本文關(guān)鍵詞：吉林省中部黑土區(qū)土壤養(yǎng)分時(shí)空變異規(guī)律及精準(zhǔn)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(zhǎng)期開(kāi)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(duì)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(shí)間關(guān)系和目前精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)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(shí)空變異規(guī)律不明晰,導(dǎo)致農(nóng)田精準(zhǔn)管理區(qū)劃分和精準(zhǔn)施肥決策缺乏智能性的現(xiàn)狀,本文在國(guó)家“863”項(xiàng)目“玉米精準(zhǔn)作業(yè)系統(tǒng)研究與應(yīng)用”的實(shí)施過(guò)程中,選擇吉林省糧食主產(chǎn)區(qū)榆樹(shù)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(shí)空變異特征為突破口,運(yùn)用3S技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),進(jìn)行了吉林省中部黑土區(qū)土壤養(yǎng)分時(shí)空變異及精準(zhǔn)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(shí)空分布特性和規(guī)律,為黑土區(qū)精準(zhǔn)管理區(qū)的劃分和變量施肥、配方施肥等精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的實(shí)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(shù)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(shì),而土壤速效鉀含量的空間分布趨勢(shì)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(shù)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(shì),且不同等級(jí)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(qiáng)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(cè)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(duì)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(jìn)行評(píng)價(jià)。2、黑土區(qū)農(nóng)田土壤養(yǎng)分時(shí)空變異規(guī)律研究基于密度(DBSCAN)算法對(duì)農(nóng)安縣不同數(shù)據(jù)集土壤養(yǎng)分聚類結(jié)果的準(zhǔn)確率分別達(dá)到90.20%、89.54%、94.77%,說(shuō)明該算法的可靠性;對(duì)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(gè)田間地塊被劃分為比較明顯的三類地塊�；诟倪M(jìn)的K均值(X-means)算法對(duì)榆樹(shù)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(guò)變量施肥土壤肥力逐漸均衡;基于快速無(wú)監(jiān)督多尺度模糊聚類(FUMF)算法,對(duì)農(nóng)安縣2005年-2012年連續(xù)八年土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)的聚類結(jié)果表明,土壤肥力經(jīng)過(guò)精準(zhǔn)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(jī)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(shí)空聚類的土壤肥力評(píng)價(jià)及農(nóng)田精準(zhǔn)管理區(qū)劃分的研究對(duì)榆樹(shù)市弓棚鎮(zhèn)13號(hào)村三號(hào)地連續(xù)七年變量施肥后的時(shí)空數(shù)據(jù)探索性處理表明:土壤養(yǎng)分變量具有較強(qiáng)的相關(guān)性;基于空間模糊聚類算法對(duì)榆樹(shù)市弓棚鎮(zhèn)春陽(yáng)村土壤養(yǎng)分進(jìn)行的聚類結(jié)果,將該地塊分為三種類型的精準(zhǔn)管理區(qū);基于時(shí)空序列算法對(duì)土壤肥力時(shí)空評(píng)價(jià)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(duì)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(zhǔn)施肥后樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空聚類結(jié)果也表明,精準(zhǔn)施肥后土壤肥力狀況得到改善,依據(jù)其結(jié)果進(jìn)行農(nóng)田精準(zhǔn)管理的劃分。以此為基礎(chǔ),制作了榆樹(shù)市弓棚鎮(zhèn)十三號(hào)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(zhǔn)農(nóng)田管理區(qū)劃分和精準(zhǔn)施肥決策。
【學(xué)位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S158

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 孫吉貴;劉杰;趙連宇;;聚類算法研究[J];軟件學(xué)報(bào);2008年01期

2 龔建華,林琿,肖樂(lè)斌,謝傳節(jié);地學(xué)可視化探討[J];遙感學(xué)報(bào);1999年03期

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本文編號(hào)：1306158