土壤特性空间变异研究进展

对土壤特性空间变异的影响因素作了扼要分析；对土壤特性空间变异研究方法的发展概况作了初步讨论，并对土壤特性空间变异定量研究中涉及的主要分析方法及其参数作了初步介绍；对土壤养分空间变异定量研究的进展作了简要回顾。     

土壤特性空间变异研究进展

对土壤特性空间变异的影响因素作了扼要分析 ;对土壤特性空间变异研究方法的发展概况作了初步讨论 ,并对土壤特性空间变异定量研究中涉及的主要分析方法及其参数作了初步介绍 ;对土壤养分空间变异定量研究的进展作了简要回顾     

县域土壤有机质空间变异特征及合理采样数的确定

以有机质为例,以高密度土壤养分采样数据为数据源,通过随机抽取生成不同采样密度的样点数据,分析了不同采样密度下土壤有机质的空间变异特征及县域合理采样数。研究结果表明,在一定研究尺度下采样密度对土壤养分的模型拟合、变程和空间相关性没有显著影响,即适当减少样点数可以满足插值分析的需要,充分考虑土壤养分空间变异评价的精度分析,确定县域土壤有机质合理采样数应控制在400个以上。     

土壤特性空间变异研究的定量方法：时域分析和频谱分析

介绍了土壤特性空间变异序列平稳性检验方法和平稳化方法；阐述了土壤特性空间变异定量研究的目的和方法，综合比较了时域分析，频谱分析两种方法的优缺点，异同点及适用范围。     

空间变异理论在土壤特性分析中的应用研究进展

空间变异理论是研究随机变量空间变异性的理论。该理论是建立在地统计学基础之上,其研究的主要对象就是那些在空间上具有一定变异性的随机变量。空间变异理论被广泛的应用到土壤学、生态学、地质学、水文学、气象、资源环境以及其它存在“空间变异性”的领域。对空间变异理论的研究方法进行了简要的介绍,并且对空间变异理论在土壤的物理、化学特性及微量元素中应用的研究进行了介绍。在对空间变异理论的研究方法和在土壤特性中应用的归纳和分析中,指出了空间变异理论在理论和应用中的存在的问题并为其提出了展望。     

耕地养分空间插值技术与合理采样密度的比较研究

土壤养分连续空间分布数据是土壤信息系统工作的基础,土壤养分空间插值的研究因此变得尤为重要。对湖北省鄂州市进行土壤养分采样调查,以对作物生长作用较为密切的有效氮、有效磷、有效钾、pH为研究对象,运用克里格法(Kriging)、样条函数法(Spline)、距离权重倒数法(IDW)3种插值方法对数据进行栅格化处理,分析比较3种插值方法所得结果的特性以及对耕地养分数据插值的适宜性。通过调整空间采样点密度,比较几种空间采样密度对插值结果的影响,总结3种插值方法在不同空间尺度下的插值精度,并在不同土壤类型内进行不同采样密度的插值分析。     

基于不同插值方法的于田绿洲盐渍化土壤特性空间变异分析

以于田绿洲为例,基于地统计学的反距离加权法(IDW)、径向基函数法(RBF)、普通克里金法(OK)及局部多项式法(LPI)等4种不同插值方法,经过交叉验证对比确定了适用的方法进行插值,揭示了盐渍化土壤含盐量、电导率、PH值和含水量的空间变异特征。研究表明:(1)于田绿洲含盐量均值为9.29 g kg-1属重盐土类型,同时土壤电导率、含盐量、含水量和pH分别表现为强、中等、弱空间变异性;(2)土壤特性的结构性因子C/(C0+C)均大于75%,表现出空间自相关较强,是结构性因素主导作用的影响;(3)在电导率和含盐量的空间变异分析采用IDW法较为适合,对pH值的空间插值采用OK法精度最高,含水量则除了LPI法,其他三种方法都可以任意选用;(4)土壤含盐量和电导率空间分布表现出北高南低的分异规律,绿洲外围高于绿洲内部,pH值呈现从东部至西部递减的趋势,易受随机性因素的影响,含水量则出现南北方向明显的差异,研究区中、东部绿洲内高值存在。通过不同插值方法对于田绿洲盐渍化土壤特性的空间异质性研究,揭示了土壤特性空间变异特征及空间分布规律,可为解决土壤盐渍化问题提供基础参考。     

小流域土壤有机碳密度空间变异特征的尺度效应研究

选择内蒙古赤峰市敖汉旗黄花甸子流域为研究对象,运用地统计学和Arc GIS空间分析工具相结合的方法研究流域内土壤有机碳密度的多尺度空间变异特征以及其影响因素。结果表明,土壤有机碳密度的空间变异性具有明显的多尺度效应,随着研究尺度的增大,土壤有机碳密度的块金系数逐级减小,小尺度下土壤有机碳表现为中等程度空间相关性;大、中尺度为强烈空间相关。结构性因素对土壤有机碳的空间变异作用逐渐增强,而同时削弱随机因素对其变异所产生的影响。地形因子与NDVI对土壤有机碳密度均有显著影响,大尺度的研究中,环境因子与有机碳密度的相关性由大到小表现为海拔坡度NDVI坡向;中、小尺度的研究则表现为NDVI海拔坡度坡向。     

