四川农业大学开题报告

四川农业大学本科毕业论文（设计）开题报告毕业论文（设计）题目巴州区耕地土壤速效养分空间变异及其影响因素分析选题类型应用基础型课题来源横向合作项目
学院资源环境学院专业土地资源管理（测绘与地籍管理方向）
指导教师李冰职称副教授
姓名夏晓琼年级2008级学号20080259
1．立题依据
巴州区被誉为镶嵌在大巴山南麓的绿宝石，盛产水稻、小麦、玉米等10多种粮食作物和蚕丝、柑桔、烟叶、生姜等500种经济作物以及桔梗、沙参等200多种名贵中药材。

农村经济狠抓以“池园经济”为特色、以农户“五改三建”为内容的文明新村建设。

全市粮食产量1998年突破60吨大关，年均为国家提供商品粮15万吨，成为全国商品粮基地县和粮食生产交售大县。

土壤是人类赖以生存的物质基础，而肥力又是土壤的本质属性，是土壤为植物生长提供和协调营养条件和环境条件的能力，是土壤物理、化学和生物学的综合反映，是土壤生产力的基础。

土壤肥力的高低直接影响着作物的生长、发育和产量[1]。

土壤是农业生产的基础，土壤养分是施肥的重要参考依据。

全国第2次土壤普查工作查明了当时土壤养分的含量、数量和分布等情况，但是，近30年来，农业生产得到迅速发展，经过长期的农耕活动，耕地土壤养分已发生了很大变化[2]。

近年来，许多学者对四川省主要城市的土壤养分含量空间变异性作了大量研究。

随着3S技术的发展，土壤特性空间变异特征研究已成为土壤科学领域的热点之一[3]。

然而巴州区的土壤分布具有较好的连续性，不同土壤类型、地形地貌和成土母质集中差异明显。

因此，有必要进行土壤速效养分空间变异的研究，探讨土壤碱解氮、速效磷、速效钾的空间变异特征及其影响因子，具有实践性，科学性和经验性。

同时为土壤施肥管理提供科学依据,具有重要的现实意义。

2.土壤养分的研究概况
2.1土壤养分空间变异的研究进展
土壤养分的空间变异是指土壤中所含养分在不同空间位置所表现出的差异。

了解土壤养分空间变异特征对于田间施肥，提高养分利用率具有重要的意义。

目前我国测土推荐施肥技术未真正实现的一个重要原因是对土壤养分状况及空间变异情况缺乏全面系统的了解。

对土壤速效养分空间变异特征展开的研究，揭示土壤养分空间变异规律，将为实现土壤养分的精确管理提供理论依据[4]。

大尺度的土壤空间变异研究可以改进和创新土壤分类系统，提高土壤调查、制图的质量[5]；中小尺度的土壤空间变异研究有利于合理布局种植结构，有利于改善田间管理。

金继运[6]等对
我国黄淮海平原进行了不同尺度土壤养分变异特征研究，结果表明，在中小尺度上，影响土壤养分变异性的主要因素是土壤养分管理，而在大尺度上，影响土壤养分变异性因素主要是一些区域因素，如气候条件、地形地貌、土壤类型等。

不同的空间尺度、不同的地理区域、不同的人为条件的干预下，由于促成其演变空间演变的主导因素不同，形成了特定的空间变异规律。

因此，目前多数研究都明确指出其选择的空间尺度以解决对应尺度的实际问题。

进入20世纪80年代尤其是90年代以来，国内外对于中小尺度的土壤养分空间变异进行了大量的研究。

周惠珍[7]等采用以50m距离为间距的网格法进行采样，分析牧地土壤表层有效磷和速效钾等的空间变异性。

李世清[8]等通过对陕西澄城、杨凌两块地的均匀布点采样，从水平和垂直方向上分析了土壤有机质、硝态氮、铵态氮等的空间变异规律。

自由路[9]等对5.47平方公顷的地块进行了50m×50m网格取样，对各养分元素进行了分析，并根据分析结果将土壤养分分成偏斜性元素（N、P、K、S）和非偏斜性元素（其它元素）两种类型，并认为造成营养元素偏斜的主要原因是肥料引起的变异。

