应用地理信息系统了解印度卡纳塔克邦北部土壤有效养分空间变异
J. B. Kambale1*和H. V. Rudramurthy2
1印度农业科学大学农业学院农业工程系，印度雷丘尔585287
2印度农业科学大学Bheemarayanagudi农学院土壤科学与农业化学系，印度雷丘尔585287
http://dx.doi.org/10.12944/CWE.12.1.20
区分土壤肥力的空间变异性对立地特定养分施用具有重要意义。为了了解情况，从印度卡纳塔克邦雅德吉尔区Vandurga村收集了25个土壤样本。分析样品的电导率(EC)，氢的功率(pH)、有机碳(OC)、氮(N)、磷(P)2O5)和钾(K2O)。19)利用常规统计分析和ArcGIS技术获取土壤速效养分分布和空间变异性信息。分析结果表明，土壤EC变化范围为0.13 ~ 0.25 dS/m，平均值为0.18 dS/m。PH分数从6.62到8.82不等，平均为7.89。有效OC范围为0.14% ~ 1.90%，平均值为0.78%。同样的，N, P的平均值2O5和K2O分别观察到215.3公斤/公顷、31.5公斤/公顷和513.4公斤/公顷。EC的SD和CV分别为0.031和16.69%H， c, n, p2O5和K20分别为0.56与7.04、0.39与51.16、100.9与46.86、19.12与60.61、160.88与31.33。各种养分的空间变异图显示了土壤养分有效性的巨大差异。这种变化是由于施肥不均衡造成的。建议根据土壤养分的不同，选择不同的土地进行适当的养分施用。
土壤肥力;kolmogorov - Smirnov (K-S)检验;Dukey数据充分性检验;逆距离加权(IDW)
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Kambale J. B, Rudramurthy H. V.地理信息系统在印度卡纳塔克邦北部土壤速效养分空间变异研究中的应用。生态学报，2017;12(1)。DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.12.1.20
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介绍
传统的土壤肥力管理方法将整块田视为一组土壤，在计算肥料需要量时也将整块田视为一组土壤。背诵土壤空间变异性在野外有着巨大的困难，在使用最新的先进工具和技术即．全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)和许多其他系统开始运作。许多科学家在不同地点进行的研究表明，GIS是一套有效的工具，用于收集、存储、检索、转换和显示空间数据。1自然资源管理小组的科学家们也广泛使用GIS制作一个地区的土壤肥力图，这有助于了解土壤肥力的时空状况，这将有助于计算出适合施肥数量的具体地点的建议。像GPS和GIS这样的技术可以精确地绘制农田地图，并有助于理解土壤肥力因素之间复杂的空间关系。2值得注意的是，准备好的选定地点的土壤肥力状况图可以帮助指导各种利益相关者，如农业社区的人们、工业部门的制造商和规划人员，确定一年中不同种植季节对各种土壤可用养分的需求，并根据作物强度和种植模式预测需求的增加。2，3.指出土壤性质在空间上的变化受多种因素的影响，如母质、地形、气候、植被和土地管理。土壤的空间变异性是确定生产区域养分限制带以减少养分利用的必要条件。因此，精准农业主要依赖于对土壤肥力空间变异的管理，这是制约粮食生产的主要因素。4因此，本研究采用传统的统计分析和ArcGIS工具来获取土壤速效养分的分布和空间变异性信息。
材料与方法
研究区域
本研究在Shahapur taluk的Vandurga村进行，地理位置位于北纬16.64 - 16.65，东经76.69 - 76.70之间(图1)，总研究面积为40 ha。该村位于卡纳塔克邦东北部干旱区(第2区)，沙哈普尔支流运河部分灌溉克里希纳河。研究区地形起伏起伏，地理上岩石体系为花岗岩-成因杂岩，属于太古界。它还享有半干旱气候，年平均降雨量为656毫米，最低气温为210摄氏，那里的最高温度是35度0C。
 |
|
土壤取样和分析
在以2 km为半径的农户田间随机采集25份土壤样品(深度0 ~ 20 cm)。同时，利用GPS (Trimble Juno-3D)装置记录各采样点的全球定位数据，在Kharif(西南季风开始)作物播种前评估土壤肥力状况的空间变异性。所有从不同地点收集的土壤样本都被用于实验室分析。在分析土壤有效养分之前[电导率(EC)]， pH，土壤有机碳(OC)，氮(N)，磷(P)2O5)和钾(K2O)]所有收集的土壤样品都经过风干，并按照标准实验室程序通过2毫米大小的BSS(8)和ASTM(10)黄铜筛进行筛选。5、6、7,8、9进行了实验室分析，以了解所有土壤样品的化学特征的肥力状况。
数据库准备
采用SPSS和ArcGIS对全部分析数据进行进一步处理。最初使用SPSS (version 19)进行常规统计分析，使用ArcMap GIS (version 9.2)进行空间分析。ArcMap GIS生成的各种地图如图1和图2所示。利用K-S检验对土壤速效养分的具体分布进行正态性评价。
