專利名稱：土壤養分分區管理方法
技術領域：
本發明屬于農業土壌學中的土壤養分管理技術領域，具體涉及ー種土壤養分分區
管理方法。
背景技術：
管理好土壤養分，合理進行施肥，是關系到我國農業可持續發展的重大技術問題。土壤養分的狀況直接影響種植物的產量和質量。因此，研究土壤養分狀況，針對土壤養分狀態給出合理的施肥建議，是推進我國精準農業實施的前提和基礎。土壤養分具有明顯的空間變異特性，現有技術中，通常采用傳統的統計學方法描述土壤養分的空間變異特性，即:由研究人員在研究區域選擇ー塊具有代表性的試驗地，按土壤質地將試驗地在平面上劃分成若干較為均一的區域，通過計算樣本的均值、方差等來表述土壤養分的空間變異性，但該方法只考慮了變異程度的強弱，基本上是定性描述，難以定量描述土壤特性及其空間變化情況。同時，對未采樣的區域無法估計土壤屬性值，只能以全區域的平均值替代，最終導致土壤養分分析精確不高的問題。
發明內容
針對現有技術存在的缺陷，本發明提供ー種土壤養分分區管理方法，能夠有針對性的定量描述土壤特性及空間變化情況，從而定量化地采取養分管理等措施，其對提高農田肥料利用效率，改善田間管理，特別對我國“精準農業”的實施具有重要意義。本發明采用的技術方案如下:`
本發明提供ー種土壤養分分區管理方法，包括以下步驟:SI，按設定區域大小采集被研究區域土壤樣品；其中，所述被研究區域用于種植設定作物；S2，分析采集的所述被研究區域土壤樣品的土壤指標的含量；S3，用地統計學分析方法分析所述土壤指標的空間變異結構，對具有空間變異結構特征的土壤指標進行克里金Kriging插值分析,生成相應的空間分布圖；S4，基于設定的土壤指標分級標準，將所述空間分布圖轉變為多邊形組成的養分空間等級分布圖；S5，采用空間疊加方法對數字化的所述被研究區域的地形圖、土壤圖、行政區劃圖、所述設定作物在所述被研究區域的分布圖以及所述養分空間等級分布圖進行空間疊加分析，生成所述被研究區域的所述設定作物的土壤養分分區管理初圖；S6，根據主要土壤性質相似原則，對所述土壤養分分區管理初圖中的圖斑按預設規則進行合并操作，得到ー類以上土壤養分分區管理總單元；其中，每ー類所述土壤養分分區管理總單元具有以下共同性質:相對一致的土壤理化性狀、相對一致的土壌供肥保肥性能和相對一致的土壤養分管理措施；S7，按照目標產量法計算各類所述土壤養分分區管理總單元中每株所述設定作物正常生長所需土壤養分的施肥量。優選的，所述設定作物為橡膠；所述被研究區域為海南省；所述設定的土壤指標分級標準為海南省土壤指標分級標準。優選的，SI中，所述設定區域大小為2.5km*2.5km網格。優選的，S2中，所述土壤指標包括全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀。優選的，S6中，對所述土壤養分分區管理初圖中的圖斑按預設規則進行合并操作具體為:將面積小于10畝的圖斑合并進入鄰近的大圖斑中。優選的，S7之后，還包括:將計算得到的各類所述土壤養分分區管理總單元中每株所述設定作物正常生長所需土壤養分的施肥量存儲到存儲設備中；當接收到特定區域的施肥最佳量的查詢請求消息時，查詢所述存儲設備，獲取并顯示所述特定區域的施肥最佳量。本發明的有益效果如下:本發明提供的土壤養分分區管理方法，具有以下優點:(I)將海南省橡膠園分為2732個、28類管理単元，每類管理単元配套ー個氮、磷、鉀施肥量配比，比海南省原有的4種橡膠專用肥的配比更精細、更能有針對性地對海南省橡膠園土壌肥カ進行有效管理。(2)可直接查詢海南省各地區橡膠園具體的肥料施用量，方便膠農/植膠企業把橡膠園養分分區管理的成果直接應用于橡膠園土壌施肥管理，對提高農田肥料利用效率，改善田間管理，特別對我國“精準農業”的實施具有重要意義。
