農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤鋅的空間插值及其采樣數(shù)量優(yōu)化研究——以吉林省舒蘭市為例.pdf

1、土壤鋅是農(nóng)作物生長必須的微量元素,又是農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量評價的重要因子之一,了解土壤中鋅的含量和空間分布對保障農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地安全有著重要作用。傳統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤鋅環(huán)境質(zhì)量評價是將采樣點中土壤鋅的含量與評價標(biāo)準(zhǔn)進行比較,根據(jù)達到標(biāo)準(zhǔn)的樣本點所占比例來確定研究區(qū)域的土壤鋅環(huán)境質(zhì)量狀況?；趩蝹€樣點的評價,雖然能夠客觀地反映離散樣本點的級別,但無法體現(xiàn)面元狀況,容易導(dǎo)致以偏蓋全的可能。采用基于GIS的空間插值方法進行土壤鋅的空間插值,可以獲

2、得土壤鋅的空間分布情況,進而評價農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地的土壤環(huán)境質(zhì)量,使得評價結(jié)果更具合理性。但是,采用哪種空間插值方法更合適,需要進一步研究。同時,樣點采集數(shù)量也是影響空間插值結(jié)果精度的關(guān)鍵。因此探討土壤鋅空間插值適宜方法,以及適宜的采樣數(shù)量,對農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地認證和評價、土壤污染治理評價具有重要的理論價值和實際意義。
　　 本文基于3S技術(shù),以吉林省舒蘭市為研究區(qū)域,進行了土壤鋅空間插值適宜方法以及適宜的采樣數(shù)量研究。通過計算土壤鋅和輔助數(shù)據(jù)

3、的相關(guān)性,確定了用于土壤鋅協(xié)同克里格插值的適宜輔助數(shù)據(jù)；通過比較土壤鋅的普通克里格插值與協(xié)同克里格插值的精度,確定了土壤鋅適宜的空間插值方法；分別計算了采樣數(shù)據(jù)減少10％和20％情況下,基于輔助數(shù)據(jù)的土壤鋅協(xié)同克里格插值精度,以土壤鋅全部采樣點的普通克里格插值精度為參考,進行了土壤鋅采樣數(shù)量優(yōu)化研究；最后用傳統(tǒng)方法和基于GIS空間插值方法的土壤鋅環(huán)境質(zhì)量評價來驗證結(jié)果。主要研究結(jié)論如下:
　　 (1)采用SPSS18.0軟件,對

4、研究區(qū)域內(nèi)342個采樣點的土壤鋅與輔助數(shù)據(jù)進行了相關(guān)性分析,結(jié)果表明研究區(qū)域的土壤鋅與pH、有效鐵呈極顯著的相關(guān)性,與有機質(zhì)、全氮、有效銅、有效錳、堿解氮、高程存在顯著相關(guān)性。因此土壤鋅空間插值選擇的輔助因子是有機質(zhì)、pH、全氮、有效銅、有效錳、堿解氮、有效鐵、高程。
　　 (2)采用GIS和Gs+7.0,通過對原始數(shù)據(jù)預(yù)處理、正態(tài)分布檢驗、數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計分析、土壤鋅的普通克里格和協(xié)同克里格半方差函數(shù)理論模型擬合和插值計算,以

5、及精度分析,得出基于輔助數(shù)據(jù)的土壤鋅協(xié)同克里格插值精度高于普通克里格插值,在協(xié)同克里格預(yù)測值與實測值的回歸分析中,以有效錳、有機質(zhì)、pH、有效銅、全氮、高程作為輔助數(shù)據(jù)的協(xié)同克里格預(yù)測值與實測值的R2值較大,擬合效果較好。
　　 (3)以土壤鋅全部采樣點的普通克里格插值結(jié)果為參照,比較分析了減少10％(311)和減少20％(277)樣點下,基于輔助數(shù)據(jù)的土壤鋅協(xié)同克里格插值精度。結(jié)果表明,減少10％采樣點下,基于輔助數(shù)據(jù)的土壤鋅

6、協(xié)同克里格插值仍能滿足精度要求；減少20％采樣點下,只有基于有效銅和高程的土壤鋅協(xié)同克里格插值滿足精度要求。因此,以有效銅或高程作為輔助數(shù)據(jù)進行土壤鋅協(xié)同克里格插值,采用數(shù)量可以減少20％。
　　 (4)進行了土壤鋅單項污染指數(shù)運算,比較了傳統(tǒng)方法、普通克里格插值方法、協(xié)同克里格插值方法的土壤鋅環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果。結(jié)果表明,基于GIS的土壤鋅空間插值環(huán)境質(zhì)量評價方法比傳統(tǒng)方法的精度要高。在利用輔助因子的情況下,減少10％樣點的土壤