方正县土壤全硒空间变异研究

为了明确富硒水稻主产县方正县土壤中全硒的含量、分布等特征,以方正县农业土壤为研究对象,运用地统计学和Arc GIS相结合的方法研究土壤全硒含量的空间异质性和分布格局,并探讨硒浓度变异与土壤理化性质之间的关系。结果表明,土壤全硒含量变异函数符合指数模型,空间异质性指数Q=0.125,说明全硒含量的变异主要由结构性因素引起,空间自相关性较强。用普通克里格法(OK法)绘制全县的土壤全硒分布图,发现研究区绝大多数土壤(69.3%)属于足硒土壤,硒含量高值区出现在研究区中部及西南部,而低值区主要分布在研究区东北部。不同土壤类型中,泥炭土全硒含量最高(0.267 mg·kg-1),而沼泽土全硒含量最低(0.153 mg·kg-1);不同土地利用方式下,稻田土全硒含量(0.230 mg·kg-1)略高于旱地土(0.217 mg·kg-1)。影响土壤全硒含量的主要因素为土壤有机碳、粘粒及粉粒含量。     

紫阳县土壤硒的分布特征研究

为了探讨紫阳县土壤硒含量水平及分布特征,采集了859个表层土壤样品,用原子荧光分析了其硒含量,在GS+软件中构建了变异函数,用GIS软件绘制了紫阳县土壤全硒含量分布图,同时分析了该区土壤硒含量水平、分布特征及与地层的关系。结果表明:研究区最低土壤硒含量0.0015 mg kg~(-1),最高硒含量36.6854 mg kg~(-1),平均值0.9429 mg kg~(-1),变异系数2.21,土壤硒含量服从对数正态分布,变程3900 m,块金值为0.0273,空间异质性指数为0.108,说明研究区土壤硒含量的变异主要是由结构性因素引起的,空间自相关性强。土壤中硒含量变化范围大,分布不均匀,中间较低,南北高,呈现出两条连续分布的富硒区,占紫阳县总面积的71.7%,富硒区分布与寒武-奥陶-志留系(除梅子垭组)的黑色含碳岩系分布一致,是富硒区土壤硒的主要来源。     

沈阳市郊耕地土壤交换性铁含量的空间异质性

利用地统计学和地理信息系统相结合的方法研究了沈阳市郊耕地1991个样本0～20cm耕层土壤交换性铁含量的空间异质性特征,绘制了交换性铁含量的空间分布图,结果表明,土壤交换性铁含量基本符合正态分布,变异函数的最佳理论模型为球状模型,交换性铁含量具有中等的空间相关性（Co与Co C比值为41.3%,空间自相关距离为34.9km）,Kriging内插图显示出交换性铁具有较强的空间质异性,其空间异质性主要受成土母质,成土过程和土壤类型等结构性因子的影响。     

沈阳市郊耕地土壤交换性锰含量的空间变异性

利用地统计学和地理信息系统相结合的方法研究了沈阳市郊耕地1994个样本0～20cm耕层土壤交换性锰(Mn)含量的空间变异特征，编制了交换性Mn含量的空间分布图。结果表明：土壤交换性Mn含量基本符合正态分布，变异函数的最佳理论模型为球状模型，交换性Mn含量具有中等的空间相关性，空间自相关距离为12．42km，分维数D为1．69，由随机性因子引起的空间变异占36．6％，由结构性因子引起的空间变异占63．4％。Kriging内插图显示出交换性Mn的空间异质性主要受成土母质和土壤类型等结构性因子的影响。     

吉林省中部平原区土壤有效态中微量元素的空间变异特征

运用地统计学方法结合GIS技术研究了吉林省中部平原农业区土壤中微量元素的空间分布特征,通过对数转化、域法处理和Box-Cox转化3种数据处理方法对土壤有效钙、有效镁、有效硼、有效铜和有效锌进行了正态分布性检验。结果表明,Box-Cox转化成功地使有效钙、有效镁、有效铜、有效锌含量数据更好地服从正态分布,而域法处理能使有效硼含量数据更好地服从正态分布,削弱了异常值的影响。应用地统计学分析方法进行了半方差函数的计算和最适合模型的拟合,得出各元素最好的理论模型,并绘制了各养分元素的空间分布图。半方差分析的结果显示,各元素具有中等空间相关性。     

