果化示范区土壤pH值的空间自相关及其主导因子

[目的]探索空间异质性较大的岩溶区的土壤pH值空间自相关尺度及其空间结构,分析影响典型岩溶区土壤pH值空间结构的主要环境因子。[方法]应用经典统计学方法与"3S"技术。[结果]不同深度土壤pH值的空间分布均存在高度的正向全局空间自相关和明显的空间聚集区,各深度土壤pH值的空间孤立区分布较少;影响不同深度土壤pH值空间分异的环境因子排序为:植被覆盖度石漠化程度地质背景。[结论]土壤pH值的空间分异受到了不同植被覆盖条件下酸性物质含量的影响。石漠化程度和地质背景对土壤pH值的影响,实质上是典型岩溶环境的综合反映。     

天津市平原土壤微量元素含量的空间自相关研究

空间自相关是区域化变量的基本属性之一，而空间自相关统计可用于检测研究区域内变量的分布是否具有空间结构。本研究以天津市平原区土壤微量元素为例，采用Ｍｏｒａｎ＇ｓＩ统计量，研究了土壤微量元素含量的空间自相关关系、空间自相关的方向性、空间自相关与距离的关系以及不同方向的自相关与距离的关系。结果证实在本研究的采样密度下（平均约３００平方公里一点），天津市平原区多数土壤微量元素含量表现出显著的正空间自相关；     

四川盆地耕地土壤pH空间变异特征及影响因素

基于四川盆地4362个耕地表层土壤（0~20cm）采样点数据，采用地统计学法、方差分析和回归分析法分析了该区域耕地表层土壤pH的空间分布特征及其不同影响因素对土壤pH空间变异的影响程度。结果表明：研究区土壤pH值在3.53~8.76之间，平均为6.54，以微酸性至中性为主；变异系数为18.89%，属于中等程度的空间变异。半方差分析表明，指数模型为该区域土壤pH变异的最佳拟合模型，块金效应为49.97%，属于中等程度的空间自相关性，受结构性因素和随机性因素共同影响。空间分布上，整体呈现北高南低、西高东低、中间高四周低的空间分布格局。回归分析结果表明，土壤pH的空间变异主要受到土壤类型、降雨量、地形和耕地利用方式的影响。其中，土壤类型和降雨量分别能独立解释14.6%和11.6%的土壤pH空间变异，是该区域土壤pH空间变异的主控因素。     

基于空间自相关法的水土保持区划研究——以东北黑土区为例

[目的]研究空间自相关法在水土保持区划中的应用,以期对将来水土保持区划工作提供指导。[方法]以东北黑土区为研究区域,采用空间自相关法解析研究区气候、地貌、土壤、植被等空间分布特征,并进行干湿分区、地貌分区、土壤分区等划分,然后采用空间叠置法得出东北黑土区水土保持区划。[结果]研究区划分为10个综合单元,经植被、降雨以及地理要素分布等调整,最终将研究区划分为8个二级区。[结论]该研究区划结果较为准确,空间自相关法在水土保持区划中具有较好的应用效果,并且可以大大提高区划工作效率。     

黑龙江省南部黑土区土壤微量元素空间变异及影响因子——以双城市为例

土壤微量元素的有效态含量水平直接决定植物吸收这些营养元素的状况和动植物的健康[1]。已有的对中、大尺度有效态微量元素的研究多应用经典统计学方法对其含量及其影响因素进行分析[2~6],近10年来,研究者常采用更加科学、直观和方便的地理信息系统(GIS)和地统计学方法研究区域有效态微量元素的空间结构和分布规律[7],并应用GIS空间分析功能对其丰缺进行评价[8,9],但应用GIS的方法对有效态微量元素的影响因素进行分析的尚不多见。农业生产中施用的氮、磷肥等将导致土壤—植物系统中微量营养元素的失衡,从而引起微量元素的缺乏[2]。作为我国重要商品粮基地的黑龙江省黑土区,近几十年来由于农业生产的发展,不     