圖1為本發明提供的土壤養分分區管理方法的流程示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明進行詳細說明:如圖1所示，本發明提供ー種土壤養分分區管理方法，包括以下步驟:SI，按設定區域大小采集被研究區域土壤樣品；其中，所述被研究區域用于種植設定作物；其中，設定區域大小根據實際精度需求進行設定，例如2.5km*2.5km網格。 S2，分析采集的所述被研究區域土壤樣品的土壤指標的含量；其中，土壤指標可以包括全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀。S3，用地統計學分析方法分析所述土壤指標的空間變異結構，對具有空間變異結構特征的土壤指標進行克里金Kriging插值分析,生成相應的空間分布圖；其中，克里金(Kriging)插值法又稱空間自協方差最佳插值法，它是以南非礦業工程師D.G.Krige的名字命名的ー種最優內插法。克里金法廣泛地應用于地下水模擬、土壤制圖等領域，是ー種很有用的地質統計格網化方法。
S4，基于設定的土壤指標分級標準，將所述空間分布圖轉變為多邊形組成的養分空間等級分布圖；S5，采用空間疊加方法對數字化的所述被研究區域的地形圖、土壤圖、行政區劃圖、所述設定作物在所述被研究區域的分布圖以及所述養分空間等級分布圖進行空間疊加分析，生成所述被研究區域的所述設定作物的土壤養分分區管理初圖；S6，根據主要土壤性質相似原則，對所述土壤養分分區管理初圖中的圖斑按預設規則進行合并操作，得到ー類以上土壤養分分區管理總單元；其中，每ー類所述土壤養分分區管理總單元具有以下共同性質:相對一致的土壤理化性狀、相對一致的土壌供肥保肥性能和相對一致的土壤養分管理措施；其中，對所述土壤養分分區管理初圖中的圖斑按預設規則進行合并操作具體為:將面積小于10畝的圖斑合并進入鄰近的大圖斑中。S7，按照目標產量法計算各類所述土壤養分分區管理總單元中每株所述設定作物正常生長所需土壤養分的施肥量。S7之后，還包括:將計算得到的各類所述土壤養分分區管理總單元中每株所述設定作物正常生長所需土壤養分的施肥量存儲到存儲設備中；
當接收到特定區域的施肥最佳量的查詢請求消息吋，查詢所述存儲設備，獲取并顯示所述特定區域的施肥最佳量。由于天然橡膠是我國重要的戰略物資和エ業原料，在植膠土壤面積有限的背景下，我國天然橡膠供給保障必須靠單產提高來實現，而施肥等土壌管理是提高單產的必要措施。而海南省是我國最大的天然橡膠生產基地，20世紀90年代，有學者(何向東等，1991，熱帶作物研究，02:40-48)根據成土母質和膠園土壤肥力特性差異，把海南省橡膠園劃分為缺磷鉀富鎂鐵區(I類)、缺磷鎂富鉀硅鋁區(II類)、缺磷富鐵鋁區(III)和缺氮磷鉀鎂富硅區(IV類)等四類。同時，制定了四種相應的海南橡膠樹專用復合肥(何向東等，1992，熱帶作物研究，02:14-25)，其增產率達到4.2% 6.9% (黎仕聰、林釗沐，1997，中國農村科技，08:15)。近年來，隨著橡膠樹高產品種的推廣、割膠制度的改革等，海南省橡膠園土壌肥力下降趨勢明顯(麥全法等，2009，中國熱帶農業，01:38-41 ;楊昭群，2010，海南大學碩士論文:16-35)。因此，已有的海南省橡膠園區化和相應的橡膠專用肥產品已經不能滿足天然橡膠高產和土壌肥力保持的需要。本發明中，以海南省橡膠園為研究對象，按2.5km*2.5km網格采集海南省橡膠園土壤樣品；分析采集的土壤樣品的全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀這六種土壤指標的含量；然后按上述的S3-S5進行分析，得到土壤養分分區管理初圖；然后根據主要土壌性質相似原則，把面積小于10畝的圖斑合并進入鄰近的大圖斑中，最后獲得28類土壤養分分區管理總單元，共計2732個橡膠園養分分區管理子単元，各類土壤養分分區管理總單元內具有相對一致的土壤理化性狀、土壌供肥保肥性能，可采取相對一致的土壤養分管理措施。按氮、磷、鉀養分的分級名稱，對28類海南省橡膠園土壤養分分區管理總單元進行命名，其中，單類面積占海南省橡膠園總面積1%以上的土壤養分分區管理總單元分別為 4/3/4、4/3/5、3/3/5、3/3/4、3/4/5、5/3/4、4/4/4、4/4/5、3/4/4、4/3/6、4/4/6、5/3/5、3/4/6、2/4/4、2/3/4，具體參見表 I。表I海南省橡膠園土壤養分分區管理總單元分布
