黄土区坡面表层土壤容重和饱和导水率空间变异特征

土壤容重和饱和导水率是影响坡地土壤入渗产流和抗侵蚀能力的两个重要因素,研究径流小区表层土壤容重和饱和导水率在坡面的空间变化规律,有助于深入理解坡地的降雨入渗产流产沙规律。借助经典统计学和地质统计学,采用1m网格布点法对神木六道沟流域41m×5m径流小区表层土壤容重和饱和导水率坡面空间变异规律进行研究,结果表明:(1)表层土壤容重沿坡面的变化没有明显的规律,经地质统计学分析土壤容重具有明显的空间结构和自相关特征,自相关特征长度为7.6m。(2)表层土壤饱和导水率在坡面的变化也不具备明显规律,Ks和lnKs在坡面的变异经地统计学分析均不具有空间结构特征,属于纯随机变量。     

亚热带红壤丘陵区坡地土壤性质空间变异特征

土壤性质是影响坡地降雨入渗、产流及土壤水再分布的重要因素。研究坡地土壤性质的空间变异特征,有助于进一步研究坡地降雨入渗产流规律。通过对20m×24m径流小区土壤性质的空间变异特征分析,结果表明:(1)沿坡面,从坡上向坡下砂粒含量逐渐减少,土壤质地总体变细;有机质含量变化不大;土壤容重和饱和导水率均呈弱变异性。(2)在剖面内,从表层(0~10cm)向深层(120~130cm),土壤质地逐渐变粗,为弱变异性;有机质含量变化趋势明显,从地表向深层依次减小,坡上和坡下表层有机质含量分别高出深层约8.6和7.6倍,为中等变异性;土壤容重呈波状增大的变化,变化范围为1.08~1.63g/cm3,整体为弱变异性;土壤饱和导水率最大值出现在表层,向深层有呈波状减小的变化趋势,且波动强度依次减小,变异强度大,属强变异性,其大小属“高级”水平。     

应用土壤质地预测干旱区葡萄园土壤饱和导水率空间分布

田间表层土壤饱和导水率的空间变异性是影响灌溉水分入渗和土壤水分再分布的主要因素之一,研究土壤饱和导水率的空间变化规律,有助于定量估计土壤水分的空间分布和设计农田的精准灌溉管理制度。为了探究应用其他土壤性质如质地、容重、有机质预测土壤饱和导水率空间分布的可行性,试验在7.6 hm2的葡萄园内,采用均匀网格25 m×25 m与随机取样相结合的方式,测定了表层(0～10 cm)土壤饱和导水率、粘粒、粉粒、砂粒、容重和有机质含量,借助经典统计学和地统计学,分析了表层土壤饱和导水率的空间分布规律、与土壤属性的空间相关性,并对普通克里格法、回归法和回归克里格法预测土壤饱和导水率空间分布的结果进行了对比。结果表明:1)土壤饱和导水率具有较强的变异性,平均值为1.64 cm/d,变异系数为1.17;2)表层土壤饱和导水率60%的空间变化是由随机性或小于取样尺度的空间变异造成;3)土壤饱和导水率与粘粒、粉粒、砂粒和有机质含量具有一定空间相关性,而与土壤容重几乎没有空间相关性;4)在中值区以土壤属性辅助的回归克里格法对土壤饱和导水率的预测精度较好,在低值和高值区其与普通克里格法表现类似。研究结果将为更好地描述土壤饱和导水率空间变异结构及更准确地预测其空间分布提供参考。     

露天煤矿排土场边坡表层土壤水分物理性质空间变异特征

为加快海州露天煤矿排土场边坡的水土流失治理进程,同时为同类矿山排土场边坡的有效治理提供理论依据与技术支持,基于GIS原理,采用地统计学与经典统计学相结合的方法开展对排土场边坡表层土壤水分物理性质的空间变异性及其分布特征的研究。结果表明:排土场边坡表层土壤容重表现为弱变异性,饱和导水率表现为强变异性,毛管孔隙度与砾石含量表现为中等变异;毛管孔隙度的相关距离大于容重、砾石含量和饱和导水率,其在坡面分布上的均一性高于其他土壤水分物理性质;土壤水分物理性质具有强烈的空间相关性,其Co/(Co+C)值介于4.88%~15.95%;在排土场边坡不同研究尺度下,同一土壤水分物理性质相关距离范围变化规律较为一致;容重和砾石含量沿坡长方向从上到下表现为先增大后减小的趋势,毛管孔隙度和饱和导水率则为先减小后增大的趋势,土壤水分物理性质在各个坡位的变异程度不一且差异显著。     

