非线性拟合LST/NDVI特征空间干湿边优于传统线性拟合方法的讨论

地表温度/植被指数特征空间在土壤含水率、蒸散发等定量遥感反演和旱情监测、水资源管理方面有着重要的应用,但其特征空间中干湿边的拟合方式的研究目前还相对缺乏。该文以美国俄克拉荷马州为例,针对地表温度/植被指数特征空间干边和湿边的最优拟合方式展开研究,分别采用线性、指数、对数、多项式和幂函数对干边和湿边进行拟合,并采用16个土壤墒情站点的5、25和60 cm不同深度的3组实测土壤含水率数据对拟合结果进行评估。结果表明:对于干边的拟合,指数函数、线性函数、对数函数和幂函数拟合的决定系数r~2分别为0.64,0.60,0.41,0.43,多项式函数拟合的r~2最高(0.67);对于湿边的拟合,指数函数、线性函数、对数函数和幂函数拟合的r~2分别为0.59,0.63,0.67,0.69,多项式函数拟合的r2最高,为0.70;多项式函数拟合干边和湿边构建特征空间计算结果的均方根误差(RMSE,root mean square error)和平均绝对误差(MAE,mean absolute error)值均最小,在5、25和60 cm深度下RMSE分别为0.29、0.27和0.28,MAE分别为0.26、0.23和0.25,表明采用多项式函数拟合干边和湿边计算的结果精度最高且对25cm深度的土壤含水率最为敏感。     

海南岛北部玄武岩区土壤母质均一性及相对年龄判定

【目的】时间序列法是定量研究土壤发生过程、演变速率及其变化阈值的重要手段,构建可靠的土壤时间序列需对土壤母质均一性和相对年龄进行判定。【方法】以海南岛北部不同喷发期玄武岩发育土壤所构成的成土时间序列（0.09、0.146、0.64、1.12、1.81、2.30 Ma B. P.）为对象,利用各种土壤属性参数（包括剖面形态、颗粒组成、稳定元素含量、风化发育指数和元素变化率等）对该时间序列母质均一性和土壤相对年龄进行判定。【结果】各剖面颜色、质地、结构等形态总体呈均一、渐变的特征,去除黏粒后的粗粉粒含量、稳定元素Ti/Zr比值在剖面内和剖面间变化均较小,表明时间序列土壤的起源母质相同。随着成土年龄的增加,黏粒含量和剖面发育指数呈线性增加的趋势,土壤风化强度指标（B指数、CIW指数、CIA指数和ba值）服从对数函数变化规律,在土壤相对年龄的判定中具有较好的指示意义。【结论】研究区土壤母质来源相同,土壤相对年龄可通过相关土壤属性体现出来,为定量研究土壤发生阈值奠定了基础。     

福建省铁观音茶园土壤镁素状况研究

调查了福建省安溪县、华安县和永春县等铁观音茶主产区的150个茶园表土和相应的茶叶镁素含量状况,探讨了铁观音茶园土壤镁素供应能力及其与土壤条件之间的关系。结果表明,供试铁观音茶园土壤全镁含量平均值为1.77 g/kg;其中以变质岩类发育的土壤全镁最高,而花岗岩类发育的土壤全镁最低。土壤全镁含量与有机质含量和0.02～0.002 mm粉砂粒含量呈显著正相关,与2～0.02 mm颗粒含量呈极显著负相关。土壤交换性镁含量平均值仅为9.63 mg/kg,土壤普遍缺镁。交换性镁含与pH、有机质含量和土壤全镁呈之间显著正相关,土壤镁有效度与0.002 mm 颗粒含量之间呈显著负相关。茶叶镁含量平均值为1.78 g/kg,与交换性镁含量呈极显著正相关。     

开垦对退化沙质草地土壤机械组成及有机碳分布的影响

分析了退化沙质草地开垦耕种40,15,6 a的草地的土壤理化性状的特征和变化。结果表明：草原土壤开垦后,土体自然结构基本消失,分散成单粒或由不同单粒结合的微团聚体,力学稳定性降低,表层土壤粒径〈0.02 mm的黏粉粒的显著降低,0.002～0.02 mm和〈0.002 mm显著增加,随着开垦年限的延长,土壤进一步向粗粒化和单粒化演变;当草地开垦为农田后及转化为林地后,土壤质地又会逐渐逆转,林地中0-2 cm和2-4 cm深度土壤中〈0.002 mm的颗粒又会增加。同时开垦还会导致土壤有机碳下降,土壤肥力严重下降。草地开垦后土壤粒级分布的显著变化,可以反映出开垦导致的强烈土壤结构破坏和受风蚀影响的程度。     

