短距离样点对土壤呼吸空间变异预测精度的影响

不同采样设计会对土壤呼吸空间变异特征的预测精度产生重要影响。本研究选取黄淮海平原北部潮土区1 km×1 km夏玉米样地,在7×7单元规则格网(样点间距167 m)、完全随机(样点平均间距433 m)以及3×3单元规则格网+完全随机(样点平均间距405m)3种布点方式的基础上,保持样本总量(49)不变,以占总样点2%～14%的短距离样点(样点间距4m)随机替换原方案相应样点个数的方法优化布点方式,应用普通克里金法插值,以均方根误差(RMSE)和确定系数(R2)作为验证指标,检验基于3种布点方式设置的短距离样点对土壤呼吸空间变异预测精度的影响。结果表明:研究区土壤呼吸平均速率为2.65μmol·m?2·s?1,空间分布均呈西高东低,表现出中等程度变异。采样设计对土壤呼吸空间分布的预测精度影响显著,基于3种布点方式设置短距离样点可提高预测精度7%～13%。无短距离样点替换时,规则格网+完全随机的布点方式最优,比完全随机布点和规则格网布点的空间插值预测精度分别提高10%和22%;设置短距离样点替换后,在最优布点方式(规则格网+完全随机)中,对土壤呼吸空间变异的预测精度可再提高4%～7%,其中短距离样点个数占样本总量10%对土壤呼吸空间变异预测精度的提高最为明显。研究发现,基于相同的样本数量设置短距离样点可增加区域范围内样点密度,提高土壤呼吸空间变异预测精度及试验结果的可靠性。因此,在黄淮海平原北部潮土区100 hm2尺度的夏玉米样地中,规则格网+完全随机+10%短距离样点的布点方式是预测土壤呼吸空间变异最适宜的采样布点方式。     

基于地统计学和GIS的太湖典型地区土壤属性制图研究——以土壤全氮制图为例

在地理信息系统(GIS)支持下，运用地统计学方法对太湖典型地区耕层土壤全氮含量的空间变异特征进行分析，探讨了适用于研究区域土壤全氮制图的最佳邻域，并在此基础上利用块段克立格(Block Kriging)法绘制了土壤全氮含量空间分布图。结果表明，土壤全氮的空间变异性在40km步长变化域上表现为明显的各向同性，超出这个范围，土壤全氮空间变异的各向异性明显增强，以40km步长变化域上土壤全氮的空间结构特征作为Kriging插值依据有助于提高制图精度。制图结果表明，研究区域土壤全氮含量在江阴和宜兴两市境内普遍较高，锡山和武进两市相对较低；且高值斑块区主要分布在地势低洼的圩田区，这是人为施肥和土壤特性共同影响的结果。Kriging估值标准差分布图可为评价和提高制图精度提供十分有用信息。     

黄河三角洲土壤盐分空间变异性与合理采样数研究

以黄河三角洲地区一块约520hm^2的田块为研究区，采用经典统计学和地统计学方法进行不同层次土壤盐分（0～20cm，20～60cm，60～100cm，100～140cm）的空间变异及其合理采样数量研究。结果表明：研究区土壤盐分普遍较高且表聚作用明显；各层土壤盐分均属于中等变异强度;受结构性因素和随机性因素的共同作用，各土层盐分均具有中等的空间相关性。对Kriging插值结果分析表明，土壤盐分的空间分布受微地形和气候条件的影响较大．且研究区各土层盐分分布存在着空间上的相似性。应用Cochran公式和分层采样方法对合理采样数量进行了分析，发现采用分层采样方法可以有效降低采样数量，且采用最适分配法可以获得最为理想的采样数量，该方法较比重分配法采样数降低幅度最大达35％左右。该研究为黄河三角洲地区盐渍土地的科学管理、改良以及利用提供一定的理论依据和技术参考。     

