吉林省某日遗化武污染场地土壤中砷的分布特征研究

为获得吉林省某日遗化武污染场地土壤中砷含量的空间分布规律,在面积26.19 hm2场地内以网格法采集了2668个表层(-0.5~0 m)土壤样品和637个亚层(-1.0~-0.5 m)土壤样品并进行砷含量的测定。利用地统计学理论探讨了研究区域土壤砷含量的半变异函数及最佳拟合模型,在地理信息系统(GIS)平台上插值分析,并结合土壤垂直剖面(-1.0~0 m)砷含量的分析,得到研究区土壤空间分布规律。结果表明,研究区域表层砷含量为中等程度的空间相关,其最佳半变异函数模型为指数模型,最佳插值模型为简单克里格插值;亚层砷含量与表层砷含量空间结构相似,但表、亚层砷含量呈弱相关;土壤剖面分析表明砷污染主要集中在表面土层,并且随着土壤层深度的增加,大多数样点砷含量降低;砷含量的空间变异受销毁含砷日遗化武、挖掘回收日遗化武、农耕等人为因素影响显著。     

样点密度对土壤有机质空间预测结果的影响——以河南封丘县土壤为例

以河南省封丘县表层土壤有机质含量为例,探讨土壤样点密度对区域化土壤变量描述性统计特征、半方差函数理论模型拟合效果、普通Kriging插值预测结果的精度与表现目标变量空间变异的能力等多方面的影响。研究结果表明,样点数量从5000个大幅减少至20个,研究区表层样品有机质含量均值未发生显著变化。当土壤样点≥625个时,表层土壤有机质含量半方差函数模型具有较好的拟合效果,可以通过Kriging插值手段获得精度较高且对目标变量空间变异特征解释能力较强的预测结果;当土壤样点≤78个时,半方差函数模型理论上无法通过拟合获得,通过普通Kriging插值手段不能获得研究区表层土壤有机质含量理想的预测结果。     

新疆包头湖灌区农田土壤水盐热特性空间变异特征

土壤作为高度变异体,其大尺度下的土壤水盐热分布特征具有空间变异性。为了探究大尺度下的土壤水、盐、热的空间分布特征及空间变异性,以新疆包头湖区域为例,采用经典统计学和地统计学相结合的方法,对土壤水盐热参数的空间分布特征进行分析。结果表明:土壤含水率、导热率及热容量均属于中等偏弱变异程度,土壤含盐量为强变异程度;土壤含水率、含盐量、导热率的半方差函数均可用高斯模型进行拟合,热容量的半方差函数可用指数函数进行拟合;含水率、含盐量、导热率、热容量同一深度各自变量之间均具有较强的空间依赖性,随机因素占总变异程度较低,最大相关距离在2 600~3 900 m。该研究为当地农业灌溉及精细农业的生产提供一定参考。     

河套灌区典型示范区土壤盐分和有机质空间变异特征

为探明河套灌区盐渍化土壤盐分和有机质含量分布规律,选取巴彦淖尔市五原县盐渍化土壤典型区域作为研究区,采用区域土壤信息定点监测,选取 149个采样点,获得各土层土壤样本,并结合经典统计学、地统计学、空间插值等方法,研究盐渍化土壤盐分和有机质含量空间变异特征。结果表明:随着土层深度的增加,土壤有机质含量与土壤盐分含量的相关性逐渐增加,在深层土壤间盐分对有机质含量的影响大于表层,且在 40～ 60 cm影响最显著。研究区各层土壤盐分的最优半方差函数模型为球状模型,土壤有机质的最优半方差函数模型为高斯模型。规模化盐碱地改良后,0～ 20、20～ 40、40～ 60 cm土壤盐分结构比(表示随机因素引起的空间变异占系统总变异的比例)上升 2.35、6.72、1.94个百分点,0～ 20、20～ 40 cm土壤有机质结构比分别上升 3.54、3.93个百分点,土壤盐分和有机质结构比整体较改良前呈上升趋势,结构性增强,空间相关性增强,垂直方向上土壤盐分变异性强于有机质变异性。改良期内土壤盐分含量平均降幅为 0.574g/kg,土壤有机质含量平均增幅为 0.195 g/kg,耕层土壤盐渍化程度减弱,各层土壤有机质含量增加,作物生长安全区增大,研究区土壤环境显著改善。土壤盐分高值区(>6 g/kg)多位于地下水浅埋区的中部和东南部区域,改良后,研究区中部土壤盐分集聚特征仍十分显著,存在盐渍化加剧的风险,仍是盐碱地改良防治重点的区域。     

