县域尺度土壤样点密度与插值精度研究——以土壤pH值为例

土壤特性空间变异性的研究是进行精准施肥的基础,也是目前国内外研究的热点之一.空间插值是进行土壤特性空间研究的基本方法,但土壤样点密度对插值的精度有重要的影响.以湖南省衡东县耕地土壤pH值为例,研究了土壤样点密度与插值精度的关系.结果表明:绝对平均误差( MAE)、相对平均误差(MRE)及均方根误差(RMSE)都随着土壤样点密度的增大而降低；当土壤采样点采样密度为480×480 m2/点时,验证样点的实测值与预测值没有相关性.     

基于土壤养分-景观关系的土壤采样布局合理性研究

以研究区域8个地形因子和5个土壤常规养分数据为研究对象,应用空间分级统计技术将地形因子分为5个级别,采用Pearson相关性分析各分区上的样点,并对不同采样布局下地形因子与土壤养分间的Pearson系数进行相似性分析。结果表明:不同采样方案下,地形因子与土壤养分间的Pearson系数相似性程度在99%以上,说明研究区内存在固定的关系模式。4种采样方案中,含有3 661个采样点的方案C获取的关系模式与典型关系模式特征最接近,因此,利用方案C采样能够准确高效地获取土壤信息。     

阜康市耕层土壤速效钾空间变异及影响因素分析

掌握土壤养分及其空间变异性和影响因素,对于评价土壤生产力、指导养分管理具有重要意义.以阜康市农区为研究区,基于1982年、2010年、2018年3个时期的土壤养分采样点,运用经典统计与地统计相结合的方法,揭示了速效钾在不同时期的空间变异及等级变化情况,并探讨了自然因素和人为因素等对其影响.结果表明:速效钾总体表现为增加趋势,呈中等强度空间变异,含量丰富.从影响因素来看,与海拔、坡度呈显著负相关;在不同地貌类型、土壤类型、质地间存在显著性差异;耕地面积对速效钾无显著影响,地区生产总值、农民人均纯收入与速效钾呈显著负相关.     

土壤重金属混合样采样数目和空间变异耦合规律研究进展

土壤重金属合理采样数目确定和空间变异特征分析是进行土壤重金属相关研究工作的前提和基础,为评估土壤重金属混合样采样数目和空间变异研究进展,通过广泛查阅国内外相关文献,对土壤重金属混合样本数、混合样分样点数目、组间及组内误差与空间变异耦合规律现状及未来研究方向进行了评述。结果表明：目前,已有研究只关注于已知变异单元内正态分布下混合样采样数目的确定,对于已提出的偏态分布下合理采样数目确定方法,均存在着采样数目高估或者低估现象,而且只关注于混合样点合理采样数目确定方法研究;针对不同的误差控制需求、正态或偏态分布、已知或未知变异单元,确定土壤重金属混合样本数及混合样分样点数目方法研究尚未开展;对于采样数据符合偏态或正态分布下,增加土壤混合样、混合样分样点数目与组间误差、组内误差降低趋势关系拐点尚不清楚;土壤重金属混合样本及混合样分样点数目与空间变异耦合规律也尚不明确。因此,识别增加土壤混合样、混合样分样点数目与组间误差、组内误差降低趋势关系的拐点,优化土壤重金属混合样本数、混合样分样点数与土壤重金属总体采样数目的关系,结合空间变异预测模型,构建样本量计算和空间变异识别的耦合模型,揭示土壤重金属混合样本数及混合样分点数与空间变异耦合规律是未来土壤重金属采样数据质量提高及田间采样决策的关键。     

