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基于GIS和地统计学的甘肃省白龙江流域土壤氮素空间变异分析 总被引：1，自引：0，他引：1
[目的]分析甘肃省白龙江流域土壤氮素(全氮、硝态氮和铵态氮)空间变异规律,为土壤氮素管理与流域综合生态系统调控提供科学依据。[方法]采集0—20cm土壤氮素样点,室内试验得到样本土壤氮素含量,利用ArcGIS 10.2和地统计学方法等探讨研究区内土壤氮素的空间异质性和分布格局。[结果]土壤全氮、硝态氮和铵态氮都属于中等强度变异,变异系数范围在35%~90%之间;土壤氮素半方差模型的块基比在25%~75%之间,具中等强度的空间相关性,空间变异受到结构性因素和随机性因素共同影响;土壤全氮、硝态氮和铵态氮的最佳拟合模型均为高斯模型。总体上,土壤全氮和硝态氮含量主要由西北向东南逐渐降低;铵态氮含量整体分布表现为西北低,东南高的趋势。[结论]土壤全氮和硝态氮在不同土地利用类型和海拔高度间呈极显著或显著差异;土壤铵态氮在不同土地利用类型和海拔高度间差异不明显。 相似文献
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土壤碱解氮空间变异与合理采样点数量研究 总被引：2，自引：0，他引：2
掌握土壤碱解氮变异特征是合理施肥与精准农业发展的前提,而合理采样点数量的确定是高效获取土壤碱解氮空间变异特征的基础。本研究基于江苏省沛县内约38 km2的区域中148个均匀分布的土壤采样点,分析了土壤碱解氮的空间变异特征,并通过区域随机抽样理论,计算了不同置信水平和误差等级的合理采样点数量。研究表明,沛县土壤碱解氮的平均含量为109.97 mg/kg,变异系数为0.29,其在空间分布上以中部和东南部局部地区土壤碱解氮含量较高,而东北部地区含量较缺乏;在95%置信水平上,当误差为5%和10%时的合理土壤采样点的数量分别为69个和27个;而在90%置信水平上,两误差等级所需合理采样点的数量分别为56个和20个。研究结果可为该地区土壤养分调查时高效采样方案的制定提供参考。 相似文献
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《土壤通报》2010,(4)
为了了解间作小麦土壤硝态氮含量时空动态变化规律,本文通过河西地区典型的小麦/玉米间作定位试验,研究了不同施氮水平对间作小麦土壤硝态氮(NO3--N)含量时空分布差异的影响。结果表明:间作小麦施氮量及采样时期的不同土壤硝态氮含量在时间和空间上均存在一定的规律性。同一施肥水平不同采样时期土壤硝态氮含量变化差异在0～200 cm土层垂直方向上表现为0～60 cm硝态氮含量较多,变化明显,60～200 cm土层含量较少变化差异较小;不同施氮水平上表现出施氮量越高硝态氮含量越大的特点;而随着小麦生育时间的推移其含量又表现为三叶期和挑旗期含量高,播种前后及灌浆期含量较低,且各生育期硝态氮含量峰值明显表现出向下运移的趋势。说明土壤硝态氮含量随着时间的推移在垂直方向和水平方向上是动态变化的过程。 相似文献
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量化土壤时空变化对生态系统模型、精准农业和自然资源管理有重要意义。为了更好地控制环境问题,本文把传统统计方法、地统计学方法和地理信息系统三者结合起来,研究了中国西北部额济纳旗(1480 km~2)不同植被覆盖类型土壤氮的时空变化。于2011年与2015年从49个样点采集了98个0~15 cm土壤样品,测量了土壤全氮和硝态氮的含量,比较了不同植被覆盖类型土壤全氮和硝态氮的空间变化和时间变化。结果表明:土壤全氮含量明显受植被覆盖类型影响;土壤全氮平均值变幅为0.259~0.904 g kg~(-1),胡杨林地土壤全氮含量柽柳地土壤全氮含量梭梭地土壤全氮含量;2011年与2015年同一植被覆盖类型下土壤全氮含量差异不显著;2011年胡杨林地、柽柳地、梭梭地土壤硝态氮含量分别为45.185 mg kg~(-1)、76.95mg kg~(-1)、39.335 mg kg~(-1),2015年胡杨林地、柽柳地、梭梭地土壤硝态氮含量分别为2.259 mg kg~(-1)、21.546 mg kg~(-1)、14.554 mg kg~(-1);胡杨林地和柽柳地土壤全氮呈中等强度空间相关性,梭梭地土壤全氮呈强空间相关性;植被覆盖类型明显影响着植被中氮的转移、转化和吸收;研究区土壤氮素含量呈现剧烈的时空变化。 相似文献
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土壤硝态氮含量原位检测系统设计 总被引：2，自引：2，他引：0
针对现阶段土壤硝态氮测量成本较高、无法长期原位测量等问题,该研究提出了一种使用钛烧结滤芯收集土壤溶液,通过近红外光谱法检测土壤溶液中的硝酸根浓度进而得到土壤中硝态氮含量的方法,并设计了相应的检测装置。通过试验对比陶土头与钛烧结滤芯在不同土壤条件下的土壤溶液收集效果,选用钛烧结滤芯作为土壤溶液采集器收集土壤溶液,以近红外LED作为测量光源,采集人工配置土壤溶液的光谱数据,利用BP神经网络进行预训练建立硝态氮含量预测模型。建立的硝态氮含量预测模型其训练集皮尔逊相关系数、测试集皮尔逊相关系数、预测均方根误差分别达到0.997、0.995、3.43。实地测量土壤溶液并与硝酸根离子电极以及土壤养分速测仪进行对比,最大相对偏差为5.9%,可满足实际测量准确性要求。该套检测设备在深度为10～40 cm、含水率为15%以上的土壤中有较好的土壤溶液采集效果;检测装置的长期测量标准差为0.006,动态响应时间为1.4 s,具有良好的特性。试验结果表明,使用溶液吸光度数据建立的硝态氮预测模型具有较好的预测效果,可以应用于土壤溶液硝态氮原位监测,为长期自动测量土壤硝态氮及水肥一体化系统的搭建提供了一种可行的方案。 相似文献