苏南丘陵区主要林分类型土壤水文效应

以苏南丘陵区杉木、马尾松、栎林、毛竹等4种林分土壤为研究对象,研究了该区域内不同林分类型土壤层的水文效应。结果表明:不同林分类型土壤的蓄水能力、渗透性能均存在着一定的差异,其中毛竹林地土壤蓄水能力最好,为2 096 t/hm2,渗透性能也以毛竹林最好,为17.56mm/m in;通过测定4种林地土壤的入渗速率与入渗过程,对其入渗曲线进行拟合,得出土壤渗透速率与渗透时间呈乘幂函数关系,复相关系数为0.93~0.97,说明方程拟合效果较好,可以较好地描述各林地的土壤入渗过程;土壤理化因子与土壤渗透性能的相关分析显示研究区土壤渗透性能受多个因素影响,其中土壤非毛管孔隙度、有机质含量与土壤初渗、稳渗速率相关性最高,为首要影响因素;基于主成分分析,各样地土壤综合水文效应优劣依次为:毛竹栎树杉木马尾松。     

山东壤土坡面人工降雨水土流失规律研究

为研究北方土石山区壤土坡面侵蚀过程,在有代表性的山东省莱芜地区,人工模拟降雨条件下研究了不同坡度下扰动壤土的降雨入渗产流过程,坡度对产流产沙的影响以及产沙模数对径流深相应关系。结果表明:在40mm/h雨强条件下,10°~30°平均入渗率为0.27~0.41mm/min,壤土坡面属于超渗产流,易产生地表径流。径流深和产沙模数随降雨历时的增加而增加,可分别用线性函数和对数函数模型来进行拟合。径流深和产沙模数随坡度的增加为先增大后减小,存在一个临界坡度值为20°。产沙模数对径流深变化过程为非线性响应,用三次多项式可较好进行拟合。     

山地酿酒葡萄园土壤理化性质分析

对陕西省渭北高原山地3个不同海拔高度酿酒葡萄园0 ～ 60 cm土层土壤的理化性质进行了研究.结果表明:各葡萄园土壤pH均在8.0左右,属碱性土壤;土壤有机质和N、P、K等大量元素含量偏低,各种微量元素除了B含量很低以外,其他元素均含量丰富;各葡萄园土壤理化性质差异很大,从整体上看海拔最低点的最好.土壤养分中速效N、P、K含量与黏粒(＜0.002 mm)含量之间呈显著的正相关,与粉粒(0.002 ～ 0.02 mm)含量之间呈显著的负相关.     

宣城市岗坡地土壤养分特征及其与颗粒组成关系

对宣城市岗坡地土壤养分特征及其与颗粒组成关系进行了分析,结果表明:⑴不同土地利用类型中,林地土壤有机质和全氮含量显著高于其它3种土地利用类型;耕地和新耕地土壤全磷、速效养分含量都高于林地和灌丛;土壤有机质、速效氮和速效磷含量与土地利用类型有显著的相关性。⑵土壤有机质、全氮含量中、上坡位都显著高于下坡位,全磷和速效养分的含量随坡位下降呈显著增加趋势;有机质、全磷和速效磷与坡位有显著的相关性。⑶土壤有机质与粘粒(<0.002 mm)和粉粒(0.002~0.02 mm)的含量均呈显著的正相关,与砂粒(0.02~2 mm)含量呈显著负相关,全氮与粉粒含量呈现显著正相关,全磷与粉粒、砂粒含量显著正相关。     