农田土壤水分和电导率空间变异性及确定其采样数的方法

应用传统统计学和地统计学方法 ,分析了 2个氮肥用量间夏玉米田间 2个 10 m× 10 m区域土壤含水量和电导率的空间变异性 ,在此基础上 ,应用普通克立格技术估算了未知点的土壤含水量和电导率 ,并确定了 2种土壤特性的合理采样数目。结果表明 ,不同的氮肥用量不但影响土壤电导率的分布规律 ,而且影响土壤含水量的分布规律 ;土壤含水量和电导率的半方差函数揭示了它们的分布具有强烈的空间自相关性 ,纯块金效应除外 ;在本试验条件下 ,应用克立格方法 ,土壤含水量和电导率采样效率比传统统计学方法提高 6～ 8倍     

中国土壤调查结果的地统计特征

【目的】我国于1979—1987年进行了第二次土壤普查（以下简称“二普”）,2005—2017年进行了农田耕层土壤养分调查。两次调查均为地面采样量大的全国性调查。两次调查生成数据是我国目前最精细的土壤资源与质量时空数据。通过地统计检验方法,探讨我国在这两次调查中所获土壤质量数据的地统计检验特征,为这些数据用于表征土壤资源与质量时空分布状况,及其在其他行业和研究领域的应用提供参考。【方法】检验方法是在我国东、南、西、北、中不同地域选取7个代表性类型区,提取7片区在两次调查中获得的土壤剖面点和耕层采样点0—20 cm土层的土壤有机质含量。选择土壤有机质含量作为检验指标的原因之一是有机质含量是最重要土壤质量性状之一,其二该要素可量化表达。剖面点数据源于二普对典型土壤类型的剖面采样,采样特征为优先选取典型土壤类型,全国完成了10万个0—100 cm剖面分层采样、化验。经数据整合和多要素匹配,有6万个剖面点获得坐标。耕层采样点数据源于2005—2017年农田耕层养分调查,采样为网格化均衡分布的大样本量,全国完成了1 000万个有GPS定位坐标的耕层样本。每片区含土壤剖面点500—1 300个,耕层采样点50 000—250 000个。用普通克里格插值方法进行地统计分析和检验。对每片区剖面点和耕层采样点数据分别随机选取80%数据作为训练样本集建模,20%作为验证样本集。将验证样本预测值与实测值进行线性回归,计算R ²（决定系数）和RMSE（均方根误差）,以此评价两组数据表达土壤要素空间分布特征的可靠性和误差。【结果】剖面数据的地统计检验显示,7片区二普剖面点数据表达的有机质含量分布状况可靠性均达极显著水平,但校验集预测值与实测值相关性较差,R ²值较低,为0.223—0.380,RMSE较高。2005—2017年耕层采样点数据地统计检验显示,通过网格化均衡分布和大样本量的地面采样,耕层采样点所获有机质含量分布图的可靠性和预测精度优于剖面点数据,R ²提高,RMSE下降。两组数据地统计结果还显示：尽管相隔30年,两时段调查展现的土壤有机质含量有一定变化,但两组数据反映的各片区土壤有机质含量空间分布总体规律相似。【结论】当土壤调查为网格化均衡分布的大样本量采样时,就表征土壤要素空间分布特征而言,其可靠性和精度较好;二普生成大比例尺土壤专题图数据（土壤图,有机质含量图,pH图,土壤氮、磷、钾养分含量图）和2005—2017年农田耕层养分调查数据均源于网格化均衡分布的大样本量地面调查,可靠性和精度优于二普剖面点数据。但剖面点含数据类别多,具有点坐标,也有可靠的土壤专题图表达,对了解多类别土壤要素空间分布特征极具价值。二普与农田耕层点养分调查间隔约30年,两时段数据有利于了解土壤质量时空演变。本研究还显示,获取精细土壤质量数据需要进行大样本量地面调查和采样,对于表征土壤类型、土体构造等稳定性要素而言,若地面采样量较小,将难以获得可靠性和精度优于二普的数据。从实际需求和我国已有工作基础考虑,今后土壤调查重点可考虑以土壤功能调查或缺区补漏调查为主。     

快速城市化地区土壤Cr含量空间分布特征及潜在污染评价

该文以我国东部沿海地区某快速城市化区域为研究对象,结合GIS空间分析方法,分析了该区域土壤Cr的空间分布特征及潜在污染.结果表明,研究区土壤Cr含量呈现出自东北区域到西南区域逐渐减小的趋势;土壤Cr含量较高的区域主要位于研究区的北部,南部区域和中部区域的土壤Cr含量较低.潜在污染评价结果显示,26个采样点土壤Cr单项污染指数范围在0.065～0.213,表明研究区土壤未受到Cr污染.研究结果可以为快速城市化区域的土壤环境污染防控提供参考.     

