玛纳斯河流域农田土壤水分空间变异性研究

[目的]了解玛纳斯河流域土壤水分的空间分布规律,为玛纳斯河流域灌溉水的高效利用、土壤盐渍化的改良提供更为精确的理论参考和科学依据.[方法]以玛纳斯河流域内的玛纳斯灌区和莫索湾灌区为例,在灌区农田内,利用GPS技术定点、采集土壤样品;利用室内分析技术测定出其土壤水分含量;并应用地统计学和传统统计学的方法对土壤水分空间分布特征进行分析.[结果]玛纳斯河流域农田O～20与20 ～40cm深度土壤含水量的最小值、最大值的变化趋势是随着深度的增加而增加,均属于强空间相关性,且0～20cm深度的结构性好于20～40 cm.0～20 cm深度土壤水分空间变异较大,而20～40 cm深度土壤水分空间变异不大.[结论]玛纳斯河流域农田0～20 cm与20～40 cm层土壤含水量属于中等变异程度,且0～20 cm深度土壤水分空间变异程度大于20～40 cm深度.     

荒漠绿洲过渡带土壤水分空间分布特征及对植被的影响

研究荒漠绿洲过渡带土壤水分空间特征,有利于提高干旱区水资源利用率和植被恢复。连续对黑河中游荒漠绿洲过渡带6个典型群落类型样地的地表0～120 cm深度剖面的土壤水分分布进行调查,采用烘干法分析并结合18个调查样方进行土壤含水量的空间分布特征研究,揭示荒漠植被土壤水分分布特征。结果表明,1)土壤水分的变异性随着深度的增加而减小,表层土层含水量空间变异性表现为强变异,说明土壤水分不稳定,深层土壤空间变异性变现为弱变异性,说明土壤水分较稳定。2)垂直分布上,每个样地各土层的土壤含水量均随土壤深度增加呈上升—降低—上升的总体趋势,各样地土壤含水量均是表层低,深层高。3)水平空间上,土壤含水量变化范围在0.09%～22.34%,土壤含水量的均值依次为深层(60～120 cm)>上层(0～40 cm)>中层(40～60 cm),总体来看,黑河中游荒漠绿洲过渡带各层土壤含水量均处于较低水平。4)干沙层土壤含水量最低,上覆沙土土壤含水量很少且随着深度的增加而增加,下浮沙土受地下水毛管作用和蒸腾作用影响水分含量较高且随土壤深度的增加而增加。研究结果为深入理解荒漠绿洲过渡带固沙植被的天然分布提...     

典型岩溶区土壤水分的空间异质性研究

针对典型岩溶区存在的土壤水分亏缺限制作物生产和植被恢复问题,应用地统计学与GIS技术,将土壤水分室内布点和实地监测相结合,对果化示范区土壤水分空间变异特征进行研究。结果表明:各层土壤体积含水量平均为5.10%～22.06%,变异系数为18.30%～67.73%,说明各层土壤体积含水量的变异系数呈现出强变异特征(CV>10%),且随土壤深度增加,土壤体积含水量的变异系数减小;各深度土壤体积含水量空间分布不均,主要呈弧状和斑状分布,且随土壤深度的增加而增大;不同深度土壤体积含水量的最小空间变程为2 400 m,可作为果化示范区土壤体积含水量样点布设的最佳取样间隔。     

退化红壤区植被恢复过程夏季土壤水分时空变异格局动态

用经典统计学和地统计学方法,对比分析江西泰和退化红壤丘陵区重建森林及自然恢复草地15 a、25 a土壤(0~20 cm和20~40 cm土层)水分空间变异格局。结果表明:在恢复初期,重建森林和自然恢复草地土壤水分较为均匀,随着恢复年限的增加,土壤水分逐渐增加,且离散程度存在不同程度的提高和中等程度变异;重建森林及自然恢复草地土壤水分分布呈正态分布,均能较好的拟合成球状模型(决定系数均0.804),数据表现出明显的空间自相关,具有一定的空间变异特征,变异来源主要以土壤母质、地形等引起的结构性变异为主。从时间序列上看,恢复25 a土壤水分块金值、基台值、块金系数均显著增大,总的变异性增加,且由随机因素造成的变异比重加大;从土层角度来看,同一恢复年限内,自然恢复草地基台值上层(0~20 cm)下层(20~40 cm),块金值、块金系数则表现为上层下层,下层土壤水分随机变异强于上层。重建森林的3个指标均表现为上层下层,且表层随机性变异更大;随恢复时间增加,森林表层土壤水分空间异质性程度加大,斑块更为破碎化,自然恢复草地0~20 cm和20~40 cm两土层变程均显著变大,土壤水分空间延续范围变大;增加取样密度和加大研究尺度更能揭示退化红壤区土壤水分空间变异特征。     

