道路边坡土壤水分空间变异性研究

以上世纪50年代修建成昆铁路时形成的路堑边坡为对象,对道路边坡土壤水分在不同坡度、坡长、坡位的空间变异性进行了观测研究。结果表明：道路边坡土壤水分随着坡度的增大呈现先增大再减小的变化趋势,在同一坡面不同坡位上的土壤含水量表现为坡下〉坡中〉坡上。道路边坡土壤水分随着坡长的增长而减小,最短的10m坡长土壤含水量为23.27%,而最长的40 m坡长土壤含水量为21.78%,最短坡长比最长坡长的土壤含水量增加了6.84%。     

道路边坡与自然边坡对苔藓植物空间变异性的影响

苔藓植物在边坡生态系统中有着非常重要的作用，具有涵养水源，保持水土的功能。选择成渝铁路、成昆铁路沿线典型的路堑边坡和自然边坡，对苔藓植物的种类与生物特性的空间变异性以及环境因子进行了调查研究。结果表明，在不同地点苔藓植物种类差异明显。夹江县的试验点苔藓植物共7种，主要以藓纲植物为主，金堂县的试验点苔藓植物共2种，主要以苔纲植物为主。在同一地点，夹江县的试验点苔藓植物种类表现为路堑边坡多于自然边坡，而金堂点路堑边坡与自然边坡苔藓植物种类完全相同。同是路堑边坡，夹江点苔藓植物最大持水率显著大于金堂点。苔藓植物生物量与草本植物盖度、枯落物鲜重呈负相关关系，与土壤硬度呈正相关关系，其中与枯落物鲜重和土壤硬度的相关性达到了极显著的水平。     

道路边坡土壤水分空间和季节变异性分析

采用野外定位观测法,对柽柳、胡杨、骆驼刺和沙拐枣林地土壤水分状况进行监测,并通过实测数据对农田区和荒漠区0—100cm土层土壤水分特征曲线进行拟合。结果表明,各林地0—250cm土层土壤含水量均随深度增加逐渐增大,生长季内9月和10月份土壤表层含水量明显大于其它月份。一次强降雨对土壤表层含水量有所补给,对深层土壤影响较小。总体而言,土壤蓄水量(0—250cm)在月季间差异不大,均维持在120—140mm之间,但各林地有所差异,表现为:胡杨>柽柳>骆驼刺/沙拐枣。对整个生长季而言,4种植物蒸散强度呈现出:胡杨>沙拐枣>柽柳>骆驼刺,且6月份蒸散强度最大。农田区和荒漠区0—100cm土壤含水量与土壤基质势间幂函数拟合效果好。研究成果可为该区今后植被保育及生态用水提供理论参考。     

露天煤矿排土场边坡表层土壤水分物理性质空间变异特征

为加快海州露天煤矿排土场边坡的水土流失治理进程,同时为同类矿山排土场边坡的有效治理提供理论依据与技术支持,基于GIS原理,采用地统计学与经典统计学相结合的方法开展对排土场边坡表层土壤水分物理性质的空间变异性及其分布特征的研究。结果表明:排土场边坡表层土壤容重表现为弱变异性,饱和导水率表现为强变异性,毛管孔隙度与砾石含量表现为中等变异;毛管孔隙度的相关距离大于容重、砾石含量和饱和导水率,其在坡面分布上的均一性高于其他土壤水分物理性质;土壤水分物理性质具有强烈的空间相关性,其Co/(Co+C)值介于4.88%~15.95%;在排土场边坡不同研究尺度下,同一土壤水分物理性质相关距离范围变化规律较为一致;容重和砾石含量沿坡长方向从上到下表现为先增大后减小的趋势,毛管孔隙度和饱和导水率则为先减小后增大的趋势,土壤水分物理性质在各个坡位的变异程度不一且差异显著。     

黄土半干旱丘陵区陡坡地土壤水分空间变异性研究

通过对黄土半干旱丘陵区陡坡坡地土壤水分变异规律研究，阐明陡坡坡面土壤水分变化特征，0～200 cm土层内土壤含水量垂直变化呈高—低—高趋势；陡坡土壤水分沿坡顶向下变化总趋势是先增加后持平或减小；在坡面有浅沟微地形存在的情况下，虽然纵向和横向坡位对坡面土壤水分分布均存在影响，但纵向坡位的影响要较横向显著；地统计学对有浅沟微地形存在的陡坡坡面土壤水分变异特征不能进行很好地描述。     

