宁夏南部黄土丘陵地土壤水分空间变异性分析

基于不同采样幅度、不同季节测定的土壤水分数据,应用统计学和地统计学方法分析了宁夏南部干旱半干旱区黄土丘陵地土壤水分的空间变异性。结果表明:(1)土壤水分的变异系数与研究区域采样面积的大小有关,采样面积增大,变异系数增大,变异性增大,变异系数增大到一定数值时趋于稳定,不再随着采样面积的增大而无限增大。(2)不同季节土壤水分空间变异性均表现出较强的季节性特征,夏季土壤水变异系数最大,秋季土壤水变异系数最小。表层土壤水分的变异系数大于深层的变异系数。(3)不同季节表征土壤水分空间变异相关程度的参数空间异质比均小于25%,表现出强烈的空间相关性。土壤水分的空间分布表现为东南部区域的土壤含水量高于西北区域的。表层土壤水分空间分布破碎化程度较高,深层土壤水整体分布相对均匀。     

不同采样幅度和间距下压砂地枣树土壤水分的空间变异性研究

为了探明西北地区特有的压砂地枣树土壤水分的空间变异及其尺度效应,本文基于野外试验,选取32m×32 m区域,并在此基础上改变采样幅度和采样间距,基于经典统计学和地统计学理论,研究了不同采样幅度和间距条件下0-50 cm土层土壤含水量的空间分布特征及其空间变异性。结果表明,对于所有5种采样幅度(32m×32 m、28 m×28 m、24 m×24 m、20 m×20 m和16 m×16 m),随土层深度的增加,土壤含水量呈减小的趋势,而变异系数呈增大的趋势,空间变异强度基本表现为弱变异至中等偏弱变异;当采样幅度增大时,土壤含水量的变异系数Cv、块金值C0及变程A均不断增大。对于4 m、8 m和12 m这3种采样间距,当采样间距增大时,土壤含水量的块金值C0不断增大,变程A不断减小,而变异系数Cv不受影响。在不同尺度内,土壤含水量均存在强烈的空间自相关性。各土层土壤含水量在不同采样间距下的空间分布形态相似,多处出现明显的"隆起"与"凹陷",受地形影响显著,并随着采样间距的增大,逐渐平坦化,8 m为较合理的采样间距。     

农田土壤重金属空间变异多尺度分析——以北京顺义土壤Cd为例

为了揭示土壤重金属的空间分异性及其空间结构特征,对2007年北京市顺义区农田土壤采样数据中Cd含量进行多尺度分析,采用半方差分析法和尺度方差分析法定量刻画了土壤Cd空间变异的空间等级结构和特征尺度。结果表明:顺义区土壤Cd含量的变异系数为44.9%,达到中等强度变异,土壤Cd含量具有较强的空间自相关性,且存在空间多尺度结构,3.5、9.6 km左右为土壤Cd的两个特征尺度,其在小尺度上受土地利用强度的影响,大尺度上主要受土壤类型的影响。多尺度分析方法可定量化解析农田土壤重金属空间变异,有效识别不同尺度上的主导因素。     

玉米南繁基地土壤速效氮空间变异性对采样间距的响应研究

【目的】探明玉米南繁基地土壤速效氮含量的空间变异性及其尺度效应,确定合理的采样间距,为精确土壤采样设计提供理论依据。【方法】以玉米南繁地块为试验样地,按10 m采样间距采集土样且为原始尺度,并以20、30、40 m距离依次抽样形成不同采样间距数据集,再利用空间自相关莫兰指数、半方差函数及分形维数分析不同采样间距条件下土壤速效氮含量的空间结构变化规律。【结果】试验地的土壤速效氮平均含量为90.24 mg/kg,属中等水平,变异系数为19.77%,属中等变异范围;在10、20、30、40 m等采样间距中,土壤速效氮样本数据结构变化不大,仅变异系数差异较大,其中以20 m采样间距的变异系数最大、为29.37%,其他采样间距相差不大;随着采样间距增大,土壤速效氮含量的空间自相关莫兰指数呈减少趋势,其空间聚集性变弱,而块金值、块基比和分形维数呈增加趋势,表明随机因素所引起的空间变异逐渐增多,随机因素逐渐削弱结构因素引起的空间变异,使空间相关性逐渐变弱;20 m采样间距的土壤速效氮含量空间分布与10 m采样间距原始尺度一致,其空间预测的均方根误差值最小,空间预测精度为最高。【结论】随着采样间距增大...     