关帝山华北落叶松林下土壤水分空间异质特征

选择山西省庞泉沟国家自然保护区,利用地统计学的方法对关帝山次生林下不同层次土壤水分的空间异质性进行研究。结果表明:在研究区内,表层土壤水分的含量随着土壤深度的增加而急剧减少,当达到一定深度(>20cm)时,土壤含水量不仅不减少,反而出现增长的趋势。从变异函数看:随着研究尺度的增大,土壤水分含量的空间自相关性增强;随着土壤深度的增加,均定系数增大但分数维减小,土壤含水量的随机性分布减小,由随机性因素引起的空间变异占总空间异质性的比重降低。从空间格局看:a(0～10cm)层土壤含水量主要呈块状分布,且形状较为复杂,b(10～20cm)和c(20～30cm)层呈带状分布,且形状较为一致。     

基于GIS和地统计学的土壤养分时空变异分析

运用ArcGIS的地统计学和空间分析模块,研究了封丘县20年前后土壤表层有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾5种养分的含量水平、分布以及演变趋势。研究结果表明,封丘县土壤有机质含量明显上升,氮素有所积累;磷素有升有降,以升为主;但速效钾含量急剧下降,这些变化与封丘县长期以来的肥料施用和土地利用有关。运用地理信息系统和地统计学方法能够很好地模拟土壤养分的空间分布特征,便于研究者直观地发现土壤养分时空变化趋势。     

黄土高原降水量的空间插值方法研究

在地统计学和地理信息系统支持下,采用多种插值方法对黄土高原降水量进行了空间插值研究, 并探讨了气象站点密度与布局对插值结果的影响。结果表明,地统计学方法优于传统的反距离加权插值、多项式插值和径向基函数插值方法;考虑高程影响的普通协克里金方法优于一般的克里金方法和简单协克里金方法。通过空间插值得到了黄土高原降水量分布图,由该降水量分布图可知,黄土高原降水量总体呈现西北低、东南高的态势,界限很明显;年均降水量在100-800 mm,主要集中在200-600 mm内,以半湿润-半干旱气候为主。     

利用ArcGIS地统计分析进行土地平整土方量计算的研究

从地统计的角度出发,运用ArcGIS Geostatisical Analyst 工具,进行了土地平整工程中土方量计算的探讨.选择巴中市巴州区某镇土地整理项目区,选取了某块地的24个高程样本点,对其进行数据的分布检查及趋势分析,并采用普通克里格法进行高程表面预测,生成了样本区数字高程模型(DEM),在此基础上利用ArcGIS空间分析工具计算了样本区土地平整的挖填方量.计算结果得到了项目组专家的肯定,有一定的借鉴价值.     

基于VTK土壤养分三维可视化研究与实现

土壤养分空间分布的三维可视化对描述土壤中元素的空间分布规律、变量施肥及评价具有重要意义。三维可视化与传统的二维空间变异专题图相比,表示三维数据更自然、更清晰、更直观。利用Python语言引入三维可视化类库VTK,采用三维Kriging插值方法,实现了土壤养分空间分布的三维交互。以榆树市试验田土壤养分三维可视化为例,在肥力评价的基础上,验证了变量施肥的实验结果,比二维空间变异图更加直观,更有说服力。     

稻田土壤养分的空间变异性研究

本研究以嘉善县陶庄农场内一块5.1hm2的水稻田为研究区,区内不规则采样,共128个采样点。以土壤的pH、有机质、全磷、全氮、碱解氮、速效钾和速效磷含量为研究对象,研究其相应的统计规律,结果表明土壤各养分属性的变异系数在6.3%~35.61%之间,pH为5.3%;采用地统计的半方差函数分析,发现有机质,全氮,碱解氮和速效钾在一定范围内存在空间相关性;采用克立格方法进行最优内插,绘制了养分含量分布图,并对其空间变异进行了初步分析。     

土壤含水量的Kriging和Cokriging估值研究

分析了田间同深度土壤含水量的半方差和不同深度土壤含水量的交互半方差特征 ,探讨了土壤含水量的Kriging和Cokriging估值方法。研究表明 ,同深度土壤含水量与不同深度的土壤含水量之间均具有显著的空间相关性 ,用Kriging方法进行土壤含水量的估值精度较传统方法高。加入浅层土壤含水量用Cokriging方法来估测深层土壤含水量 ,可进一步提高估值精度