滴灌条件下核桃土壤水分空间变异性

在新疆阿克苏地区温宿县核桃林场30 m×60 m(一根支管控制)的范围内,布置土壤水分监测点共计435个.利用地统计学方法,研究了核桃在滴灌条件下田间土壤含水率在空间上的变异规律,以便为核桃滴灌自动化灌溉系统中墒情监测传感器的合理布设及墒情预测提供理论依据.结果表明,滴灌条件下的采样幅度一定时,增大采样间距对土壤水分变...     

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。     

基于温度植被干旱指数的土壤水分空间变异性分析

【目的】深入探讨区域土壤水分空间变异及其尺度效应,优化灌区尺度土壤水分采样精度,并提供合理采样方案。【方法】以人民胜利渠灌区为研究区,利用Landsat 8遥感影像,构建了温度植被干旱指数,根据其与土壤水分的相关关系获得研究区土壤水分分布。利用经典统计学和地统计学分析方法对2种尺度下土壤水分分布进行了空间变异性分析。【结果】不同尺度土壤水分服从正态分布,随着研究尺度和分辨率的增大,土壤水分的空间变异系数逐步增大;地统计学分析表明小尺度的块金基台比(C0/(C0+C))小于0.25,具有较强的空间相关性,而灌区尺度的块金基台比大于0.25小于0.75,具有中等强度的空间相关性。灌区尺度所选不同分辨率下土壤水分的变异系数、变程以及块金基台比变化很小。【结论】人民胜利渠灌区尺度土壤水分的获取不适宜用插值法,比较适宜用遥感法。     

豫北砂质壤土地区不同尺度农田土壤含水率空间变异性研究

【目的】揭示豫北地区农田0～1 m土层土壤含水率空间分布与变异状况。【方法】在中国农业科学院新乡综合试验基地玉米田选取一个50 m×50 m的区域,然后在其内部选取10 m×10 m、2 m×2 m的区域,共形成3种采样尺度,分别标记为L、M、S尺度,并于2016年8月和9月,在各尺度内分别等间距选取36个取样点。基于地统计学理论,对0～1 m土层土壤平均含水率进行分析。【结果】各尺度土壤含水率正态分布置信水平高于对数正态分布,尺度越大,土壤含水率分布属于正态分布置信水平越低;对于土壤含水率均值,L尺度与M尺度差异较大,M尺度与S尺度差异较小;总体上,土壤含水率的置信区间、标准差以及变异系数均随尺度的减小而减小;L尺度内变异函数值总体上随着滞后距的增大而增大,而M尺度和S尺度变异函数值没有明显的变化趋势,相对比较稳定;总体上相同置信水平与估算精度条件下,估算样本均值所需的样本数量随尺度的减小而减小;与置信水平相比,估算精度对合理取样数量的影响大。【结论】不同尺度土壤含水率的概率分布与大部分统计特征值均会随着尺度的变化而产生有规律的变化,尺度越大,土壤含水率分布越偏离正态分布,其空间变异性也越强。     

膜下滴灌田间土壤水分时空变异规律研究

在新疆库尔勒市包头湖农场48 m×56 m的范围内,布置土壤水分监测点共计63个,采用经典统计和地统计方法进行了时空变异性分析。结果表明,每次灌水前,整个地块土壤含水率均符合正态分布,呈现中等变异性;沿毛管方向和沿支管方向的田间土壤含水率均呈中等程度的空间自相关性,变异性主要由随机因素引起,变程分别为30.7~37.9 m和10.5~14.2 m;随着时间的推移(灌水次数的增加),土壤水分的空间变异性逐渐减弱,分布更趋均匀。因此,根据第1次灌水前田间土壤水分空间分布情况,设计的监测点布设方案可以满足其后各次灌水的墒情监测要求。     

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。     

棉花膜下滴灌田间土壤水分的时空变异规律研究

在新疆库尔勒市包头湖农场48 m×56 m(一根支管控制)的范围内,布置土壤水分监测点共计64个.利用地统计学方法,研究了棉花膜下滴灌条件下田问土壤含水率在空间和时间上的变异规律,以便为棉花膜下滴灌自动化灌溉系统中墒情监测传感器的合理布设及墒情预测提供理论依据.结果表明,各测次的田间土壤含水率具有中等程度的空间相关性;随着土层深度的增加,土壤含水率空间相关度降低.灌水前的空间相关度略小于灌水后的空间相关度;随着时间的推移,土壤含水率的空间相关度降低.     