荒漠草原2种群落灌丛堆土壤水分的空间特征

【目的】为阐明植被群落与土壤水分空间异质性的关系。【方法】以荒漠草原2种灌丛堆为对象,运用地统计学方法研究了不同灌丛堆(白刺、沙蒿)3种生境(冠下、冠缘、空地)及不同土层土壤水分的空间异质性(c.v.)。【结果】结果表明:土壤水分的空间异质性明显,不同群落类型土壤含水量之间的差异表现为不同群落类型之间大于同一群落不同生境大于同一群落同一生境不同土层,其含水量最大差异分别为162.28%、74.66%、97.44%,在空地20~40 cm土层中,沙蒿沙堆土壤含水量达到白刺的2.62倍;在同一群落之间土壤含水量和水分空间异质性表现为空地冠缘冠下;在同一群落同生境中随着土层深度的增加,土壤水分含量增加,变化明显,异质性增大。【结论】荒漠草原自然形成的沙堆微地形地貌引起各非生物要素在空间上的重新分配作用,显著影响土壤水分空间异质性特征。     

根层铺多孔膜对土壤水分的影响

在根系土壤不同深度铺设不同开孔度薄膜的条件下,以黑麦草为试材,通过盆栽试验研究了根层铺多孔膜对土壤水分的影响。结果表明：根层铺多孔膜改变了根系层土壤水分分布,铺设深度为15 cm时,土壤含水量随深度的增加先增大后减小,铺设深度为20 cm时,土壤含水量呈“3”形分布,同一铺设深度不同开孔度的土壤水分分布较为相似,且土壤含水量最大值出现在覆膜深度以下5 cm处;当土壤含水量降至灌溉下限时,根层铺多孔膜各处理表层（0～5 cm）及膜上土壤平均含水量较裸土处理分别减小了37.6%～51.1%和26.2%～37.0%,膜下土壤平均含水量较裸土处理增大了7.7%～25.0%;在观测时段内,根层铺多孔膜各处理中,除铺设深度15 cm、开孔度30%的处理0～30 cm深度土壤储水量变化值大于裸土处理15.2%外,其他处理均小于裸土处理,其中铺设深度15 cm、开孔度50%的处理较裸土处理减小了23.0%,表明根层铺多孔膜技术具有较好的节水效果。     

宁夏白芨滩固定沙丘浅层土壤水分时空变异

【目的】揭示沙漠化治理过程中土壤含水量的动态变化规律及其在小尺度上的空间变异特征,进而为该地区防沙治沙及植被的可持续发展提供科学指导。【方法】采用烘干法和TDR300对宁夏白芨滩防沙治沙区浅层土壤含水量进行监测,应用地统计学的理论与方法研究该区域浅层土壤水分季节动态变化和小尺度空间变异特征。【结果】(1) 10 cm和30 cm的土壤含水量变异系数均在0.01～1之间,属中等变异;不同时期的10 cm及30 cm深处的土壤含水量均表现出强烈的空间自相关;4、6和9月的土壤水分(10 cm)的变异函数为球状模型,8月(10 cm)为指数模型,30 cm的土壤水分变异函数均为指数模型。(2)不同时期的表层(10 cm)土壤含水量空间分布表现为4、6和9月空间分布较相似,整体分布相对均匀;8月土壤含水量较6月增加,空间分布表现为从北向南降低,其中西北角土壤含水量最高;9月研究区内土壤表层含水量与其他时期相比最高。【结论】10 cm和30 cm土壤含水量均属中等变异,不同时期含水量均表现出强烈的空间自相关。10 cm和30 cm水分分布格局均受降水影响,9月土壤含水量最高。研究区不同时期10 cm土壤含水量空间分布特征明显不同,30 cm深处的土壤含水量随季节发生变化,两者空间分布特征均受地形、季节影响。     

