基于GIS和地统计学的昌图县表层土壤有机碳密度空间变异分析

采用GIS和地统计学相结合的方法,分析昌图县表层土壤(0~20 cm)样品中的有机碳密度,探讨有机碳密度的空间变异特性。结果表明,表层土壤有机碳密度在0.55~3.41 g/kg之间,平均值为1.97 g/kg,具有强变异性;有机碳密度的理论变异函数符合线形模型,具有较强的空间相关性。     

猕猴桃果园不同采样密度下土壤含水率空间变异性研究

为揭示小区尺度乃至微尺度土壤含水率的空间变异性,在杨凌地区猕猴桃果园选取40 m×40 m区域,并在此基础上再以8、2 m为间距进行网格划分,基于经典统计学和地统计学理论,对不同采样密度条件下0~60 cm土层土壤含水率的空间分布特征及其空间变异性进行了研究。结果表明,对于40 m×40 m(L)、8 m×8 m(M)和2 m×2 m(S)3种尺度,0~60 cm深度各土层土壤含水率在水平方向上的变异强度表现为弱变异至中等(偏弱)变异,且随尺度减小和土层深度增加而减小,且所有取样点处0~60 cm深度内土壤含水率在垂直方向上的变异强度表现为弱变异至中等(偏弱)变异。在3种尺度中,土壤含水率存在强烈的空间相关性,表征土壤含水率空间分布形态的半方差函数因尺度不同存在较大差异,L尺度可采用球状和指数模型,M尺度可采用线性模型,S尺度可采用高斯、指数、线性模型。L尺度合理取样数较实际少,而M和S尺度合理取样数较实际多,对于3种尺度,基本表现出0~30 cm土层合理取样数较实际多、30~60 cm土层合理取样数较实际少,表明取样点的合理性分布有待进一步优化。由于地形原因导致当地果园内南北侧土壤含水率空间分布存在较大差异。     

土壤养分空间变异性研究

土壤养分空间变异性是指导土壤养分管理、科学施肥的重要依据,已经引起了广泛的关注.为此,从研究尺度、插值方法、采样方式和采样密度3个研究方向对土壤养分空间变异性研究进展进行了概括和总结.同时,指出探索适合不同尺度的插值方法、采样方式和采样密度仍是今后进一步研究的方向,而综合利用多种技术手段建立土壤养分的时空过程模型,将可能更有助于土壤养分变异性特征的表达.     

旱作区土壤有机碳密度空间分布特征与其驱动力分析

为直观显示0～40 cm深度不同层次的土壤有机碳密度空间分布特征,并深入分析不同空间位置上有机碳密度的主要影响因素,根据2017年分层采样点的测试数据计算了旱作区土壤有机碳密度,采用反距离加权法模拟了有机碳密度空间三维分布特征,用地理加权回归分析了有机碳密度的影响因素。结果表明:旱作区土壤有机碳密度呈东北高、西南低的趋势;不同类型土壤的有机碳密度差别较大。气候(温度、降水)是旱作区有机碳密度的主要影响因素。随着土层深度的增加,气候和黏粒含量对土壤有机碳密度的解释度呈增大的趋势。年平均气温与土壤有机碳密度呈负相关性,在不同区域不同深度土层中,年降水量与土壤有机碳密度的回归系数都低于0. 01,相关性很小,黏粒含量与土壤有机碳密度呈正相关性。研究成果可为探究有机碳储量估算和科学制定固碳减排政策提供数据和理论支撑。     

基于GPS与GE的土壤水力参数空间变异采样间距确定

为在土壤分析研究时,制定工作量少、试验设计经济合理,同时采样点具备代表性的野外采样方案,采用GPS与Google Earth相结合的方法,在陕西省泾惠渠灌区研究了土壤水力参数区域尺度的空间变异性,结果表明:土壤饱和含水率与饱和导水率在该区域尺度下属于中等变异,且两者均具有较强的空间依赖性;饱和含水率的最佳拟合模型为球形模型,土壤饱和导水率的最佳拟合模型为指数型;推荐两者的采样间距分别为2.38 km和7.14 km。     