基于EMI的小泊湖退化湿地土壤盐分的空间分布

采用电磁感应(EMI)、地统计学半变异函数和Kriging空间插值方法研究小泊湖退化湿地土壤盐分的空间分布。结果表明:土壤表观电导率(ECa)和0—40cm土壤盐分含量呈线性显著正相关,说明在小泊湖湿地土壤表观电导率的变化可以用以反映土壤盐分含量的变化;半变异函数分析表明,土壤盐分具有强空间相关性[C/(C0+C)0.5],其空间分布主要是由结构性因素引起的;高斯模型(R2=0.98)插值土壤盐分表明,土壤盐分空间分布与退化湿地的空间分布表现出明显的一致性,放牧活动强烈的退化区域土壤盐分相对较高,说明小泊湖湿地退化后土壤盐分含量高于未退化湿地,土壤盐分含量在一定程度上能反映湿地退化的程度,可为湿地退化防治监测提供依据。     

吉林公主岭土壤中砷、铬和锌含量的空间变异性及分布规律研究

在兼顾吉林省公主岭地区土壤类型与样点分布的相对均匀性的前提下 ,采集黑土、黑钙土和草甸土等土壤耕层 (0 -2 0cm )样品 70个 ,测定其全砷 (As)、铬 (Cr)和锌 (Zn)含量以及其它主要理化性质。采用经典统计学与半方差函数拟合相结合的方法 ,研究了土壤砷、铬和锌含量的空间变异性。根据半方差函数的拟合结果 ,在ArcViewGIS软件的支持下 ,编制Scripts进行克里格插值 ,以此来揭示该区域土壤砷、铬和锌含量的空间分布规律 ,并探讨这些重金属元素与主要土壤理化性质的关系     

黑河中游荒漠绿洲过渡带斑块植被区土壤水分与有机质空间变异特征

以黑河中游荒漠绿洲过渡带斑块植被区土壤为研究对象,对土壤含水量与土壤有机质含量空间变异特征及两者相关性进行研究,并对土壤含水量和土壤有机质含量的空间变异函数模型进行拟合。结果表明:(1)20~40 cm土层的土壤含水量空间变异性最为强烈,C_V=1.780;而40~60 cm土层的土壤有机质含量空间变异性最为强烈,C_V=0.561。(2)0~120 cm土层的土壤含水量空间变异函数理论模型均为指数模型;0~60 cm土层的土壤有机质含量空间变异函数理论模型为纯块金模型;而60~120 cm土层的土壤有机质含量空间变异函数理论模型为指数模型和球状模型。(3)土壤含水量和土壤有机质含量均随土层深度的增加而相应的增加,且二者之间呈显著对数相关关系,R~2=0.9597。     

岩溶高原地区小流域土壤厚度的空间变异特征

土壤厚度是制约石漠化地区生态修复的重要因子。在贵州省金沙县乌箐河小流域,通过实地调查土壤厚度,结合地统计学和经典统计学方法,研究岩溶高原地区小流域中3种典型土地利用类型下土壤厚度的空间变异及其分布格局。结果表明：研究区土壤厚度总体呈中等强度空间变异,个别样地属强度变异,具有良好的半方差结构,其变异趋势大致为随着坡位的降低而逐渐减小,而土壤厚度随坡位的降低逐渐变厚。坡耕地土壤厚度空间相关性相对较好,存在一定的连续性;荒山和意大利杨树林地土壤厚度的空间变异程度均较大,斑块状分布明显。除个别样地可以用高斯模型和球状模型拟合外,其余样地均可用指数模型拟合,且拟合效果较好（R^2≈0．8）。研究结果加深了对岩溶高原地区土壤厚度的认识,为石漠化综合治理工程的合理布局和土地资源的有效开发利用提供重要依据。     