史利江[10]等研究了宁波市以面积为256.2平方公顷农业示范区的土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有机质和pH值的空间变异特征，结果表明，基于GIS 和地统计学方法能够很好地研究和反映农田土壤养分的空间变异规律，养分要素在一定的范围内均存在空间相关性，其中碱解氮和有效磷的空间相关性较差，施肥等随机因素对其具有较为明显的影响；而其他3种要素，尤其是有机质和pH值表现出强烈的空间相关性，表明其空间变异主要受土壤类型、母质、地形等结构性因素的影响。

国外学者自60年代提出和70年代开始研究土壤特性空间变异以来，应用地统计学方法主要偏重于研究土壤物理性质空间变异，并取得了长足进展。

80年代初期，国内学者也认识到地统计学方法在土壤特性空间变异研究中的实用性，先后在土壤的物理参数（如颗粒组成、团聚体大小、容重等）、状态参数（如水分含量、水力传导度等）等方面进行了研究。

进入80年代尤其是90年代以来，国外应用地统计学方法对土壤养分空间变异进行了大量的研究[11-12]。

相当数量的研究[13]表明，小区域范围内土壤养分是空间相关的，速效P和K的空间相关距离在30m 以下，且其相关范围受季节（时间）的影响较大。

还有一些研究指出，土壤养分空间变异可能存在于几个毫米的空间上[14]。

由于地统计学通常要求均匀取样，这给较大区域范围的土壤养分空间变异定量研究带来一定的困啊，所以以往大多数有关土壤养分的空间变异研究局限于小尺度范围。

较早应用的统计学方法研究较大尺度下土壤养分空间变异的是Yost等人[15]他们在进行了夏威夷土壤养分的空间相关性研究，结果表明土壤P、K、Ca和Mg含量的空间相关距离在32～42km之间。

近年来，土壤科学家已开始关注较大范围内土壤养分的空间变化。

Yi-Jug Chine 等[16]研究了台湾中部土壤养分的空间变化。

我国土壤养分空间变异的定量研究起步较晚，主要是90年代中期以后有一些科学工作者应用地统计学方法从事了这方面的工作。

王学锋和章衡[17]对4个地块按10m×10m的网格采取耕层土壤样品，研究了土壤有机质的空间变异性。

周惠珍和龚子同[18]采用以50m距离为间距的网
格法采取了土壤样品，分析了土壤表层速效磷、钾等的空间变异性。

李菊梅和李生秀[19]采用以5m距离为间隔的网格法采取了红油土耕层土壤147个样点，探讨了铵态氮、硝态氮、有效磷、水溶性钾、水溶性钙、水溶性镁等在空间的变异规律。

胡克林等[20]报道了对一块面积为1ha麦田内的98个观测点取样分析，讨论了两个时期不同含水率的情况下土壤养分空间变异特征，绘制了土壤养分含量等值线图，对田间氮收支平衡的空间变异也作了描述。

杨俐苹等[21]对河北陈刘营村约54ha连片种植棉田的速效磷、钾等空间变异进行了研究。

自由路等[22]通过土壤网格取样、室内分析及ASI施肥推荐等方法，在地理信息系统支持下，建立了地块和村级农田土壤养分分区管理模型，并在河北省辛集市马兰试验区进行了实施和验证，取得了很好的效果。

徐吉炎和Webster[23]利用一定的土壤调查数据对彰武县土壤表层全氮进行了半方差分析和空间插值。

张有山等[24]对北京昌平县南邵乡2640ha土地上的土壤有机质、全氮、有效磷和有效钾的空间分布特征进行了探讨，并绘制了它们的等值线图。

郭旭东等[25]研究了河北省遵化市土壤表层（0～20cm）碱解氮、全氮、速效钾、速效磷和有机质等的空间变异规律。

黄绍文等[26]对乡镇级和县级区域良田土壤养分空间变异与分区管理技术进行了研究，明确了土壤养分的空间变异规律与空间分布格局，并发现小规模分散经营体制下养分资源持续高效利用的土壤养分分区管理和作物优质高产分区平衡施肥技术。