保护性耕作模式对黑土有机碳含量和密度的影响

以公主岭市长期（10 a）保护性耕作定位试验为研究对象,分析与传统耕作模式相比的几种保护性耕作模式对黑土固碳效应的影响。共设4种耕作模式,即秋翻秋耙匀垄、秋灭茬匀垄、全面旋耕深松和宽窄行交替休闲（又叫松带、苗带交替休闲）（后3种视为保护性耕作）。结果表明,经过10 a的耕作试验,不同的耕作模式对土壤有机碳有显著的影响。表层0～20 cm秋翻秋耙匀垄和秋灭茬匀垄模式的土壤有机碳含量最低,深层30～50 cm全面旋耕深松模式的土壤有机碳质量分数显著低于其他耕作模式13.49%～25.14%;0～50 cm耕层     

黑河中游绿洲麦田土壤导气率空间变异尺度性研究

为了明确黑河中游绿洲麦田土壤导气率空间变异研究中的尺度性问题,在张掖地区面积为21 m×21 m的小麦田用3 m×3 m的网格布设来测定土壤导气率,运用改变采样间距和幅度的分析方法,得到选取相关距离、变异系数及Moran's I指数这3个参数作为判断表征土壤导气率空间变异的依据,进一步研究不同采样幅度与采样间距对土壤导气率空间变异产生的影响。研究结果表明,在一定范围内,表征土壤导气率变异特征的相关距离、变异系数及Moran's I指数会随着采样幅度尺度的增大而增大;当采样间距增大时,会出现相关距离减小,而Moran's I指数与变异系数两者却没有变化的两种截然相反的情况。     

土壤热特性参数空间变异性与拟合方法研究

采用3S技术相结合的方法,在陕西省泾惠渠灌区研究了土壤热特性参数区域尺度的空间变异性,结果表明:土壤热容量、热扩散率及土壤导热率在该区域尺度下属于中等变异,土壤热扩散率和导热率的空间异质性较强,而土壤热容量的空间异质性相对土壤热扩散率和导热率表现较弱,三者均具有较强的空间依赖性。土壤热容量、热扩散率及土壤导热率的最优拟合模型分别为指数、球型、高斯模型,推荐三者的采样间距分别为2.67、3.68、2.76 km,推荐该区域范围内土壤热特性参数空间变异采样间距的最优值为3 km。在描述土壤热特性参数空间变异特征的基础上,建立利用土壤物理基本参数拟合土壤热特性参数的简单公式,并验证了此方法的适用性,决定系数R2达0.80以上,利用此方法能够实现土壤热特性参数的空间变异特征在复杂程度上的定量化。     

秸秆还田对节水灌溉稻田土壤有机碳 及其组分的影响

为探求秸秆还田对节水灌溉稻田土壤有机碳及其组分含量的影响,在太湖流域开展田间试验。试验采取常规灌溉(F)、控制灌溉(C)2种水分处理形式,与常规肥(F)、秸秆还田(S)2种施肥管理方式相结合,分析了不同水碳管理模式下的稻田土壤有机碳和土壤活性有机碳的季节变化规律及其含量之间的相关性。结果表明:控制灌溉加速了土壤有机碳分解,而与秸秆还田的结合促进了稻田土壤有机碳的累积。不同肥料管理条件下,控制灌溉稻田稻季土壤有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、土壤微生物量碳(SMBC)均值分别较常规灌溉稻田降低10%、1.8%、7.9%。控制灌溉与秸秆还田联合管理(CS)和常规水肥管理稻田(FF)相比,TOC、SMBC分别提高了10.4%和15.3%。不同水碳管理模式下的稻田土壤DOC与TOC、SMBC与TOC之间均呈极显著正相关关系。节水灌溉稻田中施加秸秆有利于提高稻田土壤有机碳含量,改善土壤活性碳组分。     

土壤特性空间变异性研究

在R环境中以半方差函数和克里格插值为基础,对镇江市瑞京园种植区土壤的pH值、有效钾、硝态氮和铵态氮含量进行了空间变异性研究,并绘制了空间分布图。对于使用R语言进行土壤空间变异分析具有一定的理论和实践意义。     

