黄河三角洲地区典型地块地下水特征的空间变异性研究

以黄河三角洲地区典型地块为研究区,运用经典统计学和地统计学相结合的方法研究了包括埋深和含盐量的地下水性质空间变异特征,绘制了各地下水特征的随机性和结构性的半方差图和空间分布图。结果表明:受不同尺度的结构性因素和随机性因素的共同作用,地下水埋深和含盐量均具有中等的变异强度和空间自相关性,地下水埋深的自相关距大于含盐量。对Kriging插值结果分析表明:地下水埋深的空间变异性受微地形因素及农田工程措施影响较大,长期的农业生产措施会影响地下水含盐量的空间分布,地下水含盐量空间变异性与埋深有一定的关联。地下水特征的空间结构性和定量化研究对黄河三角洲地区地下水资源评价、土壤的次生盐碱化防治及区域水盐运动调控有着直接的现实意义。     

土壤盐分和含水量的空间变异性及其CoKriging估值——以黄河三角洲地区典型地块为例

以黄河三角洲地区典型地块为研究区，运用经典统计学和地统计学相结合的方法研究了不同深度土层盐分和含水量的空间变异特征。结果表明：研究区土壤盐分和含水量普遍较高，土壤表层积盐作用明显；各层土壤盐分均属于中等变异强度，土壤含水量除表层为中等变异强度外，其余各层为弱变异强度；受结构性因素和随机性因素的共同作用，各土层盐分和含水量均具有中等的空间相关性。对Kriging插值结果分析表明，研究区各土层盐分和含水量在一定的范围内均存在着空间上的相关性和变异性，表层土壤盐分和含水量的空间分布主要受微地形和气候条件的影响，地下水性质是主导深层土壤盐分及含水量空间分布的主要因素。分别采用表层土壤盐分及相应土层含水量对深层土壤盐分进行CoKriging估值，均能提高估值精度，采用表层土壤盐分对深层土壤盐分进行CoKriging估值的精度要明显高于采用土壤含水量，其估计方差减少百分数最大达到167．36％。     

苏南典型地区土壤颗粒的空间变异特征

在地统计学和GIS的支持下,以半方差函数为基本工具,分析了苏南典型地区耕层土壤颗粒的空间变异特征,并运用块段普通克立格法(BlockKriging)进行最优无偏线性插值,制作了不同粒径土壤颗粒的空间分布图。结果表明,研究区域不同粒径土壤颗粒在较大的范围内存在着空间相关性,砂粒和粉砂的空间相关距离达到243km,粘粒也达到81km;不同粒径土壤颗粒由结构性因素引起的空间变异性达到70%以上,反映了土壤颗粒在研究区域内具有较强的空间自相关性。Kriging插值结果更直观地反映了研究区域土壤颗粒的空间变异特征。     

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。     

南疆果园滴灌条件下土壤盐分的空间异质性分析——以农十四师224团典型地块为例

土壤盐渍化是制约干旱半干旱地区农业生产的主要障碍因子之一,在新疆,尤其是南疆,盐渍化更为严重。系统认识和掌握盐渍土的空间变异特征对于治理改良盐渍土和土壤盐渍动态变化研究具有重要意义。基于区域变量理论,在GIS和地统计学技术支持下,通过地统计学的半变异函数和Kriging空间插值,以南疆和田地区农十四师224团为研究区,定量分析了试验区内不同层次土壤盐分的空间变异特征。结果表明:140~180 cm土层土壤盐分含量半方差函数的理论分布模型属于指数模型,其它各层属于球状模型;各土层含盐量在一定的区域范围内具有空间结构特征,都呈中等强度空间自相关性;由kriging插值可知,各土层含盐量的空间分布主要表现为条带状伴有斑块状分布。总体来说,试验区土壤盐渍化与次生盐渍化的防治是近期农业管理中所必须考虑的重要因素。     

江淮丘陵地区土壤养分空间变异特征——以安徽省定远县为例

以安徽省江淮丘陵地区的定远县为例,利用测土配方施肥获取的1 401个农田表层样点数据,运用地统计学方法和GIS技术研究了土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量的空间变异特征及其影响因素。结果表明,定远县SOM含量为17.74 g/kg,TN含量为1.04 g/kg,AP含量为13.45 mg/kg,AK含量为115.00 mg/kg,属中等水平。变异系数介于28.85%~73.38%,属中等变异强度。地统计分析表明,定远县土壤养分的变异函数符合指数模型,具有中等强度的空间自相关性,SOM和TN的空间自相关性稍强。土壤养分在空间上呈块状分布,SOM、TN和AK的空间分布总体上东南高、西北低;AP总体上西高东低。土壤养分空间变异主要受地形和土壤类型影响。     