基于GIS技术的水源地土壤养分评价——以滩小关水源地为例

以GIS技术和传统技术相结合,定性描述与定量分析相结合,用系统论和对比分析的方法调查、分析、评价了滩小关水源地土壤养分质量状况,并针对其中存在的问题提出了一些建议。其中,利用GPS快速准确地测到带有坐标记录的采样点,利用MAPGIS对采样点进行空间插值获取土壤养分等级空间分布图,并对其空间分布特征进行了科学的分析。结果表明:研究区土壤养分含量缺乏,尤其氮磷养分不足,有机质含量不高。     

浙江温岭土壤-水稻系统铜的空间异质性及其分布特征

通过系统布设采样点,在浙江温岭典型水稻产区采集92对水稻与土壤样品,基于Moran’s I和地统计学空间分析方法,研究土壤Cu及其各形态和水稻Cu的空间分布特征。结果显示,研究区土壤总Cu及其铁锰结合态、有机结合态和残渣态的平均含量分别为40. 25、7. 12、8. 73和18. 65 mg·kg-1,与浙江省土壤背景值和国家二级标准相比,研究区土壤已出现Cu累积现象,局部出现Cu污染特征。相关性结果显示,土壤p H值和有机质是影响有机结合态Cu分布的主要因子。研究区土壤和水稻Cu含量均具有一定的空间变异结构和分布规律,且有一定程度的相似性,以西北部含量高、西南部含量低。电子垃圾拆解区与水稻和土壤Cu的高浓度分布区吻合,是研究区Cu污染的主要来源。     

采样密度对土壤有机质空间变异解析的影响

确定合理的采样密度以便更有效地揭示土壤属性的空间变异,是提高土壤质量评价工作准确性的前提。本文以合肥市北部地区为例,从5 207个土壤采样点(采样密度为1个/km2)中重复20次随机抽取不同采样密度的六个样本子集(对应采样密度分别是0.8个/km2、0.56个/km2、0.39个/km2、0.28个/km2、0.19个/km2、0.13个/km2),采用地理信息系统(GIS)技术和地统计学方法,研究采样密度对土壤有机质(SOM)空间变异解析的影响。结果表明:上述不同采样密度下,有机质含量的均值差异不显著,各样本对总体均具有较强的代表性。土壤有机质表现出中等的空间相关性,采样密度为0.28个/km2时探测到的SOM含量变异结构中结构性组分比例最高。采样密度小于0.28个/km2时,则局部细节信息被过滤,不能准确充分地表现其空间变异特征。在研究区的这种自然地理条件和土地利用方式下,若评价目的主要针对土壤肥力质量,揭示土壤有机质空间变异的最佳采样密度应为0.28个/km2。若是针对区域土壤碳汇潜力,则大约22 km2布置一个采样点即可获得预期的效果。     

香蕉束顶病的研究 V.病株的空间分布型及其抽样

５种聚集度指标测定和Ｔａｙｌｏｒ、Ｉｗａｏ法检验结果表明，香蕉束顶病病株在蕉园中分布的基本成分为极有限的个体群，而基本成分的空间分布型为均匀分布．ｍ＊－ｍ和ｌｇＳ２－ｌｇｍ的回归式分别为ｍ＊＝０．０３８９＋０．７６１３ｍ（ｒ＝０．９８７５＊＊）和ｌｇＳ２＝－０．１８１＋０．７９３３ｌｇｍ（ｒ＝０．９６１８＊＊），理论抽样数可由ｎ＝（１．０３８９／ｍ－０．２３８７）／Ｄ２来估计．植物保护上常用的对角线法、五点式、棋盘式、Ｚ字型及平行跳跃式法均适于香蕉束顶病株的田间抽样．在发病率极低的情况下，采用棋盘式和平行跳跃法较佳     