藏东南典型小流域土壤饱和导水率和土壤容重空间分布

选取藏东南地区的典型小流域,通过网格法在流域的阴坡和阳坡分别采集表层(0-10cm)和底层(20-30cm)环刀土样,研究土壤饱和导水率和土壤容重在流域内的空间分布。结果表明:不同土层相比,表层土壤的饱和导水率以及土壤容重均低于底层值;阴坡和阳坡相比,阳坡的平均土壤饱和导水率和土壤容重高于阴坡,且其变异程度更大;沿坡长方向,土壤饱和导水率从坡顶到坡底呈增大趋势而土壤容重呈减小趋势;土壤饱和导水率与土壤容重之间呈显著负相关(P0.05)。     

六盘山华北落叶松坡面土壤饱和导水率空间异质性及其影响因素

为深入理解森林坡面土壤饱和导水率的空间变异,利用经典统计学和地统计学的方法研究六盘山华北落叶松人工林坡面不同土层土壤饱和导水率的空间异质性,并基于相关性分析揭示其空间变异的主要因素。结果表明:(1)随土层的加深,土壤饱和导水率逐渐增加,不同土层土壤饱和导水率的空间变异程度存在差异,表现为40—60 cm土层土壤饱和导水率为强变异,其他土层均为中等变异。(2)不同土层土壤饱和导水率的空间结构也存在差异,20—40,40—60,60—80 cm土层土壤饱和导水率表现为强烈的空间自相关性,0—20,80—100 cm土层土壤饱和导水率表现为中等空间自相关性。(3)坡面土壤饱和导水率与石砾含量、非毛管孔隙度、毛管持水量、田间持水量和毛管孔隙度显著相关。综上,研究坡面土壤饱和导水率具有较强的空间变异,石砾含量和土壤物理性质是影响研究坡面土壤饱和导水率空间分布的主要因素。     

黄土高原小流域坝地水分时空分布特征

为有效认识黄土高原淤地坝坝地土壤水分时空分布特征,通过对王茂沟小流域2号坝坝地土壤水分长期监测,分析了坝地土壤水分的统计特征。结果表明:(1)坝地各层土壤水分均表现为中等变异,表层土壤含水量的极差较大,0~2.40m土层土壤平均含水量变化范围为9.92%~23.70%,随深度的增加,土壤平均含水量表现为先减小后增大的趋势;(2)坝地土壤水分具有明显的分层现象,多数监测点的土壤水分在时间上属于中等变异,表层土壤水分变化剧烈,随着深度的增加变异系数开始变小,水分变化程度减弱;根据变异系数的大小,坝地土壤水分可以划分为4个层次:水分剧变层(0~0.20m),水分活跃层(0.20~0.60m),水分次活跃层(0.60~1.40 m),水分相对稳定层(1.40 m以下);(3)坝前各层土壤含水量均明显高于坝中和坝后,在0~0.40 m坝地的含水量明显高于坡地,0.40~1.40 m坡地含水量高于坝地,1.40m以下坝地含水量高于坡地,且坝地各层土壤含水量随时间的变异系数均小于坡地。     

黄土高原北部草地表层土壤水分状态空间模拟

为探明黄土高原北部草地表层土壤水分空间分布特征及其与环境因素的关系,该文用自回归状态空间模型和经典统计的线性回归模型对该区草地表层土壤含水率的分布状况进行了模拟。结果表明,状态空间方程可以应用于环境因素复杂的黄土高原水蚀风蚀交错区,其拟合效果优于线性回归模型。单因素中基于饱和导水率的模拟效果最佳（R2 = 0.936）;多因素模拟中以饱和导水率+海拔+凋落物模拟效果最佳（R2 = 0.976）,可以很好地解释表层土壤水分的变异状况。自回归状态空间模型可用于研究黄土高原北部水蚀风蚀交错区表层土壤水分与其他因素的空间关系。     