农田土壤微量元素含量的空间变异特征和影响因素

以浙江乐清市乐成镇为研究区域,采用地统计学和地理信息系统(GIS)相结合的方法,对土壤中有效态Fe、Mn、Cu、Zn和B含量的空间变异规律及其影响因素进行研究。描述性统计结果表明,土壤中微量元素Fe、Mn、B含量属于中等变异,Cu、Zn属于强变异。描述空间变异的半方差函数分析表明,Fe、Zn和B的最适模型是球状模型,Mn为指数模型,Cu为线性模型;Fe、Mn、Zn和B的块基比均小于25%,表明具有强烈的空间相关性,Cu的块基比大于75%,表明Cu含量具有较弱的空间相关性。土壤微量元素含量空间分布总体上呈现由东部向西部递减的趋势,其中Fe、Mn和B明显表现出连续分布的特点,Cu、Zn的分布没有明显的规律。土壤类型对Mn、Cu的含量有着显著影响,水稻土中Mn、Cu的含量显著高于红壤;土壤养分和微量元素的相关性分析可知,Fe与土壤pH、OM、全氮、碱解氮以及速效钾呈极显著相关,Mn、B与pH、速效磷和速效钾之间有显著或者极显著的相关性,Cu仅与速效钾显著相关,Zn的含量受土壤养分的影响较小,没有达到显著水平。     

吉林省玉米种植区土壤养分空间变异特征研究

本文以吉林省中部玉米种植区9县市为研究区域,采用传统统计学和地统计学相结合的研究方法,探讨研究区域表层土壤（020cm）有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和pH值的空间变异特征。结果表明:各养分的变异系数在10%～100%之间,属中等变异;有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的块金值（C0）与基台值（C0+C）比值介于25%～75%之间,表现出中等强度的空间自相关,而全氮和pH值表现强烈的空间自相关;根据决定系数（R2）和残差平方和（RSS）进行模型选择,几种养分均用指数模型拟合的效果较好;依据GIS所做的养分空间变异图可以很好地反应该地区的土壤养分空间分布状况,可以为该地区土壤养分的综合评价和施肥管理决策提供依据。     

河套灌区典型示范区土壤盐分和有机质空间变异特征

为探明河套灌区盐渍化土壤盐分和有机质含量分布规律,选取巴彦淖尔市五原县盐渍化土壤典型区域作为研究区,采用区域土壤信息定点监测,选取 149个采样点,获得各土层土壤样本,并结合经典统计学、地统计学、空间插值等方法,研究盐渍化土壤盐分和有机质含量空间变异特征。结果表明:随着土层深度的增加,土壤有机质含量与土壤盐分含量的相关性逐渐增加,在深层土壤间盐分对有机质含量的影响大于表层,且在 40～ 60 cm影响最显著。研究区各层土壤盐分的最优半方差函数模型为球状模型,土壤有机质的最优半方差函数模型为高斯模型。规模化盐碱地改良后,0～ 20、20～ 40、40～ 60 cm土壤盐分结构比(表示随机因素引起的空间变异占系统总变异的比例)上升 2.35、6.72、1.94个百分点,0～ 20、20～ 40 cm土壤有机质结构比分别上升 3.54、3.93个百分点,土壤盐分和有机质结构比整体较改良前呈上升趋势,结构性增强,空间相关性增强,垂直方向上土壤盐分变异性强于有机质变异性。改良期内土壤盐分含量平均降幅为 0.574g/kg,土壤有机质含量平均增幅为 0.195 g/kg,耕层土壤盐渍化程度减弱,各层土壤有机质含量增加,作物生长安全区增大,研究区土壤环境显著改善。土壤盐分高值区(>6 g/kg)多位于地下水浅埋区的中部和东南部区域,改良后,研究区中部土壤盐分集聚特征仍十分显著,存在盐渍化加剧的风险,仍是盐碱地改良防治重点的区域。     

淮北平原农田土壤养分空间变异特征——以安徽省蒙城县为例

以安徽省淮北平原的蒙城县为例,利用测土配方施肥获取796个农田表层样点数据(0~20 cm),运用地统计学方法研究了土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量的空间变异特征及其影响因素。结果表明,蒙城县SOM含量为17.14±2.70 g kg~(-1),TN含量为0.85±0.14 g kg~(-1),AP含量为16.63±9.66 mg kg~(-1),AK含量为129.63±35.24 mg kg~(-1),属中等水平。变异系数介于15.75%~58.09%,属中等变异强度。地统计分析表明,蒙城县土壤养分的变异函数符合指数模型,具有中等强度的空间自相关性。SOM和TN的空间自相关性稍强,AP和AK的空间自相关性稍弱。土壤养分在空间上呈块状分布,SOM、TN和AK的空间分布总体上北高南低、在东南—西北方向上变异较强,在西南—东北方向上变异较弱。AP含量总体上由北到南,先降低再升高。     