小流域尺度土壤可蚀性(K值)的变异及不同采样密度对其估值精度的影响

以观音寺小流域为例,通过高密度采样,利用EPIC模型中土壤可蚀性K值计算公式计算了可蚀性K值,并运用逆距离加权插值方法生成了研究区的K值分布图。经典统计学方法分析表明,在小流域尺度下土壤可蚀性K值存在很强的空间变异性,其变异系数达39.94%。因此,定量监测、评价流域水土流失时,K值的这种空间变异性不能忽略。对不同采样密度下K值空间估值精度的评价表明,当采样点数目均匀地减少一半时,即4个/km2的样点密度下,K值估计误差仍然可以控制在25%以内。     

分形方法在土壤特性空间变异研究中的应用

土壤特性空间变异研究对土壤制图、精准施肥、农业可持续发展等方面具有重要意义。分形几何学是一种探索复杂性的事物的新科学方法和理论,在研究土壤特性空间变异中将有大有可为。本文主要综述了 2000 年以后分形理论在土壤物理特性、化学特性、水分特征及状态参数的空间变异研究中的应用进展,最后对分形理论在土壤特性空间变异研究中的发展方向进行了展望。     

不同尺度下土壤养分空间变异特征的研究

在不同取样尺度下采集了农田土壤样品并测定土壤有机质、全N和有效P含量，研究不同尺度下地统计学方法对土壤养分空间变异分析的适用性和空间插值质量。研究结果表明，大比例尺下土壤有机质含量、有效P含量、全N含量的分布呈正态分布，在中小比例尺下呈现轻微偏态分布。各养分空间变异系数存在明显空间变异(C．V.介于17％—27％之间)，大比例尺下，空间变异较小；中小比例尺下，空间变异程度大(C.V.和峰度值较小)。在各种尺度下，土壤养分均存在典型的半方差结构，表明在各种取样比例尺下采用地统计学方法进行土壤养分空间变异分析都是可行的。在大中比例尺下，各养分块金系数介于0．28—0．38之间，表明土壤养分具有明显空间自相关；而在小比例尺下，块金系数介于0—0．17之间，表明土壤养分具有强烈空间自相关，其中有机质含量具有恒定的空间自相关(块金系数为0)，有效P含量的空间自相关程度相对较弱；空间插值和交互检验结果表明，球状模型空间插值结果与实测结果符合性很好，交互检验均达到极显著水平。在小比例尺下其估计比大比例尺下精度更高。不同养分的空间预测结果质量不尽相同，土壤有机质含量空间预测符合度最高。     

土壤空间变异研究进展

本文主要综述了土壤空间变异研究的进展,包括土壤水分特征及状态参数、物理性质、化学性质、重金属及其它元素的空间变异研究。讨论了尺度效应及套合结构模型在空间变异研究中的应用和研究进展,指出应根据不同研究目的采用不同的研究方法,并确定恰当的研究尺度,分析统计结果应结合区域生态系统进行分析。     

陕西省农田土壤硫含量空间变异特征及亏缺评价

陕西省 13种耕地土壤 30 5个表层 (0～ 2 0cm)土壤样点分析结果表明 :该省土壤全硫和用0 0 1molL-1Ca(H2 PO4) 2 浸提的有效硫含量分别为 33～ 76 9mgkg-1(均值 36 0mgkg-1)和 4 6～ 15 7 3mgkg-1(均值 2 9 3mgkg-1) ,其中黑垆土 (普通干润均腐土 )、绵砂土 (灌淤湿润砂质新成土 )的有效硫平均含量最低。土壤全硫具有中等空间相关性 ,有效硫空间相关性较差。土壤全硫和有效硫分布具有渐变性 ,其最大相关距离分别为 5 31km和 34km。全硫以较大区域变异为主 ;有效硫以小区域变异为特征。陕西省耕地土壤有效硫含量低于硫亏缺临界值 (18 5mgkg-1)的占总面积的 13 9% ,相当于 5 3 7万hm2 农田缺硫。陕西省中部地区 ,尤其是延安西部地区土壤硫亏缺风险较大     

茂兰喀斯特原始森林土壤有机碳的空间变异性与代表性土样采集方法

茂兰原生林中20m×30m研究样地存在着7类小生境:石面、土面、石土面、石沟、石缝、石坑、石洞。样地内土壤有机碳的含量范围为40.1~203.5gkg-1,样点与小生境间土壤有机碳含量的变异系数分别为43%和41%;同类型小生境间为22%~42%;小生境内为14%~57%;说明样地内土壤有机碳含量具有高度的空间变异性。为了促进岩溶山区土壤退化研究中数据之间的可比性,文中建议以土壤面积权重确定的小生境土样组成样地代表性土样的方法。选取样地内面积之和超过样地总土壤面积95%以上的几类小生境,由面积权重确定组成样地土壤代表样的各类小生境土样样品量,而各类小生境土样则分别由以面积权重确定的同类小生境样品量混合构成。利用该方法计算的研究样地土壤有机碳含量的面积权重值为92.1gkg-1。     