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沙丘固定过程中土壤铵态氮和硝态氮的时空变化 总被引：3，自引：0，他引：3
沙丘固定过程中土壤铵态氮和硝态氮存在着时空变化。本文对腾格里沙漠和毛乌素沙地沙丘固定过程中土壤铵态氮和硝态氮的含量进行了测定。结果表明,在剖面的垂直方向,土壤铵态氮和硝态氮含量均随土壤深度的增加而减小;在沙丘的水平方向,从丘顶、丘坡到丘间地,土壤铵态氮和硝态氮含量均趋于增加,但20～40cm土层的硝态氮/铵态氮比(硝/铵比)逐渐降低。而其时间变化体现于演替系列的进程中,演替系列前中期,土壤铵态氮含量逐渐增加,演替系列中后期,硝态氮含量逐渐增加;0～20cm土层硝/铵比的变化与上述趋势相同,而20～40cm土层硝/铵比的变化则没有这种规律。可见,在沙丘固定过程中,土壤铵态氮和硝态氮均表现出明显的时空变化规律,这种时空变化规律是植被与环境综合作用的结果,进而影响植物生长与植被动态。 相似文献
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关中地区夏玉米全育期土壤速效养分时空分布规律 总被引：4，自引：1，他引：4
为了揭示关中地区土壤主要养分的动态变化规律,探明其时空有效性,在较为精确的时空尺度条件下研究了关中地区夏玉米生育期间0~100 cm范围土壤硝态氮、铵态氮、速效磷和速效钾的动态变化特征,结果表明:土壤硝态氮在0~100 cm范围内空间分布特征较为明显,在40~60 cm处为硝态氮累计峰值,第30~50 d范围为剖面上硝态氮快速耗竭期;土壤铵态氮在整个玉米生育期间空间变化梯度较时间变化梯度要小,变化趋势大致与硝态氮一致;土壤速效磷空间梯度变异明显,表现为从上至下速效磷含量递减,夏玉米生育期间土壤剖面速效磷几乎是同步递减;土壤速效钾则是时间变异特征比空间变异特征更显著,证明土壤剖面上速效钾变异过程具有相对较强的整体性,与钾素的移动能力较强有一定的关系。 相似文献
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氮肥运筹对稻茬小麦土壤硝态氮含量时空分布和氮素利用的影响 总被引：6，自引：0，他引：6
研究了不同氮肥运筹对土壤硝态氮时空分布及小麦氮肥利用效率的影响。结果表明,小麦氮素利用效率随施氮量的增加而显著降低,增加追肥比例提高了产量和氮肥利用效率,品种间趋势一致。0～60 cm土层土壤硝态氮含量冬前最高,随着生育进程而逐渐降低。随施氮量增加土壤硝态氮含量升高,特别是下层土壤硝态氮含量在施氮处理下更为明显。从播种至成熟,不施氮处理土壤氮素出现了表观亏缺,施氮处理均表现氮素盈余,且随施氮量的增加而增加。因此,在小麦生产中应避免在播种时一次性大量施用氮肥,而分期施肥有利于小麦吸收利用,并且可以减少深层土壤硝态氮的累积。 相似文献
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土壤中硝态氮含量的影响因素研究 总被引：22，自引：0，他引：22
采用田间试验及人工渗滤池试验方法，研究了土壤中硝态氮含量的影响因素。结果表明，影响大田土壤中硝态氮因素很多，程度不一，其中土壤类型决定着硝态氮基础含量，是内因，而施肥及施氮量是影响硝态氮含量最大的外界因素，其次是土壤湿度和氮肥品种，土壤温度对其影响不明显。 相似文献
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不同采样尺度下土壤碱解氮空间变异性研究——以榆树市农田土壤为例 总被引：3，自引：0，他引：3
在精准农业的实施过程中,研究如何用较少的样本来反映田间信息的空间变异规律,再用科学的插值方法进行插值和预估是精准农业研究中的一个关键问题。以东北典型黑土区——吉林省榆树市为研究区域,在榆树市弓棚镇13号村内选择相对平整的地块进行土壤采样并测试其土壤养分。在对原始采样格网点按一定的样点间隔和布局进行抽取的基础上,利用克里格插值方法和BP神经网络方法分别进行空间插值,比较不同采样尺度（40m×40m,56m×56m,80m×80m,113m×113m,160m×160m五个尺度）对空间插值精度的影响。结果表明:（1）随着采样尺度的增大,碱解氮的空间结构系数C/（C0+C）有减小的趋势,表明采样间距以内的不可估计误差逐渐增大,其空间结构的表现能力在逐渐减弱;（2）Kriging插值精度总体优于BP神经网络,随着采样尺度的增加,两种模型的模拟精度都有所下降,BP神经网路的插值精度和Kriging模型的插值精度的差距逐渐减小;（3）两种模型在113m×113m尺度上插值精度都发生了突变,如考虑碱解氮的空间变异规律和经济因素,碱解氮的最佳采样尺度应在80～113m。 相似文献
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Sharmasarkar Florence Cassel Sharmasarkar Shankar Zhang Renduo Vance George F. Miller Stephen D. 《Water, air, and soil pollution》1999,116(3-4):605-619
