土壤水分空间变异研究

以天津市静海县良种场内一块长约110 m,宽约40 m的冬小麦田作为试验区,采用规则格网采样,按照10 m×10 m设置格网,共设48个采样点,通过GPS手持机进行定位,分别于小麦越冬前、拔节期、灌浆期,利用便携式土壤湿度数据采集器对试验地各个采样点0～20、20～40 cm2种深度土壤含水量进行了测定,利用ARC/INFO的地统计分析模块绘制了冬小麦3个不同生育期试验区土壤水分空间分布图,并分析了其垂直和水平方向的空间变异特征,以期为确定最佳灌溉时机和灌溉量提供科学依据。     

沱江上源支流土壤重金属污染空间相关性及变异解析

为探究沱江上源支流土壤Cd、Hg、As、Pb、Cr 5种重金属的空间变异及其相关性,运用Global Moran’s I和Anselin Local Moran’s I空间关联指数进行相关性分析,并利用半变异函数云分析其空间结构,最后利用克里金法对污染空间进行预测,并分析其变异成因。结果表明:研究区土壤Cd、Hg、As、Pb、Cr 5种重金属含量大部分处于较低水平,且平均值均未超过国家土壤环境质量标准(GB 15618—2018)风险筛选值;土壤重金属含量与空间均呈现正相关的特点;除Hg外其他重金属产生聚类特征的可能性均很大,但从局部冷热点及异常值分析可知,Hg也存在聚类特征;Cd、Pb的空间连续性较好、相关性强烈且变程最长,As、Cr次之,Hg最差;重金属含量空间变异与企业分布、污水灌溉、大量施肥以及其他自然因素具有一定的相关性。     

灌区土壤水分空间变异及监测方法研究

根据灌区田间实测资料,利用地统计学法和传统统计学方法,对灌区土壤水分的空间变异性进行了研究,得到典型斗渠土壤水分空间分布的特点,并以此为基础提出了灌区土壤水分监测分区原则、各分区取样数目的确定及取样点分布方法,为建立合理的灌区土壤水分监测系统,获得实时准确的灌区土壤水分状态,进行适宜的灌溉预报提供依据.     

充填复垦区土壤水分空间变异性研究

土壤本身的不均一性,使得充填复垦土壤特性研究结论的可信度较低。以土壤含水量作为反映土壤特性的综合性指标,研究了充填煤矸石复垦地、充填粉煤灰复垦地和未塌陷区对照地的含水量变异的结构性。结果表明,充填复垦土壤体积含水量的空间变异性小,复垦行为使土壤综合性质变得均一。     

灌区土壤水分空间变异及监测方法研究

根据灌区田间实测资料，利用地统计学法和传统统计学方法，对灌区土壤水分的空间变异性进行了研究，得到典型斗渠土壤水分空间分布的特点，并以此为基础提出了灌区土壤水分监测分区原则、各分区取样数目的确定及取样点分布方法，为建立合理的灌区土壤水分监测系统，获得实时准确的灌区土壤水分状态，进行适宜的灌溉预报提供依据。     

观赏植物苦梓含笑的叶部变异研究

为了掌握观赏植物苦梓含笑的叶部变异规律,对昆明树木园栽培的10株苦梓含笑95片叶的形态、大小和数量变异进行了观察分析,结果表明:苦梓含笑叶部的形态、大小和数量性状均有变异,且都表现为株间变异大于株内变异。从叶部形态变异来看,叶片毛被颜色、叶片形状A、叶片形状B、叶片基部形状和叶片顶端形状等5个形态性状的变异系数为17.629%～30.252%,其中叶片毛被颜色发生的变异最大。从叶部大小和数量变异来看,除基中宽变异不显著外,叶柄长、叶宽、基长等12个性状的变异均显著或极显著,变异系数为11.036%～46.951%,其中叶面积的变异最大。苦梓含笑叶部变异主要发生在株间,为优良单株存在的可能性及其选择提供了科学依据。主成分分析结果表明,苦梓含笑叶片形态、大小和数量性状的主要信息集中于叶片毛被颜色、叶片形状A、叶片形状B、叶片基部形状、叶片顶端形状、叶柄片长比、基顶长比、叶宽、叶长、叶长宽比、叶面积、基顶宽比、叶脉角等13个性状,重点观测这13个性状就能掌握主要的形态、大小和数量信息,能快速准确地开展形态学等的研究。     

