基于套合模型的土壤有机质空间尺度效应分析

为了探索土壤有机质含量在空间分布上的特征,更好地服务于土地生产力和土壤肥力评价,以北京市平谷区西北部桃园为研究对象,通过地统计学方法分析了土壤有机质空间尺度效应.结果表明,指数模型对土壤有机质含量拟合效果最佳,各尺度上的样点数据均符合正态分布,其空间结构对空间尺度的依赖性较明显;理论半方差变异函数I值和(Z*-Z)2检验表明,L尺度下普通克里格法预测效果比套合模型法好,在M、S尺度下结果刚好相反;土壤有机质含量在空间分布上呈集中连片的趋势,有机质含量低值主要集中在研究区的西南部和中东部区域,有机质高值主要分布在北部和南部的少部分区域.因此,在采样密度较大的尺度下基于多尺度套合法针对土壤有机质空间变异进行研究,使得插值结果达到更高的可靠性,可为制定土壤肥力评价方案提供科学的指导.     

不同尺度土壤性质空间变异研究进展

综述了近年来不同尺度(田间尺度,小区尺度和微尺度)上土壤性质(土壤水分、养分、理化性质及生物学性质等)空间变异研究的进展。探讨了土壤性质空间变异的原因,影响因素及研究方法,并对土壤空间变异研究前景进行了展望。     

关于农田尺度下土壤有机质的空间变异研究

本文将空间分析技术与地统计学方法相结合,以某流域的土壤白土及乌栅土的各三层 土壤样本开展了数据处理及系统化分析,深入探讨了土壤有机质含量所存在的空间变异特征, 望能为此领域研究有所帮助。     

漂白土壤区田间尺度有机碳空间变异研究

[目的]研究名山县城东乡漂白土壤区有机碳田间尺度下受地形因子影响的空间变异规律及其影响因素,从而为土地利用规划、农业生产管理提供科学依据。[方法]运用GIS技术和地统计学的基本原理和方法对名山县城东乡漂白土壤区的44个表层土壤（0～20cm）样点有机碳含量数据进行分析。[结果]研究区域土壤有机碳含量为（24．22±5．55）g／kg,具有较强变异性,变异系数为22．91％,其中最大值为37．77g／kg,最小值为8．47g／kg,平均值为24．22g／kg。[结论]有机碳空间分布与高程呈显著负相关关系,与坡度呈显著负相关关系,与坡向呈正相关关系,但是相关性不是很明显。     

耕地土壤养分空间变异特征研究

[目的]对南疆岳普湖县耕地土壤养分空间变异进行分析,寻找耕地土壤养分分布规律,为耕地土壤改良、合理配方施肥提供理论支持.[方法]应用GIS技术结合地统计学,对研究区耕地土壤进行采集,分析0～20 cm土层有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量.[结果]研究区土壤总体表现出养分不足的特征,4种养分含量均属于中等程度变异.[结论]有机质、碱解氮与速效钾含量的分布规律主要与土壤母质、气候条件等结构性因素的影响有关,而有效磷的分布规律主要与施肥及耕作方式的影响有关.在研究区土地耕种过程中,应注意节水保肥,防止养分损失以及土壤次生盐渍化.     

村级尺度下丘陵区农田土壤氮磷空间变异研究

运用GIS与地统计学相结合的方法,在村级尺度下研究了渝东北丘陵区农田土壤碱解氮、速效磷的空间变异性。结果表明:在村级尺度下土壤碱解氮、速效磷含量都具有中等程度变异,变异系数分别为40.27%和64.21%。土壤碱解氮半方差函数最佳理论模型为高斯模型,且具有强烈的空间相关性,C0/(C0+C)值为14.5%,空间相关距离为61 m;速效磷以指数模型模拟最好,具有中等程度的空间相关性,C0/(C0+C)值为45.0%,空间相关距离为47 m。土壤碱解氮在东西方向上表现出各向异性,与地形表现出很好的一致性;土壤速效磷在东西、南北方向上都有明显的趋势特征,表现出各向异性。     

广东山区土壤有机碳空间变异的尺度效应

研究土壤有机碳的尺度效应能够为区域生态环境保护和确定合理的土壤取样间距提供科学依据。采用土壤类型法估算了广东山区表层(0-20 cm)和全剖面(0-100 cm)土壤有机碳密度,选择4条采样带,获取采样间距为250 m的土壤有机碳密度序列,并利用离散小波变换工具对其进行多尺度分解,得到2×250 m、2²×250 m、2³×250 m、2⁴×250 m、2⁵×250 m和2⁶×250 m 6个分解尺度上的小波信息,计算小波信息方差。结果表明:土壤有机碳密度具有较强的空间异质性,其空间异质性的大小受控于不同尺度下土壤有机碳密度分布格局的主导因子影响程度;整体上在大于等于1 km的尺度,其空间异质性较强;各个样带特征尺度的差异与各样带的土壤和植被类型、地貌特征以及土地利用方式、耕作管理方式等人类活动干扰强度有关。     

