【摘要】：耕地質(zhì)量評價涉及國計民生,影響甚廣�！陡刭|(zhì)量調(diào)查監(jiān)測與評價辦法》中要求每5年定期發(fā)布耕地質(zhì)量等級信息,以保證全面和及時地了解耕地質(zhì)量狀況及其變化情況。土壤養(yǎng)分作為耕地質(zhì)量評價中重要的一環(huán),準確高效地預(yù)測土壤養(yǎng)分的空間分布,不僅可以為耕地質(zhì)量評價提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),也可以為土壤養(yǎng)分空間分布預(yù)測提供理論參考。以位于川東平行嶺谷區(qū)中心的重慶市長壽區(qū)作為研究區(qū)域,綜合考慮植被因子(歸一化差異植被指數(shù))、氣候因子(年降水量、年均溫)、地形因子(高程、相對坡度位置、溝谷深度、地形濕度指數(shù)、垂直到溝谷距離)、成土母質(zhì)四類環(huán)境變量,評價空間插值方法(普通克里格、反距離權(quán)重)、機器學習方法(分類回歸樹、隨機森林)和混合地統(tǒng)計學方法(隨機森林殘差克里格)預(yù)測研究區(qū)內(nèi)十種土壤養(yǎng)分(土壤pH值、土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量,各5162個樣點;土壤有效硫、有效銅、有效鐵、有效鋅、有效硼含量,各316個樣點)空間分布精度,并使用隨機森林分析影響研究區(qū)土壤養(yǎng)分空間變異的主要因素。最后選擇預(yù)測精度最優(yōu)的模型對研究區(qū)土壤養(yǎng)分的空間分布進行制圖。主要研究結(jié)論如下:(1)研究區(qū)土壤pH值(5.90±0.86)總體上呈酸性,土壤有效磷(20.38±11.68 mg/kg)、有效硫(49.39±61.65 mg/kg)、有效銅(2.18±1.28 mg/kg)、有效鐵(98.62±69.45 mg/kg)和有效鋅(1.60±0.91 mg/kg)含量處于豐富水平,土壤有機質(zhì)(17.46±5.89 g/kg)、堿解氮(59.57±15.76 mg/kg)和速效鉀(69.49±21.59mg/kg)含量處于中等水平,土壤有效硼(0.31±0.21 mg/kg)含量處于較缺水平。土壤養(yǎng)分變異系數(shù)在14.58%-124.83%之間。除土壤有效硫含量為強烈變異外,其余均為中等程度變異。(2)土壤pH值、土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、有效硫、有效銅、有效鐵、有效硼含量在不同類型成土母質(zhì)中存在顯著差異(P0.05)。其中,由上侏羅統(tǒng)遂寧組砂泥巖發(fā)育的土壤pH值均值最高(6.77±0.69);由二疊系和三疊系灰?guī)r發(fā)育的土壤有機質(zhì)(27.34±8.62 g/kg)和速效鉀(79.31±27.29 mg/k)含量均值最高;由中侏羅統(tǒng)沙溪廟組粉砂巖發(fā)育的土壤堿解氮(61.05±14.53mg/kg)、有效磷(21.65±12.10 mg/kg)和有效鐵(109.03±67.75 mg/kg)含量均值最高;由三疊系須家河組砂巖發(fā)育的土壤有效硫(67.20±73.68 mg/kg)、有效銅(3.21±1.88 mg/kg)和有效硼(0.39±0.25 mg/kg)含量均值最高;土壤有效鋅含量(1.41-1.71 mg/kg)在不同類型成土母質(zhì)中差異不顯著。(3)土壤pH值和土壤有機質(zhì)含量與土壤有效硫、有效銅、有效鐵、有效鋅、有效硼含量密切相關(guān)。其中,土壤pH值與土壤有效硫、有效鐵、有效鋅含量呈極顯著負相關(guān)關(guān)系(P0.01),相關(guān)系數(shù)分別為-0.17、-0.57、-0.25。土壤有機質(zhì)含量與土壤有效硫、有效銅、有效鐵、有效鋅、有效硼含量均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P0.01),相關(guān)系數(shù)分別為0.47、0.67、0.36、0.26、0.43。