基于电磁感应仪的黄河三角洲地区土壤盐分时空变异特征

针对黄河下游三角洲土壤盐渍化的空间复杂性与发生反复性,运用磁感式大地电导率仪EM38及其移动测定系统,结合GIS与地统计学方法,对该地区典型地块两个关键季节土壤盐分的时空变异特征进行了分析.结果表明,土壤表观电导率与盐分呈极显著相关性;各时段土壤盐分都表现出多层次空间结构的复合尺度效应,且短程变异构成了土壤盐分空间异质性的最主要部分;土地利用方式差异使得秋季时段土壤盐分呈弱各向异性,地形因素导致春季时段土壤盐分各向异性比在全步长域波动,但在整个研究尺度上仍为各向同性.空间分析表明,结构性因素主导了土壤盐分空间分布格局,随机性因素是加快该分布格局形成的重要因素;春季时段研究区总体表现出积盐趋势,且盐分变动幅度主要集中在10.0g/kg范围内.电磁感应仪与GIS的结合运用为不同尺度土壤调查与质量评价提供了新的途径,并为农业水土资源的决策管理提供指导.     

Prediction of soil salinity in the Yellow River Delta using geographically weighted regression

It is essential to determine the content and spatial distribution of soil salinity in a timely manner because soil salinization can cause land degradation on a regional scale. Geographically weighted regression (GWR) is a local regression method that can achieve the spatial extension of dependent variables based on the relationships between the dependent variables and environment variables and the spatial distances between the sample points and predicted locations. This study aimed to explore the feasibility of GWR in predicting soil salinity because the existing interpolation methods for soil salinity in the Yellow River Delta are still of low precision. Additionally, multiple linear regressions, cokriging and regression kriging were added to compare the accuracy of GWRs. The results showed that GWR predicted soil salinity with high accuracy. Furthermore, the accuracy was improved when compared to other methods. The root mean square error, correlation coefficient, regression coefficient and adjustment coefficients between the observed values and predicted values of the validation points were 0.31, 0.65, 0.57 and 0.42, respectively, which were better than that of other methods, indicating that GWR is an optimal method.     

黄河三角洲贝壳堤岛土壤盐分空间分异特征

对黄河三角洲贝壳堤岛贝壳砂基质和相邻滨海盐土的盐分特征进行调查研究,系统分析贝壳堤岛土壤盐分的空间异质性。选择不同地下水埋深梯度下2种土壤类型进行剖面盐分特征测定,比较研究土壤类型及地下水埋深对土壤盐分特征的影响,并应用主成分分析法对土壤盐分特征进行综合评价。结果表明:(1)除Ca2+外,贝壳砂基质剖面中其余盐分特征指标由表层至底层均呈现逐渐增高的趋势,Ca2+含量由上至下则呈现缓慢降低的趋势;(2)贝壳砂基质剖面盐分含量与地下水埋深密切相关,近海侧剖面(地下水埋深1.5m)细颗粒含量、含水量、含盐量及pH值均高于滩脊剖面(地下水埋深2.5m)对应各层次;而各盐分离子中,近海侧剖面各层K+、Na+、Cl-、SO42-含量明显高于滩脊剖面对应各层次;而Ca2+、Mg2+则不同,其近海侧剖面与滩脊剖面对应各层次含量均比较接近;(3)贝壳堤岛土壤样品盐分特征指标相关分析表明,除Ca2+外,其余各指标之间多存在显著或极显著正相关关系;(4)贝壳堤岛土壤样品盐分特征指标的主成分分析表明,前4个主成分因子累计贡献率为84.265%,分别依次可以理解为土壤的盐化状况因子、土壤Ca2+含量因子、土壤含盐量及碱化特征因子、土壤K+含量因子;主成分得分可以很好的将各土壤样品进行分类和排序。     

黄河三角洲景观变化中人为影响力的时空分异

利用1986,1996,2006年的遥感影像,结合GIS和图谱分析,运用地统计学方法研究现代黄河三角洲地区近20年来景观变化和人为影响力的时空变异规律,实现人为影响力的定量化和空间化,从而揭示人类开发活动的空间变异和强度分布。结果表明:①在1986,1996,2006年的3期人为影响力的实验变异函数值与理论变异函数拟合得较好,残差平方和RSS和决定系数R2的检验达到极显著水平。②黄河三角洲在近20年来的人类活动影响力在研究尺度上存在空间异质性:基台值逐年增大,人为影响力在空间上出现急剧的变化,不同地点的人为开发利用强度差异性程度加速增加;人为影响力中在600m以下小尺度上由随机因素引起的空间异质性SHR特别小,块金效应较小,而空间自相关引起的空间异质性占主要部分,在90%以上;根据各向异性条件下的变异分析,可以得出人为影响力在不同方向上具有明显的各向异性结构特征,即在不同方向上,其块金值和基台值有一定的差异,但也有相似或者相同的,说明人为影响力的各向异性同时具有几何异向性和带状异向性。③人为影响力的空间分布格局受交通线、水系、居民点和海岸线的控制明显。     