不同采样幅度和间距下压砂地枣树土壤水分的空间变异性研究

为了探明西北地区特有的压砂地枣树土壤水分的空间变异及其尺度效应,本文基于野外试验,选取32m×32 m区域,并在此基础上改变采样幅度和采样间距,基于经典统计学和地统计学理论,研究了不同采样幅度和间距条件下0-50 cm土层土壤含水量的空间分布特征及其空间变异性。结果表明,对于所有5种采样幅度(32m×32 m、28 m×28 m、24 m×24 m、20 m×20 m和16 m×16 m),随土层深度的增加,土壤含水量呈减小的趋势,而变异系数呈增大的趋势,空间变异强度基本表现为弱变异至中等偏弱变异;当采样幅度增大时,土壤含水量的变异系数Cv、块金值C0及变程A均不断增大。对于4 m、8 m和12 m这3种采样间距,当采样间距增大时,土壤含水量的块金值C0不断增大,变程A不断减小,而变异系数Cv不受影响。在不同尺度内,土壤含水量均存在强烈的空间自相关性。各土层土壤含水量在不同采样间距下的空间分布形态相似,多处出现明显的"隆起"与"凹陷",受地形影响显著,并随着采样间距的增大,逐渐平坦化,8 m为较合理的采样间距。     

油菜田看麦娘空间分布及取样研究

研究了油菜田看麦娘的空间格局及取样技术。结果表明其分布为聚集分布,且属于一般的负二项分布。其理论抽样模型为：ｎ＝１．８＋６９．２／ｘ,田间抽样以五点取样和棋盘式取样为佳,抽样数量以５０抽样单位（０．１１ｍ２）为宜,抽样精度可达９６．５％。     

水稻田福寿螺序贯抽样技术研究

在对宁波市水稻田福寿螺种群分布进行调查分析的基础上,研究了福寿螺在水稻田中的序贯抽样技术。结果表明:福寿螺的平均拥挤度M*与平均密度m的回归方程为M*=1.6194+1.2123 m;以Iwao的序贯抽样为基础,结合Kuno的序贯抽样的复序贯抽样技术为:防治指标上限T0(′n)=3n+1.96(9.7689n)~(1/2),下限T0′′(n)=3 n-1.96(9.7689n)~(1/2),截止线T(n)=2.6194/(D02-0.2123/n)(t=1.96,D0=0.15),最大抽样样本数为n=62。     

梅花山自然保护区拟赤杨的空间分布格局

根据6块总面积为2300m2样地的实地调查资料,采用C、I、Iδ、Ca和M*/x5种聚集度指标以及Iwao方程对梅花山保护区拟赤杨种群的空间分布格局进行了系统研究,并比较其在不同取样尺度下的变化情况。结果表明,拟赤杨的空间分布均呈聚集分布,且在25m2取样单元上聚集密度较大,这可能是拟赤杨种群在天然条件下更新的适合面积。同时,还根据Iwao的M与x的回归方程,计算拟赤杨在不同密度和允许误差下的理论抽样面积。本研究调查获得拟赤杨的种群密度为每25m25-11株,按理论抽样面积计算至少应抽取84个25m2样方,而本研究取样样方数达92个,说明本研究测定拟赤杨为聚集分布是可信的,取样数量能达到精度要求。     

旱作花生鼠害空间分布型及抽样技术

本文采用不同的聚集度指标测定了以黄毛鼠为优势种的旱作花生果荚鼠害的空间分布型及抽样技术.结果表明:旱作花生果荚鼠害的空间格局均属于聚集分布;花生果荚鼠害的田间调查理论抽样数和序贯抽样值可分别用N=1/(D_2)((2.3842)/m+3.5437)和T_0n=0.14n±1.04n~(1/2)来估计;植保上常用的5种抽样法均适用于田间调查.     