西安市蔬菜种植区土壤属性的空间变异与肥力适宜性

[目的]对西安市蔬菜区土壤属性空间变异与肥力适宜性进行评价,为相关部门土壤培肥和蔬菜种植提供决策依据。[方法]选择与蔬菜生长密切相关的土壤pH值、电导率、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾六个指标,利用半变异函数进行空间变异分析,应用模糊综合法计算土壤肥力适宜性指数(SFI),对SFI进行Kriging插值,采用等间距法划分等级,并对土壤肥力进行综合评价。[结果]半变异函数能较好的拟合蔬菜区土壤空间变异特征,人为施肥成为影响土壤电导率、碱解氮空间变异的主要因素,土壤pH值和其他养分则同时受到结构性因素和随机性因素的作用。[结论]西安市蔬菜区土壤肥力适宜性处于中等较好水平,限制蔬菜生长的主要因素是土壤有机质和碱解氮含量。临潼区东南部,鄠邑区、周至县北部地区以及长安区和鄠邑区北部交界处蔬菜区土壤肥力有待提高,菜农需要采取措施提高土壤有机质含量和补施氮肥。     

砂姜黑土区花生田种植前后土壤肥力空间变异特征分析及评价

为明确砂姜黑土区花生种植前和成熟期土壤肥力状况及空间变异特征,本研究利用地理信息系统(GIS)和地统计学技术,运用模糊隶属度函数法,对河南省正阳县砂姜黑土土壤肥力状况及其空间变异特征进行分析。结果表明,与种植前相比,花生成熟期土壤有效硫含量明显下降,有机质、全氮、速效钾、有效铁和有效锌含量均有不同程度的提高,其中土壤全氮和有效磷含量增幅较大,分别增加10.17%和16.37%,但有机质和有效锌含量仍处于较低水平。花生种植前和成熟期土壤pH值变异系数分别为6.18%和6.36%,属弱变异,其余土壤养分指标变异系数介于12.58%~44.94%之间,属中等变异。不同土壤肥力指标对土壤肥力综合指标(IFI)的贡献存在差异,其中有机质含量对土壤肥力的贡献最大。半方差分析结果表明,花生种植前IFI的空间相关性较强,变异函数以球状模型拟合效果最好,空间分布特征主要受自然因素影响;花生成熟期IFI的空间相关性中等,变异函数以高斯模型拟合效果最好,空间分布特征受自然因素和人为活动共同影响。正阳县IFI多集中在0.58~0.72之间,表明土壤肥力整体处于中等偏上水平。另外,花生种植前IFI低于花生成熟期,且IFI空间分布呈南高北低的特征。综合分析,在正阳县砂姜黑土区花生生产上,应适当减少氮磷用量,增加有机肥和锌肥的施用,尤其是其南部地区。本研究结果可为砂姜黑土区花生优质高产的合理施肥和培肥地力提供科学指导。     

江苏北部县域土壤有机质空间变异特征

苏北地区是江苏省的粮食主产区,掌握该地区的土壤有机质空间变异特征对苏北乃至全省农业生产均有重要意义。以江苏省沛县为案例,利用网格法采集了324个土壤样品,通过经典统计和地统计方法研究了该县的土壤有机质空间分布特征。结果表明:该县土壤有机质含量均值为20.10 g/kg,变异系数为0.42,属中等变异程度;土壤有机质空间自相关性为中等程度,自相关距离为26 700 m;全县土壤有机质含量主要集中在12～18,18～24 g/kg和24～30 g/kg三个等级,且在空间上由东向西逐渐降低,分布规律明显,主要受土壤类型与土地利用方式的空间分布的影响,并分析了该县不同区域土壤有机质含量的提升潜力,为该县乃至苏北地区制定合理的农业管理措施提供参考。     

