基于GIS的土壤養分情況分析

劉志蓮

摘 要 土壤的形態和內容的內部結構都非常復雜，在形成的過程中受物理、化學等各方面因素的影響。隨著社會經濟的不斷發展，人類活動變得異常劇烈，因而也使土壤的某些性質發生了變化，如土壤的變異性等。正是因為土壤的內部活動非常活躍，所以對土壤性質的研究就顯得很復雜、很困難，而土壤養分又是土壤的重要組成部分和植物營養元素的重要源泉。基于此，探究土壤內部的變化規律，以及對土壤內部的成分進行分析，具有重要的現實意義。

關鍵詞 GIS技術；土壤養分；空間分布

中圖分類號：S158 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.17.101

1 GIS技術

GIS技術是一種用于分析信息的一種工具，與計算機聯系密切，能夠將不同功能的數據庫合成在一起[1]。GIS技術之所以能夠在社會生活中得到廣泛運用，是因為它具有對信息，尤其是對空間信息的特殊分析功能。除此之外，GIS技術在自然科學等多方面也應用廣泛，比如環境工程、生物科學等各個方面的環境檢測、土壤分析等。

2 試驗設計

2.1 研究區域概況

以云南省德宏傣族景頗族自治州作為試驗樣品采集地，該地區的氣候比較濕潤，每年的平均降水量大約在643 mm，每年的平均溫度大約在11 ℃，每年的平均日照時間大約有2 554 h，主要的土壤類型有沼澤地等。該地區有小麥、玉米等主產糧食作物。

2.2 樣品采集

試驗所需要采集的土樣空間為0～20 cm，所采集的樣本之間的間距在350 cm左右，可以根據具體情況進行調整。對于土樣的采集，一定要集中在典型地塊區域，在采集土樣的過程中，可以用一些比較精密的高端設備進行定位、記錄和分析。采樣過程中還需注意的就是人口特別集中的居民點是不能進行樣品采集的。

2.3 試驗方法和數據統計

在試驗中，如果要對有機物進行檢測，可以利用K2Cr2O7溶液和H2SO4溶液按照一定的配比混合，采用油溶法來進行檢測；檢測有效磷，可以利用NaHCO3提取易于溶解于水中的有效磷，再用鉬銻抗比色法對提取出來的有效磷的含量進行比較精準的檢測；檢測速效鉀，可以用CH3COONH4提取速效鉀，然后再用火焰光度法對速效鉀的含量進行一個精準測定。試驗完成之后，對試驗過程中的變量，運用地統計學方法來進行具體的分析和研究。地統計、Kriging插值和圖形繪制在ArcGIS 9.0軟件中完成。

3 試驗結果和分析

根據土壤內部成分的標準評價體系，對土壤里面存在的有機物和營養成分做一個粗略的評估。根據評估結果可以得出，采樣區域的土壤里面的有機物的含量比較高，為2.5～85 g·kg-1，所采取的所有土壤樣本里面的有機質含量僅有28 g·kg-1。有效磷含量的變化范圍也比較大，為8.4～42.8 mg·kg-1，所采取的所有土壤樣本的有機磷平均含量為23 mg·kg-1，速效鉀的含量變化差異也比較大。通過變異系數的大小變化，能夠觀察到樣本內部之間的變化，如表1所示。通過變異系數的大小變化，能夠觀察到樣本內部的變化。

3.1 正態分布性檢驗

由于整個試驗過程非常復雜，尤其是對數據的分析方面，所獲得的樣本數據必須符合正態分布，所以要對試驗中所獲得的數據進行檢驗，確保它們符合正態分布。這個地方可以采用K-S檢驗法，如表2所示。

3.2 耕層土壤有機質和土壤質地的關系分析

通過數據分析可以發現，采樣區域的土壤里面的某些有機物的含量在減少，表現得最為明顯的就是黏質向砂質轉變。在所采取的土樣之中，粘質、中壤質以及輕壤質的平均含量大于15 g·kg-1，在土壤有機物中，黏土的含量最高，平均高達37.9 g·kg-1，而砂質土的平均含量算是最低的了，僅有12.1 g·kg-1。從分析中可以看出，砂質土壤、沙壤質土壤的通透性很大，而且它們之中的有機物也很容易發生分解，因而無法使有機物得到聚斂。

3.3 耕層土壤有機質的時空變異分析

通過對采樣區不同年份的化驗數據分別做一個Kriging插值，然后進行試驗分析可以看出，自1982年全國土壤普查以來，該采樣區耕地區域的土壤成分發生了很大的變化，土壤里面的有機物的含量在不斷上升。調查得知，20世紀70年代該地區耕作方式比較落后，農作物種植收獲之后剩下的秸稈并沒有被回收，只是被當作廢棄物丟掉，但是耕地靠使用有機肥來維持營養成分。20世紀90年代的時候通常采取秸稈還田等措施，使有機肥不斷積累。近年來，有機肥使用數量減少，并且通過“過腹還田”技術更是提高了有機肥的含量。具體分析結果如表3所示。

3.4 耕層土壤有效磷含量和土壤質地的關系

通過對試驗數據進行分析可以發現，土壤里面的有效磷只是在黏質中的含量比較低，在別的土壤之中沒什么比較大的差異，且土壤有效磷與土壤質地、成土母質并沒有太大關系。

3.5 耕層土壤有效磷的時空變異

通過試驗，對土壤采樣區域不同年份所獲取的試驗數據進行分析可以看出，這個地區土壤成分發生了很大變化，土壤有效磷呈上升趨勢。分析得知主要是這幾年該地區大力推廣過磷酸鈣等化學肥料，從而提高了耕地中有效磷的含量，進而改善了土壤肥力，為農作物種植提供了充足的營養。土壤有效磷的時空變異如表4所示。

3.6 土壤速效鉀含量與土壤質地的關系

通過對試驗數據進行分析可以發現，采樣區的土樣中，砂質中的速效鉀的含量比黏質中的速效鉀含量少。從表5可以看出，可以看出土壤質地、成土母質決定了土壤中速效鉀的多少。

3.7 耕層土壤速效鉀的時空變異

通過試驗分析可以看出，采樣區的土壤里面的有機物含量發生了巨大的變化，尤其是速效鉀的含量一直在不斷減少。由表6可知，在實際生產過程中，農民對鉀肥使用不足。

4 結語

據試驗調查以及具體的試驗分析中可以看出，不同年份的土壤之中，不同的有機物含量發生了明顯轉變，尤其是土壤中有效磷和有機物的含量，隨著年份的遞增含量也在不斷增加。從研究調查中可以發現，該地區土壤里面有效磷等的含量主要受人類生活的影響才發生變化。例如，不同的耕作方式會影響土壤養分含量，而土壤速效鉀的的含量有所下降，時空變異逐年遞減，是因為鉀肥使用不足[2]。由此可見，該地區要想改善土壤養分情況，就要采取多種方式使土壤里面的各種養分達到一個平衡狀態，比如采取改善施肥技術、秸稈還田等措施，進而不斷提高農作物的產量。

參考文獻：

[1] 劉良梧，龔子同.全球土壤退化評價研究[J].自然資源，1995，17（1）：10-15.

[2] 王政權.地統計學及其在生態學中的應用[M].北京：科學出版社，1999.

（責任編輯：劉昀）