基于GIS的高精度氮素分區(qū)施肥處方圖建立研究.pdf

1、通過研究不同采樣方式和采樣間距對滴灌棉田土壤養(yǎng)分分區(qū)的影響研究，運用多元統(tǒng)計學(xué)、地統(tǒng)計學(xué)和GIS等技術(shù)手段，確定了研究區(qū)養(yǎng)分分區(qū)過程中的合理采樣方法和最佳采樣間距。在此基礎(chǔ)上，運用模糊c-均值聚類法對研究區(qū)域土壤養(yǎng)分進(jìn)行合理分區(qū)，并以實際采樣數(shù)據(jù)對分區(qū)結(jié)果進(jìn)行驗證。以研究區(qū)各分區(qū)推薦肥量為依據(jù)，建立該區(qū)域的氮素分區(qū)施肥處方圖。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、攀紫却_定網(wǎng)格采樣法為本研究的合理采樣方式，在此基礎(chǔ)上確定20m×20m為本研究

2、的最佳采樣間距。通過對比不同采樣方式（隨機(jī)采樣法和網(wǎng)格采樣法）條件下的土壤養(yǎng)分（全氮、速效磷和速效鉀）的描述性統(tǒng)計、空間變異特征分析及插值精度驗證，結(jié)果表明網(wǎng)格采樣法較合理；進(jìn)而對網(wǎng)格采樣法下的不同采用間距（20m×20m、30m×30m、40m×40m、50m×50m）進(jìn)行對比分析；通過同樣的方法進(jìn)一步確定20m×20m采樣間距為后期生成分區(qū)施肥處方圖的基礎(chǔ)。
　?、撇蓸娱g距為20m×20m的研究區(qū)土壤三種養(yǎng)分呈中等變異和中等空

3、間自相關(guān)性。通過描述性統(tǒng)計分析可知，在20m×20m采樣間距的條件下的研究區(qū)土壤三種養(yǎng)分含量均為中等變異，且符合正態(tài)分布規(guī)律。土壤三種養(yǎng)分的塊金效應(yīng)都在在25％-75%之間，說明該區(qū)域的土壤三種養(yǎng)分具有中等的空間自相關(guān)性；其空間變異特征主要由結(jié)構(gòu)性因素結(jié)合隨機(jī)性因素共同引起。相關(guān)變程也均大于土壤采樣間距，因此可以說明在該研究區(qū)域以20m網(wǎng)格采樣法的采樣間距進(jìn)行土壤取樣是合理的。
　　⑶從制作的土壤養(yǎng)分空間分布圖,可以直觀的反映土壤

4、養(yǎng)分分布情況。20m×20m采樣間距下的Kriging插值結(jié)果圖較其他三種間距養(yǎng)分分布格局反應(yīng)最細(xì)微，土壤各種養(yǎng)分的空間分布表現(xiàn)的片狀和斑塊狀層次較明顯，插值精度較高；所生成的土壤養(yǎng)分空間分布格局圖總體上兼顧了總體和局部養(yǎng)分分布趨勢。主要是由于該方法所形成的樣點間距較小且分布均勻。而在插值表面光滑程度上略顯粗糙。
　?、缺狙芯繀^(qū)域的最適分區(qū)數(shù)為3。選取已確定的最佳采樣間距20m×20m的三種土壤養(yǎng)分（全氮、速效磷、速效鉀）數(shù)據(jù)為數(shù)

5、據(jù)源進(jìn)行主成分分析，利用模糊c-均值聚類法，并依據(jù)模糊性能指數(shù)（FPI）和歸一化分類墑（NCE）最小的原則將研究區(qū)域劃分為3個精確養(yǎng)分分區(qū)。模糊加權(quán)指數(shù)φ為1.7，全研究區(qū)混亂指數(shù)0.23，分區(qū)交疊程度相對較小，分區(qū)隸屬關(guān)系較明顯。根據(jù)各個劃分區(qū)域內(nèi)土壤全氮含量水平，分區(qū)二內(nèi)的土壤含氮量最低；分區(qū)三內(nèi)的土壤含氮量最高；分區(qū)一介于二者之間。
　?、筛鶕?jù)三個分區(qū)內(nèi)的氮素含量，結(jié)合目標(biāo)產(chǎn)量法計算可知：分區(qū)二內(nèi)的土壤含氮量最低（0.3g/