县域尺度表层土壤质地空间变异与因素分析

【目的】以北京市平谷区为研究区域,采用传统统计和地统计学相结合的方法研究县域尺度下土壤质地空间变异的规律,探究土壤质地空间变异的机理。【方法】采用Levine’s方法进行方差奇次性检验,根据检验结果选取最小显著性差方法(least-significant difference,LSD)对土壤颗粒组成与高程、母质、土地利用和水域分布关系进行研究。空间预测采用普通克里格法,鉴于土壤质地属于成分数据,插值前对原始数据进行对称对数比转换。【结果】不同高程组、母质类型、土地利用类型及水域缓冲区组各颗粒平均含量存在一定的差异性,不同高程组和母质类型的土壤颗粒组成之间的差异性比不同土地利用类型和水域缓冲区明显。总体而言,研究区内随着海拔高度的降低,土壤颗粒呈现由粗变细的趋势;由石英含量较高的酸性岩母质发育的土壤土壤颗粒较粗;菜地土壤颗粒相对较细;随着离水域距离的增大,土壤砂粒含量呈增加趋势。地统计分析结果显示,土壤质地各颗粒表现出极强的空间自相关性,空间变异主要由结构性因素引起。各颗粒空间插值结果表明,土壤各颗粒组成空间分布总体趋势特征比较明显。【结论】传统统计分析和地统计学相结合的方法能够系统和全面地揭示土壤质地空间变异的确定性和随机性,研究区土壤质地空间格局主要受地形、母质等自然因素影响。经过对称对数比转换后,土壤质地各颗粒组成空间预测结果满足成分数据空间插值的要求。     

鄂尔多斯夏初不同地形土壤水分的空间变异

为了研究鄂尔多斯夏初不同地形土壤水分的空间变异规律，本试验在鄂尔多斯高原几种地形的沙质荒漠化土壤上，用时域反射仪（TDR）测定表层土壤（0－30cm)含水量，对表层土壤水分分布特征进行分析；在不同地形部位选择典型土壤剖面，测定各层土壤含水量。结果表明：在2个地形断面上，随着地势降低，表层土壤水含量升高，具有明显的空间相关关系，其独立间距为16．38m和28.90m，固定沙丘和半固定沙丘上的表层土壤水含量的半方差函数均呈球状模型，且具有一定的空间异向性，独立间距分别为18．86m和22.50m。固定沙丘和半固定沙丘表层土壤水分的C0／C0＋C值分别0．33和0．16，表明随机因素引起的空间异质程度固定沙丘比半固定沙丘大；半固定沙丘迎风面水分变异比背风面大，而固定沙丘则相反；从土壤剖面上看，表层土壤的含水量最低，其次是底层，而剖面中间的层次土壤含水量较高。总之，鄂尔多斯高原不同地形下土壤水分具有不同的空间变异特征，这将影响草场植物的生长。     

烟叶K含量空间变异特征及与生态因子的相关性研究

利用地统计方法和经典统计方法,对云南保山烟区烟叶K含量及其与当地生态因子的相关性进行研究.结果表明:保山烟区各主产县B2F烟叶K含量高低顺序依次为龙陵＞腾冲＞昌宁＞隆阳＞施缅;C3F与X2F烟叶K含量顺序均为腾冲＞龙陵＞昌宁＞隆阳＞施缅.该烟区3个等级烤烟K含量空间变化趋势大体一致,均表现为由西向东和由北向南先降低后升高.烟叶K含量与土壤pH值、土壤有效镁含量在0.05水平上呈显著负相关;而与年降雨量、土壤有机质含量、土壤速效氮含量在0.01水平上呈显著正相关,与有效积温、土壤速效钾、土壤速效磷含量、土壤氯离子含量间相关性不显著.     