2.2当前研究中的主要问题
纵观专家学者对土壤养分的研究，地统计学通常要求均匀取样，这给大尺度的土壤养分空间变异定量研究带来一定的困难。

但是当前的多数研究还有以下几点不足的地方：（1）研究方法的普遍施用性差，只能针对特定的研究区域或相似的研究区（2）相关统计资料难以获得，统计资料的可信度相对比较差，特别是社会经济类统计资料。

（3）研究进度的确定都是定性进行的，缺少可信的数据支持。

3．研究方案
3.1研究的主要内容
3.1.1土壤速效养分基本统计特征分析
应用常规统计学方法和SPSS软件分析土壤碱解氮、速效磷速效钾含量变化的范围，比较不同区域不同土壤类型养分含量之间的差异情况。

3.1.2土壤速效养分空间变异分析
在土壤速效养分基本统计特征分析的基础上，利用半方差函数的相关参数对土壤碱解氮、速效磷速效钾进行空间结构分析，采用空间插值法来绘制土壤速效养分空间分布图。

3.1.3影响土壤速效养分空间变异的因素
主要讨论种植方式、肥料使用情况、土壤类型、土壤质地与土壤速效养分之间的关系，为深入了解土壤速效养分状况及其空间变异情况提供一定的依据。

3.1.4土壤培肥建议与对策措施
根据土壤速效养分空间变异的影响因素分析结果，提出具体的培肥改良措施。

3.2研究的方法
3.2.1土壤样品的采集
根据四川省《测土配方施肥技术规程》（DB51/T-2006）的规定确定采样单元。

在保证土壤样品代表性的前提下，平均每45公顷布设1个采样点，在认为活动强烈的平原地区，加密布点。

每个图样以取土点为中心，在10米半径内取5～10个0——20厘米耕层土样混合而成，同时用GPS记录中心点的位置，巴州区各乡镇各土壤类型的土样同时进行采集。

3.2.2分析测定方法
土样分析项目包括碱解氮、速效磷、速效钾3个指标。

按照《测土配方施肥技术规范》的要求确定分析方法，碱解氮用碱解扩散法测定，速效磷用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾用乙酸铵浸提-火焰光度计法测定。