内陆河灌区土壤水分空间变异的尺度效应

采用经典统计学和地统计学Kriging插值法研究了内陆河灌区土壤水分空间变异的尺度效应．结果表明,尺度对经典统计学参数中的中值和平均值的影响很小,对方差和变异系数的影响较大．在垂直剖面上,不同水平层次土壤含水量的方差和变异系数的变化规律随尺度而不同．土壤水分的等值线在垂直剖面上的分布规律在相同的尺度下是不同的,并且与经典统计学参数所反映的垂直变化规律也不相同,但相邻层次上具有相似性．在尺度变化的情况下,随着尺度的变大,土壤水分的等值线变得越来越稀疏,闭合中心的数量逐渐减少,位置发生移动．说明土壤水分空间变异性与采样点数目和采样尺度密切相关,随着采样尺度的增加,土壤性质的结构等级发生转变,不同结构性等级中,影响土壤水分的过程、因素不同．     

崇州市耕地土壤养分空间变异特征分析

为分析崇州市土壤养分空间变异特征,利用SPSS软件和GIS技术,对崇州市995个土壤样点数据进行了描述性统计分析、普通克里格插值分析和栅格赋值。结果表明,崇州市耕地土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾平均含量分别为29.61g/kg、1.88g/kg、18.09mg/kg和56.90mg/kg,均为中等变异。除全氮数据符合高斯模型外,其它3种养分符合指数模型。有机质、全氮、速效钾的块基比为55.56%～67.77%,空间变异受结构和随机因素共同作用,其空间分布上均表现出西南部优于东北部的一致性;有效磷块基比是76.92%,空间变异主要受人为活动影响,在空间分布上表现相对复杂,无明显规律。     

农田尺度下土壤有机质的空间变异

应用地统计学方法结合空间分析技术,对太湖流域典型土壤白土O～12.0 cm、12.1～20.0 cm、20.1～30.0 cm的3层土壤样本和乌栅土0～15.0 cm、15.1～28.0 cm、28.1～42.0 cm的3层土壤样本进行了数据处理和分析,并对土壤有机质含量的空间变异特征进行了探讨.结果表明:各层土壤有机质的空间相关性较弱,白土有机质含量的空间相关性低于乌栅土.     

荒漠草原区土壤养分空间变异及评价

采用经典统计学和地统计学相结合的方法,结合GIS技术,分析了宁夏红寺堡孙家滩园区（0～20 cm）土层土壤养分的空间变异特征,并运用普通克里格（Kriging）进行最优插值,制作了土壤碱解氮（AN）、速效钾（AK）、速效磷（AP）、全氮（TN）、全磷（TP）、有机质（OM）及pH的空间分布图.研究表明,速效磷变异系数最大为82％,pH变异系数最小为4％,变异系数由大到小依次为速效磷＞全磷＞全氮＞速效钾＞碱解氮＞有机质＞pH.各土壤养分都具有良好的半方差结构,pH、速效钾、全磷和有机质符合球状模型,碱解氮和速效磷符合线性模型,而全氮符合指数模型.在空间自相关范围上,全氮最大为37 750m,全磷最小为1 340 m.采用Kriging最优内插法对未测点进行了估值,绘制了等值线图,各种土样养分都在一定程度上受地形、土壤类型、土地利用方式、施肥等因素的影响,且均表现出明显不同的分布规律,土壤综合肥力水平较低.该研究揭示了孙家滩园区土壤养分的空间分布规律,对于实施精准农业和草地的可持续利用具有积极意义.     

太仓市耕层土壤碱解氮空间变异分析

[目的]为明确太仓市耕层土壤氮素含量及分布状况。[方法]采用地统计学分析方法,分析了土壤碱解氮现状及空间变化。[结果]2006年土壤碱解氮平均值为131.57±3.01 mg/kg,比20世纪80年代的碱解氮水平增加约31%;从变异程度来看,属中等变异强度;从空间分布来看,全市土壤碱解氮属于弱空间相关性,人为因子(施肥、耕作措施、种植制度等)的影响占主导地位。[结论]该研究对于帮助农户合理施肥、提高土壤质量、保护生态环境非常有效。     

