距离倒数和克里克方法在土壤养分制图中的比较研究

空间插值方法以及模型参数的选择是制约插值精度的重要因素。为此,使用普通克里克、普通对数克里克和距离倒数加权方法对三峡库区王家沟小流域内的土壤养分(有机质、全氮、全磷)进行插值,研究了权重指数、邻域样本数目和变异函数模型对插值结果的影响,并用交叉验证的方法对这几种插值方法进行了比较。结果显示,距离倒数加权对于土壤有机质和全氮制图具有最高的精度,对数克里克对于全磷的模拟则是最优的。     

基于全站仪的工程侵蚀快速监测方法研究

对工程侵蚀的监测需要快速和精确。随着硬件的不断发展,特别是无棱镜全站仪的发展,使得使用全站仪来监测工程侵蚀量成为可能。采用最新型的无棱镜全站仪,设计了一套测量方法,对某公路边坡进行了监测。并根据监测的数据通过克里金插值和基于约束的Delaunay剖分方法建立其三维模型,从而达到计算工程边坡体积的目的。通过多次监测,最后达到工程侵蚀量监测的目标。     

Neural network ensemble residual kriging application for spatial variability of soil properties

High quality, agricultural nutrient distribution maps are necessary for precision management, but depend on initial soil sample analyses and interpolation techniques. To examine the methodologies for and explore the capability of interpolating soil properties based on neural network ensemble residual kriging, a silage field at Hayes, Northern Ireland, UK, was selected for this study with all samples being split into independent training and validation data sets. The training data set, comprised of five soil properties: soil pH, soil available P, soil available K, soil available Mg and soil available S,was modeled for spatial variability using 1) neural network ensemble residual kriging, 2) neural network ensemble and 3) kriging with their accuracies being estimated by means of the validation data sets. Ordinary kriging of the residuals provided accurate local estimates, while final estimates were produced as a sum of the artificial neural network (ANN) ensemble estimates and the ordinary kriging estimates of the residuals. Compared to kriging and neural network ensemble,the neural network ensemble residual kriging achieved better or similar accuracy for predicting and estimating contour maps. Thus, the results demonstrated that ANN ensemble residual kriging was an efficient alternative to the conventional geo-statistical models that were usually used for interpolation of a data set in the soil science area.     

潋水河流域生态修复过程中土壤速效钾的时空变异

采用基于GIS普通克里格法和概率克里格法分析江西潋水河流域土壤速效钾含量的时空变异特征。结果表明,潋水河流域样点间表层(0～30cm)土壤速效钾平均含量由1981年的(134 8±89 7)mg/kg降低到2002年的(131 9±97 6)mg/kg,平均降低了2 15%。尽管经过近21年的生态修复,样点间土壤速效钾平均含量总体上下降不多,但因土地利用和水土流失修复工程实施的差异,占流域面积60 63%的土壤速效钾含量减少,仅占39 37%的土壤速效钾含量增加。土壤速效钾含量分级统计表明,1981年速效钾含量水平在50～100mg/kg,100～150mg/kg,150～200mg/kg和>200mg/kg的土壤分别占流域面积的10 35%,75 31%,11 78%和2 56%,而2002年则相应为30 75%,49 31%,16 60%和3 31%。该流域土壤速效钾在≤100mg/kg,≤120mg/kg和>150mg/kg含量水平下的几何平均概率分别由1981年的0 453,0 566和0 327变为2002年的0 523,0 611和0 292。从贮量变化上看,21年间潋水河流域内表层土壤速效钾贮量从1981年的2 48×104t变为2002年的2 30×104t,下降了1875 35t。     

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。     

不同热压方法对无胶竹碎料板力学性能影响

分别采用普通热压和喷蒸热压两种热压方法制备了无胶竹碎料板,对它们的物理力学性能进行了对比研究与分析.结果表明,与普通热压法相比,喷蒸热压法制备的无胶竹碎料板的静曲强度、弹性模量与内结合强度明显提高,吸水厚度膨胀率显著减小,这可能是因为两种热压法热压过程中竹碎料发生的化学变化不同所致.     