毕节市耕地土壤pH的空间变异特征与影响因素

为了探讨耕地土壤pH的空间变异及影响因素,以贵州省毕节市为研究区域,开展了耕地土壤pH的实地监测调查,获取了各监测点的空间位置和属性数据。结合地统计学和GIS方法,探讨了耕地土壤pH的空间变异特征。结果表明:毕节市0~10 cm层耕地土壤pH分布于5.12~9.20,土壤pH最优插值模型:趋势指数为1,插值模型为有理二次方程式,块金值与基台值之比为65.10%,表现出中等的空间相关性,说明结构性因素(自然因素)对0~10 cm层耕地土壤pH影响较大。在不同母质中,耕地土壤pH从小到大为:基性岩类、砂页岩类、河流冲积物、碳酸盐岩类、紫色岩类、泥质岩类、石英岩类。在不同土壤类型中,耕地土壤pH由小到大为:6.29、6.83、7.07、7.17、8.20,对应土壤类型分别为:石灰土、黄壤、黄棕壤、紫色土、棕壤。与地形的相关分析表明,耕地土壤pH与高程、坡度、坡向分别为中等相关、弱相关、中等相关。总的来说,耕地土壤pH受结构性因素(自然因素)和人为因素影响的共同作用。     

地统计学及GIS在黑土区域土壤养分空间异质性分析中的应用——以海伦市为例

应用地统计学的方法结合GIS空间分析技术,对海伦市黑土农田区域采集的65个耕层(0—20cm)土壤样本进行了数据处理,对其全量养分含量的空间异质性进行了分析和探讨。结果表明,全碳、全氮和全磷半变量函数曲线的理论模型符合高斯模型,全钾的理论模型表现为指数模型。全碳、全氮属于中度空间相关,其空间变异受结构性因子和随机因子的影响各占1/2。全钾和全磷属于高度空间相关,其变化主要受结构性因子的影响。土壤全碳与全氮和全磷具有极显著的正相关,在空间分布上也与全氮和全磷的空间分布吻合度较高。地统计学分析土壤养分的空间变异特征和1978年海伦县自然资源综合考察对农田土壤肥力调查的结果是吻合的。利用地统计学分析的方法,对区域农业生产合理布局、综合治理水土流失都具有重要的意义。     

保护地不同灌溉方法表层土壤pH小尺度的空间变异

基于保护地定位灌溉试验,采用经典统计学和地统计学的方法,以网格取样方式采集不同灌溉方法(沟灌、滴灌、渗灌)表层土壤,研究微尺度下土壤pH值的空间变异特征及空间分布。结果表明:经6年灌溉,沟灌处理pH显著降低,沟灌和滴灌0～5cm土层土壤pH表现为中等空间自相关,而其5～10cm和渗灌0～5cm和5~10cm的土壤pH表现为弱空间相关,水分的供给方式和数量影响土壤pH的空间变异。     

采样尺度对土壤养分空间变异分析的影响

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尺度的样点数据,分析采样尺度对土壤养分空间变异特征分析的影响。研究结果表明:区域土壤养分预测均值随采样尺度减小呈下降趋势,而变异系数增加;养分空间分布的全局趋势随采样尺度增大而增强,但不影响半方差模型;当采样尺度较大,样点间自相关较弱时,相对较少的样点也能满足区域统计参数估测分析需要,但不能用于空间变异特征和插值分析;当样点数大于最佳采样数时,养分统计参数、空间变异特征和插值分析随着采样尺度减小而精度提高,当采样尺度达到0.2左右时,能够满足中等空间变异的土壤养分空间插值分析需要;样点空间布局对相关距和空间插值分析精度的影响比采样尺度本身更为显著。     

松嫩平原黑土核心区土壤砷空间变异特征及污染评价

基于多目标区域地球化学调查数据,采用地统计分析与GIS空间分析方法,对松嫩平原黑土核心区土壤As含量进行冷热点分析和空间变异特征分析,运用地累积指数法、潜在生态风险指数法对研究区土壤As污染进行了评价。结果表明:研究区土壤As含量范围在2.1～107.7 mg/kg,平均含量9.09 mg/kg,略高于黑龙江省松嫩平原土壤As含量背景值;土壤As高值聚类区主要分布在呼兰河上游,低值聚类区主要分布在呼兰河下游和松花江流域;土壤As含量具有强烈的空间自相关性,以结构性变异为主,空间分布受成土母质、水系等因素影响显著;研究区98.52%的地区为无污染的状态,99.88%的地区为低潜在生态风险。建议通过改善农业耕作方式、调整种植结构、减少农药和化肥使用量等人为因素来减缓土壤中As含量增加的趋势。     

