基于GIS與GPS的農(nóng)戶土壤養(yǎng)分空間變異及精準(zhǔn)施肥研究.pdf

1、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是21世紀(jì)世界各國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，不僅提高了作物的產(chǎn)量還減少了肥料的投入，提高了肥料的利用率，減少了環(huán)境污染，使施肥地塊的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和生態(tài)效益明顯改善，其中變量施肥是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)體系中的一個(gè)重要方面，本文在利用GIS和GPS研究土壤養(yǎng)分空間變異的基礎(chǔ)上，利用以農(nóng)戶作為精準(zhǔn)施肥的單元，探討在中國(guó)農(nóng)村進(jìn)行精準(zhǔn)施肥的途徑。利用ARCGIS進(jìn)行土壤養(yǎng)分空間變異研究，采取克里格插值算法，生成了圖形平滑、結(jié)果準(zhǔn)確的土壤養(yǎng)分空間變異分布圖，為精準(zhǔn)

2、施肥提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，使變量施肥的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)具有可靠性，同時(shí)利用農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)配方推薦施肥技術(shù)在中國(guó)南方土壤上進(jìn)行大比例尺以農(nóng)戶地塊為施肥單元的推薦施肥研究，根據(jù)需要開(kāi)發(fā)推薦施肥信息查詢系統(tǒng)采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，充分利用組件式地理信息系統(tǒng)的強(qiáng)大GIS功能，為精準(zhǔn)施肥查詢和使用提供支持，研究結(jié)果表明： 1.土壤五個(gè)特性中pH、有機(jī)質(zhì)、全氮符合正態(tài)分布，趨勢(shì)參數(shù)宜選取零階，速效磷、速效鉀符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布，趨勢(shì)參數(shù)宜選取二階。 2

3、.土壤空間變異度大小，速效磷＞速效鉀＞全氮＞有機(jī)質(zhì)＞pH，主要與土壤母質(zhì)性質(zhì)和施肥習(xí)慣有關(guān)，pH的空間變異最小主要是由土壤母質(zhì)造成的、有機(jī)質(zhì)和全氮的變化是因?yàn)榉?，造成其土壤變異較小，鉀在土壤中流動(dòng)性比較大變異相對(duì)較小，而磷在土壤流動(dòng)性較小主要是由于其在土壤中的含量常隨施肥點(diǎn)位置不同而有較大的差異。 3.土壤五個(gè)特性最適合的模型均為球面模型，其基底值C0與基臺(tái)值C0+C的比例，速效磷及速效鉀的基底值C0與基臺(tái)值C0+C比例＜25％

4、，說(shuō)明二者具有強(qiáng)烈的空間相關(guān)性，其空間變異主要是由土壤母質(zhì)、地形、氣候等非人為因素(空間自相關(guān)部分)引起的，全氮和有機(jī)質(zhì)的基底值C0與基臺(tái)值C0+C比例在25％～75％之間，表明二者具有中等相關(guān)性，其空間變異是由內(nèi)在因子(土壤母質(zhì)等)和外在因子(人類(lèi)活動(dòng))共同作用的結(jié)果，pH的基底值C0與基臺(tái)值C0+C比例比例＞75％，說(shuō)明其空間變異主要是由人類(lèi)活動(dòng)引起的，pH空間變異方向和當(dāng)?shù)氐墓贩较蚍浅Ｒ恢拢饕脑蚴切蘼肥褂檬业挠绊?，石灰?/p>

5、粉塵沿著公路向兩旁擴(kuò)散，造成土壤pH與公路越近越高，離公路越遠(yuǎn)越低，當(dāng)距離達(dá)到一定程度，修路造成的影響就不復(fù)存在。五個(gè)土壤特性的變程大小，pH＞全氮＞有機(jī)質(zhì)＞速效鉀＞速效磷，變程最小的速效磷其變程為71.732m仍大于50m采樣間隔，說(shuō)明采樣間距符合要求。 4.有機(jī)質(zhì)和全氮的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.814在一尾下達(dá)到了極顯著，說(shuō)明有機(jī)質(zhì)和全氮之間具有高度的正相關(guān)關(guān)系，即全氮含量的高低和有機(jī)質(zhì)的高低有很大的關(guān)系，水提pH與有機(jī)質(zhì)、全氮、

6、速效磷在一尾下都達(dá)到了極顯著，說(shuō)明水提pH分別與有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷之間具有高度的正相關(guān)關(guān)系，即有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷含量的高低和水提pH的高低有很大的關(guān)系，海拔和速效鉀之間相關(guān)系數(shù)在一尾下達(dá)到了顯著，說(shuō)明海拔和速效鉀之間也具有高度的正相關(guān)關(guān)系。 5.克里格差值法土壤全氮、速效磷、速效鉀含量克里格差值分析：表明本研究區(qū)內(nèi)全氮含量在變化范圍在0.84‰-1.933‰之間，絕大多數(shù)地區(qū)土壤全氮含量在1.06‰以上，其空間變異相對(duì)較緩，

7、只有在研究區(qū)的東北有一些地區(qū)變異較大。土壤速效磷值變化范圍在1.0mg/kg-62.0mg/kg之間，其空間變異非常復(fù)雜，其中按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)12MG/KG的含量本研究區(qū)域東部仍有一些地區(qū)缺磷土壤需要補(bǔ)磷，而西南部一些地區(qū)，土壤速效磷含量較高達(dá)到了43MG/KG以上，可以少施或不施磷肥。土壤速效鉀值范圍在39.0mg/kg-135.0mg/kg之間，其空間變異非常復(fù)雜，其中按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)80MG/KG的含量該研究區(qū)域絕大部分地區(qū)缺鉀，主要和當(dāng)

8、地少施鉀肥的施肥習(xí)慣有關(guān)，土壤需要補(bǔ)鉀。 6.采用可視化編程語(yǔ)言VisualBasic和控件式MAPGIS開(kāi)發(fā)技術(shù)，以開(kāi)發(fā)出了一個(gè)界面友好，使用方便的農(nóng)戶施肥推薦配方查詢系統(tǒng)，為精準(zhǔn)施肥查詢和使用提供支持。 本文提出的精準(zhǔn)施肥方案，采用農(nóng)戶為單元的施肥推薦既可以避免土壤養(yǎng)分空間變異造成的推薦施肥偏差，又可考慮中國(guó)農(nóng)村分散經(jīng)營(yíng)的實(shí)際的狀況，從而使土壤養(yǎng)分管理更加精細(xì)化，即考慮了土壤的空間連續(xù)性、土壤空間變異性，而且采用的配