县级区域粮田土壤养分空间变异与分区管理技术研究

采用传统统计和地统计相结合的方法 ,对面积约 470km2 的玉田县粮田耕层土壤养分进行了空间变异特征与分区管理技术研究。结果表明 ,土壤N、P、K、Mn和Zn普遍缺乏 ,不同土壤养分的变异情况各不相同 ;土壤主要养分N、P、K、Mn和Zn含量的最大相关距离分别为 2 7.1、1 9.7、2 7.1、1 4.4和 2 6.4km ,基本趋于以大块状变异为主 ,这一基本趋势对土壤养分分区管理是有利的 ;土壤养分速效含量呈现较明显的空间分布格局 ,对土壤主要养分N、P、K、Mn和Zn可分别分成 2、3、3、3和 2个养分分区 ,因而对这 5个土壤养分进行分区管理可行 ;作物高产优质分区平衡施肥技术在小麦和玉米上使产量分别增加 1 0 .9%～1 3 .1 %和 1 4.3 %～ 2 1 .7% ,使经济效益分别提高 5 90～ 747和 72 4～ 1 3 43RMBYuanhm- 2 。     

土壤含水量和容重的空间变异及其分形特征

在小区面积为７．５ｍ×７．５ｍ的冬小麦农田,用烘干法和时域反射仪分别测定了表层０－１５ｃｍ土壤含水量和体积含水量,并用θｖ／θｇ求得土壤的容重。小区内测定网格单元为０．５ｍ×０．５ｍ。根据测定结果,用常规统计方法计算了均值,平均差,标准差,变异系数等传统统计特征值,并指出了用该方法表示土壤特性引起的困惑。     

海涂土壤剖面电导率的协同克立格法估值及不同取样数目的比较研究

应用地统计学的半方差函数和普通克立格法 ,分析了 2 0m× 2 0m的采样间隔上 ,同一剖面0～ 2 0、2 0～ 4 0、4 0～ 6 0、6 0～ 10 0cm四个层次上海涂土壤电导率的空间相关性和空间分布。并在对协同区域化变量进行交互半方差分析的基础上 ,用协同克立格法 ,将 0～ 2 0cm层上的土壤样品作为辅助变量 ,其他三层上初始及减少后的土壤样品作为主变量 ,来对 2 0～ 4 0、4 0～ 6 0、6 0～ 10 0cm土层上的电导率进行估值。同普通克立格法相比 ,协同克立格法在这三层估值所产生的均方根误差 (RMSE)减少了 9%到 2 5 1% ,平均标准误差(ASE)减少了 9 4 %到 2 1 9% ,预测值与实测值之间的相关系数协同克立格法比普通克立格法提高了 4 6 %到85 %。数据分析的结果表明 ,利用协同克立格法 ,深层的样品数目在被减少至 6 0 %的情况下仍能满足精度要求 ,没有明显地导致空间信息的丢失。因此 ,协同克立格作为一种更为精确和经济的方法来对样品少的或难以测试的变量进行估值不但可以大大提高估测精度 ,而且可以减少采样数目 ,节省采样的成本。     

土壤总盐、pH及总碱度空间变异特征研究

在新垦土地以 15m×15m 的网格分 3 层采集土壤样品,对不同层次土壤总盐、pH 及总碱度的空间变异性进行研究。结果表明:研究区土壤总盐含量普遍较低,土壤表层积盐作用不明显;土壤 pH 及总碱度较高,普遍达到碱化指标;不同层次土壤总盐与总碱度为中等程度变异水平,pH 为弱变异水平;不同层次土壤总盐、pH 及总碱度的空间变异特征具有一定的差异,但结构性因素对三者的空间变异起主导作用。利用 Kriging 插值法绘制土壤盐分、pH 及总碱度的等值线图,可以作为土壤盐碱改良的依据。     

浙北环太湖平原耕地土壤重金属的空间变异特征及其风险评价研究

研究了浙北环太湖平原10个区县市耕地土壤Hg、Cd、Cr、Pb、Cu、As六种重金属的空间变异特征及其环境风险。结果表明,土壤Hg和Cd含量在总体分布上显现出较强的各区县市空间异质性,且这种变异更多与外界人为因素的影响密切相关。鉴于Hg在研究区域超标率高达10.34%,为该区土壤环境质量的主要限制因子,对土壤Hg用超过国家规定的土壤环境质量二级标准(0.3 mg kg-1)的离析克里格法(Disjunc-tive kriging)进行了风险评价,结果表明超标区域主要集中在各区县市的城镇和工矿企业周边,说明其与人为活动造成的大量大气粉尘、工业固废和城市垃圾的长期累积密切相关。研究认为在加快城市化和工业、农业现代化的同时,还应该考虑土壤污染与农产品质量、生态安全和人体健康的关系。