线性非平稳型农田土壤水分信息空间变异性及预测研究

以中国东北春旱秋涝严重的西辽河灌区为背景，用线性地质统计学理论探索１ｍ深农田土壤层内非平稳型（含有漂移）水分信息的空间分布特征。在采样区土壤水分信息空间结构性揭示基础上，对土壤水分信息的空间漂移数据与观测尺度间的效应关系、区域化变量变差函数γ_Ｚ（ｈ）与剩余变差函数γ_R（ｈ）间的差异性、普通克立格法与泛克立格法用于待估区域水分信息值的差异性等进行了较深入研究。结果表明在最大滞后距范围（ｈ≤ａ）之内，两种估值方法得到的结果与实验值均较吻合，因而可用计算简单的普通克立格法对线性非平稳型土壤水分信息进行大面积区域墒情预测     

利用MATLAB研究土壤水分空间变异初探

本文利用强大的数据计算分析软件MATLAB对土壤水分空间变异进行分析,并通过对样地数据插值和趋势面分析,方便地得出了样地土壤水分的变化趋势,计算分析结果对水土保持和农田灌溉都有很好的指导作用。     

黑龙江省西部半干旱区土壤水分空间变异性研究

土壤中的水分是影响半干旱区作物生长的重要因素,由于自身的特点决定了其在空间分布上存在着变异性。以黑龙江省西部半干旱农业气候区的查哈阳农场为研究对象,利用GS 地统计软件和ArcGIS中的地统计分析模块(Geostatistical Analyst),对该地区土壤水分特性的空间变异性进行分析,得出土壤水分特性的变异程度、影响因素以及空间分布图。借助于土壤水分特性的空间分布图对该地区的灌溉水量进行了分析,为该地区的合理灌溉和精确灌溉提供依据。     

黄土高原退耕坡地土壤水分空间变异的尺度性研究

在面积60 m×60 m的坡地上采用2 m×2 m的网格进行高密度土壤水分测定,通过改变采样幅度和采样间距的“再采样”方法,选取变异系数、相关距离和Moran的I相关指数3个参数作为表征空间变异大小的指标,研究了尺度大小对土壤水分空间变异的影响。研究结果表明,随着采样幅度尺度在一定范围内的增大,土壤水分变异的特征参数如变异系数、相关距离和Moran的I相关指数都呈不同程度地增大;当采样间距增大时,变异系数和Moran的I相关指数没有变化,而相关距离却减小。     

渭北旱塬苹果基地土壤水分空间变异性研究

用地统计学的理论和方法, 分析了渭北旱塬区3种主要土地利用类型农地、苹果地和苜蓿地3个土层深度(0～20、60～80、280～300 cm)的土壤水分空间变化趋势.变异函数分析结果表明,3种土地利用类型的土壤水分具有明显的空间变异特性.在0～20 cm土层,空间变异性尺度为9～16 m,60～80 cm土层为5～12 m,280～300 cm土层为5～10 m,空间变异性程度随尺度变化.自相关尺度为1～17 m,自相关部分的空间变异性在0～20、60～80和280～300 cm分别占总空间变异性的89.95%～94.15%、83.75%～97.64%和85.16%～93.85%,明显大于随机部分的空间变异性.从苜蓿地、苹果地到农地,空间自相关的尺度逐渐增大.各向异性分析表明,农地和苜蓿地在表层(0～20 cm)具有明显的各向异性,而苹果地的土壤水分含量接近各向同性.     

