基于地形分区IDW的复垦排土场土壤养分空间分布
发布时间：2022-01-20 12:06
准确掌握土壤养分的空间分布,对于评价复垦排土场土壤质量,并制定相应的复垦措施具有重要意义,但是排土场的复杂地形导致一般插值方法的预测效果较差。以内蒙古锡林浩特盟胜利一号露天矿北排土场为例,采用基于地形分区的反距离权重法对土壤养分（速效氮、速效钾、有效磷和有机质）进行空间插值并与常规反距离权重法和克里金插值法进行比较。结果表明,使用分区反距离权重法插值得到的交叉验证精度均高于克里金插值法与反距离权重法,除此之外,有效磷的R2值为0.22,速效氮的R2值为0.37,速效钾以及有机质的R2值分别为0.34与0.14,同样高于克里金插值法与反距离权重法。插值结果显示,排土场速效氮含量整体由北至南逐渐减少;有效磷含量仅在中心地区稍高;速效钾在研究区东北部含量偏高;土壤有机质在中心地区含量相对偏低。研究成果为露天矿排土场土壤养分评价提供借鉴。
【文章来源】：煤田地质与勘探. 2020,48(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
研究区位置及地形分区
根据图2显示，4种土壤养分元素采用分区反距离权重法插值的R2最高，其中速效氮与速效钾的R2提升较为明显，达到0.30以上。相较来说，反距离权重法对土壤养分的R2整体上也要优于传统克里金插值法。以土壤N为例，分区反距离权重法得到的研究区土壤速效氮含量为8.09～63.73 mg/kg，传统克里金方法得到的含量为11.22～55.62 mg/kg，而反距离权重法得到的含量为11.12～63.68 mg/kg；相较于反距离权重法和传统克里金插值法，分区反距离权重法对土壤N含量的预测范围更加准确，对土壤N的预测范围与实测值相差不大，能较好地预计土壤养分的极值点(较大值和较小值)，反距离权重法次之，传统克里金插值结果最差，其他土壤元素(P、K和有机质)也有相同的结果。这是因为克里金插值对于预测结果有平滑效果，使其对极值点的预测效果较差，但较小值对于排土场而言属于土壤贫瘠区，不利于植被的恢复，应当受到重视。综合比较不同空间插值方法的交叉验证结果显示，针对本研究区，分区反距离权重法插值的精度相对较高。3 讨论
据图3可知，排土场的速效氮含量整体呈现出由北至南逐渐减少的规律；而有效磷含量均偏低，仅中心地区含量有所提升；整体来看排土场的速效钾含量偏低，但东北地区含量处于水平值之上；土壤有机质整体含量偏高，中心地区含量相对偏低。平台与边坡的养分分布空间差异较大，但这种空间差异并没有表现出规律性[17]。这是由于排土场的土壤是由人为堆积而成，与自然土壤的分布规律不同，表现出明显的空间异质性。文献[18]研究发现边坡区域对水流的保持作用比平台差，且水土流失、土壤受侵蚀状况与坡度成正比，使边坡土壤养分低于平台。但本研究并无此类结论，这可能是由于研究区排土场复垦年限较短，且降水较少，多以风蚀为主，致使边坡平台之间养分分布并无规律。分区反距离权重插值方法基于排土场的地形在常规反距离插值方法上进行了改进，但是在每个分区上的反距离插值方法仍需遵循“地理学第一定律”[19]，否则插值效果不会得到改进，因此，分区反距离权重法仍然具有一定的局限性。交叉验证结果显示，速效氮和速效钾的分区反距离权重插值结果明显好于反距离权重法和传统克里金插值法，但有效磷的插值结果显示3种插值方法没有明显差异，此结果表明，有效磷在分区后，插值点仍然是空间不平稳的，因此，不适应本文采取的所有插值方法。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物炭对矿区重金属污染土壤养分影响及修复效果[J]. 徐艳,王曙光,李娟. 西部大开发(土地开发工程研究). 2019(11)
[2]巢湖流域景观生态质量时空分异评价[J]. 李素萃,赵艳玲,肖武,张禾裕. 农业机械学报. 2020(01)
[3]内蒙古平原灌区耕地土壤肥力评价方法研究——以土默川平原灌区为例[J]. 高宏艳,索全义,郑海春,郜翻身. 土壤通报. 2019(04)
[4]基于ArcGIS不同空间插值方法的降雨量预测效果对比[J]. 黄利燕. 北京测绘. 2019(07)
[5]平朔矿区开采受损及治理区土壤养分特征对比分析[J]. 王颖,冯仲科. 水土保持通报. 2019(01)
[6]胜利一号露天煤矿北排土场土壤物理性质空间分布研究[J]. 王党朝,刘慧芳,肖武,邹玉珠,王鑫. 中国煤炭. 2018(11)
[7]基于不同空间插值类型的耕地土壤有机质空间变异性分析[J]. 陈慕松,范晓晖,吴寿华. 江西农业学报. 2018(10)
[8]基于网格搜索和交叉验证支持向量机的地表土壤容重预测[J]. 郭李娜,樊贵盛. 土壤通报. 2018(03)
[9]基于GIS与分区Kriging的采煤沉陷区土壤有机碳含量空间预测[J]. 徐占军,张媛,张绍良,李乐乐,余明成. 农业工程学报. 2018(10)