湘中紫色丘陵区不同植被类型根际与非根际土壤理化特征

[目的]探索湘中紫色丘陵区不同植被类型根际与非根际土壤的理化特征,为湘中地区生态修复提供理论依据。[方法]以典型抽样方法调查湘中丘陵区草丛(G)、草灌(GS)、灌木(S)和乔灌(AS)4种典型植被,研究其根际与非根际土壤理化性质的差异,通过典型相关分析揭示根际与非根际土壤理化指标间的耦合关系。[结果]研究区草丛和灌木根际土壤中细砂粒(0.25~0.05mm)含量分别显著(p0.05)低于乔灌63.84%和76.97%;粉粒(0.02~0.002mm)含量表现为草和灌木分别显著高于乔灌的38.48%和37.66%。根际土壤0.25~0.05mm微团聚体含量均表现为乔灌高于其他植被,0.02~0.002mm微团聚体含量均表现为灌木高于其他植被。草灌与灌木非根际土壤有机质含量显著(p0.05)低于根际土壤148.05%和121.92%,灌木和草灌根际土壤有机质含量显著(p0.05)高于乔灌土壤84.28%和92.08%;草灌根际土壤全氮含量显著(p0.05)高于非根际土壤83.33%,草灌根际土壤碱解氮含量显著(p0.05)高于乔灌土壤200.83%;不同植被类型根际/非根际土壤磷含量差异不明显,总体来看,同一植被根际土壤全磷含量低于非根际土壤,而有效磷表现为乔灌最低;乔灌根际土壤速效钾含量分别显著(p0.05)低于草丛和草灌土壤125.15%和137.71%,除草灌外,其余植被类型根际土壤全钾含量均低于非根际土壤。典范相关分析表明土壤有机质和全量养分含量,2~1,1~0.5,0.25~0.05mm土粒含量,2~1,1~0.5mm团聚体3组理化性状间相互关系密切。[结论]改善土壤理化性质,促进湘中丘陵地区生态恢复,应注重协调土壤养分、颗粒组成及团聚体之间的耦合关系。     

鼎湖山土壤有机质深度分布的剖面演化机制

根据鼎湖山森林植被带(SL)、灌丛—草甸过渡带土壤剖面(GC)有机质含量,有机质Δ14C、δ13C值,土壤粘粒含量及孢粉分析结果,研究华南亚热带山地土壤有机质深度分布特征的成因机制。结果表明土壤有机质的深度分布特征与土壤剖面的发育过程密切相关,随深度增大,有机质的来源数量不断减少,而成土时间增加,分解作用导致的有机质含量降低幅度增大,有机质含量不断减少。土壤有机质14C表观年龄随深度增加,土壤有机质δ13C值与有机质含量的深度变化具有明显对应关系,这些都是土壤剖面发育过程中有机质不同更新周期组分呈规律性分解的结果。粘粒的深度分布反映土壤剖面淋滤淀积的特点,表明土壤剖面经受了长期成土风化。土壤剖面的上述特征均为剖面发育过程中不断沉积、不断成土的结果,表明土壤剖面成土演化对于有机质深度分布具有显著制约。     

名山县蒙山茶园土壤各粒级组分对K~+吸附-解吸特征的影响

以名山县蒙山茶园紫色土为对象,用物理方法将蒙山茶园紫色土分成粒径大小不同的土壤组分(≤0.002mm,0.02～0.002mm,0.2～0.02mm,2～0.2mm),分别通过动力学和热力学方法研究它们对K+的吸附-解吸行为。结果表明:紫色土不同粒级组分对K+的吸附量表现为小于0.002mm>0.02～0.002mm>原土>0.2～0.02mm>2～0.2mm,而解吸量则呈相反的规律。用Elovich方程、双常数方程、抛物线扩散方程及一级扩散方程分别对K+的吸附-解吸动力学数据进行拟合,并用Langmuir、Freundlich和Temkin热力学方程对等温吸附过程进行拟合。原土及各粒级组分K+的吸附量均随K+初始浓度的增大而增大,但各粒级组分吸附量大小关系各不相同,K+均向最小粒径富集。运用动力学方法,原土和各粒径组分对K+的吸附特性均用Elovich吸附方程拟合最佳,原土和各粒级组分对K+的解吸特性均用Elovich解吸方程拟合效果最佳。运用热力学方法,原土和土壤各粒级组分以及分别去除有机质和游离氧化铁后对K+的吸附特性均用Freundlich吸附方程拟合效果最佳,原土和土壤各粒级组分以及分别去除有机质和游离氧化铁后对K+的解吸特性均用Freundlich吸附方程拟合效果最佳。     