基于GIS和地统计学的甘肃省白龙江流域土壤氮素空间变异分析

[目的]分析甘肃省白龙江流域土壤氮素(全氮、硝态氮和铵态氮)空间变异规律,为土壤氮素管理与流域综合生态系统调控提供科学依据。[方法]采集0—20cm土壤氮素样点,室内试验得到样本土壤氮素含量,利用ArcGIS 10.2和地统计学方法等探讨研究区内土壤氮素的空间异质性和分布格局。[结果]土壤全氮、硝态氮和铵态氮都属于中等强度变异,变异系数范围在35%~90%之间;土壤氮素半方差模型的块基比在25%~75%之间,具中等强度的空间相关性,空间变异受到结构性因素和随机性因素共同影响;土壤全氮、硝态氮和铵态氮的最佳拟合模型均为高斯模型。总体上,土壤全氮和硝态氮含量主要由西北向东南逐渐降低;铵态氮含量整体分布表现为西北低,东南高的趋势。[结论]土壤全氮和硝态氮在不同土地利用类型和海拔高度间呈极显著或显著差异;土壤铵态氮在不同土地利用类型和海拔高度间差异不明显。     

普通克里格评估土壤污染物空间分布精度控制研究

从数据的统计特征分析、异常值筛选及处理、实验半变异函数计算及拟合等方面对普通克里格计算过程中的精度控制问题进行了初步研究,并以天津市东南郊区土壤砷（As）空间分布评估为例,分析了在多步骤精度控制下普通克里格法估计土壤污染物空间分布的可靠性。结果表明,研究区土壤As表现出了明显的累积特征,且监测值为正态分布,异常值较少且为局部异常值,实验半变异函数表现出明显的各向异性。在较严格的精度控制下,普通克里格估值的最优无偏特性可以得到较好的体现,其对土壤As的空间分布的估计精度可以达到较高的水平。     

农田黑土有机质和速效氮磷不同尺度空间异质性分析

应用地统计学的方法并结合GIS空间分析技术，对海伦市农田黑土区域不同尺度的耕层土壤有机质和速效养分进行了空间异质性分析。结果表明，大尺度下土壤有机质和碱解氮半变量函数的最佳理论模型符合高斯模型，小尺度下有机质最佳理论模型为球状模型，碱解氮符合指数模型，2种尺度下速效磷均符合线性模型，速效磷变异系数较大。不同尺度下土壤养分表现的空间自相关的变化有很大不同，说明不同的生态学过程在不同的尺度下起作用。     

海涂围垦区土壤盐分空间变异性随机模拟与不确定性评价

以苏北海涂围垦区典型地块为例, 把随机模拟技术引入土壤盐分空间变异性研究中, 利用普通克里格法和序贯高斯模拟方法对土壤盐分的空间分布进行估值和模拟, 将随机模拟值与克里格插值及实测值进行对比分析, 并采用序贯指示模拟对土壤盐分空间分布的不确定性进行评价。结果表明: 由普通克里格法得到的土壤盐分空间分布整体比较连续, 具有明显的平滑效应, 减小了数据间的空间差异性, 改变了数据的空间结构; 序贯高斯模拟结果整体分布相对离散, 突出了原始数据分布的波动性。对非盐化土、轻度盐化土、中度盐化土和重度盐化土的空间不确定性进行的序贯指示模拟结果显示, 围垦后研究区耕层土壤盐渍化的发生概率已显著降低。轻度盐化土的高概率区是改良利用的主要区域, 宜采用农业生物改良措施, 对中度盐化土高概率区应通过完善田间灌排设施以加强改良治理, 客土法是重度盐化土高概率区较为高效的改良治理途径。     

哈尔滨市辖区黑土速效养分空间异质性分析

研究在哈尔滨市所辖黑土区的6个市县进行,共采集表层(0～20cm)黑土土样411个,测定了全部样点的有机质、全氮的养分含量,同时测定了部分样点的碱解氮、速效磷、速效钾的养分含量,利用地统计学中协同克立格分析方法并结合经典统计学和GIS技术分析碱解氮、有效磷、速效钾养分空间异质性。分析表明有效磷空间分布符合指数模型,碱解氮、速效钾符合高斯模型,其块金值与基台值之比分别为50.0%、39.7%、6.3%,有效磷和碱解氮为中等程度空间相关水平,速效钾为强度空间相关水平;与克里格对比,应用协克里格插值绘制的三种速效养分空间分布图精度显著提高,为协克里格方法在土壤养分空间异质性分析上的应用提供了实践依据。     