村域尺度山核桃林地土壤肥力空间变异特征及影响因素

【目的】为村级尺度山核桃Carya cathayensis林地合理培肥提供科学依据。【方法】在浙江省岛石镇大山川村山核桃主产区,系统采集土壤(0～30 cm)样品134个,运用地统计学与地理信息系统(GIS)相结合的方法、主成分分析法(PCA)探究林地土壤肥力空间变异结构特征、土壤肥力状况及其主控因素。【结果】山核桃林地土壤pH 5.39,土壤容重为1.14 g·cm^-3,有机质、全氮质量分数分别为42.13和2.33 g·kg^-1,土壤碱解氮、速效钾、有效磷质量分数均值分别为115.89、82.69、1.47 mg·kg^-1;容重、全氮、有效磷和速效钾的块基比均小于25%,具有强烈的空间相关性,结构因素为主导。pH、有机质具有中等空间相关性,碱解氮受随机因素影响较大;相关性分析表明：土壤pH、有机质、速效钾和碱解氮与海拔、容重显著相关(P<0.05);土壤综合肥力指数均值为0.66,肥力水平适中。主成分分析表明：有机质和碱解氮在第1主成分上具有较大载荷。【结论】山核桃林地土壤酸化及养分失衡现象严重,土壤肥力呈中部...     

晋西黄土区不同水文年土壤水分特征及其主要影响因子分析

  目的  晋西黄土区生态环境脆弱,土壤水分是制约植被生长的重要因子。为深入了解该区域土壤水分年际变化,明确制约该区域土壤储水量的关键因子,探讨晋西黄土区不同植被类型在生长季节内土壤含水量的变化。  方法  以定位观测法为主,对人工刺槐Robinia pseudoacacia林、天然三角槭Acer buergerianum林和野艾蒿Artemisia lavandu-laefolia草地生长季(5?10月)内0~400 cm土壤含水量进行监测;在此基础上,根据含水量标准差对土壤进行活跃层划分,并通过生长季前后储水量的对比探究年际土壤储水量盈亏状况;测定了典型样地的土壤性质,并结合地形、不同水文年旱涝特征对土壤储水量的影响因子进行冗余分析。  结果  ①人工刺槐林、天然三角槭林和野艾蒿草地平均土壤含水量分别为8.36%~9.63%、10.01%~13.19%和15.43%~19.17%,野艾蒿草地表层土壤含水量显著高于人工刺槐林和天然三角槭林(P＜0.05)。②天然三角槭林土壤水分活跃层最深可达180 cm,人工刺槐林和野艾蒿草地土壤水分活跃层较浅;中等湿润年土壤水分活跃层最深,严重干旱年土壤水分活跃层次之,平水年土壤水分活跃层最浅。③严重干旱年,人工刺槐林、天然三角槭林和野艾蒿草地土壤水分亏缺土层深度分别为100~300、0~200和0~100 cm;平水年土壤水分的输入和输出达到平衡;中等湿润年0~200 cm土层水分得到不同程度补给,而200~400 cm土层的水分补给量接近于0。④不同深度土层土壤储水量受不同环境因子影响,其中植被类型和土壤容重是0~100 cm土层水分的主导因素,100~200 cm土层水分主要受容重和坡向控制,而不同水文年旱涝程度、土壤黏粒和粉粒含量是200~400 cm土层水分的主导因素。  结论  干旱水文年土壤水分亏缺严重,平水年及湿润年亏缺现象有所缓解,植被类型对土壤储水量影响最大。今后黄土高原地区的造林,不仅要考虑树种的耐旱能力,更应充分考虑地形、土质及生长季降水的分配情况带来的影响。图5表5参33     

半干旱黄土丘陵区土壤水分动态变化研究综述

水分是黄土高原地区植被恢复与重建的重要限制因子,由于半干旱黄土丘陵区的土壤水分供给的有限性,使它成为植物生长和生存的限制性因素.因而,对土壤水分的研究具有十分重要的意义.从土壤水分的测试技术和土壤水分的动态变化研究方面进行综述,并且阐述了水分有效性的研究进展,为进一步研究提供依据.     