刺槐林和柠条林土壤剖面理化性质对比及相关性分析

为了研究黄土高原退耕林地土壤理化性质变化特征,探索土壤剖面不同深度土壤有机碳(SOC)及相关因素的相互响应机制,对安塞县纸坊沟流域1975年柠条林(N75)、1974年农地(H74)和1978年刺槐林(C78)100 cm深度土壤剖面的有机碳、全N、粒度、碳酸钙进行了差异度分析和线性相关性分析,结果表明:两个退耕林地SOC和全N含量在0—100 cm深度都有增加,但是C78主要表现在0—20 cm深度,而N75则主要表现在20—100 cm深度。相关度分析表明,H74在20—100 cm深度SOC含量、C/N值与0.002—0.02 mm粒径含量达显著、极显著相关,C78在40—100 cm深度SOC含量与<0.002 mm粒径含量显著相关,C/N值与<0.02 mm粒径含量由0—100 cm的负相关变为正相关。结果证明,退耕后柠条林地SOC和全N含量的变化主要表现在深层土壤上,刺槐林地的变化则主要表现在浅层土壤上;农地和刺槐林地深层土壤SOC主要吸附在细颗粒土壤上,性质较稳定。     

黑垆土非代换性钾剖面分布特征的研究

本文初步研究了黄土高原黑垆土主要亚类非代换性钾的变化、分布,表明其符合指数回归方程,是草原地带黑垆土主要特征之一。粘黑垆土剖面非代换性钾分布呈“S”型,是森林地带塿土向草原地带黑垆土、黑麻土和黑焦土过渡的森林草原地带的土壤,从形态上兼有塿土剖面非代换性钾分布某些特征,但量上有所差异。草原地带的墹地、沟掌地和川台地的黑垆土剖面非代换性钾分布具有森林草原地带黑垆土的特征。本研究从土壤非代换性钾剖面的变化为黑垆土分类和岩石地层的划分提供科学依据。     

Choosing models for soil chronofunctions and fitting them to data

The effectiveness and utility of soil chronofunctions is examined in the light of existing pedogenic theory. Statistical treatments applied in chronofunction research are reviewed, including linear transformations of raw data, which may improve the utility of the chronofunction. We advocate using a particular statistical model only if it can be justified based on our current understanding of the functioning of the pedologic system. We emphasize the potential difficulties of using linear chronofunction methods; simple linear and logarithmic functions are not always the best option for chronofunctions. Hyperbolic, polynomial or nonlinear functions might improve not only the fit of the chronofunction but also advance our understanding of the pedologic system. When the chronofunction explaining the most variance is not best suited to a process-based understanding of pedogenic theory, other functions with slightly smaller r² values that have been judged suitable by a priori reasoning or theory might better reflect the functioning of the pedologic system. We justify limited extrapolation of some chronofunctions to time zero and discuss how this can be useful in the identification of pedogenic thresholds and ‘step functions’. Interpretation of the Y-intercept of chronofunctions can, at times, aid our understanding of the soil system near time zero and be useful in the identification of the existence and timing of thresholds.     

广元市不同土地利用类型土壤的分形特征

以8个植被类型、2个农地和2个退耕地的土壤颗粒组成数据为基础，运用分形模型计算这12个土地利用类型土壤颗粒的分形维数，研究了土壤颗粒分形维数与土壤性状的关系。结果表明：（1）12个土地利用类型表层土壤颗粒的分形维数介于2．8185～2．9249之间。与退耕地和玉米地相比，各林地土壤颗粒分形维数小；与1990年的2．8633相比，2006年土壤颗粒分形维数（2．8592）减小；各团聚体分形维数规律不明显。（2）决定土壤颗粒分形维数大小的首先是〈o．002mm的含量，其次是0．05～0．25mm和0．0020．02mm的含量；决定团聚体分形维数大小的粒级含量由大到小的顺序是：2～5mm，0．5～1mm和1～2mm，其余粒级含量对分形维数影响较小。（3）土壤颗粒分形维数与团聚体分形维数可作为侵蚀指标，前者与土壤可蚀性因子相关关系显著，后者也可作为渗透蓄水指标。（4）在坡耕地基础上的退耕地比生态退化后的营林地具有更有利于水土保持的土壤分形特征。     