Micro-spatial analysis of nitrate (NO3), an environmental contaminant partially attributed to nitrogen fertilization, can be useful for estimating its distribution in soils. A study was conducted to determine the micro-spatial distribution of soil NO3 using kriging and cokriging in a drip-irrigated and nitrogen-fertilized field. One hundred soil samples were collected in a regular grid pattern from a 10 m × 20 m plot, and analyzed for soil NO3 and pH. The effect of reduced sample size on NO3 estimation was also evaluated. The pH data indicated the soils were slightly acidic to neutral with log[NO3] values ranging from 1.66 to 2.95. These parameters were inversely related; which was probably an attribute of soil nitrification process. Sample variograms and cross-variograms suggested that the spatial distribution of pH and log[NO3] could be described by linear models in the area studied, as indicated by small MSE (mean sum error), and RKV (reduced kriging variance) values close to 1. Contour maps based on kriging and cokriging estimates indicated greater homogeneity of the variables in the south-north direction than the east-west, except for zones of high NO3 and low pH in the north-central edge and north-east corner of the grid area. Cokriging of log[NO3] estimation, using pH data, improved MSE, MSSE (mean sum square error), MKV (mean kriging variance), RKV, CEE (correlation between estimated data and error), CEM (correlation between estimated and measured data) by 46, 31, 30, 22, 96, and 98%, respectively, as compared to kriging. Lower cokriging variance for any estimated log[NO3] value, as compared to the kriging analysis, indicated that cokriging provided more accurate estimates. With reduced sample observations (n) for NO3 similar conclusions were obtained; and the estimation accuracy was maintained up to n >70. Cokriging analysis with reduced n also curtailed the analytical cost, and facilitated NO3 estimation by means of pH, which was measured at a cheaper cost. 相似文献
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秸秆与地膜覆盖条件下旱作玉米田土壤氮组分生长季动态 总被引：3，自引：2，他引：1