白银市平川区土壤与农产品硒含量特征及成因分析

为探明白银市平川区土壤硒分布规律和影响土壤中硒含量的因素,为保护和开发富硒土壤资源提供理论依据。我们在白银市平川区共采集土壤样本59个、农作物可食部分样品36个,通过检测分析土样全硒含量、土壤化学性状(铅、汞、镉、pH、有机质、有效硅、有效硼、有效铜、有效锌、有效铁、有效锰)与农作物可食部分全硒含量,研究了白银市平川区土壤与农作物全硒含量特征及其影响因素。结果表明:平川区土壤全硒平均含量为0.29 mg/kg,高出甘肃省土壤全硒平均含量45.0%,且富硒土壤母质均为冲洪积物。土壤全硒含量与土壤有机质(R2=0.32*)、有效硅(R2=0.35**)呈显著或极显著正相关。平川区各农产品全硒含量大小依次为胡麻、枸杞、藜麦、菊芋、玉米、马铃薯。平川区土壤硒含量有区域差异,西北部高于东南部,且灌区高于旱作区。土壤母质、有机质含量、有效硅含量是决定土壤富硒的主要因子,富集系数是各农产品全硒平均含量产生较大差异的主要原因。     

采伐干扰对华北落叶松林下土壤水分、pH和全氮空间变异的影响

以关帝山华北落叶松林下土壤为研究对象,选择采伐干扰样地A(人工间伐)和未采伐干扰样地B,采用地统计学小支撑、多样点的布点采样设计;用根钻法(直径Φ=7.0 cm)分别采取0~10、10~20、20~30 cm三层土壤样品。分析测定了土壤含水量、pH和全氮含量,采用传统统计和地统计学变异函数相结合的方法进行数据分析。结果表明:(1)采伐干扰样地A,土壤含水量降低,土壤含水量的变异减小。0~10 cm土层,未采伐干扰样地B,土壤含水量呈现强的异质性(C0+C=12.12),空间变异特征较复杂(分维数D=1.944);采伐干扰样地A异质性程度降低(C0+C=10.39),在较小尺度(0.5~12.9 m)上表现出空间自相关变异。(2)未采伐干扰样地B土壤pH为6.69,采伐干扰样地A土壤pH升高(6.86);采伐后土壤pH空间自相关变异减少,随机性变异增强。(3)未采伐干扰样地B土壤全氮含量(0~30 cm)均值为0.106 g kg-1,采伐干扰样地A(0.022 g kg-1)土壤全氮含量显著降低。未采伐干扰样地B土壤全氮的空间异质性特征明显,主要呈现较小尺度的空间自相关变异;采伐干扰样地A土壤全氮异质性强度明显降低,而空间变异尺度加大。土壤含水量、pH和全氮含量空间异质性的垂直分异均表现为随土层深度的增加而减小。     

重庆三峡库区耕地土壤重金属含量的空间变异性研究

对重庆三峡库区耕地土壤重金属含量的空间变异性研究结果表明,Hg和Cr服从对数正态分布,拟合得到Hg与Cr的半方差函数模型分别为幂函数和球状模型,且在一定范围内存在空间相关性;采用Kriging内插法对未测点重金属进行最优估计,所绘制的Kriging插值图反映了该区耕地土壤重金属Hg和Cr的空间变异特征。     

孔雀河流域农业灌区土壤盐分空间分布及变异特征

为查明孔雀河流域的土壤盐分空间分布及变异特征,进而为地区盐渍化土壤改良与利用提供科学依据。在该区25个点逐层采集土壤剖面样品,测试土壤盐分含量,利用地统计学基本原理与手段,获得区内土壤盐渍化的空间变异信息参数,绘制了区域土壤盐分含量空间分布图。研究表明:0~20 cm和20~60 cm属中度盐渍土,60~100 cm属轻度盐渍土;各土层盐分含量处于强变异性范围;块基值25%,具有强空间相关性,结构性因素对其空间变异的贡献较大;土壤盐分含量存在明显的空间分布规律,水平方向上由上游至下游含盐量先增后减,随距河流距离增加含盐量缓慢增大,垂直方向随深度增加含盐量逐渐减小。     