基于地形单元的土壤有机质空间变异研究

为克服传统地形分类方法中仅依据单一指标(如高程)的缺点,以钟祥市土壤有机质空间分布为例,综合由30 m精度数字高程模型生成的地形因子,依据其在不同地形条件下的层次组合规律构建地形分类规则,精确地划分为13种典型地形单元,并运用普通克里金法对不同地形单元内的土壤样本插值,获得相应区域的土壤有机质空间分布。通过组合各地形范围下的结果,以获取蕴含地形因素影响的有机质空间分布。研究发现,地形起伏较大的地形单元的预测精度与全局预测结果精度相似度达0.75,而地势平缓区域内的预测精度大幅度提升,比全局预测结果精度提升了16.39%,因此基于地形单元的空间预测可以精确有效地获取土壤有机质空间特征。利用地形分区获取较高精度的有机质空间分布,进一步探讨了有机质地统计学研究中地形的协同影响。     

塿土土壤水力特性空间变异的多重分形分析

为探讨塿土土壤水力特性的空间分布特征,对杨凌示范区大寨乡小麦与玉米轮作地进行直线分布土壤取样,室内测定了土壤水分特征曲线、饱和导水率、土壤含水率、容重等土壤水力特性,用Brooks - Corey模型对土壤水分特征曲线进行拟合,采用多重分形方法对Brooks- Corey模型参数(θs、α、n)、饱和导水率(Ks)、土壤含水率(θ)、容重(ρ)等进行空间变异性分析.结果表明:在全部采样方向上Ks、α及n的变异性较强,θsθ及ρ表现为弱变异;不同采样方向上土壤水力特性参数具有多重分形特征;不同采样方向上θ,、θ及p的多重分形结构较弱,空间变异性不强;不同采样方向上Ks、α及n的多重分形结构明显,广义分形维数分别为0.7 ～1.9、0.6～1.2、0.9～1.1,空间变异性较强,且Ks比α和n具有更为复杂的空间分布结构.     

不同土层土壤水分特征曲线的空间变异及其影响因素

利用多重分形和联合多重分形方法,对陕西杨凌地区0～20 cm和20～40 cm土层van Genuchten模型参数的空间变异性及其影响因素进行了研究.结果表明:0～20 cm和20～40 cm土层参数α都具有明显的多重分形特征,空间变异性较强,且分别是由低值和高值分布引起的;参数n和θs的多重分形特征不明显,空间变异性较弱.0～20 cm和20～40 cm土层van Genuchten模型参数与土壤物理特性的相关特征并不完全相同,在观测尺度上,0～20 cm土层参数α与Sand、Silt显著相关,参数n与Sand、SOM显著相关,θs与Sand显著相关;20～40 cm土层参数α与SOM显著相关,参数n和θs都与Sand、Silt、SOM显著相关;在多尺度上,0～20 cm土层参数α与Sand、Silt的相关程度最高,20～40 cm土层参数α与BD、SOM的相关程度最高.     

西南岩溶盆地土壤干容重协同克里格分析

选择我国云南典型的坝子农业区鹤庆盆地为研究区域,用环刀采集表层(0~10 cm)土壤样品114个,测定土壤干容重和土壤含水率。利用经典统计学方法、普通克里格(OK)方法和协同克里格(OCK)方法,研究坝子农业土壤干容重的空间变异特征。结果表明:研究区域土壤干容重变化范围为0.74~1.60 g/cm3,平均值为1.25 g/cm3。在空间分布上研究区域土壤干容重呈现南北低,中东部高的格局,土壤类型、质地和土地利用方式是影响其空间分布的主要因素。土壤干容重和土壤含水率具有显著的相关性,相关系数达到-0.686。Kriging插值分析表明,以土壤含水率为辅助数据,利用OCK法能有效提高土壤干容重的预测精度。     

不同土层土壤特性空间变异性关系的联合多重分形研究

应用联合多重分形理论研究了0～20 cm土层土壤含水率、土壤电导率、砂粒含量、粘粒含量、粗粉粒含量、土壤粒径分布体积分形维数、土壤容重、有机质含量的空间变异性与20～40 cm土层对应变量空间变异性在多尺度上的相互关系。结果表明:相对于0～20 cm土层上述变量的空间变异性,20～40 cm土层粗粉粒含量、有机质含量空间变异性的变化率最大,土壤电导率、粘粒含量、土壤粒径分布体积分形维数空间变异性的变化率最小,砂粒含量、土壤含水率、土壤容重空间变异性的变化率介于两者之间;多尺度上,0～20 cm土层土壤含水率、土壤容重、有机质含量、粘粒含量、砂粒含量、土壤电导率、土壤粒径分布体积分形维数、粗粉粒含量与20～40 cm土层对应变量空间变异性在多尺度上的相关性依次减弱。