统计学和GIS技术相结合方法,研究该区耕地土壤大量元素养分（有机质,全氮,速效氮、磷和钾）和微量元素（有效态铁、锰、锌和铜）的空间变异特征、区域分布规律及其影响因素;与1980s第二次土壤普查数据、资料相比较,分析近30年来土壤养分的时空变化规律、特征及存在的问题;在土壤养分研究的基础上,结合随机抽样法探讨区域采样数量（间距）对土壤养分空间变异性的影响及其合理的采样数量;结合模糊数学法、专家经验法等开展土壤养分肥力评价研究。研究结果可为区域耕地分区管理、耕地质量及生产潜力的综合评价、土壤采样设计等提供科学依据,为...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：190 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的与意义
1.3 国内外研究进展
1.3.1 土壤性质空间变异性研究方法
1.3.2 土壤养分的空间变异性研究
1.3.3 土壤养分的空间预测研究
1.3.4 土壤养分的采样数量研究
1.3.5 土壤养分肥力评价研究现状
第二章 研究内容与方法
2.1 研究区概况
2.1.1 基本情况
2.1.2 地形地貌
2.1.3 河流水系
2.1.4 土壤资源
2.1.5 土地利用结构
2.1.6 农业生产状况
2.2 研究内容与论文框架
2.3 研究方法
2.3.1 土样的采集与测定
2.3.2 特异值处理方法
2.3.3 数理统计分析方法
2.3.4 空间结构特征分析方法
2.3.5 空间插值方法
2.3.6 土壤养分肥力评价方法
2.3.7 土壤养分分级标准
2.3.8 软件平台
2.4 基础数据来源与精度
2.4.1 基础数据与资料
2.4.2 数学基础
2.4.3 数据精度
第三章 土壤大量元素养分空间特征研究
3.1 引言
3.2 基本统计特征
3.2.1 土壤有机质及速效养分的统计特征
3.2.2 土壤全氮及碳氮比的统计特征
3.2.3 土壤养分间的相关性
3.2.4 小结
3.3 空间特征研究
3.3.1 研究方法
3.3.2 土壤养分空间结构特征
3.3.3 土壤养分空间分布特征
3.4 土壤养分丰缺评价
3.4.1 土壤养分丰缺指标
3.4.2 土壤养分丰缺评价
3.5 影响因素分析
3.6 本章小结
第四章 近30年土壤养分时空变化特征研究
4.1 引言
4.2 时间变化
4.2.1 土壤养分含量变化
4.2.2 土壤养分变异性变化
4.2.3 土壤养分比值变化
4.3 空间等级变化
4.3.1 有机质空间等级变化
4.3.2 速效氮空间等级变化
4.3.3 速效磷空间等级变化
4.3.4 速效钾空间等级变化
4.4 土壤类型间的变化
4.5 讨论
4.5.1 时空变化规律
4.5.2 时空变化因素
4.5.3 存在的问题
4.6 本章小结
第五章 土壤微量元素空间特征与变化研究
5.1 引言
5.2 基本统计特征
5.3 空间结构特征
5.4 空间分布特征
5.4.1 有效铁空间分布格局
5.4.2 有效锰空间分布格局
5.4.3 有效锌空间分布格局
5.4.4 有效铜空间分布格局
5.5 时空变化特征
5.5.1 时间变化
5.5.2 空间等级变化
5.6 影响因素探讨
5.6.1 时空变化因素
5.6.2 影响因素分析
5.7 本章小结
第六章 土壤养分的合理采样数量研究
6.1 引言
6.2 研究区概况
6.3 研究方法
6.3.1 合理采样数量的确定方法
6.3.2 空间插值精度分析
6.3.3 Cochran最佳采样数法
6.3.4 采样间距（尺度）计算
6.4 结果与分析
6.4.1 不同采样数量下土壤养分的基本统计特征
6.4.2 土壤养分空间结构特征对采样间距的响应
6.4.3 空间结构特征的稳定性
6.4.4 Kriging空间插值精度分析
6.4.5 合理采样数量
6.5 讨论
6.6 本章小结
第七章 基于Cokriging的土壤全氮空间估值及采样数量优化研究
7.1 引言
7.2 研究方法
7.2.1 研究区概况
7.2.2 数据处理方法
7.3 Cokriging在土壤全氮空间估值中的适用性研究
7.3.1 半方差结构分析