研究不同覆盖措施下农田土壤全氮及其活性和半活性组分在作物生长季的动态变化,有助于深入理解农田土壤氮循环过程。基于黄土高原8年春玉米覆盖定位试验,系统分析了土壤全氮、矿质氮、微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮在玉米不同生育期的动态特征。试验包括全生育期9 000kg/hm2秸秆覆盖、全生育期地膜覆盖和不覆盖对照3个处理。结果表明:(1)除硝态氮和铵态氮在苗期上升外,秸秆和地膜覆盖下土壤全氮及其组分含量在春玉米生育期基本呈苗期下降、拔节期上升、大喇叭口—抽雄期下降、灌浆和收获期回升的变化趋势;(2)与对照相比,秸秆覆盖提高了大多数生育时期0—40cm土层全氮和硝态氮含量及0—20cm土层铵态氮含量,提高各生育时期0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮含量;(3)地膜覆盖较对照提高大多数生育时期0—40cm土层硝态氮和0—20cm土层铵态氮含量,降低作物生育后期0—20cm土层全氮和0—40cm土层颗粒有机氮含量,降低大多数时期0—40cm土层微生物量氮和10—20cm土层潜在可矿化氮含量;(4)除了地膜覆盖下20—40cm土层颗粒有机氮相对含量在作物不同生育期差异不显著外,秸秆和地膜覆盖下0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮、颗粒有机氮对土壤全氮的动态均有重要贡献。总之,黄土高原的春玉米田秸秆覆盖具有明显的提升土壤全氮及其组分含量的作用,有助于培肥地力和土壤固氮;地膜覆盖则降低了作物生育后期土壤全氮及其组分含量,同时显著提高了土壤硝态氮水平,导致农田土壤氮素淋溶风险提高。 相似文献
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黑土区坡耕地次降雨硝态氮径流及壤中流迁移研究 总被引：1，自引：0，他引：1
为了研究黑土区坡耕地土壤养分硝态氮径流及壤中流迁移规律,开展了野外原位监测试验,揭示了玉米根系及犁底层影响下径流及壤中流驱动硝态氮迁移特征。结果表明:降雨特征对黑土区坡耕地地表径流影响显著,径流过程表现出多变的历程特点。不同降雨特征条件下,地表径流硝态氮迁移呈现相同的上升、下降及平缓3个阶段,约4 min上升段达到峰值开始下降,12 min以后趋于平缓。黑土区坡耕地不同降雨特征条件下壤中流增长及消退变化历程一致,快速增长阶段历时约6 min,累积出流量9.0 ml/m,快速消退阶段历时约14 min,累积出流量21.2 ml/m,中间稳定阶段壤中流径流强度为6 ml/(min·m)。壤中流稳定阶段硝态氮迁移强度约为0.09 mg/(min·m),上升及消退阶段累积迁移量平均为0.20,0.25 mg/m。上升、消退段壤中流流量(硝态氮)之和加壤中流历时与壤中流(硝态氮)峰值强度乘积,可得到壤中流(硝态氮)出流总量,两次计算与实测壤中流流量(硝态氮)误差为0.7,2.4%(1.2,11.8%),精度较高,说明计算方法可行。上升、消退段壤中流流量(硝态氮)之和加壤中流历时与壤中流(硝态氮)峰值强度乘积,可得到壤中流(硝态氮)出流总量,两次计算与实测壤中流流量(硝态氮)误差为0.7,2.4%(1.2,11.8%),精度较高,说明计算方法可行。 相似文献
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土壤水氮动态及作物生长耦合EPIC-Nitrogen2D模型 总被引：2，自引：1，他引：1
为计算农业区不同作物生长条件下土壤水氮迁移转化过程,该文基于Erosion/Productivity Impact Calculator(EPIC)作物模型建立了作物根系生长子模块,将其进行有限元数值离散,与土壤氮素迁移转化模型Nitrogen2D耦合,使模型能计算作物生长条件下土壤水氮迁移转化过程。该作物生长模块可计算多种胁迫下作物根系对土壤水分和氮素的动态吸收速率,及作物收获时的生物量和吸氮量。采用武汉大学灌溉排水试验场冬小麦生长条件下土壤水氮试验数据对模型进行了率定,并用于土壤水氮分布和作物生物量预测,土壤含水率、氮素的模拟值与实测值的一致性系数分别为0.86~0.97、0.52~0.98,Nash效率系数为0.59~0.90(含水率)、0.44~0.93(土壤氮素),说明模拟结果与实测值吻合度较高。同时,分别采用该文的作物生长模块和简单根系吸收模块计算根系吸氮过程,结果显示,简单根系吸收模型会显著高估作物吸氮量,而作物生长模型则由于考虑了根系生长和各环境因子的胁迫作用,计算结果更符合作物实际吸氮过程,计算的根系吸氮量相对均方根误差为3.4%~46%。 相似文献
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《Communications in Soil Science and Plant Analysis》2012,43(1-2):143-154
Abstract Production of high‐quality sugar beets requires precise nitrogen (N) fertilizer management with N recommendations based on a measurement of residual nitrate‐N to 120 cm (4 ft) soil depth. The objective of this study was to determine the agronomic and economic aspects of using different grid cell sizes for sampling soil nitrate‐N. A 5‐ha field (12.4 acre) was soil sampled