莱芜市红石公园土壤结构特征及其与饱和导水率的关系

[目的]分析土壤水分运移过程,探究莱芜市红石公园土壤结构特征及其对饱和导水率的影响,为促进该区生态恢复和建设提供理论参考。[方法]采用环刀分层取样对研究区6块样地进行土壤物理结构特征测定,进行水分穿透试验,测量土壤饱和导水率。[结果]试验区土壤密度及石砾含量大小均表现为:纯草本灌木—草本乔木—草本;土壤R0.25(0.25mm水稳性团聚体含量)、含水率、总孔隙度及饱和导水率大小均表现为:乔木—草本灌木—草本纯草本;表层土壤具有更优的土壤结构及更大的饱和导水率;土壤饱和导水率与土壤密度、石砾含量呈现显著负相关关系,与土壤总孔隙度及R0.25呈现显著正相关关系。[结论]土壤总孔隙度是土壤饱和导水率的最主要影响因子,土壤R0.25含量、土壤密度及石砾含量次之。     

太湖地区主要水稻土的土壤水分参数研究

太湖地区主要水稻土类型的水分参数研究结果表明 ,水稻土 4个土层的土壤水分特征曲线基本一致。土壤的饱和含水量、田间持水量、凋萎系数和土壤有效水的含量均从土壤上层到下层呈降低的趋势 ;土壤的非饱和导水率与负压水头之间呈负相关的指数曲线变化 ,当负压水头达到 10 k Pa时 ,非饱和导水率降低到最小值 ,且基本趋于稳定 ;非饱和土壤水扩散率变化于 1.1× 10 - 3～ 1.886× 10 - 3cm2 / min之间 ,非饱和土壤水扩散率随含水量也呈指数曲线变化。     

坡面尺度土壤特性的空间变异性

通过对20m长坡面土壤特性空间变异性的经典统计学分析,结果表明:(1)在同一土壤剖面内,各级粒径含量呈弱变异性,而有机质含量随土层深度的增大而逐渐降低,呈中等变异性;(2)土壤干容重的空间变异性较小,呈弱变异性,但土壤饱和导水率的空间变异性较大,呈中等变异性;(3)水分特征曲线具有一定的空间变异性,比水容量空间变异性较大,呈中等变异性。坡面土壤饱和导水率和干容重的等值线图表明,土壤饱和导水率的变化趋势并不仅仅取决于土壤干容重的相对大小,可能与有机质含量、黏粒含量以及根系分布情况等也有一定的关系。     

黄土高原生态工程区土壤容重及饱和导水率的分布特征

土壤水力性质是影响水分运动、溶质运移以及流域水文模型模拟的重要参数。近年来,黄土高原实施的退耕还林(草)工程、治沟造地工程等重大生态工程,影响了该区域的地形地貌、土壤水力性质等。深入研究流域尺度土壤容重(Bulk Density,BD)与饱和导水率(Ks)的动态变化特征,对于理解重大生态工程影响下的水文过程演变规律具有重要意义。本研究以黄土高原重大生态工程影响的典型小流域为对象,采用80m×80m的网格布点(89个样点),分别于2016年9月(夏末)、11月(初冬)和2017年3月(初春)采集土壤表层(0～5 cm)环刀样品,分析BD和Ks的动态分布特征及其影响因素。结果表明:BD在0.93～1.61 g/cm3之间变动,Ks介于0.01～7.30 cm/min;BD呈弱变异性,变异系数(Coefficient of Variation,CV)为10%,而Ks呈强变异性(CV=166%)。坡面BD显著小于沟底(P0.05),而Ks则显著大于沟底(P0.05)。坡面林地和草地BD表现出显著的季节性差异(P0.05),而Ks在林地、灌木和草地之间均表现出显著的季节性差异(P0.05)。地形对流域内的土壤水力参数分布有显著影响,外界环境(温度)变化是决定BD和Ks呈季节性动态变化的重要因素。多因素方差分析表明土地利用类型对BD与Ks均有显著影响;采样时间对Ks有显著影响,对BD无显著影响。相关结果可为揭示重大生态工程区小流域土壤水力参数的动态变化规律及其主控因素提供数据支撑和理论参考,有助于小流域水文过程的模型模拟研究与精细调控。     