7.3.2 空间估值精度分析
7.3.3 空间分布特征分析
7.3.4 小结与讨论
7.4 土壤全氮的时空变异性特征
7.5 基于Cokriging的土壤全氮采样数量优化
7.5.1 采样数量优化方法
7.5.2 采样数量优化研究
7.6 本章小结
第八章 土壤养分肥力评价研究
8.1 引言
8.2 土壤养分肥力评价方法
8.2.1 参评指标的选取
8.2.2 样点数据的选取
8.2.3 参评指标隶属度的确定
8.2.4 参评指标权重值的确定
8.2.5 土壤养分肥力指数的计算
8.2.6 评价结果检验方法
8.3 综合肥力指数计算与剖析
8.3.1 参评指标及综合肥力指数IFI的统计特征
8.3.2 IFI空间结构特征
8.3.3 最优评价体系的选取
8.4 评价结果与分析
8.4.1 土壤养分肥力水平分等定级
8.4.2 土壤养分肥力空间分布特征
8.4.3 各级行政单位分布特征
8.5 讨论
8.6 本章小结
第九章 主要结论与展望
9.1 主要结论
9.2 主要进展
9.3 不足与展望
9.3.1 不足
9.3.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂地貌类型区耕地土壤有机质空间插值方法研究[J]. 龙军,张黎明,沈金泉,周碧青,毛艳玲,邱龙霞,邢世和. 土壤学报. 2014(06)
[2]琼中县槟榔园土壤养分肥力质量研究[J]. 张冬明,张文,韩剑,谢良商,谭丽霞,卓焕福. 热带作物学报. 2014(07)
[3]环渤海沿海区域土壤养分空间变异及分布格局[J]. 吕真真,刘广明,杨劲松,张密密. 土壤学报. 2014(05)
[4]县域农田土壤养分空间变异及合理样点数确定[J]. 齐雁冰,常庆瑞,刘梦云,刘京,陈涛. 土壤通报. 2014(03)
[5]区域尺度土壤养分的协同克里格与普通克里格估值研究[J]. 石淑芹,曹祺文,李正国,许恒周,杨鹏,吴文斌. 干旱区资源与环境. 2014(05)
[6]江苏省土壤有机质含量时空变异特征及驱动力研究[J]. 赵明松,张甘霖,吴运金,李德成,赵玉国. 土壤学报. 2014(03)
[7]基于环境因子和联合概率方法的土壤有机质空间预测[J]. 张楚天,杨勇,贺立源,季世民,刘颖颖. 土壤学报. 2014(03)
[8]渭北台塬区耕地土壤有机质与全氮空间特征[J]. 赵业婷,常庆瑞,李志鹏,刘佳岐. 农业机械学报. 2014(08)
[9]玉林市荔枝园土壤养分肥力状况分析与评价[J]. 覃群明. 中国南方果树. 2014(02)
[10]基于Cokriging的耕层土壤全氮空间特征及采样数量优化研究[J]. 赵业婷,常庆瑞,李志鹏,齐雁冰. 土壤学报. 2014(02)
博士论文
[1]黄土高原地区土壤养分的空间分布及其影响因素[D]. 刘志鹏.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2013
[2]陕西渭北苹果园土壤养分特征时空分析及施肥效应研究[D]. 高义民.西北农林科技大学 2013
[3]陕西省土壤信息系统的建立及应用[D]. 刘京.西北农林科技大学 2010
[4]不同尺度土壤质量空间变异机理、评价及其应用研究[D]. 林芬芳.浙江大学 2009
[5]辽宁省玉米主产区农田土壤养分变异及玉米推荐施肥研究[D]. 邢月华.沈阳农业大学 2009
[6]复合污染土壤环境安全预测预警研究[D]. 吴春发.浙江大学 2008
[7]绿洲农田土壤养分时空变异及精确分区管理研究[D]. 陈彦.石河子大学 2008
[8]我国北方粮食主产区土壤养分分布特征研究[D]. 王红娟.中国农业科学院 2007
[9]湖北省区域耕地地力评价及其应用研究[D]. 鲁明星.华中农业大学 2007
[10]田间土壤养分与作物产量的时空变异及其相关性研究[D]. 许红卫.浙江大学 2004
硕士论文
[1]地方独立坐标系向2000国家大地坐标系转换研究[D]. 耿晓燕.西安科技大学 2010
[2]北京地区耕地土壤养分空间变异及养分肥力综合评价研究[D]. 赵汝东.河北农业大学 2008
[3]秩相关模型及其地图可视化在农用地分等成果评价中的应用[D]. 赵彩云.长安大学 2008