层状土壤中一维非饱和土壤水分运动的随机模拟

在田块尺度条件下的层状土壤中，土壤水力特性及土壤水分变量在空间上的分布可以看作是一维随机空间函数的实现。利用AR（1），MVAR（1）和NNM等3种随机生成模型分别生成饱和水力传导度、孔隙大小分布参数和容水度的随机样本，在此基础上利用随机模拟法对一维非饱和土壤水分运动进行了随机模拟。结果表明：不同的土壤参数的空间变异对非饱和土壤水分运动的影响是不同的，土壤参数的方差越大，对非饱和土壤水分运动的影响越大；土壤参数的空间变异尺度越大，对非饱和土壤水分运动的影响越大；随机模拟计算所得的水分变量的一阶矩与大尺度模型计算结果甚相一致。     

寿阳县土壤墒情特征分析及其对农业生产的影响

[目的]研究寿阳县土壤墒情特征变化及其对农业生产的影响。[方法]根据我国北方旱作区的实际情况,选取典型旱作区的山西寿阳县为研究对象,主要选用寿阳气象局农气观测站和国家旱农寿阳试验站的土壤墒情资料,采用多种分析方法,对寿阳县土壤墒情特征进行分析,找出该县土壤墒情时空变化规律。[结果]土壤墒情的时间变化受降水分布影响较大,有明显的季节变化规律,冬、春、夏季墒情较差,秋季墒情较好;空间上,不同土层间土壤水分变化差异较大,土壤水分垂直变化表现为愈接近地表由于受外界气候的影响较大,变异系数则较大,而随着土层的加深变异系数逐渐减小。[结论]根据该县土壤墒情时空变化规律,分析其对当地农业生产的影响,更好地指导农业生产实践,优化种植结构,增强农业抵御自然灾害的能力,提高农民科学生产的积极性。     

钟祥市平原、丘陵土壤养分空间变异性研究

【目的】本文研究了不同地形和地貌条件下土壤养分空间变异性差异规律。【方法】使用经典统计学和地统计学相结合的方法,研究了钟祥市土壤养分在不同地形和方向上的空间变异性特征。【结果】在不同地形中,土壤有机质、有效磷和速效钾的变异系数在23.79%~69.78%,属于中等变异;数据经过Box-Cox转换后,均为正态分布。丘陵地区的土壤养分均大于平原,平原地区的有机质空间相关性大于丘陵,有效磷东部的空间相关性大于西部,速效钾西部的空间相关性大于东部,说明在同一流域相同地形条件下的土壤养分在水平和垂直方向上的变异规律并不统一,这是自然环境与人为因素共同作用下产生的结果。【结论】研究区土壤养分在水平和垂直方向上的变异规律并不统一,尤其是在地理条件多变的丘陵流域范围内,养分的空间变异性受自然因素的影响较大。     

丘陵地区不同尺度下土壤养分空间变异特征的研究

应用地统计学和GIS空间分析技术,对丘陵区不同尺度耕层土壤有机质,有效磷和速效钾进行了空间变异特征和空间插值质量研究．在相同尺度下,土壤有机质空间变异最弱,有效磷空间变异最强,在不同尺度下,土壤养分均存在典型的半方差结构．在大、中尺度下,土壤养分的块金系数介于0．001～0．207之间,土壤养分具有强烈的空间自相关,在小尺度下,有效磷的块金系数为0．394,具有明显的空间自相关．交互检验结果表明土壤养分在不同尺度下的估计精度不相同．在相同尺度下,土壤有机质和速效钾的预测精度较高．     