结果与讨论
描述性统计
研究区所有土壤样品对土壤速效养分(EC、pH、OC、N、P)的描述性统计值2O5和K2O)见表1。计算了研究区25个地点所有有效土壤养分的平均值、最大值、最小值、标准差和变异系数。所得结果与10在乌干达的穆科纳研究区此外，由于过去经常施用各种营养物，氮、磷、钾和OC的平均值升高。
表1:土壤速效养分描述性统计。
参数值 |
土壤有效养分 |
|||||
电子商务,dS / m |
PH |
OC, % |
N,公斤/公顷 |
P2O,公斤/公顷 |
K2P5,公斤/公顷 |
|
的意思是 |
0.18 |
7.98 |
0.77 |
215.31 |
31.55 |
513.47 |
最大 |
0.24 |
8.82 |
1.90 |
527.81 |
79.62 |
994.6 |
最低 |
0.12 |
6.62 |
0.14 |
100.84 |
7.93 |
312.6 |
中位数 |
0.178 |
8.135 |
0.701 |
181.4 |
24.62 |
478.0 |
SD |
0.03 |
0.56 |
0.39 |
100.9 |
19.12 |
160.88 |
CV % |
16.68 |
7.04 |
51.16 |
46.86 |
60.60 |
31.33 |
分配充分性检验
Kolmogorov-Smirnov (K-S)检验用于确定所分析的土壤样本是否来自具有特定分布的数据集。11应用的检验是基于经验分布函数(ECDF)。K-S测试报告见表2 (a和b)。根据定义，一些异常值被删除[12]为OC, N, P2O5，和K2从研究中获得更精确的结果。K-S检验发现，pH、EC和OC符合正态分布的概率分别为0.49、0.88和0.38，而N、P不太符合正态分布2O5和K2O.还观察到，对于对数正态分布，K-S检验对研究区域评估的所有可用营养物质是一致的。
表2a: Kolmogorov-Smirnov (K-S)检验报告。
参数 |
实际平均值的95%置信区间 |
IIIrd四分位数 |
是四分位数 |
离中位数的绝对偏差 |
根据Jhon Tukey定义的异常值 |
pH值 |
7.74到8.21 |
8.40 |
7.49 |
0.43 |
- |
电子商务 |
0.17到0.19 |
0.20 |
0.17 |
2.42 |
- |
OC |
0.61到0.94 |
1.01 |
0.51 |
0.29 |
1.91 |
N |
173.7到257.0 |
101．00 |
270.00 |
140.00 |
528 |
P2O5 |
23.66到39.45 |
39.40 |
17.80 |
14.00 |
79.6 |
K2O |
447.1到579.9 |
574.00 |
397.00 |
115.00 |
995 |
表2b: Kolmogorov-Smirnov (K-S)检验报告。
项目 |
正态分布 |
对数正态分布 |
||||||
KS说 |
P |
的意思是 |
SD |
KS说 |
P |
的意思是 |
SD |
|
pH值 |
一致的 |
0.49 |
7.93 |
0.66 |
一致的 |
0.39 |
7.90 |
1．09 |
电子商务 |
一致的 |
0.88 |
0.18 |
3.42 |
一致的 |
0.54 |
0.17 |
1.22 |
OC |
一致的 |
0.38 |
0.83 |
0.45 |
一致的 |
0.30 |
0.64 |
2.16 |
N |
不太可能 |
0.01 |
242.8 |
115.3 |
一致的 |
0.63 |
203.9 |
1.57 |
P2O5 |
不太可能 |
0.01 |
35.58 |
20.59 |
一致的 |
0.99 |
26.64 |
1.93 |
K2O |
不太可能 |
0.01 |
551.5 |
183.5 |
一致的 |
0.60 |
506.8 |
1.37 |
通过IDW法插值点值，绘制出所有土壤速效养分的空间变异性图，如图2 (i ~ vi)所示。为了对研究区特定位置土壤速效养分的空间变异性进行分类，绘制出空间变异性图，清晰地显示出需要对养分进行管理的位置。不同的科学家也观察到类似的结果。13利用克里金插值技术编制马来西亚哥打京那巴鲁滑坡易感性分析图，定位滑坡易发区域。14报道了克里格技术在土壤性质预测中的准确性以及半变异函数描述工具表征连续和分类土壤属性的空间格局。
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结论
在本研究中，分析了卡纳塔克邦Yadgir区Vandurga村土壤肥力的空间变异。该研究表明，在大多数农民的田地中，有效养分存在巨大的空间变异性。很少有农民在田间发现营养缺乏，有些发现营养充足。这是由于农民施用养分不均衡造成的。因此，应根据土壤试验值，适当施用养分。本研究揭示了GIS在了解研究区土壤有效养分空间变异性以及空间插值和制图方面的有用性。
确认
作者要感谢雷丘尔农业科学大学研究部主任对这项工作的支持。特别感谢帮助我们改进稿件的未知期刊审稿人。
参考文献
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