[4]小型复合肥料制粒机设计研究[D]. 庄佃霞.山东农业大学 2005
[5]廊坊市施肥状况的评价与对策研究[D]. 孙旭霞.中国农业大学 2005
本文编号：3280135
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：190 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的与意义
1.3 国内外研究进展
1.3.1 土壤性质空间变异性研究方法
1.3.2 土壤养分的空间变异性研究
1.3.3 土壤养分的空间预测研究
1.3.4 土壤养分的采样数量研究
1.3.5 土壤养分肥力评价研究现状
第二章 研究内容与方法
2.1 研究区概况
2.1.1 基本情况
2.1.2 地形地貌
2.1.3 河流水系
2.1.4 土壤资源
2.1.5 土地利用结构
2.1.6 农业生产状况
2.2 研究内容与论文框架
2.3 研究方法
2.3.1 土样的采集与测定
2.3.2 特异值处理方法
2.3.3 数理统计分析方法
2.3.4 空间结构特征分析方法
2.3.5 空间插值方法
2.3.6 土壤养分肥力评价方法
2.3.7 土壤养分分级标准
2.3.8 软件平台
2.4 基础数据来源与精度
2.4.1 基础数据与资料
2.4.2 数学基础
2.4.3 数据精度
第三章 土壤大量元素养分空间特征研究
3.1 引言
3.2 基本统计特征
3.2.1 土壤有机质及速效养分的统计特征
3.2.2 土壤全氮及碳氮比的统计特征
3.2.3 土壤养分间的相关性
3.2.4 小结
3.3 空间特征研究
3.3.1 研究方法
3.3.2 土壤养分空间结构特征
3.3.3 土壤养分空间分布特征
3.4 土壤养分丰缺评价
3.4.1 土壤养分丰缺指标
3.4.2 土壤养分丰缺评价
3.5 影响因素分析
3.6 本章小结
第四章 近30年土壤养分时空变化特征研究
4.1 引言
4.2 时间变化
4.2.1 土壤养分含量变化
4.2.2 土壤养分变异性变化
4.2.3 土壤养分比值变化
4.3 空间等级变化
4.3.1 有机质空间等级变化
4.3.2 速效氮空间等级变化
4.3.3 速效磷空间等级变化
4.3.4 速效钾空间等级变化
4.4 土壤类型间的变化
4.5 讨论
4.5.1 时空变化规律
4.5.2 时空变化因素
4.5.3 存在的问题
4.6 本章小结
第五章 土壤微量元素空间特征与变化研究
5.1 引言
5.2 基本统计特征
5.3 空间结构特征
5.4 空间分布特征
5.4.1 有效铁空间分布格局
5.4.2 有效锰空间分布格局
5.4.3 有效锌空间分布格局
5.4.4 有效铜空间分布格局
5.5 时空变化特征
5.5.1 时间变化
5.5.2 空间等级变化
5.6 影响因素探讨
5.6.1 时空变化因素
5.6.2 影响因素分析
5.7 本章小结
第六章 土壤养分的合理采样数量研究
6.1 引言
6.2 研究区概况
6.3 研究方法
6.3.1 合理采样数量的确定方法
6.3.2 空间插值精度分析
6.3.3 Cochran最佳采样数法
6.3.4 采样间距（尺度）计算
6.4 结果与分析
6.4.1 不同采样数量下土壤养分的基本统计特征
6.4.2 土壤养分空间结构特征对采样间距的响应
6.4.3 空间结构特征的稳定性
6.4.4 Kriging空间插值精度分析
6.4.5 合理采样数量
6.5 讨论
6.6 本章小结
第七章 基于Cokriging的土壤全氮空间估值及采样数量优化研究
7.1 引言
7.2 研究方法
7.2.1 研究区概况
7.2.2 数据处理方法
7.3 Cokriging在土壤全氮空间估值中的适用性研究
7.3.1 半方差结构分析
7.3.2 空间估值精度分析
7.3.3 空间分布特征分析
7.3.4 小结与讨论
7.4 土壤全氮的时空变异性特征
7.5 基于Cokriging的土壤全氮采样数量优化
7.5.1 采样数量优化方法
7.5.2 采样数量优化研究
7.6 本章小结
第八章 土壤养分肥力评价研究
8.1 引言
8.2 土壤养分肥力评价方法