黄河源头玛多县高寒草甸地表辐射平衡及土壤热状况变化规律研究

【目的】分析黄河源头玛多县典型高寒草甸地表辐射及土壤热状况的变化特征,为黄河源头极其脆弱的高寒草甸发展方向和宏观决策提供依据。【方法】根据黄河源头玛多县典型高寒草甸观测点2009-11-01-2010-10-31每天5min的观测资料,分析玛多高寒草甸辐射及土壤热状况的变化特征。【结果】玛多地区各辐射分量均存在明显的变化特征,除反射辐射外,总辐射、有效辐射和净辐射均在夏季达到最高值,各辐射分量的日变化呈现典型的单峰结构。春夏秋冬地表反射率变化幅度较小,总体均呈"U"型变化,其日变化与太阳高度角关系密切。土壤温度梯度在1月份最大,7月份最小;10-4月土壤温度梯度为负值,4-9月为正值。土壤温度梯度与地表净辐射的相关系数为-0.815,通过了0.01的置信度检验。土壤热通量在表层(10cm)振荡比较明显,说明表层热通量易受外界影响,而在30cm及以下土层土壤热通量变化幅度较小。【结论】黄河源头高寒草甸总辐射、净辐射、反射辐射和有效辐射均随太阳高度角的变化而变化,最小值出现在夜间而最大值出现在白天。土壤热通量在春季和夏季均为正值,土壤热量从浅层土壤向深层乃至更深层传输,这段时间内土壤是热量的"汇",冬季则相反。     

玛纳斯河流域土壤水分及斥水性空间变异性研究

【目的】研究新疆玛纳斯河流域七大灌区内的土壤含水率及斥水性(用滴水穿透时间表示)的空间变异规律。【方法】在玛纳斯河流域七大灌区布设了400个土壤样点,分别用烘干法和滴水穿透时间法测定各土样的土壤含水率和滴水穿透时间,应用经典统计学方法和考虑高程影响的CoKriging方法分析各灌区土壤含水率及滴水穿透时间的变异规律。【结果】新疆玛纳斯河流域0~10,10~20cm土层土壤含水率均值分别为12.00%和15.60%,平均土壤含水率以10~20cm土层更高;滴水穿透时间均值为1.64s,整体属于不斥水土壤。通过不同趋势效应下预测误差值及块金效应的比较,结果显示,0~10,10~20cm土层土壤含水率空间变异的最优模型分别为0阶指数模型和0阶球状模型,土壤滴水穿透时间空间变异的最优模型为2阶指数模型。0~10cm土层土壤含水率变化呈现出从东南和西北分别向西南和东北方向逐渐减小的趋势,10~20cm土层土壤含水率的变化呈现出从东向西、从南向北逐渐减小的趋势;0~10cm土层土壤含水率变异程度大于10~20cm土层。滴水穿透时间的变化呈现出从东南和西北分别向西南和东北方向逐渐减小的趋势,与0~10cm土层含水率的分布格局相似。【结论】灌区0~10与10~20cm土层土壤含水率的空间分布格局类似,滴水穿透时间的空间分布属于强变异。     

江河源区水环境变化规律及其影响因素分析

通过对江河源区区域内水环境所包含的大气降水、冰川冻土、地表径流、沼泽湖泊等4个方面的分析,揭示了江河源区水环境变化的规律及其影响因素。结果表明:1降水逐年变化呈现波动,增减不明显,Cv值为0.15～0.55;季节变化呈现"双峰型"曲线,峰值分别出现在7月和9月;2地表径流受降水、冰雪融水及地形等因素的影响,呈"单峰型"曲线;3冰川冻土明显减少,作为径流稳定补给的冰雪融水已出现年际间的丰枯变化;冻土层温度上升0.5～1℃,厚度减小了10～20m;4沼泽湖泊数量急剧减少,面积变小甚至干涸。     