3.2.3数据处理
地统计学方法：利用半方差函数的相关参数对土壤碱解氮、速效磷、速效钾进行空间结构分析。

ArcGIS9.0：数字化地图、空间插值。

GS+5.3：半方差函数分析。

SPSS12.0：描述性统计分析、单因素方差分析、多重比较
5.论文进度安排
起止时间：2011年2月～2011年12月
5.1初定选题，文献综述，开题报告：2011年3～4月
5.2开题答辩：2011年4月
5.3实验数据分析处理：2011年4月～9月
5.4撰写论文：2011年10月-12月
5.5论文答辩：2011年12月
6.主要参考文献
[1]刘秀英，张爱芝，朱金花，张喜娃，等.太原市清徐县土壤养分动态分析[J].山西农业科学2007，35（9）:73~75.
[2]周敏，王秋兵，贾艳萍.基于乡镇级耕层土壤养分空间变异研究[J].中国土壤与非粮，2009（2）:11-16.
[3]韩晓日，陈思风，郭鹏程等.长期施肥对作物产量及土壤氮素肥力的影响[J].土壤通报，1995，26（6）:244～246.
[4]冯晓，乔淑，胡峰，马中杰.土壤养分空间变异研究进展[A].湖北农业科学，2010，49（7）:1.
[5]杨玉玲，文启凯，田长彦，等.土壤空间变异研究现状及展望[J].干旱区研究，2001，18（2）:50-55.
[6]金继运，自由路.精准农业与土壤养分管理[C].北京:中国大地出版社，2001.
[7]周惠珍，龚子同.土壤空间变异性研究[J].土壤学报，1996，33（3）:232-241.
[8]李世清，高亚军，李生秀.土壤养分的空间变异性及确定样本容量的研究[J].土壤与环境，2000，9（1）:56-59.
[9]自由路，金继运，杨俐苹，等.基于GIS的土壤养分分区管理模型研究[J].中国农业科学，2001，34（1）:46-50.
[10]史利江，郑丽波，柳云龙.农田土壤养分空间变异特征研究[J].河南农业大学学报，2008，42（10）:51-56，70.
[11]Chen J,Hopmans J W and Fogg G E.Sampling design for soil moisture measurements in large field trials.Soil Science.1995,159(3):155~161.
[12]Pierce F J and Sadler E J.The State of Site Specific Management for Agriculture’s Miscellaneous Publication.American Society of America,Madison,WI,1997.
[13]Cahn M D,Hummel J W and Breuer B H.Spatial analysis of soil fertility for site-specific crop management.Soil Sci.Soc.Am.J.1994,58:1240~1248.
[14]Wilcke W.Small-scale variability of metal concentrations in soil leachates.Soil Sci.Soc.Am.J. 2000,64:138~143.
[15]Yost R S,Uehara G and Fox R L.Geostatistical analysis of soil chemical properties of large land areas.I.Semivariograms.Soil Sci.Soc.Am.J.1982,46:1028~1037.
[16]Yi-ju Chien,Dar-yuan Lee,Horng-yuh Guo et al.Geostatistical analysis of soil properties of mid-west Taiwan soils.Soil Sci..1997,162（4）:291～298.
[17]王学锋和章衡.土壤有机质的空间变异性[J].土壤学报，1995，27（2）：85～89.
[18]周惠珍，龚子同和Lamp J.土壤空间变异性研究[J].土壤学报，1996，33（3）:232～241.
[19]李菊梅和李生秀.集中营养元素在土壤中的空间变异[J].干旱地区农业研究，1998，16（2）:58～64.
[20]胡克林，李保国和林启美.李贵铜和陈德立农田土壤养分的空间变异性特征[J].农业工程学报，1999，15（3）:33～38.
[21]杨俐苹，姜城，金继运等.棉田土壤养分精准管理初探[J].中国农业科学，2000，33（6）:67～72.
[22]自由路，金继运，杨俐苹等.基于GIS的土壤养分分区管理模型研究[J].中国农业科学，2001，34（1）:46～50.
[23]徐吉炎和Webster，土壤调查数据地域统计的最佳估值研究-彰武县表层土全氮量的半方差图和块状Kriging估值[J].土壤学报，1983，20（4）:419～430.
[24]张有山，林启美，秦耀东等.大比例尺区域土壤养分空间变异定量分析[J].华北农学报，1998，13（1）:122～128.
[25]郭旭东，傅伯杰，马克明等.基于GIS和地统计学的土壤养分空间变异特征研究-以河北遵化市为例[J].应用生态学报，2000，11（4）:557～563.
[26]黄绍文.土壤养分空间变异与分区管理技术研究[D].中国农业科学院博士学位论文，2001.
指导教师意见
土壤养分具有空间差异性，了解不同区域、不同土壤类型等土壤养分的空间变异具有重要意义。

土壤养分中的速效养分对农业生产，对土壤养分的有效供应具有重要的现实意义。

因此，本研究以土壤养分的空间差异性研究为基础，探讨已测区土壤速效养分的空间变异及其影响因素，提出合理培肥、土壤改良方面的建议，具有重要意义。

选题合理并且培养目标、研究内容切实可行。

能达预期目标，同意开题。

指导教师签名：李冰
2011年4月18日
注：1.选题类型：基础型、应用基础型、应用型、调研型；
2.课题来源：国家级项目、省部级项目、横向合作项目、校级项目、自选项目；。