陕北黄土区缓台土壤水分空间变异性

陕北黄土区坡面微地形土壤水分的空间变异性分析对近自然植被恢复具有重要意义。对不同规模的缓台微地形土壤水分数据进行了测定和分析。结果表明:(1)面积大小不同的缓台土壤水分有着明显的差异,总体呈面积越大水分条件越好的趋势。(2)土壤水分变异系数在0—60cm土层深度呈现:小规模缓台(100m2)大规模缓台(1 000m2)中规模缓台(100~1 000m2)的规律,并且随着土层的加深,缓台土壤水分变异系数有减小的趋势。(3)在大规模缓台的内部,土壤水分在纵坡向上的变异系数要高于横坡向。通过对大规模缓台内部0—60cm土壤水分数据做地统计学分析,球状模型被选为最优的半方差理论模型。由克里格插值生成的土壤水分分布图表明,在缓台与其上部陡坎微地形连接处的土壤水分条件要优于缓台其它部位的水分条件。     

坡面土壤水分特性的空间变异及其水库贮量

利用地统计学方法研究了我国西南丘陵区坡面土壤水分特性的空间变异。结果表明:西南丘陵区坡面土壤水分特性在不同的剖面深度具有一定的空间结构,可用纯块金效应模型、线性模型、指数模型和球状模型进行拟合;土壤水分特性变异为含水量>萎蔫含水量>田间持水量>饱和含水量>容重,变异系数都介于1%～100%之间,均属中等变异;水分特性随剖面深度表现出一定的变化规律,但半方差模型各参数随土壤深度无明显变化规律;土壤水库容为:有效水库容>通透库容>无效水库容,其空间分布主要受土层厚度和地形影响。     

退化红壤区不同模式重建森林土壤水分空间变异性

采用地统计学的方法,研究了江西泰和退化红壤区不同模式重建森林在高温干旱季节土壤水分空间变异规律及其分布格局。结果表明,在该研究尺度下,湿地松纯林、枫香纯林、湿地松与枫香混交林0~20 cm,20~40cm土层含水量分布都符合正态分布,都可较好地拟合成球状模型,表现出明显的空间相关性和空间分布格局。3种重建模式样地0~20 cm,20~40 cm层土壤含水量变异函数的基台值、变程都较无林荒地明显增大,而且基台值和变程在0~20 cm,20~40 cm两土层间的差异明显大于无林荒地,说明植被恢复以后,土壤水分的空间分布特征明显改变,空间变异性增强,空间变异的程度和尺度都明显增大,土壤水分的空间变异也具有较为明显的层次性。与纯林相比,湿地松×枫香混交林土壤水分的空间变异程度较低,水分分布趋于均匀化。     

干热河谷不同土地利用类型坡面土壤水分时空变异

为探究干热河谷区不同土地利用类型坡面土壤水分的时空变化规律,以元谋干热河谷老城小流域水土保持综合治理示范区内的银合欢人工林地、扭黄茅草丛地和坡耕地为研究对象,采用经典统计学和地统计学克里格插值相结合的分析方法,对3种土地类型坡面土壤水分的时间和空间异质性进行研究。结果表明:元谋干热河谷区土壤含水量较低(林地旱季7.56%,雨季12.80%;草地旱季8.05%,雨季12.66%;坡耕地旱季19.37%,雨季22.95%),雨季显著大于旱季。旱、雨季均表现为坡耕地草地林地,呈中等至强度变异(0.14~0.72之间);不同土地利用类型下各层土壤水分的自相关系数均由正向负转化的相同趋势,但拐点有所不同,且雨季大于旱季;不同土地利用类型下旱、雨季土壤水分的最佳拟合模型林地与草地相同(林地与草地旱雨季均为球状模型,坡耕地旱雨季为指数模型),均呈中等或强等空间相关性(0.05~0.39之间),且旱季大于雨季;同一土地类型下旱、雨季不同土层的土壤水分空间分布相似,不同土地利用类型下相同土层分布格局则不同。     