基于RF和连续小波变换的露天煤矿土壤锌含量高光谱遥感反演

露天煤矿周边存在潜在重金属污染隐患,快速获取土壤重金属空间分布是土壤污染评价、土地复垦与修复的前提。传统调查方法费时费力且易造成对环境的二次污染,高光谱遥感为土壤重金属反演提供了新的视角。该研究以某露天煤矿土壤锌（Zn）含量为研究对象,采集了111个原位表层（0～20 cm）土壤样品及反射光谱;对样品反射光谱进行Savitsky-Golay（SG）平滑、连续统去除（Continuum Removal,CR）和连续小波变换（Continuous Wavelet Transform,CWT）以降噪和增强;利用Boruta算法确定特征波段;采用偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression,PLSR）和随机森林（Random Forest,RF）构建土壤Zn含量反演模型,使用留一交叉验证评估反演模型精度以确定最优反演模型;基于最优反演模型,利用空间插值方法绘制土壤Zn含量空间分布图。结果表明：1）CWT可有效降低光谱噪声,增强光谱响应。2）Boruta算法能消除光谱信息冗余,并能有效提取特征波段;特征波段的数目随CWT分解尺度和光谱测量条件变化。3）RF估算土壤Zn含量性能优于PLSR,且RF结合CWT具有较好的土壤Zn反演能力;最优野外原位光谱反演模型精度（建模集R2=0.92,验证集R2=0.54）低于实验室光谱反演模型（建模集R2=0.95,验证集R2=0.72）。4） 土壤Zn空间分布表现出显著的异质性,呈现高值集中于研究区西南部和东北部的特征。研究结果可为利用高光谱遥感开展露天矿区土壤重金属反演提供借鉴,为其他类似区域土壤污染评价、土地复垦与整治、土壤修复提供前提与依据。     

湖北渔塘坝高硒环境中硒的分布、迁移和生物可利用性

渔塘坝是中国恩施地区较为典型的高硒地区之一,对整个渔塘坝土壤硒、植物硒和水硒及其变化趋势的研究表明,含硒较高的土壤和植物主要分布于西北部富硒碳质岩石出露地段、上坝和下坝地段。在对应的土壤和植物间,硒含量无明显的相关关系,这表明植物对硒的利用并不完全受土壤总硒的影响。30 多年来,坝内土壤硒含量基本无变化,而植物硒含量呈现明显的降低趋势,说明土壤中植物可利用性硒已降低。尽管在流经富硒碳质岩层或废弃的石煤堆旁能够采集到较高的水硒样品,但水硒含量基本无变化的现象说明,在无人为活动的干预下,富硒地段硒的释放已进入了稳定的平衡阶段。渔塘坝硒的分布除与富硒碳质岩石的出露特征、地形特征有关外,还与硒的迁移途径有关。渔塘坝西北部地区出露的富硒碳质岩石仅为高硒区的形成提供了必要条件,而导致坝内高硒土壤形成的主要原因是当地村民的土地耕种方式,如石煤熏土作肥或石煤与石灰的混合来改良土壤等,并进而引起硒在食物链中的富集,且这种影响是长远的。因此,如果当地政府在硒资源的利用和开发上不能够保持合理的规划和使用,渔塘坝仍然是硒中毒可能发生的高风险区,且恩施所有的高硒区也应当是硒中毒的风险区。     

