本文關(guān)鍵詞：精準(zhǔn)作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分和水分時(shí)空變異規(guī)律及肥力評(píng)價(jià)研究

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【摘要】：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)與載體是土壤,土壤本身又是一個(gè)復(fù)雜多變的復(fù)合體,同時(shí)受著成土母質(zhì)、環(huán)境、氣候、耕作制度和管理方式等因素影響。很多研究已證明土壤養(yǎng)分和作物產(chǎn)量與質(zhì)量在時(shí)間上和空間上都具有明顯的空間變異特性。在實(shí)際生產(chǎn)中,很多人把土壤養(yǎng)分的多少作為衡量一個(gè)區(qū)域作物產(chǎn)量和質(zhì)量的重要的指標(biāo)之一。預(yù)測(cè)土壤養(yǎng)分及其空間變化特征是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中精確施肥的一個(gè)重要目標(biāo)。掌握種植區(qū)土壤養(yǎng)分的空間和時(shí)間變異,是實(shí)施精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理方式的基礎(chǔ),它也是關(guān)系到我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大技術(shù)問(wèn)題。本研究地點(diǎn)選擇在吉林省榆樹(shù)市精準(zhǔn)作業(yè)示范區(qū),研究對(duì)象是黑土,采用統(tǒng)計(jì)學(xué)、地統(tǒng)計(jì)學(xué)、時(shí)序分析法以及主成分分析和聚類(lèi)分析等方法,研究土壤養(yǎng)分和水分時(shí)空變異規(guī)律以及對(duì)土壤肥力狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。通過(guò)研究主要取得以下結(jié)果:1、基于統(tǒng)計(jì)學(xué)研究精準(zhǔn)作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分的空間變異規(guī)律(1)基于常規(guī)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析土壤養(yǎng)分的基本特征研究結(jié)果表明:土壤中的堿解氮、有機(jī)質(zhì)、土壤水、pH值的分布經(jīng)檢驗(yàn)完全屬于正態(tài)分布,而速效磷、速效鉀轉(zhuǎn)換后服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布;土壤的有機(jī)質(zhì)與pH值的變異系數(shù)均低于10%,其空間變異特征為弱變異性。土壤pH值的變異系數(shù)只有2.88%,這表明土壤的酸堿度是穩(wěn)定性較好的變量,受人為因素影響的程度小。其它參數(shù)堿解氮、速效磷、速效鉀及土壤水的變異系數(shù)均在11.15%-48.59%之間,均屬于中等空間變異性。(2)基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析研究土壤養(yǎng)分的空間趨勢(shì)分析結(jié)果表明:利用趨勢(shì)曲線方式分析土壤中的堿解氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)、土壤水、pH值的左后和右后投影情況,掌握各屬性特征的由東向西和由南向北的變化趨勢(shì);應(yīng)用克里格插值方法來(lái)研究區(qū)土壤屬性指標(biāo)的空間分布狀況,其變異情況具有如下特征:除土壤水的空間相關(guān)性較弱之外,其它幾種養(yǎng)分的屬性值的空間相關(guān)性為中等,表明土壤養(yǎng)分變異是由區(qū)域因素和非區(qū)域因素共同作用的結(jié)果。2、基于時(shí)間序列模型的土壤溫度與濕度變異規(guī)律的研究通過(guò)應(yīng)用多種曲線模型預(yù)測(cè)比較分析,結(jié)果表明:以小時(shí)為單位的情況下,溫度預(yù)測(cè)用三次指數(shù)平滑曲線模型效果相對(duì)較好,濕度用一次指數(shù)平滑模型效果相對(duì)較好;以天為單位時(shí)間段的間隔時(shí),溫度預(yù)測(cè)可以用一次指數(shù)平滑模型來(lái)預(yù)測(cè),濕度可以用二次滑動(dòng)平均來(lái)模擬。它們的相對(duì)誤差均是以小時(shí)為單位的比以天為單位的相對(duì)誤差要小。但從應(yīng)用曲線估計(jì)法對(duì)溫度和濕度的預(yù)測(cè)分析結(jié)果可以看出,溫度比濕度更適合用此方法進(jìn)行預(yù)測(cè)。