拉萨半干旱河谷宜林地土壤水分时空分布格局

土壤水分是植被恢复的主要限制因子之一。本文选择拉萨半干旱河谷宜林地7个典型立地类型0～20 cm,20～40 cm,40～60 cm深度的土壤为研究对象,研究其土壤水分的变化规律,探讨拉萨半干旱河谷地区土壤水分时空分布格局。研究结果表明:不同立地类型的土壤水分变化走势大致相同,呈单峰状分布,土壤最低含水量与最高含水量分别出现在1月和8月,其变化范围在2.43%～30.03%之间;土壤含水量由高到低排序为:河滩地高水位阴坡上部阴坡下部河滩地低水位阳坡上部阶地阳坡下部;土壤水分时间格局总体上分为土壤水分积累期(6—9月)、土壤水分消耗期(10月至翌年1月)、土壤水分稳定期(2—5月)3个时期,土壤水分空间分布分为土壤水分速变层(0～20 cm)、土壤水分活跃层(20～40 cm)及土壤水分相对稳定层(40～60 cm)3层。本研究对该区植被建设具有一定的指导意义。      

艾比湖湿地土壤水分-盐分-养分空间异质性分析

为了解艾比湖湿地土壤水分-盐分-养分空间异质性,在环湖一周160 km范围内,以湖心质点为中心,将艾比湖湿地划分为东北、西北、西南、东南4个区域,于2014—2015年5、8月采样,对表层(0～20 cm)土壤含水量、盐分、养分、pH值空间异质性进行研究,结果表明:不同区域土壤盐分、养分、pH值8月高于5月,土壤含水量则相反,其中土壤含水量、盐分、养分属于中等变异,土壤pH值为弱变异;5、8月不同区域土壤盐渍化在中度盐化与盐土化水平之间,pH值呈碱性或强碱性,土壤养分等级较低,总体较为贫瘠。球状模型、指数模型、高斯模型能较好地描述艾比湖湿地土壤空间变异特征,决定系数变化范围为31%～96%;不同区域土壤含水量块金系数小于34%;除5月西南部土壤pH和东北部土壤养分外,不同区域土壤盐分、pH、养分块金系数均小于25%;土壤盐分、pH、养分的Moran′s I(莫兰)系数波动均较大,表明空间相关性较强。从空间上看,5、8月土壤含水量呈带状分布,高值区出现在西北部与西南部,低值区主要在东南部与东北部;土壤盐分高值区主要在西北与东南部,低值区在西南部与东北部;土壤pH高值区主要在西北部及湖周围;土壤有机质、全氮高值区都出现在西北部、西南部,土壤全磷呈无规则斑点状分布,高、低值区较为分散。研究发现,影响艾比湖湿地空间异质性的因素中,土壤盐分、pH、养分主要受结构性因素影响,土壤含水量受结构性因素和随机性因素共同影响。     

锡林郭勒草原不同植被类型的土壤水分特性

根据压力膜仪测得土壤水分特征曲线,分析了锡林郭勒草原4种植被类型下0～50cm土层的土壤水分特性.结果表明:在中、低吸力段(＜1.5MPa)土壤水吸力与土壤含水量之间存在显著相关关系,且各植被类型不同土层的曲线形状和变化趋势基本相同.4种植被类型下,土壤有效水含量、土壤持水能力和土壤供水能力呈现出多伦克氏针茅草原＞锡林浩特羊草草原＞东乌珠穆沁大针茅草原＞多伦农田.在多伦克氏针茅草原、锡林浩特羊草草原和多伦农田,随着土层深度的加深,土壤质地逐渐变粗,土壤有效水含量、土壤持水能力和土壤供水能力逐渐减小;在东乌珠穆沁大针茅草原,随着土层深度的加深,土壤机械组成先变粗后变细,在20～30cm质地最粗,土壤有效水含量、土壤持水能力和土壤供水能力先减小后增大.     