不同尺度下低山茶园土壤阳离子交换量空间变异性研究

 【目的】研究茶园土壤阳离子交换量（CEC）的空间变异性特征，可以为茶园生态建设以及茶园土壤肥力管理提供理论依据。【方法】本文利用地统计学方法探讨了两个取样尺度下四川蒙顶山茶园土壤CEC的空间变异性特征。【结果】（1）小尺度下，茶园土壤CEC具有强烈的空间相关性（C0/（C0+C）值为18.84%），相关距离高达1 818 m，结构性因子是影响其空间变异的主要因素；（2）微尺度下，茶园土壤CEC仍具有强烈的空间相关性（C0/（C0+C）值为16.52%），空间相关距离达311 m，结构性因子是影响其空间变异的主要因素。【结论】小尺度下土壤CEC在坡度方向变异明显，横坡方向变异最弱；普通Kriging插值分析表明其在东北至西南方向呈明显的条带状分布，并在垂直方向随海拔高度的上升而增加；微尺度下土壤CEC的变异方向与小尺度下不同，在接近坡度的方向空间变异明显，接近横坡方向变异最弱；土壤CEC沿横坡方向呈条带状分布并伴随部分斑块状分布，从坡面至上而下，呈先增加后减少再增加的趋势。     

作物生育指标空间变异性套合结构模型的建立

本文通过田间系统采样，运用地质统计学原理探讨了株高、茎粗两生育指标的空间结构性，并建立了东西、南北、东北、西北四个方向的变差函数模型。结果显示两变量具有较明显的区域化变量特征和较好的空间结构性。且变差函数模型为带状异向性。运用模型迭加的方法建立了所研究变量的带状各向异性套合结构模型。     

基于地统计学的苏北县域土壤全氮空间变异研究

以江苏省沛县为案例区,基于网格法采集的212个土壤样品,通过地统计学方法研究了该县土壤全氮空间变异特征。结果表明,该县土壤全氮含量均值属于中等偏下水平,仅为0.96 g/kg;变异系数为0.31,属中等变异程度;土壤全氮空间自相关性为中等程度,自相关距离为14 250 m;全县土壤全氮含量主要集中在0.75～1.00和1.00～1.25 g/kg 2个等级;在空间上,该县北部和南部的旱地土壤全氮含量较低,其中北部的轻盐碱土含量为最低,而分别靠近微山湖和大沙河的东部和西部水—旱轮作区含量较高。研究结果指出该县不同区域土壤全氮含量的提升潜力,为该县乃至苏北地区制定合理的农业和环境管理措施提供参考。     

土壤水分空间变异研究

以天津市静海县良种场内一块长约110 m,宽约40 m的冬小麦田作为试验区,采用规则格网采样,按照10 m×10 m设置格网,共设48个采样点,通过GPS手持机进行定位,分别于小麦越冬前、拔节期、灌浆期,利用便携式土壤湿度数据采集器对试验地各个采样点0～20、20～40 cm2种深度土壤含水量进行了测定,利用ARC/INFO的地统计分析模块绘制了冬小麦3个不同生育期试验区土壤水分空间分布图,并分析了其垂直和水平方向的空间变异特征,以期为确定最佳灌溉时机和灌溉量提供科学依据。     

Spatial Variability of Soil Cation Exchange Capacity in Hilly Tea Plantation Soils Under Different Sampling Scales

Studies on the spatial variability of the soil cation exchange capacity （CEC） were made to provide a theoretical basis for an ecological tea plantation and management of soil fertilizer in the tea plantation. Geostatistics were used to analyze the spatial variability of soil CEC in the tea plantation site on Mengding Mountain in Sichuan Province of China on two sampling scales. It was found that, （1） on the small scale, the soil CEC was intensively spatially correlative, the rate of nugget to sill was 18.84% and the spatially dependent range was 1 818 m, and structural factors were the main factors that affected the spatial variability of the soil CEC; （2） on the microscale, the soil CEC was also consumingly spatially dependent, and the rate of nugget to sill was 16.52%, the spatially dependent range was 311 m, and the main factors affecting the spatial variability were just the same as mentioned earlier. On the small scale, soil CEC had a stronger anisotropic structure on the slope aspect, and a weaker one on the lateral side. According to the ordinary Kriging method, the equivalence of soil CEC distributed along the lateral aspect of the slope from northeast to southwest, and the soil CEC reduced as the elevation went down. On the microscale, the anisotropic structure was different from that measured on the small scale. It had a stronger anisotropic structure on the aspect that was near the aspect of the slope, and a weaker one near the lateral aspect of the slope. The soil CEC distributed along the lateral aspect of the slope and some distributed in the form of plots. From the top to the bottom of the slope, the soil CEC increased initially, and then reduced, and finally increased.     

