本文關(guān)鍵詞：吉林省中部黑土區(qū)土壤養(yǎng)分時空變異規(guī)律及精準管理區(qū)劃分的研究

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【摘要】：眾所周知,黑土是一種腐殖質(zhì)層厚,自然肥力高的土壤類型,但長期開墾種植及自然因素等影響,黑土肥力已逐漸下降。黑土是吉林省的主要土壤類型之一,玉米是吉林省的主產(chǎn)作物。針對以往的黑土區(qū)土壤肥力變化規(guī)律研究工作,只注重單一空間、單一時間關(guān)系和目前精準農(nóng)業(yè)實施中存在著樣本采樣尺度不統(tǒng)一,不同區(qū)域的土壤養(yǎng)分時空變異規(guī)律不明晰,導(dǎo)致農(nóng)田精準管理區(qū)劃分和精準施肥決策缺乏智能性的現(xiàn)狀,本文在國家“863”項目“玉米精準作業(yè)系統(tǒng)研究與應(yīng)用”的實施過程中,選擇吉林省糧食主產(chǎn)區(qū)榆樹市和農(nóng)安縣的黑土區(qū)作為研究區(qū)域,以黑土區(qū)土壤養(yǎng)分時空變異特征為突破口,運用3S技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),進行了吉林省中部黑土區(qū)土壤養(yǎng)分時空變異及精準管理區(qū)劃分的研究,明確了吉林省中部黑土區(qū)土壤養(yǎng)分時空分布特性和規(guī)律,為黑土區(qū)精準管理區(qū)的劃分和變量施肥、配方施肥等精準農(nóng)業(yè)技術(shù)的實施提供核心支撐技術(shù)。研究結(jié)果如下:1、黑土區(qū)土壤養(yǎng)分空間分布特性的差異應(yīng)用普通克里格插值法分析土壤養(yǎng)分空間分布特征可知:不同區(qū)域:農(nóng)安縣和榆樹市,土壤堿解氮、有效磷含量的空間分布呈現(xiàn)出從南到北、由西向東逐漸增加趨勢,而土壤速效鉀含量的空間分布趨勢則相反,且均呈現(xiàn)空間分布不均的現(xiàn)象;相同區(qū)域內(nèi):榆樹市弓棚鎮(zhèn)土壤堿解氮和農(nóng)安縣靠山、合隆和燒鍋鎮(zhèn)土壤有效磷含量呈現(xiàn)出從南到北、由西向東逐漸增加的趨勢,且不同等級區(qū)域相互嵌合在一起,局部塊偏高或偏低,空間變異結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。不同采樣尺度下的土壤養(yǎng)分空間分布狀況的研究表明:土壤養(yǎng)分含量在40m×40m和80m×80m尺度上均表現(xiàn)出較強的空間相關(guān)性,以此制作的施肥處方圖可直接用于變量施肥;土壤養(yǎng)分含量在160m×160m尺度上表現(xiàn)出中等的空間相關(guān)性,可按田塊制作施肥配方圖用于測土配方施肥,同等情況下可降低采樣成本和工作量;土壤養(yǎng)分含量在245m×245m尺度上,也表現(xiàn)出一定的空間相關(guān)性,可用于對不同土壤類型或同一類型不同肥力田塊的土壤養(yǎng)分狀況進行評價。2、黑土區(qū)農(nóng)田土壤養(yǎng)分時空變異規(guī)律研究基于密度(DBSCAN)算法對農(nóng)安縣不同數(shù)據(jù)集土壤養(yǎng)分聚類結(jié)果的準確率分別達到90.20%、89.54%、94.77%,說明該算法的可靠性;對同一數(shù)據(jù)集土壤養(yǎng)分聚類結(jié)果將農(nóng)田地塊分為五大類,根據(jù)類別養(yǎng)分含量和空間位置聚類,整個田間地塊被劃分為比較明顯的三類地塊�；诟倪M的K均值(X-means)算法對榆樹市連續(xù)多年變量施肥的農(nóng)田土壤養(yǎng)分聚類結(jié)果表明:變量施肥第五年與第三年、第一年和變量施肥前相比,土壤養(yǎng)分的分類比例數(shù)趨于均勻,表明經(jīng)過變量施肥土壤肥力逐漸均衡;基于快速無監(jiān)督多尺度模糊聚類(FUMF)算法,對農(nóng)安縣2005年-2012年連續(xù)八年土壤養(yǎng)分數(shù)據(jù)的聚類結(jié)果表明,土壤肥力經(jīng)過精準施肥后趨于均衡和上升。3、土壤養(yǎng)分和作物產(chǎn)量空間變異規(guī)律及相關(guān)性的研究玉米產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分空間變異特征分析表明,不同年份、不同肥力條件下,玉米產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的空間變異均較大;玉米產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分的空間相關(guān)關(guān)系研究結(jié)果表明,玉米產(chǎn)量的空間變異性與土壤有機質(zhì)和速效養(yǎng)分的空間變異性存在一定的相關(guān)性。4、基于時空聚類的土壤肥力評價及農(nóng)田精準管理區(qū)劃分的研究對榆樹市弓棚鎮(zhèn)13號村三號地連續(xù)七年變量施肥后的時空數(shù)據(jù)探索性處理表明:土壤養(yǎng)分變量具有較強的相關(guān)性;基于空間模糊聚類算法對榆樹市弓棚鎮(zhèn)春陽村土壤養(yǎng)分進行的聚類結(jié)果,將該地塊分為三種類型的精準管理區(qū);基于時空序列算法對土壤肥力時空評價結(jié)果表明:變量施肥前一年土壤肥力的差異較大,變量施肥第五年土壤肥力的差異減小,變量施肥第七年土壤肥力的差異趨于平緩。即連續(xù)多年變量施肥后土壤肥力的差異趨于平緩;對農(nóng)安縣農(nóng)安鎮(zhèn)、合隆鎮(zhèn)等鄉(xiāng)(鎮(zhèn))連續(xù)三年精準施肥后樣本數(shù)據(jù)進行時空聚類結(jié)果也表明,精準施肥后土壤肥力狀況得到改善,依據(jù)其結(jié)果進行農(nóng)田精準管理的劃分。以此為基礎(chǔ),制作了榆樹市弓棚鎮(zhèn)十三號村和農(nóng)安縣合隆鎮(zhèn)陳家店村的施肥處方圖,用于指導(dǎo)精準農(nóng)田管理區(qū)劃分和精準施肥決策。
【學(xué)位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S158

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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本文編號：1306158