太原东山试验林场土壤理化性质及饱和导水率的坡向分异规律研究

为了探究太原东山试验林场不同坡向条件土壤性质及饱和导水率变化的规律,选取东山林场无植被覆盖裸地和油松林地的阳坡、阴坡、半阴半阳坡共6个样地进行土壤采样,测定了土壤基本性质及养分含量,并用环刀分层取土,测定土壤饱和导水率,对比分析了土壤性质、养分及饱和导水率的坡向分异规律。结果表明:坡向对土壤密度无影响;裸地土壤含水率表现为阴坡 > 半阴半阳坡 > 阳坡;油松林地土壤含水率、土壤养分元素含量、土壤饱和导水率表现为阳坡 > 半阴半阳坡 > 阴坡,阳坡表层土壤（0—30 cm）石砾含量少于其他坡向,总孔隙度高于其他坡向。坡向对土壤性质及饱和导水率的影响是通过植被产生作用。在今后对林地土壤性质及水分入渗的研究中不能忽略坡向的影响。     

非饱和水分运动参数空间变异的研究

田块尺度土壤特性的空间变异性对水分与溶质运移具有明显的影响。该研究在野外30m×30m面积、土壤类型为砂壤土的田块的100个空间点上,分别利用张力计和取土样室内测定的方法测定了30cm土层深处土壤水张力、土壤容重ρ、饱和含水率θ_s,与初始含水率θ_i,同时利用圭尔夫仪,测定了该田块同样深度108个空间点上的饱和水力传导度K_s与孔隙大小分布参数α。利用经典统计分析与地质统计分析方法分析上述参数的空间变异特征,研究结果表明:ρ,θ_i,θ_s,K_s和容水度C遵从正态分布,而α具有对数正态分布;K_s,α和C具有较大的空间变异性,而ρ和θ_s的空间变异性则较小;K_s和logα是空间统计相关的;土壤水张力的空间变异具有时不变特征,且土壤水张力方差是其均值的二次函数     

不同尺度下田间土壤水分和混合电导率空间变异性与套合结构模型

应用地统计学原理和方法 ,分析了夏玉米田间 90m90m(L区 ) ,内套一个 30m 30m(M区) ,再内套一个 10m 10m(S区 ) 3个尺度下土壤含水量和电导率的空间变异性。结果表明 ,各尺度间土壤含水量的标准差和变异系数比较接近而电导率的差别较大。在L和M尺度下土壤含水量在 3个置信度下呈正态或对数正态分布 ,在S尺度下只在 0.01置信度下呈对数正态分布 ;在L尺度下土壤电导率仅在信度为 0.05和0.01时呈对数正态分布 ,在M尺度下仅在信度为 0.01时正态或对数正态分布 ,较高信度时呈对数正态分布 ,在S尺度下不呈正态或对数正态分布。各尺度下它们的空间结构可用球状模型描述 ,其变程分别约为 2.2～19.8m(土壤含水量 )和 2.5～17.2m(电导率 ) ,不同尺度间土壤含水量和电导率的空间变异结构函数差别较大 ,用套合结构模型能更好地描述不同尺度下土壤含水量和电导率的空间变异性。     

Hydraulic energy indices reveal spatial dependence in a subtropical soil under maize crop in Southern Brazil