for nitrate‐N using 18.3×18.3 m grid cells in 1997 and 1998. Nitrogen application maps for four different grid cell sizes 18.3×18.3 m (60×60 ft), 54.9×54.9 m (180×180 ft), 91.4×91.4 m (300×300 ft), and 128×128 m (420×420 ft) were developed from these soil samples and compared with a conventional average for each field. The five nitrogen fertilizer treatments adjusted for grid cell size were applied with a fertilizer truck equipped with a variable rate applicator in two replicates of 274‐m long strips. Sugar beet quality was determined on root samples taken immediately before root harvest on a 18.3×18.3 grid. Root yield was determined with a conventional harvester equipped with a yield monitor. The nitrogen fertilizer application maps derived from the 54.9×54.9 m, 91.4×91.4 m, and 128×128 m soil sampling grids were similar in 1997. The application map derived from 18.3×18.3 m grid cell size was different from the application maps derived from larger grid cell sizes. Although there were differences in N application maps, there were no differences in root yield, root quality, or recoverable sucrose among grid cell sizes or constant rate applications in either 1997 or 1998. 相似文献
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利用计算机模拟采样确定合理的土壤采样密度(英) 总被引：1，自引：1，他引：1
为了解决土壤采样中精度与经济性的平衡问题，利用计算机模拟采样研究了规则网格土壤采样时合理的采样点密度。首先构造了一个数学扩散模型，设置2～4个种子在一个100×100网格（1×1单位）的不同地方，根据扩散模型进行扩散和叠加，生成模拟的土壤属性分布地图，其结果可很好地模拟某些土壤属性的分布。利用计算机按照不同的网格单元尺寸（如3×3，5×5，7×7等）进行采样，之后利用采样值进行IDW插值处理，将数据点恢复到原始的10000个，并把插值结果与原始值进行比较即可得到采样误差。研究结果表明，当采样网格单元尺寸为属性地图输出栅格单元尺寸的11倍和17倍时，相对采样误差分别为10%和15%。合理的采样密度可以根据允许的采样误差及要求的属性地图输出栅格单元尺寸而定。 相似文献
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鲁西平原毛白杨造林地土壤全氮空间变异性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以位于鲁西平原冠县毛白杨6.0hm2造林地为研究区,将土壤在水平方向按50m×50m分为24块样地,每块样地分为0～20cm,20～40cm,40～60cm三层取样,进行三维空间采样和室内土壤全氮含量测定,对土壤全氮空间分异规律进行研究。结果表明:研究区土壤全氮在林地尺度存在一定的空间变异;从研究区土壤总体分异状况看,土壤全氮含量范围是0.02～0.46gkg-1,总体均值为0.17gkg-1,三个层次土壤全氮含量分别为0.33±0.06gkg-1,0.14±0.04gkg-1,0.05±0.02gkg-1,全氮含量属于最低水平。三个层次土壤全氮含量变异系数分别为19%、32%、39%,变异程度属于中等变异水平,土壤全氮随着土层加深分异程度明显增大。土壤全氮含量在不同土壤层次水平变化复杂,0～20cm层西北高,东南部低,20～40cm和40～60cm两层变化恰好与之相反。研究结果可为毛白杨造林试验地布设、养分精准管理、确定合理采样数提供依据。 相似文献
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施氮量对植烟土壤不同土层无机氮质量含量的调控 总被引：5，自引：0，他引：5