蓝莓园打碗花调查及其防治研究

采用随机取点和"W"9点取样法对蓝莓生态园优势杂草打碗花的发生情况进行了调查。结果表明,在18个取样点均出现了打碗花,田间频率和田间均度均为100%,田间密度为49.3株/m2,表明打碗花在该地块的危害非常严重。针对打碗花的危害,提出了多种防治方法。     

Spatial Analysis of Soil Fertility Parameters

Databases identifying spatial distributions of soil properties are needed to implement site-specific management practices. This study examined spatial patterns for nine soil chemical properties in two adjacent fields, one in a corn (Zea mays L.)-soybean [Glycine max (L.) Merr.] rotation with inorganic fertilizer and the other in a 5-yr corn-soybean-corn-oat (Avena sativa L.)-meadow rotation with organic nutrient sources. We established sampling grids in both fields and collected soil cores to a depth of 30 cm. Soil properties with strong spatial correlations (low nugget variance/total variance ratio) and the maximum distance to which those properties were correlated (range) differed for the two fields. Soil pH, exchangeable Ca, total organic C, and total N were strongly correlated and had range values greater than 182 m in the conventional field. Bray P and exchangeable Mg were strongly correlated with range values of less than 100 m within the other. Low nugget/total variance ratios and small range values for P and Mg suggest patchy distributions, probably from long-term animal manure and municipal sludge application. Since most variance was structural in the organic field, placing sampling points closer together would improve data precision. In contrast, a relatively coarse sampling grid with fewer sampling points spaced further apart appears adequate for the conventional field. To develop accurate sampling strategies for precision agriculture, long-term field management histories should be documented since the practices appear to affect both the properties that are strongly correlated and the range to which the correlation exists.     

圈养东北虎育幼期的行为观察

2006年5-8月,采用行为取样法对济南动物园1只雌性圈养东北虎育幼期的行为进行了观察,旨在了解东北虎育幼期各种主要行为的活动节律和母性强弱的变化。结果显示：东北虎育幼期的主要行为包括休息、哺乳和运动3类,所占时间百分率分别为38%-51%、10%-39%、12%-25%,其他行为较少,仅占4%-15%。休息时间在1 d中几乎不间断;运动发生较少,主要集中在9：00-11：00和16：00-16：30;由于哺乳与休息具有同步性,哺乳发生次数也较多,没有明显的高峰期,一般每隔30 min就发生1次,1-1.5 h次/。在整个育幼期,母性行为哺乳所占时间比例呈下降趋势;亲仔时间变化不大;离开时间呈上升趋势,说明东北虎在育幼期内母性呈下降趋势。     

Optimised Spatial Sampling Scheme for Soil Electriclal Conductivity Based on Variance Quad-Tree （VQT） Method

The acquisition of precise soil data representative of the entire survey area,is a critical issue for many treatments such as irrigation or fertilization in precision agriculture.The aim of this study was to investigate the spatial variability of soil bulk electrical conductivity(ECb)in a coastal saline field and design an optimized spatial sampling scheme of ECb based on a sampling design algorithm,the variance quad-tree(VQT)method.Soil ECb data were collected from the field at 20m interval in a regular grid scheme.The smooth contour map of the whole field was obtained by ordinary kriging interpolation,VQT algorithm was then used to split the smooth contour map into strata of different number desired,the sampling locations can be selected within each stratum in subsequent sampling.The result indicated that the probability of choosing representative sampling sites was increased significantly by using VQT method with the sampling number being greatly reduced compared to grid sampling design while retaining the same prediction accuracy.The advantage of the VQT method is that this scheme samples sparsely in fields where the spatial variability is relatively uniform and more intensive where the variability is large.Thus the sampling efficiency can be improved,hence facilitate an assessment methodology that can be applied in a rapid,practical and cost-effective manner.