膜下滴灌模式下棉花不同生育阶段土壤水分的空间变异性研究

[目的]以膜下滴灌棉田为材料,研究棉花不同生育期土壤水分的空间变异规律.[方法]采用均匀网格法布点方式,测定了滴灌棉田苗期、蕾期、花铃期和吐絮期的各个采样点0～20、20～40和40～60 cm三个不同深度的土壤含水率.[结果]膜下滴灌模式下的棉田土壤水分的空间变异性,相对于整个生育期,各层土壤水分的空间变异性随着棉花的生长而增大.相对于整个生育期的不同垂直深度,各层土壤水分的空间变异性是随着采样土层深度的加深而减小.[结论]由于表层土壤水分受人为等因素影响,0～20 cm层土壤水分的空间变异性比较复杂.     

陕北沙区天然臭柏灌丛地土壤水分特性研究

对陕北沙区天然臭柏灌丛地土壤水分特性进行研究,结果表明,①臭柏灌丛内外,有81.48%的土样含水率集中在2%~4%;土壤含水率的垂直分布规律为：在0~100 cm土层内,土壤含水率随土层深度的增加而逐渐降低。②臭柏灌丛内外土壤含水率的变异系数为37%,在不同土层中,土壤含水率的变异系数不同。在40~60 cm土层内,土壤水分变异系数最大,说明在该层土壤水分异质性程度最高。③陕北沙区臭柏灌丛地、油蒿覆盖地和裸地中,土壤水分的分布规律不同,其中油蒿覆盖地土壤含水率最低。陕北沙区臭柏灌丛地的土壤含水率变化规律可能与陕北沙区特有的地貌结构和气候条件有关。     

环渤海低平原区土壤容重与含水量空间结构性研究

[目的]查明环渤海低平原区土壤物理性质的空间特征,为土壤盐渍化的防治和农田合理灌溉提供依据。[方法]选取深县、南皮和海兴3个典型区,运用传统统计学和地统计学相结合的方法,研究不同土层土壤容重和含水量的空间规律。[结果]在垂直方向上,研究区各层土壤容重随着深度的增加,逐渐趋于稳定,深县、南皮和海兴为1.51、1.53和1.53 g/cm3,且3个地区的土壤容重均属于中等变异强度;在山前平原至滨海平原的水平方向,0～20、20～60和0～60 cm3层位的土壤容重均表现逐渐增大的趋势。3个典型区的含水量在垂直方向上都表现为逐渐增加态势,且都属于中等变异强度。[结论]整个地区的土壤含水量变异大于容重变异,容重在垂直方向上的离散性和变异性都较小。     

松嫩平原黑土区有机质空间分布特征及影响因素

为研究区域尺度土壤有机质分布特征及其影响因素,以松嫩平原黑土区中部为研究区,利用经典统计学、地统计学和多重分形结合方法,探究土壤有机质分布特征及其变异规律,通过方差分析法明确高程及土地利用类型对有机质含量影响程度。经典统计学分析表明,0～20和20～40 cm土层土壤有机质含量平均值分别为57.896和53.371 g·kg~(-1),处于较高水平,变异系数分别为0.462和0.498,均为中等变异;地统计学分析表明,0～20和20～40 cm土层土壤有机质块金系数分别为0.626和0.712,说明有机质均具有中等相关性,东北至西南方向和北向南方向土壤有机质均逐渐降低,高斯模型为不同土层土壤有机质最佳拟合模型;多重分形分析表明,0～20 cm土层有机质空间变异性略低于20～40 cm土层,低值决定其空间变异性;方差分析表明,高程越高土壤有机质含量越高,不同土地利用类型中有机质含量排序为:林地耕地草地。综合分析得出,有机质低值信息、高程以及土地利用类型对研究区土壤有机质影响较大。     

草甸白浆土有效磷的空间变异性

土壤养分通常具有较大的空间变异性,且变异规律随土壤类型和养分的变化而变化.对黑龙江省密山市长期试验点的草甸白浆土0～20 cm和20～40 cm两层土壤有效磷的变异性通过经典统计学方法和地统计学方法进行了分析.经典统计学分析结果表明草甸白浆土有效磷具有中等至较强程度的变异.地统计学结果表明草甸白浆土有效磷最大相关距离在85 m左右,两层土壤的块金方差/基台值分别为47.63%和34.87%具有中等至较强程度的空间相关性.     