石灰性土壤团聚体中钙形态特征及其与有机碳含量的关系

本文选取5种碳酸钙含量(4.29、17.45、98.66、131.85、143.82 g/kg)差异显著的北方碱性旱地农田土壤(黑土、淡黑钙土、潮土、灰钙土和黄绵土)为研究对象,分析土壤及其各粒级团聚体中有机碳、碳酸钙和不同形态钙含量的分布特征及相关性,探讨碳酸钙对碱性旱地土壤有机碳的影响。结果表明:全土有机碳含量与碳酸钙含量之间无显著相关关系,但在0.002～0.053、0.002 mm团聚体中二者含量显著负相关(R~2分别为0.67、0.83),碳酸钙含量过高影响微团聚体有机碳积累。土壤钙形态中酸溶态和可氧化态是影响微团聚体有机碳积累的主要钙形态,全土中占全钙含量都在64.09%以上,团聚体中其含量随粒径减小而增加。钙离子是有机无机复合体的重要胶结物,但钙离子过多则可能会抢占土壤颗粒上有机碳结合点位,与黏粒和粉粒结合形成微团粒结构,影响有机碳积累。     

磺胺嘧啶在黑土及其不同粒径组分中的吸附行为研究

采用批平衡吸附试验法,研究了磺胺嘧啶在黑土及其不同粒径中的吸附行为。结果表明,磺胺嘧啶的吸附不同程度地偏离线性模型,但均可用Freundlich模型和Langmuir模型进行良好地线性拟合。黑土（〈0.2mm）及其不同粒径（粘粒：〈0.002mm、粉粒：0.002~0.02mm、砂粒：0.02~0.2mm）的Freundlich容量因子Kf值分别为29.6、53.1、32.9L.kg-1和21.6L.kg-1,说明磺胺嘧啶在黑土及其不同粒径中的吸附行为存在差异。将吸附参数Kf进行碳标化处理后,Koc值除粉粒外,其他基本一致。随着溶液pH的持续增加（1.0~10.0）,黑土及其不同粒径中的磺胺嘧啶的吸附参数lgKf呈现先急剧降低然后稍微回升的趋势,由此推测,阳离子交换作用可能是磺胺嘧啶土壤吸附的重要机制。过氧化氢处理去除土壤有机质后,黑土的Kd值从1.92L.kg-1降为1.22L.kg-1,磺胺嘧啶的吸附量由16.5mg.kg-1降低到11.2mg.kg-1,说明有机质含量也是影响磺胺嘧啶吸附行为的重要因素。     

重金属迁移与土壤性质的关系

Cu, Zn, Pb and Hg runoff from yellow limestone soil and purple soils and the relationships between the mobility of the heavy metals and the soil characteristics were studied in laboratory using a rainfall simulator. The results showed that the concentrations of soluble Zn in surface runoff were significantly negatively correlated with the contents of < 0.002 mm particles and CEC of the soils, indicating that Zn was mostly adsorbed by clays in the soils. The contents of Cu and Hg in surface runoff were positively related to their contents in the soils. The amounts of Cu, Zn, Pb and Hg removed by surface runoff were influenced by the amounts of soil and water losses and their contents in the soils, and were closely related to the contents of soil particles 1~0.02 mm in size.     

东北地区旱地土壤全氮空间变异性对幅度拓展的响应

土壤氮素不仅是作物必需的营养元素,还是重要的生态元素。不同幅度上土壤全氮含量空间变异的研究是正确评价土壤质量和精确估算土壤氮库的基础。基于中国东北地区第二次土壤普查的1 041个旱地剖面数据,设定三种类型的幅度,即行政区幅度(县、市、省和大区)、土壤分类幅度(土属、亚类、土类和土纲)和土壤类型(地带性土壤和非地带性土壤)-行政区幅度,研究了该区旱地土壤表层(0～20 cm)和剖面(0～100 cm)全氮含量的变异性及其对幅度拓展的响应。结果表明,三种类型幅度上,表层和剖面的平均土壤全氮含量变异性均随着幅度的拓展而增大。在行政区幅度,旱地面积或行政区面积与平均土壤全氮含量变异系数具有较强的对数关系。在土壤分类幅度上,不同土纲的平均土壤全氮含量的变异随幅度变化的趋势、变幅等均存在差异。在土壤类型—行政区幅度,地带性土壤与非地带性土壤的全氮含量随幅度的变化趋势一致,但变化速率有差别,旱地面积与平均非地带性土壤全氮含量变异系数有较强的对数关系。该结果可为东北地区不同幅度下基于土壤类型聚类的旱地土壤氮库估算、土壤资源调查时采样数目的确定提供理论指导。