江苏省火电类生产建设项目水土流失特点与强度分析

根据江苏省火电类生产建设项目水土流失典型调查资料,运用SPSS与Excel软件,对单位面积土石方挖填量与扰动后土壤侵蚀模数进行了相关性分析,并且定量、定性地研究了火电类生产建设项目各防治分区的水土流失特点和强度。研究结果表明,水土流失防治分区中临时堆土区的水土流失最为严重,平均侵蚀模数达到14747t/(km²·a),为水土流失重点监测和预防区。苏南、苏北不同地貌类型临时堆土区侵蚀强度差异较大。苏北平原沙土区临时堆土区土壤侵蚀强度最大,侵蚀模数达到14392t/(km²·a),苏南丘陵山区其次,均为极强度侵蚀单位面积土石方挖填量与扰动后土壤侵蚀模数存在线性正相关关系,土石方挖填活动对水土流失的影响敏感度大小排列次序为:丘陵山区(苏南)>平原沙土区>丘陵山区(苏北)>一般平原区(苏南)>一般平原区(苏北)。     

安徽省六安地区土壤pH空间变异特征及其影响因素

本文对安徽省六安-霍山地区土地质量地球化学调查项目取得的1295个土壤表层样品（0 ~ 20 cm）的pH值进行了统计分析,深入探讨了其空间变异特征及其影响因素。结果表明,研究区表层（0 ~ 20 cm）土壤pH变化幅度为3.97 ~ 8.09,平均值为5.38。90.57%的土壤样品pH值在研究区5.0 ~ 6.5范围内,呈酸性,局部地区土壤的pH值在5.0以下,呈强酸性;少量土壤样品呈中碱性（7.5 ~ 8.5）,研究区土壤pH值整体呈现北高南低的分布特征。全区表层土壤pH呈正态分布,变异系数为7%,属于弱空间变异性。地统计学分析结果表明,研究区表层（0 ~ 20 cm）土壤pH的变异函数的最优理论模型为指数模型,块金效应值为0.387,表明受到人为因素和结构性因素的共同影响,土壤pH值具有中等程度的空间相关性。相关分析表明,研究区土壤pH值空间变异的主要控制因素为土壤类型、成土母质、地貌类型和土地利用方式,分别能独立解释研究区19.1%、11.1%、9.3%和2.5%的土壤pH值空间变异。此外,CaO、P、K₂O、S元素含量与土壤pH呈弱负相关。因此,土壤类型和成土母质是安徽省六安-霍山地区土壤酸化最主要的影响因素。     

锡林河流域土壤有机碳空间变异分析

为了探索锡林河流域土壤有机碳的空间变异规律,基于半方差函数理论和普通克里格插值研究了0-10 cm,20-30 cm,40-50 cm土壤有机碳变异特征及分布格局。结果表明,（1）0-10 cm,20-30 cm,40-50 cm层土壤有机碳的最优拟合模型依次是高斯模型、高斯模型、指数模型。（2）随着土层深度的增加,土壤有机碳空间分布相关性增强,0-10 cm层土壤有机碳存在中等空间分布相关性,20-30 cm与40-50 cm层土壤有机碳具有强烈的空间分布相关性,自相关距离分别为25.81 km,20.26 km,45.00 km。（3）各向异性分析表明:各方向土壤有机碳变异程度随着土层深度增加而减弱,同层不同方向半方差变化明显,各向异性显著,不同层西南-东北45°方向以及东南-西北135°方向半方差变化最为明显,而各层45°方向变异程度却表现出相似性。（4）各层土壤有机碳分布具有一致性,流域南部边缘到东部以及东北部为土壤有机碳含量较高区域,北部、西北部以及上游的中南部是全流域土壤有机碳含量最低的区域,西部以及西南部土壤有机碳含量处于相对中等水平,流域地形与植被分布特征决定了土壤有机碳这种分布特点。