3、影響精準(zhǔn)作業(yè)區(qū)玉米產(chǎn)量的多種因素分析(1)研究作物產(chǎn)量的時(shí)序分析特征經(jīng)研究得出以下結(jié)論:如果選用曲線估計(jì)方式對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè),比較多種曲線擬合結(jié)果選擇三次函數(shù)來(lái)進(jìn)行回歸分析的效果最優(yōu);如果選用時(shí)序分析的ARIMA模型進(jìn)行預(yù)測(cè),那么時(shí)序模型ARIMA(2,1,1)預(yù)測(cè)產(chǎn)量效果較好;經(jīng)過(guò)幾輪精準(zhǔn)作業(yè)后,發(fā)現(xiàn)不同年份的產(chǎn)量均符合正態(tài)分布,產(chǎn)量的變異系數(shù)逐漸減小,且變異系數(shù)均低于20%,他們?cè)跂|西方向產(chǎn)量的趨勢(shì)線近似是平滑直線,可見(jiàn)差異性逐漸在減弱。(2)研究土壤中微量元素B空間自相關(guān)性結(jié)果表明:根據(jù)Moran’s I系數(shù)評(píng)定法確定精準(zhǔn)作業(yè)區(qū)的土壤B具有空間自相關(guān)性,隨著樣點(diǎn)距離的增大,變異函數(shù)值不斷增大,而且經(jīng)過(guò)相同的距離,硼的點(diǎn)云在兩個(gè)方向上的變化情況明顯不一樣,表現(xiàn)為各向異性,研究發(fā)現(xiàn)在東西方向比南北方向上具有更遠(yuǎn)距離的空間自相關(guān)性。4、數(shù)據(jù)挖掘方法在土壤肥力評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究(1)基于主成分分析方法的研究在對(duì)研究區(qū)土壤進(jìn)行主成分分析過(guò)程中,根據(jù)土壤的養(yǎng)分特征,提取累積貢獻(xiàn)率為87.98%的5個(gè)主成分,它們的各個(gè)因子的方差貢獻(xiàn)率分別是40.93%、16.45%、15.15%、9.16%和6.29%,同時(shí)并給出每個(gè)主成分的數(shù)學(xué)表達(dá)式。(2)基于聚類(lèi)分析算法的地力評(píng)價(jià)本研究以精準(zhǔn)作業(yè)區(qū)的5號(hào)地為研究對(duì)象,在聚類(lèi)距離為0.285時(shí),土壤分成四個(gè)類(lèi):第Ⅰ類(lèi)主要特征是速效磷極低型,第Ⅱ類(lèi)主要特征是堿解氮極高型,第Ⅲ類(lèi)主要特征是有機(jī)質(zhì)、速效鉀偏高型,第Ⅳ類(lèi)主要特征是速效磷偏高型,并針對(duì)不同的類(lèi)型給出相應(yīng)的施肥方案,用于指導(dǎo)實(shí)際田間管理與施肥。
【關(guān)鍵詞】：精準(zhǔn)作業(yè) 土壤養(yǎng)分 統(tǒng)計(jì)方法 時(shí)空變異 肥力評(píng)價(jià)
【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(lèi)號(hào)】：S158
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章緒論13-28
• 1.1 選題背景及意義13-16
• 1.1.1 選題背景13-14
• 1.1.2 目的和意義14-16
• 1.2 土壤養(yǎng)分的時(shí)空變異研究16-22
• 1.2.1 時(shí)空變異的概念16-17
• 1.2.2 時(shí)間變異在土壤學(xué)的應(yīng)用17
• 1.2.3 空間變異的研究方法17-20
• 1.2.4 空間變異的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.2.5 時(shí)空變異的研究進(jìn)展21-22
• 1.3 土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)研究22-26
• 1.3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系22
• 1.3.2 土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的步驟22-24
• 1.3.3 肥力評(píng)價(jià)的方法24-26
• 1.3.4 肥力評(píng)價(jià)研究進(jìn)展26
• 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)26-28
• 第二章研究區(qū)概況與研究?jī)?nèi)容28-36
• 2.1 研究區(qū)概況28-29
• 2.1.1 地理位置28-29
• 2.1.2 自然環(huán)境狀況29
• 2.2 資料的搜集與整理29-32
• 2.2.1 野外調(diào)查與采樣29-30
• 2.2.2 采樣點(diǎn)樣品分析準(zhǔn)備30
• 2.2.3 土壤養(yǎng)分指標(biāo)的選取與測(cè)定30-31
• 2.2.4 數(shù)據(jù)分析處理過(guò)程31-32