8.2.1 参评指标的选取
8.2.2 样点数据的选取
8.2.3 参评指标隶属度的确定
8.2.4 参评指标权重值的确定
8.2.5 土壤养分肥力指数的计算
8.2.6 评价结果检验方法
8.3 综合肥力指数计算与剖析
8.3.1 参评指标及综合肥力指数IFI的统计特征
8.3.2 IFI空间结构特征
8.3.3 最优评价体系的选取
8.4 评价结果与分析
8.4.1 土壤养分肥力水平分等定级
8.4.2 土壤养分肥力空间分布特征
8.4.3 各级行政单位分布特征
8.5 讨论
8.6 本章小结
第九章 主要结论与展望
9.1 主要结论
9.2 主要进展
9.3 不足与展望
9.3.1 不足
9.3.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂地貌类型区耕地土壤有机质空间插值方法研究[J]. 龙军,张黎明,沈金泉,周碧青,毛艳玲,邱龙霞,邢世和. 土壤学报. 2014(06)
[2]琼中县槟榔园土壤养分肥力质量研究[J]. 张冬明,张文,韩剑,谢良商,谭丽霞,卓焕福. 热带作物学报. 2014(07)
[3]环渤海沿海区域土壤养分空间变异及分布格局[J]. 吕真真,刘广明,杨劲松,张密密. 土壤学报. 2014(05)
[4]县域农田土壤养分空间变异及合理样点数确定[J]. 齐雁冰,常庆瑞,刘梦云,刘京,陈涛. 土壤通报. 2014(03)
[5]区域尺度土壤养分的协同克里格与普通克里格估值研究[J]. 石淑芹,曹祺文,李正国,许恒周,杨鹏,吴文斌. 干旱区资源与环境. 2014(05)
[6]江苏省土壤有机质含量时空变异特征及驱动力研究[J]. 赵明松,张甘霖,吴运金,李德成,赵玉国. 土壤学报. 2014(03)
[7]基于环境因子和联合概率方法的土壤有机质空间预测[J]. 张楚天,杨勇,贺立源,季世民,刘颖颖. 土壤学报. 2014(03)
[8]渭北台塬区耕地土壤有机质与全氮空间特征[J]. 赵业婷,常庆瑞,李志鹏,刘佳岐. 农业机械学报. 2014(08)
[9]玉林市荔枝园土壤养分肥力状况分析与评价[J]. 覃群明. 中国南方果树. 2014(02)
[10]基于Cokriging的耕层土壤全氮空间特征及采样数量优化研究[J]. 赵业婷,常庆瑞,李志鹏,齐雁冰. 土壤学报. 2014(02)
博士论文
[1]黄土高原地区土壤养分的空间分布及其影响因素[D]. 刘志鹏.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2013
[2]陕西渭北苹果园土壤养分特征时空分析及施肥效应研究[D]. 高义民.西北农林科技大学 2013
[3]陕西省土壤信息系统的建立及应用[D]. 刘京.西北农林科技大学 2010
[4]不同尺度土壤质量空间变异机理、评价及其应用研究[D]. 林芬芳.浙江大学 2009
[5]辽宁省玉米主产区农田土壤养分变异及玉米推荐施肥研究[D]. 邢月华.沈阳农业大学 2009
[6]复合污染土壤环境安全预测预警研究[D]. 吴春发.浙江大学 2008
[7]绿洲农田土壤养分时空变异及精确分区管理研究[D]. 陈彦.石河子大学 2008
[8]我国北方粮食主产区土壤养分分布特征研究[D]. 王红娟.中国农业科学院 2007
[9]湖北省区域耕地地力评价及其应用研究[D]. 鲁明星.华中农业大学 2007
[10]田间土壤养分与作物产量的时空变异及其相关性研究[D]. 许红卫.浙江大学 2004
硕士论文
[1]地方独立坐标系向2000国家大地坐标系转换研究[D]. 耿晓燕.西安科技大学 2010
[2]北京地区耕地土壤养分空间变异及养分肥力综合评价研究[D]. 赵汝东.河北农业大学 2008
[3]秩相关模型及其地图可视化在农用地分等成果评价中的应用[D]. 赵彩云.长安大学 2008
[4]小型复合肥料制粒机设计研究[D]. 庄佃霞.山东农业大学 2005
[5]廊坊市施肥状况的评价与对策研究[D]. 孙旭霞.中国农业大学 2005
本文编号：3280135
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