武汉动物园人工湿地土壤氮素时空分布特征

以武汉动物园内人工湿地为例,采样测定了塘-湿地组合系统中土壤氮素的时空分布特征。结果表明:一阶湿地中土壤全氮随剖面层次向下而降低,碱解氮在0~40 cm层次变化不大,40 cm以下迅速降低;二阶湿地中土壤全氮和碱解氮在0~30 cm随剖面向下而下降,30 cm以下变化缓慢。一阶湿地中土壤碱解氮从2005年7月至2006年4月的变化为0~20 cm土层降低,20~40 cm土层呈倒“U”变化,40~60 cm土层变化缓和;二阶湿地中土壤碱解氮2005年7月至2006年4月的变化为0~10 cm土层递减,20~30 cm土层先降低后升高,其他土层先升后降,而2006年1月至4月含量变化不大。湿地土壤的全氮、碱解氮与有机质含量有显著线性相关。该结果可为利用塘-湿地组合系统调控城市水体面源污染提供科学依据。     

基于GIS和地统计学的干旱绿洲地区土壤水分时空变化

探明干旱绿洲地区土壤水分变化特征,为其生态保护和植被恢复提供参考,以甘肃省张掖市甘州区80个0~20cm土层土样为研究对象,利用GIS和地统计学相结合方法研究其土壤水分的时空变化特征。结果表明:9月在甘州地区0~20cm土层土壤的水分含量以10cm土层最高,为18.6%;20cm土层其次,为16.5%;表土层(0cm土层)最小,为11.7%;该月土壤的水分含量随土层深度增加呈先升高后降低趋势,且以10cm土层土壤的收墒蓄水作用较明显。4月以20cm土层土壤的水分含量最高,为16.74%;10cm土层其次,为13.44%;表土层最小,为12.26%;该月土壤水分含量随土层深度增加呈逐渐升高趋势。土层土壤水分含量的空间分布,在4月和9月均表现为由南向北、由东向西呈逐渐降低趋势。     

两种植被覆盖度下土壤水分和盐分的空间变异性研究

[目的]裸地和植被覆盖地土壤剖面平均水盐含量的空间变异特征.[方法]应用统计学方法、聚类分析法和相关分析法,以奇台绿洲-荒漠交错带典型盐渍化地为研究区进行对比分析.[结果]裸地和植被地土壤水盐都服从正态分布,土壤盐分均属中等变异性,具有较强的空间自相关性.裸地土壤含水量属弱变异性,具有中等强度的空间自相关性;植被地属中等(偏弱)变异性,具有较强空间自相关性.裸地的相关距离仅是植被覆盖地的1/10左右.随着土层深度的增加,两者土壤盐分活跃程度变化依次为:活跃层、次活跃层和较稳定层.土壤水分的变化及其与盐分的关系则不一致,裸地是以受随机性因素影响较大的表层最为活跃,其与盐分的相关性也较差;而植被地是以中下层(60～80 cm)最为活跃,其与盐分呈极显著正相关性.[结论]由于随机性因素和结构性因素(如植被、微地形等)的影响,两种植被覆盖度下的土壤水盐的空间变异表现出明显的差异性;也反映出植被对土壤水盐分布及影响水盐分布的随机性因素均具有显著的作用力及反作用力.     

农牧交错带柠条锦鸡儿根系与土壤水分空间关系研究

以内蒙古农牧交错带柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)人工林为研究对象,在秋季对其根系分布特征及土壤水分采用四分之一圆法分层采样分析,研究了柠条锦鸡儿根系生物量与土壤含水率空间分布规律。结果表明:(1)柠条锦鸡儿根系呈浅层化分布,根系主要集中在0~60 cm土层;(2)根系生物量与土壤水分的空间分布规律基本一致,且根系分布与同空间内土壤水分存在正相关关系,均表现为随着土层深度的增加而逐渐减少;(3)在垂直、水平方向,各实验地柠条锦鸡儿根系生物量与土壤含水率均呈显著相关,构建根系生物量与土壤含水率的经验模型,验证发现该模型可以很好地说明二者的关系。研究结果旨在为干旱区人工柠条林的栽植管理及植被恢复提供理论依据。     