權利要求
1.一種土壤養分分區管理方法，其特征在于，包括以下步驟: Si，按設定區域大小采集被研究區域土壤樣品；其中，所述被研究區域用于種植設定作物； S2，分析采集的所述被研究區域土壤樣品的土壤指標的含量； S3，用地統計學分析方法分析所述土壤指標的空間變異結構，對具有空間變異結構特征的土壤指標進行克里金Kriging插值分析，生成相應的空間分布圖； S4，基于設定的土壤指標分級標準，將所述空間分布圖轉變為多邊形組成的養分空間等級分布圖； S5，采用空間疊加方法對數字化的所述被研究區域的地形圖、土壤圖、行政區劃圖、所述設定作物在所述被研究區域的分布圖以及所述養分空間等級分布圖進行空間疊加分析，生成所述被研究區域的所述設定作物的土壤養分分區管理初圖； S6，根據主要土壤性質相似原則，對所述土壤養分分區管理初圖中的圖斑按預設規則進行合并操作，得到ー類以上土壤養分分區管理總單元；其中，每ー類所述土壤養分分區管理總單元具有以下共同性質:相對一致的土壤理化性狀、相對一致的土壌供肥保肥性能和相對一致的土壤養分管理措施； S7，按照目標產量法計算各類所述土壤養分分區管理總單元中每株所述設定作物正常生長所需土壤養分的施肥量。
2.根據權利要求1所述的土壤養分分區管理方法，其特征在于，所述設定作物為橡膠；所述被研究區 域為海南省；所述設定的土壌指標分級標準為海南省土壤指標分級標準。
3.根據權利要求1所述的土壤養分分區管理方法，其特征在干，SI中，所述設定區域大小為2.5km*2.5km網格。
4.根據權利要求1所述的土壤養分分區管理方法，其特征在干，S2中，所述土壤指標包括全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀。
5.根據權利要求1所述的土壤養分分區管理方法，其特征在干，S6中，對所述土壤養分分區管理初圖中的圖斑按預設規則進行合并操作具體為: 將面積小于10畝的圖斑合并進入鄰近的大圖斑中。
6.根據權利要求1所述的土壤養分分區管理方法，其特征在干，S7之后，還包括: 將計算得到的各類所述土壤養分分區管理總單元中每株所述設定作物正常生長所需土壤養分的施肥量存儲到存儲設備中； 當接收到特定區域的施肥最佳量的查詢請求消息時，查詢所述存儲設備，獲取并顯示所述特定區域的施肥最佳量。
全文摘要
本發明提供一種土壤養分分區管理方法，包括采用空間疊加方法對數字化的被研究區域的地形圖、土壤圖、行政區劃圖、所述設定作物在所述被研究區域的分布圖以及所述養分空間等級分布圖進行空間疊加分析，生成所述被研究區域的所述設定作物的土壤養分分區管理初圖；根據主要土壤性質相似原則，對所述土壤養分分區管理初圖中的圖斑按預設規則進行合并操作，得到一類以上土壤養分分區管理總單元；按照目標產量法計算各類所述土壤養分分區管理總單元中每株所述設定作物正常生長所需土壤養分的施肥量。能夠有針對性的定量描述土壤特性及空間變化情況，對提高農田肥料利用效率，改善田間管理，特別對我國“精準農業”的實施具有重要意義。
文檔編號A01C21/00GK103081624SQ20131003769
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月31日 優先權日2013年1月31日
發明者何鵬, 吳敏, 吳炳孫, 韋家少, 王大鵬 申請人:中國熱帶農業科學院橡膠研究所