安徽省宁国市土壤和农产品硒地球化学特征及影响因素

以安徽省宁国市全域表层土壤和主要农产品为研究对象,系统采集了6 278件土壤样品和216件农作物样品,研究了土壤全硒含量的分布特征及其主要影响因素,分析了土壤有效硒含量特征和农产品硒含量特征。结果表明:宁国市土壤全硒含量平均值为0.645 mg/kg,富硒土壤样点数和面积占比分别为57.45%、70.30%。土壤硒含量主要受成土母质控制,震旦系和寒武系下统发育土壤硒含量显著高于其他成土母质;不同土地利用方式对土壤硒含量有一定的影响,园地和林地土壤比水田、旱地土壤更易富集硒元素;土壤硒含量与有机质、重金属元素含量存在显著的正相关关系(P0.01),与土壤p H没有显著相关性。土壤有效硒含量平均值为0.023 mg/kg,水稻、山核桃、茶叶中硒含量平均值分别为0.065、0.022、0.074 mg/kg,水稻、山核桃富硒率高达24.04%和54.88%,富硒山核桃具有广阔的开发前景。     

湘西植烟土壤有机质含量分布及其影响因素

为了解湘西州植烟土壤有机质含量分布状况及其影响因素,测试了湘西州7个主要烟区488个土壤样本的有机质含量,采用传统统计学和地统计学方法分析了湘西州植烟土壤有机质含量分布及土壤类型、海拔高度、pH值等影响因素。结果表明:1湘西州植烟土壤有机质含量总体适宜,平均值为21.69g/kg,变幅为3.12~62.97g/kg,变异系数为40.64%,处于适宜范围内的样本占41.48%;2不同县之间的植烟土壤有机质含量差异达极显著水平,永顺县、凤凰县、龙山县植烟土壤有机质含量总体上处于适宜水平,其他各县总体处于较低水平;3湘西州植烟土壤有机质含量在空间分布上是从东北部、西部和西南部向州中部及东南方向减少,在永顺县东南部、保靖县的西部各有一个高值区;4不同植烟类型土壤的有机质含量差异达显著水平,灰黄棕土、水稻土、灰黄泥、浅灰黄泥、黄壤的有机质含量属适宜水平,其他类型土壤的有机质含量偏低;5不同海拔高度的植烟土壤有机质含量差异达极显著水平,湘西州植烟土壤有机质含量有随海拔升高而升高的趋势;6不同pH的植烟土壤有机质含量差异极显著,主要为pH>7.0的植烟土壤有机质含量较高。     

喀斯特地区湘西州植烟土壤pH分布特征及其影响因素

为了解湘西州植烟土壤pH特征,于2015年采集湘西烟区1 242个土壤样本,采用传统统计学和地统计学方法分析了湘西州植烟土壤pH区域分布和空间分布特征及其影响因素。结果表明:(1)湘西烟区植烟土壤pH变幅为4.17~8.17,平均值为6.12,变异系数为18.30%;处于植烟土壤pH适宜范围内(pH为5.5~7.0)的样本占34.06%,pH小于5.0的植烟土壤样本为20.77%,pH大于7.5的植烟土壤样本为18.20%;(2)7个主产烟县植烟土壤pH平均值在5.44~6.84;不同县植烟土壤pH差异极显著;(3)植烟土壤pH有从西向东递减的分布趋势;(4)成土母岩、土壤类型、水土流失状况、灌溉能力、海拔高度、耕作层厚度、有机质含量、土壤颗粒组成显著影响植烟土壤pH;(5)水土流失严重、无灌溉能力和耕作层较浅的烟田、紫色砂页岩发育的土壤、红壤和红黄壤以及粘粒比例较大的土壤容易酸化;(6)土壤pH呈现出随海拔降低和有机质含量升高而升高的趋势。     