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。     

膜下滴灌棉田土壤水分空间变异规律研究

2009年,在新疆库尔勒包头湖农场智能化棉花膜下滴灌工程示范区,选择典型的一膜一管4行种植的棉花为试验区(共计20个测点),测定了各个采样点以及3个不同深度的土壤含水率。运用地统计学和经典统计学方法,分析了棉花4个生育期内土壤水分的空间变异特性。结果表明,土壤质地为砂壤土时,土壤含水率的空间变异性属于弱变异;随着棉花的生长,土壤水分的分布越来越趋于均匀化;在棉田主要生育期内,研究土壤含水率空间分布最好的半方差函数模型是球形模型;土壤含水率的大小基本上和该点与滴灌带的垂直间距成反比例关系;棉花行对棉田土壤水分的再分布起到了很大的影响,距离棉花行越远,受到的影响就越小。     

加工番茄膜下滴灌墒情监测点的数目研究

针对加工蕃茄自动化滴灌系统墒情监测中监测点的合理布设问题,2010年在新疆生产建设兵团农八师国家农业科技园区,开展了墒情观测点合理数目确定的田间试验研究。以膜下滴灌加工番茄的土壤含水率监测数据为基础,结合经典统计学与地统计学原理,分析论证了以加工番茄为种植作物的田间墒情监测点的数量。结果表明,在120m×90m的膜下滴灌加工番茄区域内,其平均地块全方向的变程值为23．81m,在置信水平95％,采样误差5％“的条件下,合理的采样数目为18～20个。     

土壤水盐空间异质性及尺度效应的多重分形

为了揭示研究区域林地内土壤含水率和电导率的空间分布特征及尺度效应,利用多重分形方法,对杨凌一林地内不同采样时间和不同采样面积下土壤含水率和电导率的空间异质性进行了研究。结果表明：3种采样面积下土壤含水率和电导率的空间异质性都分别随平均含水率和电导率的增大而减弱。随采样面积的增大,平均含水率和电导率较高时,土壤含水率的空间异质性趋于增强,土壤电导率的尺度效应不明显;平均含水率和电导率较低时,土壤含水率和电导率的空间分布都存在明显的斑块结构。不同采样时间和不同采样面积下土壤含水率和电导率的多重分形谱的形态有所差异,表明引起他们空间异质性的信息有所不同。多重分形分析能揭示出较多的采样林地内土壤含水率和电导率分布的局部信息。     

不同时期农田土壤水分和盐分的空间变异性分析

以河套灌区一农田(500m×1100m=55hm2)上55个采样点的水分和盐分作为研究对象,从统计特征值、半方差函数和克立格法绘制的分布图几个方面对比分析了2个时期(即秋浇前和夏灌前)土壤水分和盐分的空间变异性。结果表明夏灌前土壤水分属弱变异性,秋浇前属中等(偏弱)变异性,土壤盐分均属中等变异性;2个时期的水分和盐分都具有空间自相关性,且秋浇前土壤水分和盐分相关性较强,夏灌前二者具有中等强度的空间自相关性,秋浇前土壤水分和盐分的变程(或最大自相关距离)都大于夏灌前。用普通克立格估值绘制的分布图表明土壤水分或盐分在2个时期的分布差别较大,说明秋浇储水、季节性土壤冻融及春季消融时的蒸发对播种前土壤水分和盐分的空间变异性的影响强烈。在北方季节性冻融地区,了解这2个时期土壤水分和盐分的空间分布,对节水灌溉、土壤改良和农田或区域水资源管理等具有指导意义。     

县域尺度玉米产量信息空间变异性研究

采用传统统计学和地统计学相结合的方法,研究县级尺度作物产量信息的空间变异特征及其空间相关性.在确定合理采样数的基础上,利用传统统计学方法研究样本的统计特征,获得传统方法估计的总体产量信息分布概况,利用地统计学理论分析其空间变异性特征和克里格插值对作物产量的空间格局进行分析.传统统计学分析表明,玉米产量及其构成因子的空间变异系数均在10％ ～ 100％之间,属于中等变异性,而利用地统计学方法进行最佳半方差函数拟合发现,县域尺度上的玉米产量信息表现为强烈的空间相关性,说明产量的空间变异性主要是由其结构性因素决定的,随机性因素对该尺度下的变量空间变异性影响较小,且相关范围较大,在3 400 m左右.     

黄河三角洲农田土壤含水率空间变异特征研究

基于传统统计学和地统计学方法,定量分析了灌水前、后田块尺度下土壤含水率的空间变异性。结果表明,除灌水前10～20cm土层土壤含水率呈非正态分布外,其余各土层含水率均服从正态分布;随着土层深度的加深,灌水前、后各土层含水率均逐渐增加;除灌水前20～40cm土层及灌水后10～20、20～40cm土层土壤含水率呈中等变异性外,其余各土层均呈现弱变异特征;除灌水后20～40cm及40～60cm土层属于指数模型外,其余各土层含水率最优拟合模型为球状模型;灌水前、后各土层含水率均表现为强空间自相关性。     

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.     