(4)研究區(qū)土壤養(yǎng)分在空間上存在中等或強烈空間自相關(guān)性。土壤pH值和土壤有效硼含量的塊金效應(yīng)分別為27%和50%,屬于中等程度空間自相關(guān);土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、有效硫、有效銅、有效鐵和有效鋅含量的塊金效應(yīng)均小于25%,屬于強烈空間自相關(guān)。(5)運用隨機森林計算環(huán)境變量在土壤養(yǎng)分預(yù)測模型中的相對重要性。結(jié)果表明,對預(yù)測土壤養(yǎng)分空間分布最重要的三個環(huán)境變量依次為:土壤pH值受成土母質(zhì)、年均溫和溝谷深度影響最大;土壤有機質(zhì)含量受年均溫、高程和溝谷深度影響最大;土壤堿解氮含量受年均溫、溝谷深度和植被指數(shù)影響最大;土壤有效磷含量受溝谷深度、年降水量和年均溫影響最大;土壤速效鉀含量受年均溫、溝谷深度和植被指數(shù)影響最大;土壤有效硫含量受土壤有機質(zhì)含量、土壤pH值和植被指數(shù)影響最大;土壤有效銅含量受土壤有機質(zhì)含量、植被指數(shù)和年均溫影響最大;土壤有效鐵含量受土壤pH值、土壤有機質(zhì)含量和溝谷深度影響最大;土壤有效鋅含量受土壤pH值、土壤有機質(zhì)含量和地形濕度指數(shù)影響最大;土壤有效硼含量受土壤有機質(zhì)含量、溝谷深度和植被指數(shù)影響最大。由此可見,對于土壤pH值、土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量,年均溫和溝谷深度表現(xiàn)出普遍的重要性;對于土壤有效硫、有效銅、有效鐵、有效鋅和有效硼含量,土壤pH值和土壤有機質(zhì)含量表現(xiàn)出普遍的重要性。(6)使用五種模型分別對十種土壤養(yǎng)分的空間分布進行預(yù)測并比較其精度,結(jié)果表明,不同土壤養(yǎng)分的最優(yōu)預(yù)測模型存在差異。其中,土壤pH值、土壤有效磷、速效鉀含量的最優(yōu)預(yù)測模型為反距離權(quán)重,其決定系數(shù)分別為0.87、0.61和0.81;土壤有機質(zhì)、堿解氮含量的最優(yōu)預(yù)測模型為普通克里格,其決定系數(shù)分別為0.80和0.69;土壤有效硫、有效鐵和有效鋅含量的最優(yōu)預(yù)測模型為隨機森林,其決定系數(shù)分別為0.18、0.63、0.38;土壤有效銅含量的最優(yōu)預(yù)測模型為分類回歸樹,其決定系數(shù)為0.34;土壤有效硼含量的最優(yōu)預(yù)測模型為隨機森林殘差克里格,其決定系數(shù)為0.25。由此可見,對于樣點數(shù)量較多的土壤養(yǎng)分,空間插值方法的預(yù)測精度更高;對于樣點數(shù)量較少的土壤養(yǎng)分,機器學習方法和混合地統(tǒng)計學方法的預(yù)測精度更高。
【圖文】：

11圖 3-1 研究區(qū)區(qū)位、采樣點及數(shù)字高程模型（DEM）Fig 3-1 Location of study area and distribution of sampling points and digital elevation model(DEM)

圖 3-2 地形因子圖Fig 3-2 Maps of topographic attributes3.3.2 成土母質(zhì)成土母質(zhì)（Stratum, ST）源于 1：50 0000 地質(zhì)圖，經(jīng)矢量化得到（圖 3-3）。研究區(qū)共有 5 種成土母質(zhì)，包括二疊系和三疊系灰?guī)r（ST1），，三疊系須家河組砂
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S158.3

【參考文獻】

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本文編號：2648310