黄河三角洲不同地表覆被类型和微地貌的土壤盐分空间分布

掌握不同地表覆被类型和微地貌特征下的不同深度土壤盐分空间分布规律,对土壤盐渍化防治具有重要意义。该研究以黄河三角洲入海口为研究区,在分析不同深度土壤全盐量、盐基离子（Ca2+、Mg2+、Na+、SO42-、HCO3-、Cl-）空间变异特征的基础上,通过单因素方差分析不同地表覆被类型和微地貌特征下该区土壤盐分的差异,并通过地理探测器分析地表覆被类型、微地貌对土壤盐分的交互影响。结果表明：1）表层土壤Mg2+变异系数达到1.010 8,为强变异性,其余盐基离子均为中等变异性,且均有强烈的空间相关性,全盐量与盐基离子均呈现沿海向内陆降低的趋势,约有42.57%的地区为轻度盐化土;2）不同地表覆被类型间土壤全盐量与Na+、Cl-具有显著差异;3）不同微地貌类型间Na+、Cl-具有显著差异;不同海拔的深层土壤Na+具有显著差异;4）海拔对土壤全盐量与Na+的解释力最强,地表覆被类型对土壤Cl-的解释力最强;5）坡向和海拔对土壤盐分的交互作用最强烈,地理探测器q值在0.545～0.708之间,其次是地表覆被类型与坡向,q值在0.521～0.613之间。氯化钠主导该区域土壤盐分空间变异,不同地表覆被类型和微地貌特征下均呈显著差异,表层土壤盐分明显高于深层,坡向与海拔之间的交互作用能够较好地解释该地区土壤盐分空间分布。     

黄河三角洲地区浅层地下水与耕层土壤积盐空间分异规律定量分析

为研究黄河三角洲地区地下水作用条件下耕层土壤的积盐规律,运用GIS和地统计学的原理与方法,结合地下水埋深的空间分布以及临界埋深的划分标准对研究区域进行分区,并从空间尺度对各分区地下水矿化度与耕层土壤积盐规律进行了定量分析。结果表明：地下水埋深、矿化度和耕层土壤盐分均属于中等变异强度,在东西方向和南北方向上均具有2阶的趋势效应;受结构性因素和随机性因素的共同作用,地下水埋深呈中等的空间自相关性,地下水矿化度与耕层土壤盐分呈弱空间自相关性;耕层土壤盐分与地下水矿化度的空间分布具有一定的相关性,与地下水埋深呈负相关性。对空间尺度上的地下水矿化度与耕层土壤盐分定量分析结果表明,耕层土壤积盐与地下水矿化度呈极显著的相关关系,而地下水埋深增加使其相关性减弱,采用分区研究法使地下水矿化度对耕层土壤积盐规律分析更加客观准确。该结果对研究黄河三角洲地区土壤盐渍化的发生机理以及预测与评估该地区土壤盐渍化的发生发展具有重要意义。     

长江三角洲地区土壤盐酸可提取态重金属含量的空间变异特征

以江苏昆山市为典型区,对长三角地区土壤盐酸可提取态重金属含量的结构特征进行分析,得出该区盐酸可提取态重金属的空间分布格局并揭示了引起这种分布格局的成因和污染来源,结果表明：昆山市盐酸可提取态Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Hg属强变异,Ni和Co为中等变异。半方差函数模型拟合表明所有盐酸可提取态重金属元素均符合球状模型,8种重金属元素在一定范围内均存在空间相关性。采用Kriging最优内插法得到了盐酸可提取态重金属含量的空间分布格局,表明土壤盐酸可提取态重金属含量与工业活动、污水灌溉和大气降尘密切相关。通过主成分分析与地统计学相结合的方法,得出该区盐酸可提取态重金属由4个主成分构成,第一主成分为Cd、Cu、Pb、Cr和Zn,决定这一成分的主要因素为工业污水灌溉、大气降尘和元素地球化学特征;第二主成分为Ni,决定这一成分的主要因素为土壤内部因子;第三主成分为Hg,该成分主要受工业点源污染的影响;第四主成分为Co,该成分可能主要受地形影响。