黄河源区河川径流短期预测的ANFIS模型

【目的】建立径流短期预测的自适应神经模糊推理系统(ANFIS)模型,以提高预测精度,进而为黄河源区水资源开发和工程规划提供参考。【方法】以黄河源区出口站军功水文站为研究对象,以ANFIS为基本方法,建立ANFIS日尺度径流预测模型。基于输入变量、训练次数、隶属度函数类型与数目、预见期等参数设置了9个方案,通过实测径流与预测径流的对比和评价指标(均方根误差RMSE、相关性系数R)验证确定最佳方案,并分析不同参数对预测结果的敏感性,获得基于最优参数的ANFIS模型。【结果】采用神经网络+Sugeno型模糊推理算法建立了ANFIS日尺度径流预测模型,在预见期为1d时,利用ANFIS模型进行的径流短期预测,其相对误差最大为4.36%,平均为0.21%,预测结果合理可靠;当预见期延长至2~4d时,预测结果均满足精度要求,相对误差平均值均小于3.00%。【结论】将ANFIS用于短期径流预测,既可提高预测精度,又能延长预见期,可为黄河源区水库群规划、施工、调度和全流域水资源配置提供指导。     

辽西地区春播期土壤湿度变化特征及气象影响因子分析

利用1981—2011年辽西地区土壤相对湿度、降水和气温资料,对该区土壤湿度和降水变化特征及二者关系进行分析。结果表明：土壤湿度具有明显干化趋势,同期降水不是唯一影响因子;春播期土壤湿度与前秋降水正相关,深层相关系数为0.69,与底墒显著正相关,相关系数最高可达0.84,如此显著的正相关是由于北方特有的封冻雨,秋季降水封冻在土壤里,到第二年春季,气温升高,解冻返浆,土壤变得湿润;5月土壤湿度与同期降水呈正相关,浅 层相关系数为0.67,与气温呈负相关,深层相关系数为-0.58。     

黄河源区玛多县湿地生态健康评价

玛多县作为"母亲河"黄河的发源地,其健康状况直接影响全国范围内生态系统的正常运作,近年来,出现大量生态问题,如水土流失。以黄河源区玛多县为研究对象,获取1988年与2013年LANDSAT遥感影像,运用景观格局理论,基于ENVI、Arc GIS和FRAGSTATS等软件完成NDVI提取,湿地类型分类,景观格局指数计算等操作,最后,构建活力-组织力-弹力-生态系统服务功能组成的评价指标体系,采用层次分析法对各指标进行权重赋值,计算1988年与2013年景观生态健康值,并进行分析。结果表明:(1)玛多县2013年健康值为0.53,低于1988年健康值,处于亚健康状态;(2)玛多县2013年活力指标大幅度下降,植被覆盖度减少,多样性降低,使得玛多县生态系统的物质基础薄弱,影响其生态健康;(3)玛多县景观组织破碎化严重,AI与CI发生不同程度降低,影响生态系统物质交换和能量循环;(4)玛多县近年来湿地萎缩明显,蓄水总量降低,加之黄河出现断流,亟需采取措施进行改善。     

三江源区庭院生态经济模式的构建及效益评价

【目的】针对三江源生态移民和玉树灾后恢复重建中出现的问题,构建了三江源自然保护区庭院生态经济模式,并对其效益进行分析。【方法】在实地调查三江源自然保护区自然条件、社会经济和生活习俗的基础上,分析了构建三江源庭院生态经济模式的基本原理,构建了以太阳能辅助沼气系统为主的庭院生态经济模式,并对其成本和效益进行了分析。【结果】三江源区庭院生态经济模式有效地将三江源区种植业、养殖业、加工业和农户联系起来,庭院生态经济系统总体成本为7~8万元,核定使用寿命为20年,年收入为8万元,经济效益可观。根据估算,20m3的沼气池每年可以产生1 000m3的清洁的生物燃气,太阳能加热装置每年可以转化35 000~45 000 MJ的太阳能,每年产生40t左右的沼肥,完全处理掉人粪尿、畜禽粪便;减少CO2排放5 000kg,SO2排放30kg;设施化养殖每户每年可有效保护草地面积20hm2,生态效益明显;在社会效益方面,改变传统的游牧生活为定居后,不仅有利于居民点的统一规划和建设,而且还有利于提升牧民的生活水平、教育条件和医疗条件。【结论】构建的庭院生态经济模式在三江源区经济、生态和社会效益明显,很适合该区域自然、经济、社会的发展,对解决移民搬迁点的民生问题具有重要的指导价值。