东北黑土地区主要土壤肥力质量指标的空间变异性

采用地理信息系统(G IS)和地统计学相结合的方法研究了本世纪初东北黑土区土壤表层(0~20 cm)pH、有机质、速效磷、速效钾、粘粒这5种土壤肥力指标的空间变异性。结果表明:土壤pH和粘粒的理论模型均为指数模型;有机质、速效磷和速效钾的理论模型均为球状模型。速效磷、速效钾的C0/(C0+C)较大,为46.63%和49.91%,说明这2种肥力指标具有中等的空间相关性;而pH、有机质、粘粒的C0/(C0+C)分别为10.80%、16.57%、12.88%,说明这3种肥力指标具有较强的空间相关性。根据每个采样点的指标数据计算出该地区土壤肥力质量综合评价指数,最终得到研究区土壤肥力质量的分布图。     

胜利矿区土壤养分空间变异特征与影响因素

研究矿区土壤养分空间变异特征对矿区土地复垦与生态保护具有重要意义。选取胜利矿区土壤作为研究对象,基于地统计学和GIS技术分析土壤养分的空间变异性,并探讨地形因子和土地利用类型对其影响。结果表明:研究区土壤pH、有机质、速效氮、有效磷、速效钾平均含量分别为8.07、21.59 g/kg、82.91 mg/kg、8.21 mg/kg、257.34 mg/kg;除pH属于弱变异外,其他养分均属于中等强度变异;各项养分指标均具有一定的趋势效应。pH的最适模型是球面模型,有机质、速效钾的最适模型是线性有基台模型,速效氮、有效磷的最适模型是指数模型。pH、有机质、速效氮表现为中等空间自相关性;有效磷、速效钾呈弱空间自相关性。pH由中部向四周逐渐降低;有机质、速效氮高值区集中在西部高程较大的位置,低值区分布在受人类扰动较强的中东部;有效磷、速效钾没有呈现一定的分布规律。坡度、坡向、高程、地形湿度指数是造成土壤养分格局差异的主要地形因子;从土地利用方式看,采矿扰动是养分含量较低的重要原因,矿业用地养分含量显著低于耕地和草地。     

20年来东北典型黑土地区土壤肥力质量变化

通过大量样品分析和数据收集,研究了最近20年来东北典型黑土地区土壤肥力质量主要指标——pH、有机质、速效磷、速效钾和黏粒的变化情况,并在地理信息系统和地统计分析的辅助下,研究了该5项肥力指标以及综合肥力指数的时空变异规律。结果表明:20年中该地区土壤pH、有机质和速效钾平均含量明显降低,速效磷平均含量有较大增加;速效磷的变异系数变化最大,pH变化最小;20世纪80年代该地区土壤肥力综合指数以一、二级为主(80%以上),但21世纪初土壤肥力质量几乎被二、三级地所占据(98%以上)。该地区土壤肥力质量明显降低可能与长期以来重种轻养有关。     

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。     

河北沧州果品主产区土壤砷空间变异性研究

采用GIS技术和地统计学相结合的方法对河北沧州果品主产区献县、泊头、沧县3个县表层土壤(0～20 cm)砷的空间分异特征进行了分析。结果表明:3个县表层土壤砷的平均值为12.46 mg kg-1,砷污染存在的风险较低。土壤砷最优理论模型为指数模型,空间结构上具有中等程度空间相关性,说明其空间变异主要是由母质、地形、土壤类型等结构性因素引起的。各向异性分析表明地质背景、河流和飘尘可能影响着土壤砷的分布。Kriging插图结果直观的反映出研究区内土壤砷的空间变异特征。调查结果显示含砷污水的农田灌溉,含砷煤燃烧产生的大气降尘,含砷农药、化肥的使用等是影响土壤砷分布的人为因素。     

高密市农田土壤养分空间变异特征研究

以高密市为例,利用GIS和地统计学方法在县域的尺度上分析土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、有效锰、有效铜、有效锌、有效硼9种养分的空间变异情况,利用克里格插值分析土壤养分的空间分布格局。结果表明,有效磷变异系数最大为48.80%,有机质变异系数最小为21.76%,变异系数由大到小依次为有效磷>有效锌>速效钾>有效铜>有效硼>有效锰>碱解氮>全氮>有机质。各土壤养分都具有良好的半方差结构,除了有效锰符合线性模型以外,其他养分均符合指数模型。速效钾、有效铜、有效锌具有强烈的空间自相关性;有机质、全氮、碱解氮、有效磷、有效锰、有效硼具有中等强度的空间自相关性,自相关程度速效钾>有效铜>有效锌>有效硼>全氮>碱解氮>有机质>有效磷>有效锰。在空间自相关范围上,有效硼最大为28716 m,有效铜最小为1410 m。微量元素锰、硼在空间分布上呈现出明显的规律性,锰呈现出从北到南逐渐增加的趋势,而硼含量则是从北到南逐渐减小;有机质、全氮、碱解氮三种元素呈现出相似的空间分布格局;有效铜、有效锌没有明显的规律性;有效磷、速效钾高值区呈块状零星分布。该研究揭示了高密市土壤养分的空间分布规律,对于实施精准农业和耕地的可持续利用具有积极意义。     