科尔沁沙地沙质草场土壤水分对干旱和降雨响应的空间变异性

采用地统计学的方法,研究了科尔沁沙地沙质草场土壤含水量对干旱和降雨响应的空间变异规律。结果表明,干旱时沙质草场表层(0～20cm)、亚表层(20～40cm)土壤含水量可很好地拟合成球状模型和指数模型,在1～2．26m,1～6．63m的中等尺度范围内表现出很高的空间自相关性,空间自相关度分别为0．92,0．87．分维数均表现出较弱的空间依赖性．分别为1．99,1．94,两层土壤含水量变异特征差异小,土壤水分的空间变异性强,破碎化程度高。降雨后沙质草场土壤表层、亚表层土壤含水量可很好地拟合成指数模型和球状模型,也具有空间结构特征,空间自相关度分别为0．62,0．98,变程分别为181．80m,4．55m,分维数为1．91,1．99,再有土壤水分空间格局图分析,表层土壤含水量空间变异性小,亚表层空间变异性大,两层土壤含水量变异特征存在明显差异。干旱时与降雨后沙质草场表层土壤水分统计特征、变异函数模型和参数、分维数和土壤水分空间格局分布图存在显著的差异,而亚表层差异较小。一定强度的降雨在短期内只能削弱处于干旱时沙质草场表层土壤水分的空间变异性,使其表层土壤水分破碎化程度、空间变异性减弱,而对土壤深层的水分补充和影响有限。     

黄土区小尺度坡面土壤含水率时空变异性研究

土壤含水率在水平和垂直方向上均具有高度的时空异质性,关于水平方向变异的研究取得了很大进展,而对垂直方向变异的研究较为缺乏。为掌握土壤含水率在剖面上的垂直变异特征,采用经典统计、地统计及分形分析相结合的方法,研究了黄土高原典型坡地剖面土壤含水率的时空变异性。结果表明:不同测定时间下的剖面土壤含水率均服从自然对数正态分布,在空间上均表现为中等变异性,沿土层深度方向的变化趋势均为增长型,且这种变化规律具有时间稳定性;剖面土壤含水率在整个研究区域尺度、微尺度上的半方差函数均可用指数模型进行很好地拟合,均表现出强烈的空间依赖性,并且这种规律几乎不随时间的变化而变化;不同测定时间下剖面土壤含水率在整个研究尺度上均表现出有限的自相似性,在小于2.00 m的间距尺度下具有稳定的自相似性,大于2.00 m间距尺度的自相似性比较微弱,分维数的大小与控制土壤含水率的主要过程有关;不同测定时间下剖面土壤含水率的空间自相关性基本一致,即当滞后距离小于3.20 m时为空间正自相关,大于3.20 m时为负自相关,等于3.20 m时为不相关,而在剖面土壤含水率之间的相关性达到了极显著水平。     

干热河谷冲沟沟床土壤水分时空分异特征

为探究干热河谷冲沟沟床土壤水分时空分异特征,选取了元谋干热河谷1条典型冲沟,对其不同分段(沟头、上游、中游、下游)下10,20,30,40,60,100 cm土层的土壤水分开展定位监测。结果表明：(1)沟床不同分段各土层(除100 cm土层外)含水量整体变化趋势一致,均表现为明显的干湿季特征;湿季(5—10月)土壤水分相对较高(7.64%～28.91%),受降雨影响大;干季(11—次年4月)则长期处于较低水平(6.11%～11.97%)。(2)沟床土壤水分从沟头至下游沿程变化在干湿季有明显差异,湿季表现为先减小后增加,下游(17.36%)显著高于沟头(15.46%)和上游(12.19%);干季则是先减小后增加再减小,沟头(10.64%)显著高于上游(6.74%)和下游(9.10%)。不同土层深度上,浅层(10—20 cm)和深层(60—100 cm)土壤水分含量在干湿季均较高,水分最小值出现在30—60 cm土层,其中干季30 cm土层水分亏缺严重。(3)沟床土壤水分最高日期通常出现在7日内累积降雨达76.1 mm以上的年最大降雨月当月;最低日期通常出现在持续无降雨条件下,如干季末期,...     

黄土路堑边坡土壤水分空间分布特征及影响因素

基于西安市三条道路黄土路堑边坡植被防护调查和室内土壤含水率测试结果,研究分析了坡位、坡度、坡向、植被类型和植被防护模式对黄土路堑边坡土壤水分空间分布特征的影响。结果显示,中坡位土壤含水率大于下坡位,下坡位大于上坡位;高坡级边坡土壤含水率大于低坡级;小坡度边坡土壤含水率大于大坡度;阴坡土壤含水率大于阳坡;贴地植被土壤含水率大于直立植被土壤含水率;草灌结合模式的边坡土壤含水率小于灌木单一模式,但前者的生长状况优于后者。