沈阳地区棕壤含水量空间变异规律的研究

本文对沈阳地区棕壤农田深度为２０ｃｍ的土壤含水量的空间变异规律进行了研究，结果表明该土壤的含水量测定值呈对数正态分布或正态分布，且其变异性较小，当置信水平为９５％、测量精度为平均值的５％时，样本容量Ｎ≥６；半方差分析结果表明，该农田土壤含水量的相关域约为１５ｍ。Ｋｒｉｇｉｎｇ插值法可以较好地表达土壤水分含量的空间变异情况。     

植被覆盖对土壤水盐空间分布规律的影响

以塔里木河上游为研究区,研究不同植被覆盖对土壤水盐空间分布规律的影响,结果表明:甘草群落0~150 cm的平均含盐量高于其他群落,各植被群落0~20 cm土层的盐分含量基本高于20 cm以下土层的盐分含量,并且各植被群落在不同土壤深度下的盐分变化规律与土壤含水量的变化规律基本一致。胡杨-铃铛刺群落随着植被盖度的增加,其土壤各层的水分含量均增加;除表层(0~5 cm)外,土壤其他各层盐分含量均随盖度的增加而减少。除表层(0~5 cm)外,多枝柽柳群落下的土壤其他各层的土壤含水量均随盖度的增加而增加;而土壤各层的盐分含量随盖度的增加而减少。     

棉田土壤养分分析与土壤墒情监测系统应用

【目的】研究土壤养分的空间变异程度及分布规律,为该区域科学施肥提供依据。【方法】以新疆生产建设兵团第八师石河子总场六分场数字农业示范田为研究区域,应用土壤墒情监测系统、GIS与地统计学的方法,对棉田土壤含水量与温度进行实时采集、分析并存储在服务器里面,分析石河子总场土壤含水量和温度变化规律、棉田土壤养分空间分布特点及变异规律。【结果】(1)根据监测数据分析,随着灌水量增加和棉花生育期推进,上层0~30 cm比下层40~60 cm的土壤含水量变化趋势明显。0~20 cm土层土壤补偿水比较充分,各个监测点土壤含水量基本维持在比较适宜的范围内。土壤各层温度受大气温度影响并随着土层深度的加深而减弱,随着土层深度的逐渐加深滞后时间相对延长;受棉株逐渐长高变大以后遮阴等造成的影响,7月以后各土层温度逐渐持平,波动不大。(2)土壤全氮、速效磷和速效钾均呈现出中等程度变异;(3)土壤速效钾的块金值在25%~75%(块金值为0.497)表现为中等空间自相关性外,土壤全氮、速效磷指标的块金系数小于25%表现为强烈的空间自相关性。【结论】应用土壤墒情实时监测系统指导棉田灌溉,较往年没有任何减产减质的情况下,棉花灌溉在全生育期内比以往灌溉次数下降了1~3次,节约水资源约20%左右。研究区域内土壤全氮、速效磷和速效钾变异呈现中等程度变异特征,全氮、速效磷表现为极强空间自相关性,速效钾表现为中等强度的空间相关性。     

晋西黄土区土壤水分空间异质性的地统计学分析

土壤水分的空间分布存在着一定的随机性和结构性特征,而对不同尺度土壤水分空间变异规律的研究是土壤水分研究中的热点问题.该文通过2004—2005年对山西吉县蔡家川小流域不同取样尺度（20 m×20 m、2 m×2 m） 391个样点土壤水分的测定（TDR土壤水分测定法）,使用地统计学方法进行土壤水分的空间异质性分析,以区域化变量理论为基础,以变异函数为主要工具,以克立格法为基本方法进行土壤水分异质性研究.结果表明:研究区土壤水分的理论变异模型为球状模型,20 m×20 m网格取样变程为494.16 m,2 m×2 m网格取样变程为27.4 m,试验区土壤水分的变异属于中等程度的变异;通过克立格插值估计,整个研究区坡面土壤水分平均值为10.94%（0～30 cm）和11.88%(30～60 cm).