基于GIS的蘋果主產(chǎn)區(qū)土壤養(yǎng)分空間預測及管理系統(tǒng)研究.pdf

1、土壤養(yǎng)分是土壤的重要屬性之一，土壤養(yǎng)分含量的精確預測及空間分布特征的綜合分析是實現(xiàn)土壤養(yǎng)分科學管理，合理利用土地和可持續(xù)性發(fā)展的前提條件?；诳臻g預測和地統(tǒng)計學研究土壤養(yǎng)分空間分布特征及影響因素是實現(xiàn)因地制宜、科學種田的重要手段。蘋果園土壤養(yǎng)分狀況影響蘋果的產(chǎn)量與品質，果區(qū)土壤養(yǎng)分管理普遍存在化肥使用量過大和施用結構不合理等問題，嚴重影響了當?shù)靥O果質量及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此深入分析蘋果區(qū)土壤養(yǎng)分分布特征及影響因素、實現(xiàn)土壤養(yǎng)分科學管理是非常

2、必要的。
　　以陜西省咸陽市旬邑縣蘋果主產(chǎn)區(qū)(蘋果區(qū))土壤養(yǎng)分為研究對象，基于土壤采樣點數(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)分數(shù)據(jù)庫和影響因子數(shù)據(jù)庫;采用傳統(tǒng)統(tǒng)計學、空間統(tǒng)計學和GIS分析技術相結合的方法，研究蘋果區(qū)有機質、堿解氮、速效鉀和有效磷的一般性統(tǒng)計特征，分析地統(tǒng)計空間預測模型的適應性，并采用基于主成分加權的TOPSIS對土壤養(yǎng)分進行綜合評價，繪制土壤養(yǎng)分空間分布圖;采用相關分析和線性回歸分析相

3、結合，構建影響因素的線性回歸模型，定量分析影響因素對每項土壤養(yǎng)分的影響權重;基于C＃語言和ArcEngine平臺，構建蘋果土壤養(yǎng)分信息管理系統(tǒng)。研究結果為區(qū)域果園的養(yǎng)分制圖，分區(qū)管理，精準施肥和果園的可持續(xù)性發(fā)展提供理論和技術支撐。本研究主要取得以下研究成果:
　　(1)從地統(tǒng)計空間預測制圖角度，探索性地分析普通克里格和協(xié)同克里格對其果區(qū)養(yǎng)分分布制圖的適應性，為縣域蘋果區(qū)土壤養(yǎng)分數(shù)字制圖提供了科學方案;在養(yǎng)分綜合評價及制圖方面，提

4、出了運用主成分分析確定土壤養(yǎng)分權重的客觀定權法，符合數(shù)理統(tǒng)計規(guī)律，提高了研究結果的客觀性，并結合基于歐式距離的TOPSIS，客觀、精確地研究土壤綜合養(yǎng)分，結果表明此方法是合理并切實可行的;同時，將Pearson相關性和多元線性回歸模型運用到土壤養(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土壤養(yǎng)分的影響權重，并初步構建了蘋果土壤養(yǎng)分信息管理系統(tǒng)。
　　(2)蘋果主產(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＞有機質＞堿解氮。依據(jù)陜西省渭北區(qū)蘋果土壤養(yǎng)分等級劃分標準，果區(qū)有機質、堿解氮、速效鉀和有效磷分別屬于第Ⅲ、Ⅳ、Ⅱ和Ⅲ級，表明堿解氮含量偏低，有機質和有效磷中等，速效鉀含量偏高，因此，應調整果園施肥結構，適當增加氮肥的施用量。蘋果區(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對果區(qū)有機質、速效鉀和有效磷的適應性更好，預測精

6、度更高。研究區(qū)有機質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從城關鎮(zhèn)-赤道鄉(xiāng)-丈八寺鎮(zhèn)一帶向兩側遞減。
　　(3)通過改進

7、TOPSIS和COK的綜合評價表明，研究區(qū)土壤綜合養(yǎng)分屬于中等及偏低水平。蘋果區(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，標準差為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)通過相關分析表明，蘋果區(qū)有機質與高程、坡向均存在顯著相關;堿解氮與坡度、坡向和土壤類型呈顯著相關，與高程存在極顯著相關;速效鉀與高程、坡度和坡向存在極顯著相關;有效磷與高程呈極顯著相關，與坡向呈顯著相關。通過多元線性回歸分析表明，有機質含量受高程，坡向，植被覆蓋度和土類的影響程度不同，堿解氮主要受三項地形因子和土壤類型的