基于GIS和地统计学的菜地土壤养分与重金属空间变异开题报告

全文总字数：6972字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1.课题的意义

土壤本身存在一定含量的重金属，但由于人类对重金属的不合理开采、加工、利用，导致重金属通过各种渠道进入空气和土壤，对耕地和人类健康构成了严重的威胁。^[1]农业部农产品污染防治重点实验室对我国24个省市土地的调查结果显示，共存在320个严重污染区，重金属超标的农产品占污染物超标农产品总面积的80%以上，直接导致每年粮食减产约100亿kg。重金属污染成为政府及相关部门亟待解决的问题之一。此前，国内外许多学者已对土壤养分空间变异进行了大量的研究，^[2-5]但将土壤养分与重金属空间变异联系起来的研究还鲜见报道。将土壤养分与重金属空间变异联系起来研究，可以更好地了解和管理土壤，提出针对性修复土壤重金属的措施，用于指导蔬菜的生产和品质的提高，同时还可以节约大量成本，最终达到增产增收的目的。长期以来，我国南方地区菜地面积相对较小且分布密集，受气温和降雨等自然因素影响较大。在实际生产中，充分了解小尺度土壤养分与重金属的空间变异是进行田间管理与合理施肥的基础。而且伴随着精准农业的兴起，小尺度下的土壤养分与重金属空间变异研究成为了土壤科学研究和精准施肥技术研发领域的前沿热点之一。^[6]

2.国内外研究进展

2. 研究的基本内容和问题

1.研究的目标

本研究通过野外实地采集土壤样品，应用地统计学分析结合gis克里格插值方法，旨在掌握田间养分状况，探究重金属源头所在，为该区域土壤的有效管理和资源可持续利用提供科学依据。

2.研究的内容

3. 研究的方法与方案

1.研究方法

1.1地统计分析和半方差函数 地统计学是以区域化变量为基础，以半方差函数作为描述空间相关性的工具。半方差函数又称半变异函数，能同时描述区域化变量的随机性和结构性，反映了区域内各距离观测值间土壤性质的变化，是空间变异规律分析和空间结构分析的有效工具。区域化变量z(x)在点x和x h处的值z(x)与z(x h)差的方差的一半称为区域化变量z(x)的半变异函数。即：

r(h)=1/2var［z(x)－z(x h)］ ( 1 )

4. 研究创新点

此前，国内外许多学者已对土壤养分空间变异进行了大量的研究，但将土壤养分与重金属空间变异联系起来的研究还鲜见报道。在本研究中，将土壤养分与重金属空间变异联系起来，可以更好地了解和管理土壤，提出针对性修复土壤重金属的措施，用于指导蔬菜的生产和品质的提高，同时还可以节约大量成本，最终达到增产增收的目的。

5. 研究计划与进展

1.研究计划

（1）研究区基本资料的收集，安排样品采集，测定并分析土壤有机质、全氮、ph、有效磷、阳离子交换量、全量cd、as、pb等。

（2）应用地统计分析和半方差函数及克里格插值方法，进一步研究土壤养分与重金属的统计特征值、土壤养分与重金属的分布特征、土壤养分与重金属的空间变异特征、土壤养分与重金属的空间分布格局、土壤养分与重金属的相关性等。