基于gis和gps的烟田养分管理研究

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1、基于GIS和GPS的烟田养分管理研究基于GIS和GPS的烟田养分管理研究基于GIS和GPS的烟田养分管理研究　　摘要：利用土壤养分数据库，以地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)为平台，研究了XX烟区土壤养分的空间分布与变异。结果表明：XX烟区土壤有机质含量普遍偏低，速效磷含量中等偏低，西南部土壤速效氮水平偏低。并对XX烟区的平衡施肥提出了“增氮补磷稳钾和降氯补锌增硼”的建议。关键词：地理信息系统；全球定位系统；土壤；养分施用化学肥料是农业生产中投入资金较多的项目之一，但是，一般情况下，化肥的当季利用率不足50%[1]

2、。其原因除施肥方法不当外，与土壤养分的空间变异密切相关。近年来，随着精准农业的提出与发展，基于GIS和GPS技术对农田土壤养分进行定量的实时诊断，充分了解大田生产力的空间变异成为土壤养分管理的热点[2，3]。烟草作为一种特殊的经济作物，养分对其产量和品质影响极大，因此研究烟区土壤养分的空间分布和变异就尤为重要。目前只有较少的研究涉及到利用GIS研究田间土壤养分空间分布与变异[4，5]。本研究以XX烟草生产为例，利用GIS和GPS技术研究了XX烟区土壤养分的变异情况，为烟区实施定位、定量的精准田间养分管理提供理论依据。1材料与方

3、法1.1土壤样品采集根据全国第二次土壤普查中土壤采集方法进行土壤采样[6]。在河南省XX市选择有代表性的植烟土壤，取耕层0～20cm土样。每个采样点代表的面积为20hm2，共采集土壤样品697个，在样品采集的同时用GPS定位。采集的样品经处理后，分析土壤有机质、全氮、全磷、全钾、pH值、有效氮、速效磷、速效钾、交换性钙、镁、有效硫、水溶性氯、有效铁、锰、铜、锌、硼和钼等养分[6]，测定数据采用SAS统计软件进行统计分析，结果见数据表1。1.2采样点数字化首先将697个采样点的GPS定位的经纬度信息由度、分、秒格式转换为度的格式

4、，然后导入到地理信息系统软件ARCGIS8.3中，生成点状的SHP文件，再套合上1：25万XX市政区电子地图，如图1所示。 　　图1.XX植烟区土壤采样点分布1.3数据分析将采样点的ID号与土壤养分数据ID号链接，在ARCGIS83环境中利用空间分析模块中的KRIGlNG插值方法将各点养分信息和成XX市植烟区养分平面分布图。2.结果与分析2.1XX植烟区土壤养分分布状况从土壤养分化验结果表1和图2可以看出，XX烟区土壤pH值多在7.0以上，偏碱性，具有北方石灰性土壤的特性；速效氮和速效磷含量处于中等水平，钙含量高，钾钙比偏低，

5、土壤微量元素：铁、锰、铜基本不缺，硼、钼偏少，锌含量差异较大；部分地块土壤中氯含量偏高。2.2土壤中有机质和氮磷钾空间分布XX烟区土壤有机质和氮磷钾空间分布如图3所示，从图中可以看出，XX植烟区土壤有机质含量基本在10.5g/kg以下，只有灵宝市和陕县部分烟区超过1.48%，相关研究表明，优质烤烟生产的土壤有机质含量以15.0g/kg-25.0g/kg[7]为宜，因此，土壤有机质含量偏低已成为保持烟区烟叶“浓香型”质量风格特色的制约因素之一。 表1.XX烟区土壤养分分析结果 　　图2.XX植烟区pH值空间分布XX烟区速效氮平均

6、水平普遍在79.87mg/kg以下，卢氏县的多数烟田和陕县、渑池县部分烟田的土壤速效氮含量已降至50mg/kg以下，多数地区应该注意适当增加氮肥的施用量，以保证烟叶生产一定的单产水平。植烟土壤最适宜的速效磷含量范围在10-20mg/kg之间[8]，XX烟区土壤的速效磷含量多数在8～15mg/kg，属中等偏低水平，因此应注意适当补充磷肥。钾对烤烟正常生长和品质至关重要，因此对植烟土壤速效钾含量的正确评价和有针对性地施用钾肥对生产优质烤烟有重要意义。植烟土壤最适宜速效钾含量范围为150～220mg/kg[7]，从XX烟区土壤钾空间

7、分布分析结果看，速效钾含量普遍在155-230mg/kg，符合生产优质烤烟的基本需求，但灵宝和陕县局部地区钾含量偏低，应注意增施钾肥。2.3土壤中微量元素空间分布 　　图3.XX植烟区土壤有机质和大量元素空间分布情况根据全国烟草区划研究报告，次适宜区土壤含氯量不得超过45mg/kg，最适宜区不得高于30mg/kg的区划标准[9]，XX植烟区土壤氯含量较上世纪八十年代不足5mg/kg上升至目前较高的水平。选取的233个代表样中，氯含量在0～30mg/kg的数据有105个，占45%，31-45mg/kg数据有76个，占32.6%，

8、氯含量在46～2861mg/kq的数据有52个，占224%，其中超过100mg/kg的数据14个，占6%，空间分布上表现为西部和西南部偏高，部分地块已不宜作为基本烟田，见图4。 　　图4.XX植烟区土壤微量元素空间分布情况XX烟区土壤多属石灰性褐土，土壤中交换性钙和镁两种中量