• 2.3 研究主要內(nèi)容32-34
• 2.3.1 建立精準(zhǔn)作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分和水分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)32-33
• 2.3.2 精準(zhǔn)作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分的時(shí)空變異特征研究33
• 2.3.3 篩選精準(zhǔn)作業(yè)區(qū)農(nóng)田水分、溫度的預(yù)測(cè)模型33
• 2.3.4 影響精準(zhǔn)作業(yè)區(qū)玉米產(chǎn)量的多因素分析33
• 2.3.5 精準(zhǔn)作業(yè)區(qū)土壤肥力分級(jí)評(píng)價(jià)研究33-34
• 2.4 論文研究的技術(shù)路線34-35
• 2.5 論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)35-36
• 第三章 精準(zhǔn)作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分的空間變異研究36-58
• 3.1 材料與方法36-43
• 3.1.1 土壤樣品采集36-37
• 3.1.2 數(shù)據(jù)判別和研究方法37-43
• 3.2 結(jié)果與分析43-56
• 3.2.1 土壤屬性的基本統(tǒng)計(jì)特征43-47
• 3.2.2 土壤養(yǎng)分空間變異特征47-51
• 3.2.3 土壤養(yǎng)分趨勢(shì)面分析51-52
• 3.2.4 土壤養(yǎng)分空間變異分析52-54
• 3.2.5 鄰近地塊土壤養(yǎng)分比較分析54-56
• 3.3 討論56-57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 第四章 土壤溫度與濕度的時(shí)間序列模型研究58-75
• 4.1 材料與方法58-66
• 4.1.1 數(shù)據(jù)的來(lái)源58-60
• 4.1.2 研究方法與特點(diǎn)60-62
• 4.1.3 時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型62-66
• 4.2 結(jié)果與分析66-73
• 4.2.1 土壤溫度和濕度時(shí)間序列的趨勢(shì)分析66-68
• 4.2.2 以小時(shí)為單位的預(yù)測(cè)68-71
• 4.2.3 以天為單位的預(yù)測(cè)71-72
• 4.2.4 不同時(shí)段的對(duì)比分析72-73
• 4.3 討論73-74
• 4.4 本章小結(jié)74-75
• 第五章 影響精準(zhǔn)作業(yè)區(qū)玉米產(chǎn)量的多因素分析75-93
• 5.1 材料與方法75-80
• 5.1.1 數(shù)據(jù)獲得方式75
• 5.1.2 研究的方法75-80
• 5.2 結(jié)果與分析80-91
• 5.2.1 玉米產(chǎn)量的時(shí)間序列曲線80-81
• 5.2.2 玉米產(chǎn)量的ARIMA(p,d,q)模型識(shí)別81-84
• 5.2.3 微量元素硼的空間自相關(guān)性分析84-87
• 5.2.4 多年玉米產(chǎn)量時(shí)序空變異比較分析87-91
• 5.3 討論91
• 5.4 本章小結(jié)91-93
• 第六章 數(shù)據(jù)挖掘方法在土壤肥力評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究93-110
• 6.1 材料與方法93-99
• 6.1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與指標(biāo)選擇93
• 6.1.2 主成分析方法與原理93-96
• 6.1.3 聚類(lèi)分析方法與原理96-99
• 6.2 結(jié)果與分析99-109
• 6.2.1 主成分析的結(jié)果99-106
• 6.2.2 建立數(shù)據(jù)庫(kù)106-109
• 6.3 討論109
• 6.4 本章小結(jié)109-110
• 第七章結(jié)論與展望110-113
• 7.1 主要研究結(jié)論110-112
• 7.2 研究展望112-113
• 參考文獻(xiàn)113-125
• 作者簡(jiǎn)介125-126
• 致謝126

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 紀(jì)仰慧;王晨軼;朱海霞;姜麗霞;張劍俠;;松嫩平原土壤濕度時(shí)序變化特征[J];中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào);2013年02期

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本文編號(hào)：762021