为研究不同施氮量对土壤各层次和烤烟各生长期土壤中无机氮质量含量的影响,大田试验中设置5个氮肥施用量并分配在基肥、苗肥和追肥时期施用,烟苗移栽后第5周开始分7次钻取3个土层样,样品冷藏贮存并用流动注射分析仪测定硝态氮和铵态氮质量含量。结果表明：各施氮处理在移栽后第6周前0～20 cm土壤中硝态氮质量含量大于铵态氮,施用氮肥越多,土壤中无机氮质量含量提高幅度越大,施氮肥对0～20 cm土壤中无机氮质量含量的影响在烟株生育前期要远大于对20～40 cm土壤中无机氮质量含量的影响,同一时期不同深度比较,0～20 cm土层中硝态氮质量含量略大于20～40 cm和40～60 cm土层的硝态氮质量含量;烟株移栽7周后,0～20 cm土层中硝态氮被极大耗竭。各施氮量在各土层铵态氮质量含量变化幅度远大于硝态氮,铵态氮质量含量从第6周即开始上下波动,并在50 mg/kg附近上下变动,第8周土壤各层铵态氮质量含量有一个上升峰,而硝态氮质量含量在第7周停止快速下降后进入0～100 mg/kg范围的较平稳波动阶段。认为：不同施氮量对于生育前期和0～20 cm土层硝态氮质量含量影响深刻,但促进烤烟打顶前足量吸收并形成健壮烟株的合适施氮量还需结合烟草产量与品质而定;铵态氮调控是调节后期氮供应的关键。 相似文献
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《Communications in Soil Science and Plant Analysis》2012,43(19-20):1721-1736
Abstract The pre‐sidedress nitrate test (PSNT), a soil test used to refine sidedress fertilizer nitrogen (N) recommendations in corn (Zea mays L.), has shown great potential to reduce the excessive use of N fertilizer in corn production systems in the Northeast. The research reported in this paper evaluated the application of the PSNT to site‐specific management by investigating the spatial variability of several early season soil and plant indicators of N availability in a uniformly managed 16‐ha no‐till corn production field. The spatial variation in PSNT nitrate concentrations, total organic carbon (C) and N in the soil, and corn biomass yield and N content at the fifth leaf development stage were characterized from 189 samples taken during the 1994 growing season on a triangular grid with a 30 m minimum separation distance. There were no significant correlations found between any of the variables studied. All the variables studied were normally distributed with the exception of total organic C and biomass yield, both of which approximated a log‐normal distribution. Geostatistical analysis revealed significant spatial variation and spherical semivariogram models were developed for each variable. Results suggest that the average minimum grid size used in this study (30 m) may not have been adequate for an accurate estimation of nugget semivariance in total soil C and N and corn tissue N concentration. Plant indicators exhibited landscape features influencing biomass production and N uptake that were not revealed by the soil variables studied. These results illustrate the potential utility of integrating soil and plant productivity indicators to identify and address limitations to crop production using site‐specific management. 相似文献