基于多源环境变量和随机森林的橡胶园土壤全氮含量预测

土壤全氮与土壤肥力和土壤氮循环紧密相关。掌握土壤全氮详细的空间分布信息对提高土壤肥力管理效率和更好地了解土壤氮循环至关重要。该文以儋州国营橡胶园为研究区域,采集2511个土壤样品,利用随机森林(random forest,RF)、逐步线性回归(stepwise linear regression,SLR)、广义加性混合模型(generalized additive mixed model,GAMM)以及分类回归树(classification and regression tree,CART)结合多源环境变量(成土母质、平均降雨量、平均气温和归一化植被指数)对研究区橡胶园土壤全氮含量进行空间预测,并通过754个独立验证点比较了4种模型的预测精度。结果表明RF对土壤全氮的预测值和实测值的相关系数(0.82)明显高于SLR(0.68)、GAMM(0.70)和CART(0.69),而RF的预测平均绝对误差(0.08836 g/kg)和均方根误差(0.13090 g/kg)均低于SLR、GAMM和CART。此外,RF模型预测结果能反映更为详细的局部土壤全氮含量空间变化信息,与实际情况更为接近。可见,RF模型可作为橡胶园土壤全氮含量空间分布预测的高效方法,为其他土壤属性的空间分布预测提供了一种新的方法。     

皖北平原蒙城县农田土壤有机碳空间变异及影响因素

以皖北平原典型农业生产大县亳州市蒙城县为代表,运用统计学、地统计学方法和GIS技术研究了其农田耕作层(0～20 cm)土壤有机碳(SOC)含量的空间分布及其影响因子。结果表明:研究区SOC含量为10.41±2.52 g kg-1,近30年来提高了55.61%,SOC变异系数为24%,属于中等变异程度。SOC含量在空间分布上表现为东北部、中部和西南部含量高,由西北向东南先逐渐增加后逐渐降低,变异程度较高。整个县域范围内SOC空间变异的主要影响因素为土壤机械组成(粉粒和砂粒含量),其次为秸秆还田。     

宜章县耕地土壤硒含量空间分布特征及成因

弄清宜章县耕地土壤硒含量及其空间分布和影响因素，对掌握区域内耕地富硒程度、开发特色富硒农产品和保障人体健康具有重大意义。采用网格布点、野外调查采样、分析测定、GS+半方差函数模型、克里金插值研究了宜章县耕地土壤硒含量及其空间分布特征；结合SPSS软件进行相关性分析和方差分析，揭示了土壤硒含量的影响因素。研究结果表明，（1）宜章县耕层土壤硒含量平均值0.64mg/kg，变幅为0.13~2.80mg/kg，变异系数为44.57%，属中等变异程度，耕地土壤富硒面积占比达到97.8%，；（2）土壤硒含量呈聚集性分布，中部有一条自东北向南从玉溪镇经梅田镇、浆水镇、长村乡、一六镇、笆篱镇、天塘乡的中高富硒带，块金效应值为0.505，说明宜章县土壤硒空间自相关性程度为中等，土壤硒含量受空间结构因素（自然因素）和随机因素（人为因素）共同影响；（3）不同成土母质发育的土壤硒含量差异较大，板页岩发育的耕地土壤硒含量最高，平均硒含量达到0.76mg/kg；（4）不同土壤类型对硒含量有明显影响，潮土和黑色石灰土的土壤硒平均含量最高，均达到了0.68mg/kg，紫色土和黄壤硒含量较低，平均硒含量分别只有0.54mg/kg和0.53mg/kg；（5）相关分析表明:土壤硒含量与pH呈显著负相关，与有机质、锰、铜、锌和CEC显著正相关；在富硒农产品开发时，需考虑土壤硒含量分布特征，并结合相应土壤管理、科学施肥、农艺措施等进行。     

丘陵红壤重金属复合污染的空间变异分析

本文以江西省贵溪市江西铜冶炼厂周围的土壤重金属污染区(面积7.7km2)为例,研究了基于GIS的地统计学方法在丘陵红壤区土壤重金属复合污染空间变异分析上的应用,提出了一个空间变异分析步骤:(1)利用DGPS定位,以50~200m的随机网格采集土壤样品;(2)分析土壤重金属含量数据的分布类型和空间分布趋势,通过数据转换去除数据趋势;(3)计算半方差函数并选择最佳的拟合模型和参数;(4)通过交叉验证选择合适的克立格方法;(5)通过空间插值,绘制重金属污染空间分布图,分析空间变异规律和影响因素。空间分析结果表明,Cu和Cd的复合污染是铜冶炼厂污染区的主要污染特征,基于ArcGIS的地统计学分析模块可以较准确地分析丘陵区土壤重金属复合污染的空间变异特征。