江津區(qū)農(nóng)田土壤有效態(tài)鐵、錳、銅、鋅的含量預(yù)測(cè)及其影響因素研究.pdf

1、土壤微量元素是土壤肥力的重要組成部分之一，而有效態(tài)是能夠被植物吸收和利用的部分微量元素，微量元素不僅影響植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育，重要的是還影響到農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量。本文以重慶市江津區(qū)農(nóng)田土壤為研究對(duì)象，采用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)分析和地統(tǒng)計(jì)分析原理，探討了成土母質(zhì)，種植制度，坡位等因子對(duì)土壤有效鐵，有效錳，有效銅和有效鋅的影響規(guī)律及空間變異特征。其中，將分類變量（成土母質(zhì)，種植制度，坡位）引入回歸模型，分析其對(duì)土壤微量元素的影響力;引入隨機(jī)森林機(jī)器學(xué)習(xí)方

2、法研究各個(gè)因子對(duì)土壤微量元素的重要程度，比較虛擬變量回歸模型，克里格方法和隨機(jī)森林回歸三種預(yù)測(cè)模型對(duì)土壤微量元素的預(yù)測(cè)精度。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究區(qū)有效鐵的范圍為1.01-299.00mg/kg，均值為64.40mg/kg，有效錳的范圍為1.58-300mg/kg，均值為84.79mg/kg，有效銅的范圍為0.07-9.98mg/kg，均值為1.30mg/kg，有效鋅的范圍為0.42-17.40mg/kg，均值為3.59

3、mg/kg。根據(jù)第二次土壤普查對(duì)江津區(qū)土壤微量元素分級(jí)發(fā)現(xiàn)其整體處于豐富的水平。⑵趨勢(shì)分析發(fā)現(xiàn)有效鐵在南北方向上變化呈二次函數(shù)，有逐漸升高的趨勢(shì);有效鋅在東西方向上呈“U”型，含量?jī)啥烁咧虚g低;有效錳和有效銅在東西和南北方向上沒有明顯的變化趨勢(shì)。通過半方差函數(shù)對(duì)土壤微量元素進(jìn)擬合，土壤有效鐵、有效錳和有效鋅用指數(shù)模型擬合，有效銅用高斯模型擬合效果最好。⑶江津區(qū)的農(nóng)田土壤有效鐵與土壤pH和有效磷呈顯著的負(fù)相關(guān)，與有機(jī)質(zhì)和堿解氮呈顯著的正相

4、關(guān);土壤有效錳與土壤pH和速效鉀呈顯著的負(fù)相關(guān)，與有機(jī)質(zhì)和堿解氮呈顯著的正相關(guān);土壤有效銅與土壤pH呈顯著的負(fù)相關(guān)，與有機(jī)質(zhì)和堿解氮呈顯著的正相關(guān);土壤有效鋅與土壤pH呈顯著的負(fù)相關(guān)，與有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效磷呈顯著的正相關(guān)。⑷江津區(qū)的農(nóng)田種植制度分為主要的四類:水稻、柑橘、花椒、玉米-甘薯。種植制度對(duì)土壤有效鐵、有效錳、有效銅和有效鋅的含量具有顯著影響(p＜0.05）。四種微量元素均在種植花椒的土壤中平均含量最低，分別為14.33mg/

5、kg、44.00mg/kg、0.66mg/kg、2.49mg/kg。⑸江津區(qū)農(nóng)田土壤主要由沙溪廟組，自流井組，遂寧組發(fā)育而來。成土母質(zhì)對(duì)土壤有效錳、有效銅和有效鋅的含量有顯著的影響(P＜0.05），對(duì)土壤有效鐵的含量沒有顯著影響。土壤有效鐵、有效錳、有效銅和有效鋅均在由自流井組發(fā)育而來的土壤中的平均含量最高，分別為71.17mg/kg、104.2mg/kg、1.88mg/kg和4.42mg/kg。⑹江津區(qū)的坡位分為六種:山脊、上坡、中坡

6、、平坡、下坡和溝谷。坡位僅對(duì)土壤有效錳的含量有影響(p＜0.05），對(duì)土壤有效鐵、有效銅和有效鋅的含量沒有影響。⑺建立虛擬變量變量回歸方程，分步將定性變量引入方程。在加入成土母質(zhì)和種植制度后，有效鐵比只含有連續(xù)性變量（土壤條件，地形）的回歸方程多解釋了4.0％的變異，有效錳多解釋了6.2％的變異，有效銅多解釋了4.9％的變異，有效鋅則多解釋了7.1％的變異。⑻隨機(jī)森林建立土壤微量元素的回歸模型，確定不同變量對(duì)土壤微量元素的重要性。影響研

7、究區(qū)有效鐵含量的最重要的三個(gè)因素為:pH、種植制度-水稻、有機(jī)質(zhì);影響有效錳含量最重要的三個(gè)因素為:pH、種植制度-花椒、有機(jī)質(zhì);影響有效銅含量最重要的三個(gè)因素為:有機(jī)質(zhì)、高程、pH;影響有效鋅最重要的三個(gè)因素為:pH、堿解氮和種植制度-柑橘。⑼比較普通克里格，虛擬變量回歸和隨機(jī)森林回歸對(duì)四種土壤有效態(tài)微量元素的預(yù)測(cè)模型，通過精度比較發(fā)現(xiàn)虛擬變量回歸和隨機(jī)森林對(duì)離散性較大的有效鐵和有效銅的預(yù)測(cè)精度高于普通克里格，對(duì)有效錳和有效鋅的預(yù)測(cè)克