基于MGWRK的土壤有机质制图及驱动因素研究

【目的】空间预测是一种获得有机质空间局部细节的重要方法,其准确性对于农田合理管理有着重要意义。本研究通过对比不同的土壤有机质空间制图方法以获得更优的预测精度,在预测的同时揭示环境协变量的空间非平稳性特征及不同环境协变量关系的空间尺度。【方法】选取晋中盆地的7个乡镇作为研究区,对比普通克里金（OK）、回归克里金（RK）、地理加权回归克里金（GWRK）和多重尺度地理加权回归克里金（MGWRK）4种不同方法对土壤有机质的预测能力和效果,并探究影响因子在空间分布中对有机质的影响效应变化和这种影响效应的空间尺度。MGWRK是一种多重尺度地理加权回归（MGWR）与普通克里金方法相结合的方法。【结果】选取坡向、坡度、年均降水量、年平均温度、海拔、植被年总初级生产力、年蒸散量、地形湿度指数、平面曲率、汇流动力指数、地形指数、地形粗糙指数、年平均NDVI为环境协变量参与建模,在多元线性回归建模中,模型统计学意义显著,这表明模型具备统计学意义。从Radius指数来看,各模型模拟效果由好到差依次为RK、OK、GWRK、MGWRK;从制图效果来看,MGWRK与GWRK制图效果相当,从有机质的空间预测图可以看出,土壤有机质在研究区呈现东西两侧偏低、中部偏高的空间格局,其中汾河以东、昌源河流经区域土壤有机质普遍偏高。坡向、年均降水量、年平均温度、海拔、地形指数、年平均NDVI对研究区东部有机质的影响强于西部,而坡度、植被年总初级生产力、年蒸散量、平面曲率、汇流动力指数、地形粗糙指数则表现出截然相反的空间非平稳性特征,地形湿度指数对有机质的影响则体现为北部强南部弱。【结论】MGWRK方法的空间预测精度分别达到了RK方法的69%、OK方法的71.74%、GWRK方法的71.17%。MGWRK在空间非平稳性特征的解释能力和空间可视化表现良好,为有机质的预测和空间非平稳性特征的描述提供方法借鉴。     

Improved Prediction and Reduction of Sampling Density for Soil Salinity by Different Geostatistical Methods

The spatial estimation for soil properties was improved and sampling intensities also decreased in terms of incorporated auxiliary data. In this study, kriging and two interpolation methods were proven well to estimate auxiliary variables： cokriging and regression-kriging, and using the salinity data from the first two stages as auxiliary variables, the methods both improved the interpolation of soil salinity in coastal saline land. The prediction accuracy of the three methods was observed under different sampling density of the target variable by comparison with another group of 80 validation sample points, from which the root-mean-square error （RMSE） and correlation coefficient （r） between the predicted and measured values were calculated. The results showed, with the help of auxiliary data, whatever the sample size of the target variable may be, cokriging and regression-kriging performed better than ordinary kriging. Moreover, regression-kriging produced on average more accurate predictions than cokriging. Compared with the kriging results, cokriging improved the estimations by reducing RMSE from 23.3 to 29% and increasing r from 16.6 to 25.5%, regression-kriging improved the estimations by reducing RMSE from 25 to 41.5% and increasing r from 16.8 to 27.2%. Therefore, regression-kriging shows promise for improved prediction for soil salinity and reduction of soil sampling intensity considerably while maintaining high prediction accuracy. Moreover, in regression-kriging, the regression model can have any form, such as generalized linear models, non-linear models or tree-based models, which provide a possibility to include more ancillary variables.     

普通玉米与青贮玉米干质量积累及各器官分配规律

研究不同类型青贮玉米品种干物质产量及其运转,探讨其产量形成特点和主要光合生理特性,旨在为专用青贮玉米高产优质栽培提供理论支持。以普通粒用型玉米‘SC-704’、无分蘖青贮玉米‘新饲玉19号’、多分蘖青贮玉米‘科多4号’3种不同类型玉米为供试材料,测定其关键生育期的干物质等相关指标,研究不同品种产量形成特点、干质量积累及其在各器官的分配规律。结果表明,干质量积累量表现为无分蘖型青贮玉米普通粒用型玉米分蘖型玉米;普通粒用型玉米干质量积累速率峰值出现在灌浆期,鲜质量积累速率峰值则出现在大喇叭口期。无分蘖型青贮玉米干质量与鲜质量的积累量及积累速率峰值均出现在灌浆期。分蘖型青贮玉米干质量最大积累速率出现在乳熟期;青贮玉米‘科多4号’干质量主要分配在叶片和茎秆中;普通粒用型玉米‘SC-704’干质量则主要分配在雌穗中。结果显示,无分蘖青贮玉米‘新饲玉19号’干质量积累量最高,干质量在各器官中的分配表现为雌穗茎秆叶片苞叶叶鞘。