鄂西北耕层土壤全氮含量空间分异特征及其影响因素分析

旨在分析鄂西北耕地表层土壤全氮含量的空间变异特征及其影响因素。采用地统计学、逐步回归方法和GIS技术。研究结果表明：（1）十堰市耕层土壤的全氮平均含量为1.12 g/kg,耕层土壤全氮含量较高,701个土壤样点全氮含量变异系数为0.49,属于中等变异程度。（2）土壤全氮的空间变异最佳模型为高斯模型,块金效应值为48.09%,全氮具有较强的空间变异性特征,且受随机性因素和结构性因素的共用影响。（3）十堰市耕层土壤全氮含量在空间分布上具有明显的差异,全氮含量高的方向为南、西、西南和东南,全氮含量低的方向为东、东北和西北,全氮含量在南北方向的变异性最明显,差别较大。（4）全氮与有机质、海拔、有效土层厚度有正相关关系,与土壤pH有负相关关系。在黏土、棕壤、水田、河湖冲积物、第四纪老冲积物、一年一熟、种植水稻的土壤中全氮含量较多,在砂壤、紫色土、紫色岩类风化物和种植水果、小麦、喷灌方式下的耕地的全氮含量较少。（5）10种因素对全氮的影响程度排序为土壤环境>成土母质>熟制>生物多样性>农作物种类>耕层质地>土类>地形>耕地利用方式>灌溉方式,其中前5个因素是影响全氮空间分异的主导因素。在今后的农业生产活动中,需要在河谷和山谷带、一年二熟区、红砂岩类风化物和紫色岩类风化物带、有机质含量较少区可适当地增加氮肥的施用量,需保护生物多样性并重视人为因素对耕地质量的影响,采用农作物轮作等方式提高耕地质量和耕地生产能力。     

不同季节渭干河-库车河典型三角洲绿洲土壤盐分离子空间变异特征研究

[目的]对渭干河-库车河典型绿洲范围内的土壤盐分离子空间变异进行研究,以期了解该三角洲土壤离子的空间相关性,揭示季节变化对土壤8大离子分布的影响。[方法]针对目前存在的土壤盐渍化问题,以渭干河-库车和典型三角洲绿洲为研究区,运用经典统计学和地统计学相结合的方法研究了表层土壤8大离子含量的时空变异特征,绘制了土壤盐分离子的随机性和结构性的空间分布图。[结果]在研究区中所有盐分离子含量数据经K-S检验均符合正态分布,不同季节的盐分离子含量变异性不同,10月的变异性高于4月,这可能是是由于10月降雨量小于4月,盐分离子随着强蒸发被带到土壤表面,盐分离子含量高;半方差分析得出盐分离子均表现为高强度的空间自相关性,但程度有所差异;空间分布特征表明,大部分盐分离子的空间结构性都较好,但2010年4月采集土样的Ca2+和Mg2+以及2010年10月份采集土样的Mg2+均适合线性模型,所以空间结构性较差,同时也表现出研究区特有的土壤盐分分布特征,这与研究区盐渍化主要是氯化物-硫酸盐型相一致。[结论]该研究结果为渭干河-库车河三角洲盐渍化土壤的分区、改良和利用提供了理论基础。     

不同季节渭干河-库车河典型三角洲绿洲土壤盐分离子空间变异特征研究(英文)

[目的]对渭干河-库车河典型绿洲范围内的土壤盐分离子空间变异进行研究,以期了解该三角洲土壤离子的空间相关性,揭示季节变化对土壤8大离子分布的影响。[方法]针对目前存在的土壤盐渍化问题,以渭干河-库车和典型三角洲绿洲为研究区,运用经典统计学和地统计学相结合的方法研究了表层土壤8大离子含量的时空变异特征,绘制了土壤盐分离子的随机性和结构性的空间分布图。[结果]在研究区中所有盐分离子含量数据经K-S检验均符合正态分布,不同季节的盐分离子含量变异性不同,10月的变异性高于4月,这可能是是由于10月降雨量小于4月,盐分离子随着强蒸发被带到土壤表面,盐分离子含量高;半方差分析得出盐分离子均表现为高强度的空间自相关性,但程度有所差异;空间分布特征表明,大部分盐分离子的空间结构性都较好,但2010年4月采集土样的Ca2+和Mg2+以及2010年10月份采集土样的Mg2+均适合线性模型,所以空间结构性较差,同时也表现出研究区特有的土壤盐分分布特征,这与研究区盐渍化主要是氯化物-硫酸盐型相一致。[结论]该研究结果为渭干河-库车河三角洲盐渍化土壤的分区、改良和利用提供了理论基础。