基于GIS的冀西北高原土壤性狀空間變異及作物優(yōu)化配置研究.pdf

1、冀西北壩上高原地勢波狀起伏，存在質地、養(yǎng)分等土壤理化性狀的空間分異，為進一步提高土地生產能力，必須科學認識土壤各主要特性在空間的變異特征，以優(yōu)化布局作物。本項目在前人研究基礎上，運用地理信息系統(tǒng)(GIS)技術和地統(tǒng)計學方法，分析了冀西北壩上波狀高原地貌下小流域農田土壤肥力因素和質地的空間變異性，探討了海拔、坡度、坡向等地形因子與土壤各種理化性狀分布的相關關系，并在此基礎上結合田間測產數(shù)據對研究樣區(qū)的土地利用進行了嘗試性規(guī)劃，為區(qū)域合理進

2、行土地保護與作物配置提供了理論及技術依據。 主要研究結果如下: 1.對研究樣區(qū)土壤肥力因素和質地進行了傳統(tǒng)統(tǒng)計分析，并與全國第二次土壤普查的養(yǎng)分分級標準比較結果表明，采樣區(qū)主要肥力因素量值多集中在中等及較缺水平；速效磷含量更低，樣區(qū)土壤較為貧瘠。有機質、全氮、速效磷和速效鉀四種肥力因素的變異系數(shù)均為中等強度。采樣區(qū)土壤質地總體表現(xiàn)出在0～40 cm范圍內隨土層的加深而變細，保水保肥性逐漸增強。0～60cm各土層物理性粘粒

3、含量的變異系數(shù)也均為中等強度，但隨土層的加深變異系數(shù)逐漸增大。由分形維數(shù)表征的質地狀況經典統(tǒng)計結果與物理性粘粒比例狀況相近。 2.研究明確了樣區(qū)土壤肥力因素和質地的空間變異特征。采用地統(tǒng)計學方法分析表明，研究區(qū)有機質、全氮和速效磷的理論模型很好的符合指數(shù)模型，速效鉀很好的符合球狀模型，殘差值均較小。四種土壤肥力因素除速效磷為中等空間自相關且與海拔相關性差外，其余均具有強烈的空間自相關性并與海拔存在很強的負相關關系，均達極顯著水平

4、。四者與坡度及坡向的相關性很小且不顯著，變程范圍均大于取樣間距。 同一土層，除粒徑2～1mm的礫石外，其它各粒級土壤顆粒的空間分布均與海拔存在較強的相關關系，且均達極顯著水平。不同土層，同一粒徑顆粒隨著土層的加深，其與海拔變化的相關系數(shù)絕對值變小，相關性變差。土壤中各粒徑礫石的空間分布與坡度和坡向的相關性很小且不顯著。物理性粘粒含量，除0～10 cm土層的理論模型很好的符合指數(shù)模型外，其余各層都很好的符合球狀模型，殘差值均接近零

5、。除20～30、30～40cm兩層為中等程度，其它各層均具有強烈的空間自相關性。各土層的變程隨土層的加深逐漸增大并均大于取樣間距。物理性粘粒含量變化均與海拔存在較大的負相關關系并均達極顯著水平，同坡度和坡向的相關性很小。土壤分形維數(shù)的空間變異也與土壤物理性粘粒的情況相似。 3.對研究區(qū)作物分布與規(guī)劃配置分析表明，在21.99 hm2樣區(qū)總耕地面積中，當前種植的甜菜、莜麥、馬鈴薯、飼用玉米和紅蕓豆五種作物所占的比重分別為32.93

6、％、36.88％、5.39％、5.61％和19.19％；選擇區(qū)域標志性土壤肥力指標0～10cm表層土壤的物理性粘粒含量進行農田區(qū)劃共分為4級:第1級，土壤物理性粘粒含量>30％；第2級，25～30％；第3級，20～25％；第4級，<20％。，表明該樣區(qū)1到4級耕地所占的比重分別為3.32％、26.39％、32.16％和38.13％。甜菜、莜麥和飼用玉米三種作物單產隨海拔升高、耕地肥力下降，產量降低。馬鈴薯和紅蕓豆的最高單產出現(xiàn)在2級耕地