Comparative Study on Spatial Interpolation Methods of Cultivated Soil Nutrients in Minhe County Based on GIS

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2024-0130

Abstract

Abstract:

This study investigated the spatial variability of soil nutrients and evaluated various spatial interpolation methods in Minhe County, Qinghai Province. This study employed GIS spatial analysis and geostatistical methods to analyze the spatial variability of soil organic matter (SOM), total nitrogen (TN), available phosphorus (AP) and available potassium (AK). The research aimed to determine the most suitable spatial interpolation method for each nutrient. The results showed that moderate spatial variability for all nutrients, with AK exhibiting the highest variation at 55.5%, while other nutrients ranged from 34.5% to 54.8%. Spatial distribution patterns revealed higher concentrations of soil organic matter and TN in the northwest decreasing towards the southwest. AP displayed a more uniform distribution, whereas AK was highest in the central region, gradually declining northward. Interpolation accuracy assessments indicated that the common Kriging method was optimal for SOM, AP, and AK, while the radial basis function method proved most accurate for TN. These findings provided valuable insights into the spatial distribution of soil nutrients in Minhe County and offer guidance for selecting appropriate interpolation methods in similar regions.

Key words: GIS spatial analysis, soil nutrients, spatial interpolation, semi-variance function, geostatistics, cross verification, interpolation method

LI Youwei, ZHANG Junda, CAI Liqun. Comparative Study on Spatial Interpolation Methods of Cultivated Soil Nutrients in Minhe County Based on GIS[J]. Journal of Agriculture, 2025, 15(11): 41-48.

Figures/Tables 13

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土壤养分元素	样本数	最小值	最大值	均值	偏度	峰度	K-S
有机质/(g/kg)	82	4.04	28.75	15.09	0.30	-0.06	0.84
全氮/(g/kg)	77	0.31	1.76	1.00	0.23	-0.19	0.57
有效磷/(mg/kg)	90	3.50	56.30	20.35	1.13	1.36	0.04
速效钾/(mg/kg)	90	53.00	422.00	147.56	1.51	2.02	0.01

土壤养分元素	样本数	最小值	最大值	均值	偏度	峰度	K-S
有机质/(g/kg)	82	4.04	28.75	15.09	0.30	-0.06	0.84
全氮/(g/kg)	77	0.31	1.76	1.00	0.23	-0.19	0.57
有效磷/(mg/kg)	90	3.50	56.30	20.35	1.13	1.36	0.04
速效钾/(mg/kg)	90	53.00	422.00	147.56	1.51	2.02	0.01

土壤养分元素	平均值	标准差	变异系数/%
有机质/(g/kg)	15.088	5.199	34.5
全氮/(g/kg)	1.001	0.312	31.2
有效磷/(mg/kg)	20.348	11.152	54.8
速效钾/(mg/kg)	147.560	81.945	55.5

土壤养分元素	平均值	标准差	变异系数/%
有机质/(g/kg)	15.088	5.199	34.5
全氮/(g/kg)	1.001	0.312	31.2
有效磷/(mg/kg)	20.348	11.152	54.8
速效钾/(mg/kg)	147.560	81.945	55.5

土壤养分元素	模型	块金值	基台值	块基比
有机质	高斯模型	0.035	0.16	0.219
全氮	球面模型	0.004	0.046	0.087
有效磷	球面模型	0.001	0.297	0.003
速效钾	高斯模型	0.200	0.464	0.431