[10]综合土地利用及空间异质性的土壤有机碳空间插值模型[J]. 吴子豪,刘艳芳,陈奕云,郭龙,姜庆虎,王少辰. 应用生态学报. 2018(01)
硕士论文
[1]丹棱金藏芒硝矿区土壤盐分空间分布特征研究[D]. 徐薇涵.四川农业大学 2013
[2]空间数据预处理及插值方法对比研究[D]. 王子良.合肥工业大学 2010
本文编号：3598794
【文章来源】：煤田地质与勘探. 2020,48(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
研究区位置及地形分区
根据图2显示，4种土壤养分元素采用分区反距离权重法插值的R2最高，其中速效氮与速效钾的R2提升较为明显，达到0.30以上。相较来说，反距离权重法对土壤养分的R2整体上也要优于传统克里金插值法。以土壤N为例，分区反距离权重法得到的研究区土壤速效氮含量为8.09～63.73 mg/kg，传统克里金方法得到的含量为11.22～55.62 mg/kg，而反距离权重法得到的含量为11.12～63.68 mg/kg；相较于反距离权重法和传统克里金插值法，分区反距离权重法对土壤N含量的预测范围更加准确，对土壤N的预测范围与实测值相差不大，能较好地预计土壤养分的极值点(较大值和较小值)，反距离权重法次之，传统克里金插值结果最差，其他土壤元素(P、K和有机质)也有相同的结果。这是因为克里金插值对于预测结果有平滑效果，使其对极值点的预测效果较差，但较小值对于排土场而言属于土壤贫瘠区，不利于植被的恢复，应当受到重视。综合比较不同空间插值方法的交叉验证结果显示，针对本研究区，分区反距离权重法插值的精度相对较高。3 讨论
据图3可知，排土场的速效氮含量整体呈现出由北至南逐渐减少的规律；而有效磷含量均偏低，仅中心地区含量有所提升；整体来看排土场的速效钾含量偏低，但东北地区含量处于水平值之上；土壤有机质整体含量偏高，中心地区含量相对偏低。平台与边坡的养分分布空间差异较大，但这种空间差异并没有表现出规律性[17]。这是由于排土场的土壤是由人为堆积而成，与自然土壤的分布规律不同，表现出明显的空间异质性。文献[18]研究发现边坡区域对水流的保持作用比平台差，且水土流失、土壤受侵蚀状况与坡度成正比，使边坡土壤养分低于平台。但本研究并无此类结论，这可能是由于研究区排土场复垦年限较短，且降水较少，多以风蚀为主，致使边坡平台之间养分分布并无规律。分区反距离权重插值方法基于排土场的地形在常规反距离插值方法上进行了改进，但是在每个分区上的反距离插值方法仍需遵循“地理学第一定律”[19]，否则插值效果不会得到改进，因此，分区反距离权重法仍然具有一定的局限性。交叉验证结果显示，速效氮和速效钾的分区反距离权重插值结果明显好于反距离权重法和传统克里金插值法，但有效磷的插值结果显示3种插值方法没有明显差异，此结果表明，有效磷在分区后，插值点仍然是空间不平稳的，因此，不适应本文采取的所有插值方法。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物炭对矿区重金属污染土壤养分影响及修复效果[J]. 徐艳,王曙光,李娟. 西部大开发(土地开发工程研究). 2019(11)
[2]巢湖流域景观生态质量时空分异评价[J]. 李素萃,赵艳玲,肖武,张禾裕. 农业机械学报. 2020(01)
[3]内蒙古平原灌区耕地土壤肥力评价方法研究——以土默川平原灌区为例[J]. 高宏艳,索全义,郑海春,郜翻身. 土壤通报. 2019(04)
[4]基于ArcGIS不同空间插值方法的降雨量预测效果对比[J]. 黄利燕. 北京测绘. 2019(07)
[5]平朔矿区开采受损及治理区土壤养分特征对比分析[J]. 王颖,冯仲科. 水土保持通报. 2019(01)
[6]胜利一号露天煤矿北排土场土壤物理性质空间分布研究[J]. 王党朝,刘慧芳,肖武,邹玉珠,王鑫. 中国煤炭. 2018(11)
[7]基于不同空间插值类型的耕地土壤有机质空间变异性分析[J]. 陈慕松,范晓晖,吴寿华. 江西农业学报. 2018(10)
[8]基于网格搜索和交叉验证支持向量机的地表土壤容重预测[J]. 郭李娜,樊贵盛. 土壤通报. 2018(03)
[9]基于GIS与分区Kriging的采煤沉陷区土壤有机碳含量空间预测[J]. 徐占军,张媛,张绍良,李乐乐,余明成. 农业工程学报. 2018(10)
[10]综合土地利用及空间异质性的土壤有机碳空间插值模型[J]. 吴子豪,刘艳芳,陈奕云,郭龙,姜庆虎,王少辰. 应用生态学报. 2018(01)
硕士论文
[1]丹棱金藏芒硝矿区土壤盐分空间分布特征研究[D]. 徐薇涵.四川农业大学 2013
[2]空间数据预处理及插值方法对比研究[D]. 王子良.合肥工业大学 2010
本文编号：3598794
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