基于GIS的蘋(píng)果主產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分空間預(yù)測(cè)及管理系統(tǒng)研究.pdf

1、土壤養(yǎng)分是土壤的重要屬性之一，土壤養(yǎng)分含量的精確預(yù)測(cè)及空間分布特征的綜合分析是實(shí)現(xiàn)土壤養(yǎng)分科學(xué)管理，合理利用土地和可持續(xù)性發(fā)展的前提條件?；诳臻g預(yù)測(cè)和地統(tǒng)計(jì)學(xué)研究土壤養(yǎng)分空間分布特征及影響因素是實(shí)現(xiàn)因地制宜、科學(xué)種田的重要手段。蘋(píng)果園土壤養(yǎng)分狀況影響蘋(píng)果的產(chǎn)量與品質(zhì)，果區(qū)土壤養(yǎng)分管理普遍存在化肥使用量過(guò)大和施用結(jié)構(gòu)不合理等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)靥O(píng)果質(zhì)量及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此深入分析蘋(píng)果區(qū)土壤養(yǎng)分分布特征及影響因素、實(shí)現(xiàn)土壤養(yǎng)分科學(xué)管理是非常

2、必要的。
　　以陜西省咸陽(yáng)市旬邑縣蘋(píng)果主產(chǎn)區(qū)(蘋(píng)果區(qū))土壤養(yǎng)分為研究對(duì)象，基于土壤采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)、遙感影像、DEM數(shù)據(jù)和土壤類型等數(shù)據(jù)，分別建立研究區(qū)土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)和影響因子數(shù)據(jù)庫(kù);采用傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)、空間統(tǒng)計(jì)學(xué)和GIS分析技術(shù)相結(jié)合的方法，研究蘋(píng)果區(qū)有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀和有效磷的一般性統(tǒng)計(jì)特征，分析地統(tǒng)計(jì)空間預(yù)測(cè)模型的適應(yīng)性，并采用基于主成分加權(quán)的TOPSIS對(duì)土壤養(yǎng)分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，繪制土壤養(yǎng)分空間分布圖;采用相關(guān)分析和線性回歸分析相

3、結(jié)合，構(gòu)建影響因素的線性回歸模型，定量分析影響因素對(duì)每項(xiàng)土壤養(yǎng)分的影響權(quán)重;基于C＃語(yǔ)言和ArcEngine平臺(tái)，構(gòu)建蘋(píng)果土壤養(yǎng)分信息管理系統(tǒng)。研究結(jié)果為區(qū)域果園的養(yǎng)分制圖，分區(qū)管理，精準(zhǔn)施肥和果園的可持續(xù)性發(fā)展提供理論和技術(shù)支撐。本研究主要取得以下研究成果:
　　(1)從地統(tǒng)計(jì)空間預(yù)測(cè)制圖角度，探索性地分析普通克里格和協(xié)同克里格對(duì)其果區(qū)養(yǎng)分分布制圖的適應(yīng)性，為縣域蘋(píng)果區(qū)土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)字制圖提供了科學(xué)方案;在養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)及制圖方面，提

4、出了運(yùn)用主成分分析確定土壤養(yǎng)分權(quán)重的客觀定權(quán)法，符合數(shù)理統(tǒng)計(jì)規(guī)律，提高了研究結(jié)果的客觀性，并結(jié)合基于歐式距離的TOPSIS，客觀、精確地研究土壤綜合養(yǎng)分，結(jié)果表明此方法是合理并切實(shí)可行的;同時(shí)，將Pearson相關(guān)性和多元線性回歸模型運(yùn)用到土壤養(yǎng)分影響因素分析中，證明了該方法的合理性和可靠性，客觀、定量地分析了影響因素對(duì)土壤養(yǎng)分的影響權(quán)重，并初步構(gòu)建了蘋(píng)果土壤養(yǎng)分信息管理系統(tǒng)。
　　(2)蘋(píng)果主產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分空間分布不均，呈中等程度

5、空間變異，且速效鉀＞有效磷＞有機(jī)質(zhì)＞堿解氮。依據(jù)陜西省渭北區(qū)蘋(píng)果土壤養(yǎng)分等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，果區(qū)有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀和有效磷分別屬于第Ⅲ、Ⅳ、Ⅱ和Ⅲ級(jí)，表明堿解氮含量偏低，有機(jī)質(zhì)和有效磷中等，速效鉀含量偏高，因此，應(yīng)調(diào)整果園施肥結(jié)構(gòu)，適當(dāng)增加氮肥的施用量。蘋(píng)果區(qū)速效鉀的最佳擬合變異函數(shù)模型為高斯函數(shù)，其余三項(xiàng)養(yǎng)分均為指數(shù)函數(shù)，基于最佳擬合變異函數(shù)模型，除堿解氮的OK的制圖精度高于COK，COK對(duì)果區(qū)有機(jī)質(zhì)、速效鉀和有效磷的適應(yīng)性更好，預(yù)測(cè)精

6、度更高。研究區(qū)有機(jī)質(zhì)空間分布格局為從東部的職田鎮(zhèn)-蒲塬鄉(xiāng)-土橋鎮(zhèn)一線向中部和西部遞減，低含量地區(qū)所占面積比重大;除土橋鎮(zhèn)部分地區(qū)，堿解氮從職田鎮(zhèn)部分地區(qū)-太鎮(zhèn)-張洪和原底鄉(xiāng)一線分別向兩側(cè)遞減;速效鉀的高、低值區(qū)空間分布較為分散，太鎮(zhèn)西南部-鄭家鎮(zhèn)-張洪鎮(zhèn)北部一帶和原底鄉(xiāng)南部-丈八寺鎮(zhèn)-土橋鎮(zhèn)為高值區(qū)，蘋(píng)果區(qū)平均鉀含量偏高;除太鎮(zhèn)西部地區(qū)和原底鄉(xiāng)南部，有效磷的大致分布趨勢(shì)從城關(guān)鎮(zhèn)-赤道鄉(xiāng)-丈八寺鎮(zhèn)一帶向兩側(cè)遞減。
　　(3)通過(guò)改進(jìn)

7、TOPSIS和COK的綜合評(píng)價(jià)表明，研究區(qū)土壤綜合養(yǎng)分屬于中等及偏低水平。蘋(píng)果區(qū)土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)(Ci)的最低值為0.131，最高值為0.685，平均值為0.358，標(biāo)準(zhǔn)差為0.092，Ci屬于中等程度變異;從綜合養(yǎng)分的空間分布特征角度，除湫坡頭鎮(zhèn)東部、職田鎮(zhèn)中部和土橋鎮(zhèn)等地區(qū)，Ci從西部向東部遞減，高值分布區(qū)與黑壚土的分布地域具有一致性，大部分低值區(qū)主要分布在黃綿土所在區(qū)域;果區(qū)綜合養(yǎng)分從高到低的面積比重，分別為7.189∶20.43

8、2∶27.533∶31.217∶13.628，中等及偏低的比重占到72.378％，并主要分布在東部。
　　(4)通過(guò)相關(guān)分析表明，蘋(píng)果區(qū)有機(jī)質(zhì)與高程、坡向均存在顯著相關(guān);堿解氮與坡度、坡向和土壤類型呈顯著相關(guān)，與高程存在極顯著相關(guān);速效鉀與高程、坡度和坡向存在極顯著相關(guān);有效磷與高程呈極顯著相關(guān)，與坡向呈顯著相關(guān)。通過(guò)多元線性回歸分析表明，有機(jī)質(zhì)含量受高程，坡向，植被覆蓋度和土類的影響程度不同，堿解氮主要受三項(xiàng)地形因子和土壤類型的