Soil physical quality (SPQ) assessment is an important part in the evaluation of soil use, management, and conservation. It can be assessed using several physical properties, hydraulic indices, and functions. Soils from tropical and temperate regions represent different physical behaviors, and the quantification of their physical properties is important to support soil evaluation and modelling. The objective of this study was to evaluate the SPQ in a subtropical field under maize crop cultivation according to its physical properties, hydraulic indices, and functions in an attempt to infer the spatial variability and to determine the behavior of soil physical structure across a spatial domain. Commonly used soil key physical variables, such as texture, bulk density, total porosity, saturated hydraulic conductivity, and organic carbon content, were measured in a regular grid with a soil sampling density of 30 points per hectare, covering an area of 0.5 ha. Saturated hydraulic conductivity varied strongly between subsamples and in the field, suggesting the heterogeneity of the soil structure regarding water drainage. The physical variables were combined with other indicators, which were based on the soil water retention curve and the pore size distribution (PSD) function. Correlation analysis was performed to verify the relationship between the measured and calculated variables, and some strong linear correlations were revealed, such as between aeration energy index and microporosity (r = 0.608) and water retention energy index with microporosity (r = 0.532) and with bulk density (r = 0.541). For most sampled locations, the shape and location parameters of PSD showed results outside of the optimum ranges, whereas the hydraulic energy indices and cumulative hydraulic energy functions presented values that were similar to those found for some tropical soils described in the literature. The spatial variability of these indices was described using semivariograms and kriged maps, indicating the variability of the SPQ in this field.     

科尔沁不同类型沙丘土壤水分时空变化特征及其环境影响因子

为了深入探究半干旱地区沙丘土壤水分时空变化特征及其与环境因子关系，以科尔沁沙地为研究区，综合运用原位观测、数值模拟和冗余分析等方法，对沙丘土壤水分的时空变化特征、变异性、水平衡及其与环境因子的定量关系进行研究。结果表明：沙丘土壤水分在垂直剖面呈现出由半流动沙丘"镜像S "形逐渐过渡为阴坡固定沙丘" S"形的趋势，在时间尺度上呈"正态分布"形；半流动、半固定和阴坡固定沙丘土壤水分变异性随深度的增加逐渐减弱，半阳坡固定沙丘呈"S"形分布，最大变异系数为75.45%，均属中等变异；半流动和半固定沙丘水分主要消耗于深层渗漏，分别占总水量的57.35%和54.56%，半阳坡固定和阴坡固定沙丘水分主要消耗于植被蒸腾，分别占总水量的77.15%和54.88%；沙丘土壤水分影响因子具有差异性，容重、砂粒含量、粉粒含量和饱和导水率是影响半流动、半固定和半阳坡固定沙丘土壤水分的主要环境因子，而有机质、砂粒含量、粉粒含量和饱和导水率是阴坡固定沙丘土壤水分的主要影响因子。研究表明，半阳坡固定沙丘小叶锦鸡儿易消耗深层土壤水，造成土壤干燥化，草本和半灌木有利于深层土壤水分保持。     

黄土区小流域土壤容重和饱和导水率的时空动态特征

土壤水力性质是评估降水入渗、径流发生以及土体可蚀性的重要参数。研究小流域尺度土壤水力性质的时空动态特征,对于以小流域为基本单元的黄土高原综合治理具有直接意义,有助于加深对相关生态水文过程的理解。以陕西省神木县六道沟老叶满渠小流域为对象,进行50 m×50 m网格布点(共73个样点),2014年8-10月期间每月测定1次表层土壤容重和饱和导水率,结合经典统计学与地质统计学的方法研究容重和饱和导水率的时空变化规律。结果表明:1)小流域尺度容重的月际变化趋势较为一致,整体呈正态分布规律,饱和导水率的月际变化强烈,呈偏态分布;容重较饱和导水率变化范围较小,变异程度较低;2)小流域尺度容重和饱和导水率在8-10月的半方差可用指数模型进行最优拟合,两者均表现出中等程度的空间依赖性;Kriging插值图表明小流域容重总体差异性较小,而饱和导水率差异显著;8-10月,西坡局部区域、坡顶的容重呈逐月增大趋势,而饱和导水率呈减小趋势;3)Pearson相关性分析表明,8-10月单次测定的容重和饱和导水率之间的相关性不明显;在同一土壤类型下(干润砂质新成土)表现出极显著的负相关关系(P0.01)。