牧场土壤含水率与坚实度空间变异与相关性分

利用土壤水分/圆锥指数复合测量装置,应用精细农作技术体系网格定点测量与GPS定位,在一块面积约1.27 hm2的草地上获取了土壤含水率与坚实度空间分布基础数据,并针对采样过程中出现的数据缺失,用偏最小二乘法对数据进行修补.然后运用克里格插值法进行数字化成图,并在此基础上分别对含水率与坚实度的空间变异性及两者的相关性做了分析.     

不同微咸水灌溉方式对压砂地土壤水盐及pH空间变异的影响

掌握不同灌溉方式下压砂地土壤水盐及pH的空间分布规律可以有效提高微咸水的利用效率。利用田间取样、经典统计学、地统计学以及克里格插值法对比分析了滴灌和微喷灌0～40 cm土层土壤含水率、电导率和pH值的空间变异特征。结果表明：微喷灌的土壤含水率略低于滴灌，0～40 cm土层土壤含水率属于中等变异性，且具有中等强度的空间相关性。微喷灌0～20 cm土层土壤平均电导率和离散化程度小于滴灌，同时，2种灌溉方式下0～20 cm和20～40 cm土层电导率的空间分布均表现出中等变异且具有较强的空间相关性；20～40 cm土层的平均电导率小于0～20 cm土层。无论微喷灌还是滴灌，调查地块的土壤电导率表现为中间位置低而地边较高，土壤含水率则在中间位置高而地边低。灌溉方式对土壤pH值的影响不显著，其空间变异性属于弱变异，但微喷灌条件下pH值具有较强的空间相关性。微咸水灌溉条件下压砂地抑制了表层土壤盐分累积，并存在向未覆砂的地块边缘聚积的现象。不同灌水方式下压砂地土壤水分和盐分均存在中等的空间变异性和空间自相关性，而pH值空间变异性较弱。研究结果可以为压砂地的微咸水合理利用提供理论依据。     

农田土壤含水率空间变异的时变特性研究

农田土壤含水率的空间时变特性对土壤墒情监测及灌溉预报有重要影响。在天津市武清区北靳庄和西吕村两个试区布置两套墒情监测系统,每套系统包括1台基站、3个测点,每个测点连接两个土壤水分传感器(埋设于地表下30和60 cm处)。测得两个深度的土壤含水率数据,利用线性公式计算得0～60 cm平均含水率,利用统计学方法分析土壤含水率的变异系数(C_V)随时间的变化特性,分析试区测点土壤含水率之间的相关关系。结果表明,C_V随时间有显著的变化,C_V变化较大时,相应时段的土壤含水率较小,通常为灌溉时期;C_V较小时,土壤含水率较大,普遍为降雨量较大时期;本试区C_V呈弱变异和中等变异;相关系数在一定程度上能够反映空间变异性大小,随着研究尺度的增大,测点之间土壤含水率的相关系数在减小。     

干旱半干旱煤矿区土壤含水率研究进展

我国大型煤矿多位于干旱半干旱区,自然降雨较少且常年蒸发量过大,地下水埋藏深植物难以利用,因此土壤水分成为制约该地矿区复垦植被建设最重要的因素。综述了干旱半干旱矿区土壤质地、地形、降雨以及植被对土壤含水率的影响。发现各环境因素对土壤水分的作用机理与影响规律研究不够深入,关于土壤水分的空间变异性研究较少,矿区土壤水分的调控措施研究不够全面。提出了今后应加深对矿区各环境因素影响土壤水分作用机理的研究,运用地统计学方法及相关模型加强对土壤水分的空间变异研究,针对干旱半干旱地区的生态环境特征研究矿区土壤水分的调控措施。     

膜下滴灌棉田土壤水分参数的空间变异性分析

以新疆生产建设兵团石河子国家农业科技园区的膜下滴灌棉田作为试验区,采用均匀法布点方式,测定了各个采样点0～20、20～40和40～60 cm三个不同深度土壤的含水率,利用地统计学理论分析了膜下滴灌棉田均匀布点方式下土壤含水率的空间变异规律,并利用Sufer绘制了土壤含水率的等值线图,结果表明:①膜下滴灌棉田均匀布点采样方式下,东西方向即沿膜向的半方差函数值在0～20、20～40和40～60 cm深度层的变化规律趋于一致,随着深度增加棉田的土壤含水率的空间变异强度在逐渐减小;②各方向的半方差函数值的相关性均随着深度增加棉田的土壤含水率的空间结构性更加显著;③东西方向的空间变异性随着深度的增深而减小,其他方向的空间变异性随着深度的增深而增大;东西方向即沿膜向为弱变异,其他方向20～40 cm层为强变异,0～20、40～60 cm层为中等变异。