基于地形因子的县域耕地土壤侵蚀的空间自相关

探究地形变化对耕地土壤侵蚀空间分布聚集性的影响,为耕地合理利用及水土保持工作提供参考。利用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)对耕地土壤侵蚀量进行空间估算,并以行政村为单元对耕地的土壤侵蚀强度指数进行空间自相关分析,揭示土壤侵蚀强度的局部聚集特征;选取高程、高程变异系数、坡度、坡度变率4种地形因子,对耕地土壤侵蚀强度指数在0.05显著性水平下的局部聚集区域的地形特征进行分析。结果表明:耕地土壤侵蚀强度指数在行政村之间存在较强的空间自相关性;空间分布特征为,显著高值聚集区(HH聚集区)主要分布在青龙满族自治县的中南、东北和西部,显著低值聚集区(LL聚集区)分布在该县的中北部地区,聚集区的形成均与地形的分布关系密切;HH聚集区在高程、高程变异系数、坡度这3项指标的面积分布上均比LL聚集区高出一个分级梯度。研究结果对耕地合理利用及水土保持措施的制定具有重要意义。     

稻田土壤养分的空间变异性研究

本研究以嘉善县陶庄农场内一块5.1hm2的水稻田为研究区,区内不规则采样,共128个采样点。以土壤的pH、有机质、全磷、全氮、碱解氮、速效钾和速效磷含量为研究对象,研究其相应的统计规律,结果表明土壤各养分属性的变异系数在6.3%~35.61%之间,pH为5.3%;采用地统计的半方差函数分析,发现有机质,全氮,碱解氮和速效钾在一定范围内存在空间相关性;采用克立格方法进行最优内插,绘制了养分含量分布图,并对其空间变异进行了初步分析。     

北京山区土壤养分空间变化特征研究

为了揭示土壤养分空间变异分布特征并且指导土壤规划管理,以北京市西部山区水源林和京津风沙源地带为研究对象,在野外大田采集样本的基础之上,运用了地统计学与GIS相结合的研究方法,探究了典型区域土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有机质和全氮的空间变化格局,同时采用模糊模式识别理论对土壤养分等级进行了综合评价,并结合地区的实际情况分析了其变异特性的影响因素。结果表明:土壤养分的空间分布整体上符合正态分布(P0.05),有效磷、速效钾和有机质的空间分布变异性较强,碱解氮和全氮的变异系数相对降低,并且随着土层深度的增加,土壤的养分含量呈现逐渐缩小趋势。土壤养分的各项指标能够较好地符合半方差函数模型,有机质和全氮具有较好的空间自相关性,碱解氮、速效钾和有效磷体现出中等自相关性,土壤养分整体分布格局的空间自相关性水平较强。土壤碱解氮含量等级为中等的比重最大,其面积占比为27.87%;有效磷、速效钾含量整体处于缺乏状态;而有机质含量在很丰富等级比重较大,且区域73.77%的土壤质地类型属于有机质丰富;全氮含量变化程度较低,并且大部分地区处于丰富的水平;区域土壤肥力的综合水平为IV。研究成果为区域土壤资源使用划分、修复重建以及可持续利用提供科学依据。     

典型红壤区田间尺度下土壤养分和水分的空间变异研究

本文选择了典型的红壤区进行网格法分层(0～20cm、20～40cm)取样,采用地统计学与经典的统计学相结合的方法,研究了田间尺度下土壤含水量、全氮、硝态氮和有机质的空间变异特性。结果表明:土壤中各种特性信息均服从正态分布,土壤全氮和有机质含量随深度的增加而减小,而硝态氮含量随深度的增加呈增大的趋势,两个土层硝态氮的变异系数(41.80%～61.97%)远高于全氮和有机质的变异系数(6.21%～19.29%);该研究区域内的土壤含水量、全氮、硝态氮和有机质含量的变程在13.50m～32.60m之间;土壤全氮和有机质含量之间有显著的正相关性;而硝态氮与土壤含水量之间有显著的负相关性(P<0.01,n=96)。采用地统计学研究典型红壤区土壤养分和水分的空间变异性,可为研究区的精确施肥、精确灌溉以及其它的农田精确管理提供科学依据。