京郊不同剖面土壤重金属的分布与迁移

通过对北京东南郊区3种种植方式下的土壤剖面重金属元素的调查分析,获得了不同种植模式下剖面重金属元素的空间分布特征。结果表明:不同种植模式下,各剖面土层中铅、铜、镉和铬的空间分布不同,菜地剖面上层重金属含量较高,其土壤重金属污染程度深;垂直分布重金属元素含量随土壤深度呈降低趋势,并在一定深度低于背景值。由于污染元素的量和迁移速度不同,在不同土层积累状况不同,以镉的表层富集趋势最为明显。     

县域尺度表层土壤质地空间变异与因素分析

【目的】以北京市平谷区为研究区域,采用传统统计和地统计学相结合的方法研究县域尺度下土壤质地空间变异的规律,探究土壤质地空间变异的机理。【方法】采用Levine’s方法进行方差奇次性检验,根据检验结果选取最小显著性差方法(least-significant difference,LSD)对土壤颗粒组成与高程、母质、土地利用和水域分布关系进行研究。空间预测采用普通克里格法,鉴于土壤质地属于成分数据,插值前对原始数据进行对称对数比转换。【结果】不同高程组、母质类型、土地利用类型及水域缓冲区组各颗粒平均含量存在一定的差异性,不同高程组和母质类型的土壤颗粒组成之间的差异性比不同土地利用类型和水域缓冲区明显。总体而言,研究区内随着海拔高度的降低,土壤颗粒呈现由粗变细的趋势;由石英含量较高的酸性岩母质发育的土壤土壤颗粒较粗;菜地土壤颗粒相对较细;随着离水域距离的增大,土壤砂粒含量呈增加趋势。地统计分析结果显示,土壤质地各颗粒表现出极强的空间自相关性,空间变异主要由结构性因素引起。各颗粒空间插值结果表明,土壤各颗粒组成空间分布总体趋势特征比较明显。【结论】传统统计分析和地统计学相结合的方法能够系统和全面地揭示土壤质地空间变异的确定性和随机性,研究区土壤质地空间格局主要受地形、母质等自然因素影响。经过对称对数比转换后,土壤质地各颗粒组成空间预测结果满足成分数据空间插值的要求。     

丹江口库区土壤养分状况及空间变异性研究——以丹江口市小茯苓村小流域为例

采用传统统计学和地统计学相结合的方法,对南水北调工程丹江口库区丹江口市小茯苓村面积约6km~2的小流域耕层土壤养分状况空间变异性进行了分析和研究.结果表明,土壤N、P、Zn普遍缺乏,是目前土壤培肥的重点.不同土壤养分含量的变异情况存在较大差异,其中土壤有机质、速效P、有效Cu、Mn、Fe测试值变异较大,而pH值的测试值变异较小.不同土壤养分的空间变异结构存在较大差异,土壤全K、缓效K、速效N、速效P、速效K、有效Zn含量空间变异结构差,其含量渐变性分布规律差;有机质、全N、全P、有效Cu、Mn、Fe,pH值等的空间变异结构明显,呈较明显的渐变性分布规律,其最大相关距离在596m以上.     

不同布点方式的膜下滴灌棉田土壤水分的空间变异研究

以新疆生产建设兵团石河子国家农业科技园区的膜下滴灌棉田作为试验区,采用随机法布点方式和均匀布点方式,利用地统计学理论分析了棉花膜下滴灌条件下土壤含水率的空间变异规律。结果表明,随机采样布点方式优于均匀采样布点方式;膜下滴灌棉田不同采样方式下的0~20 cm层的变异性变化最大,其它层的变化较小;膜下滴灌棉田土壤含水率20~40 cm和40~60 cm层的空间变异强度属弱变异,60~80 cm和80~100 cm层的空间变异强度属弱变异及中等变异。