Spatial Variation Analysis of Soil Nutrients in Lixian Town of Daxing District in Beijing Based on Geostatistics and GIS

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.06.19

Abstract

Abstract:

Spatial variation and distribution of parameters related to soil nutrients in Lixian, Daxing district in Beijing were investigated by geostatistics and GIS. These parameters include total nitrogen, total phosphorus, total potassium, total boron, alkaline hydrolyzable nitrogen, available phosphorus, available potassium, available boron, organic matter and pH. The results reveal strong variations in available phosphorus, available potassium, and alkaline hydrolyzable nitrogen with variation coefficients of 105.99%, 100.43%, and 80.29%, respectively. The integrative comparison of interpolation error in order-index under different trends has been made. It indicates that the spatial variations of total phosphorus, available phosphorus,total potassium, available potassium, total boron, and available boron are characterized by first-order trend. While that of total nitrogen shows second-order trend and no trend is observed in alkaline hydrolyzable nitrogen, organic matter and pH. The spatial variations of total phosphorus, available phosphorus, total potassium, total boron and pH fit exponential model. While those of available potassium, total nitrogen, alkaline hydrolyzable nitrogen, available boron and organic matter fit linear model. The total phosphorus, available phosphorus, total potassium, total boron and pH are mainly influenced by structural factors. The total nitrogen, available boron and organic matter are controlled by both structural and stochastic factors. While available potassium, alkaline hydrolyzable nitrogen are only influenced by stochastic factors. In the ordinary Kriging interpolation diagram, distribution patterns of element contents in the soil reveal the same spatial distribution for total nitrogen, alkaline hydrolyzable nitrogen, total phosphorus, available boron, organic matter and available phosphorus, as well as for total potassium and available potassium. The total boron has distinct distribution that is different from other elements. This is in agreement with the result of the statistical analysis. Understanding the spatial distribution of the ten nutrient indicators in soil is essential to adjusting the ratio of fertilizer consumption and achieving targeted fertilization. It also provides data support for the structural adjustment and standardized layout of agriculture industry.

Key words: geostatistics, Kriging, spatial variability, soil nutrients

CLC Number:

P595
X142

AN Yonglong, DU Zitu, HUANG Yong. Spatial Variation Analysis of Soil Nutrients in Lixian Town of Daxing District in Beijing Based on Geostatistics and GIS[J]. Geoscience, 2018, 32(06): 1311-1321.

Figures/Tables 9

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指标	样品数量	最小值	最大值	中位数	平均值	标准差	变异系数	偏度值	峰度值
全磷	1 789	385.00	1 920.00	827.00	841.25	179.06	21.28	1.05	2.66
有效磷	1 789	0.55	312.00	16.32	24.57	26.04	105.99	3.49	20.52
有效磷^*	1 789	0.05	2.50	1.21	1.22	0.38	30.83	0.06	0.04
全氮	1 789	0.01	0.27	0.07	0.07	0.02	32.46	0.49	3.95
碱解氮	1 789	6.36	1 109.95	73.16	82.45	66.20	80.29	8.17	99.30
碱解氮^*	1 789	0.80	3.05	1.86	1.85	0.23	12.60	-0.12	2.93
全钾	1 789	1.11	2.36	1.75	1.75	0.16	9.29	0.10	-0.50
速效钾	1 789	24.54	2 691.17	1 10.45	145.26	145.88	100.43	8.02	103.17
速效钾^*	1 789	1.39	3.43	2.04	2.08	0.24	11.41	1.11	2.79
全硼	1 789	22.18	83.49	57.31	57.09	7.77	13.61	-0.20	0.51
有效硼	1 789	0.12	3.58	0.72	0.73	0.28	38.69	1.23	6.94
有机质	1 789	0.26	3.62	1.00	1.00	0.33	33.00	0.55	3.49
pH值	1 789	7.55	9.36	8.45	8.45	0.22	2.64	0.09	0.71

指标	样品数量	最小值	最大值	中位数	平均值	标准差	变异系数	偏度值	峰度值
全磷	1 789	385.00	1 920.00	827.00	841.25	179.06	21.28	1.05	2.66
有效磷	1 789	0.55	312.00	16.32	24.57	26.04	105.99	3.49	20.52
有效磷^*	1 789	0.05	2.50	1.21	1.22	0.38	30.83	0.06	0.04
全氮	1 789	0.01	0.27	0.07	0.07	0.02	32.46	0.49	3.95
碱解氮	1 789	6.36	1 109.95	73.16	82.45	66.20	80.29	8.17	99.30
碱解氮^*	1 789	0.80	3.05	1.86	1.85	0.23	12.60	-0.12	2.93
全钾	1 789	1.11	2.36	1.75	1.75	0.16	9.29	0.10	-0.50
速效钾	1 789	24.54	2 691.17	1 10.45	145.26	145.88	100.43	8.02	103.17
速效钾^*	1 789	1.39	3.43	2.04	2.08	0.24	11.41	1.11	2.79
全硼	1 789	22.18	83.49	57.31	57.09	7.77	13.61	-0.20	0.51
有效硼	1 789	0.12	3.58	0.72	0.73	0.28	38.69	1.23	6.94
有机质	1 789	0.26	3.62	1.00	1.00	0.33	33.00	0.55	3.49
pH值	1 789	7.55	9.36	8.45	8.45	0.22	2.64	0.09	0.71

指标	有效磷	全磷	速效钾	全钾	碱解氮	全氮	有效硼	全硼	有机质	pH值
有效磷	1
全磷	0.677^**	1
速效钾	0.409^**	0.151	1
全钾	-0.003	0.043	0.124^*	1
碱解氮	0.394^*	0.335^*	0.408^**	0.034	1
全氮	0.454^**	0.647^**	0.296^*	0.072	0.526^**	1
有效硼	0.359^*	0.435^**	0.336^*	0.073	0.422^**	0.586^**	1
全硼	0.042	0.120	0.027	-0.025	0.116	0.181	0.233^*	1
有机质	0.347^*	0.575^**	0.146	0.045	0.319^*	0.809^**	0.479^**	0.175	1
pH值	-0.302^*	-0.383^*	-0.157	-0.056	-0.440^**	-0.477^**	-0.336^*	-0.095	-0.368^*	1

指标	有效磷	全磷	速效钾	全钾	碱解氮	全氮	有效硼	全硼	有机质	pH值
有效磷	1
全磷	0.677^**	1
速效钾	0.409^**	0.151	1
全钾	-0.003	0.043	0.124^*	1
碱解氮	0.394^*	0.335^*	0.408^**	0.034	1
全氮	0.454^**	0.647^**	0.296^*	0.072	0.526^**	1
有效硼	0.359^*	0.435^**	0.336^*	0.073	0.422^**	0.586^**	1
全硼	0.042	0.120	0.027	-0.025	0.116	0.181	0.233^*	1
有机质	0.347^*	0.575^**	0.146	0.045	0.319^*	0.809^**	0.479^**	0.175	1
pH值	-0.302^*	-0.383^*	-0.157	-0.056	-0.440^**	-0.477^**	-0.336^*	-0.095	-0.368^*	1

主成分	特征值	累计特征值	方差贡献率/%	累计方差贡献率/%
主成分1	8.73	9.73	61.39	61.39
主成分2	1.15	10.88	12.82	74.21
主成分3	1.01	11.89	11.24	85.45