紫色土坡地尺度土壤养分的空间变异特性

利用地统计学方法,结合坡地土壤养分采样分析与G IS技术,分析紫色土坡地土壤养分空间变异特征。结果表明地块尺度上土壤养分的空间变异特性和空间相关性具有明显特征,其中土壤有机质、全氮和有效磷具有很强的空间异质性;碱解氮和pH具有中等的空间异质性;而速效钾不具有空间异质性。利用克里格法进行插值并绘制各养分属性的等值线图,表现出空间分布的类似性,但因微地形和耕作管理的影响而表现出各自的规律性,其中土壤有机质、全氮和有效磷的分布具有相似性,而碱解氮、速效钾和pH具有明显不同的分布规律。对典型地块的空间异质性分析有助于坡地和小流域尺度的土壤采样和调查分析,同时对地块水文过程分析和模型应用有重要参考价值。     

三峡库区马尾松林土壤呼吸的空间变异特征

基于对三峡库区秭归县典型马尾松林样地土壤呼吸速率的测定,采用传统统计方法与地统计学方法,对样地尺度下土壤呼吸空间变异特征进行研究,并分析研究地土壤理化性质、微生物量、细根生物量等因子对土壤呼吸的空间异质性的影响。结果表明:三峡库区马尾松林土壤呼吸时间异质性明显,土壤温度是导致季节动态的主要因子。各季节土壤呼吸空间变异系数在32.6%~46.3%之间,属于中等变异。不同季节土壤呼吸均具有良好的空间自相关特征,并表现出明显的斑块分布格局,可由球状模型和指数模型拟合。在样地水平上,土壤速效氮含量、土壤孔隙度和细根生物量是导致土壤呼吸空间异质性的主导因子。     

农田土壤重金属空间变异多尺度研究

土壤重金属的特征尺度是确定适宜采样尺度的重要参考依据。采用尺度方差分析方法,并辅以半方差函数,对北京市顺义区农田土壤中砷(As)含量的空间异质性进行多尺度分析,其中半方差函数分析了土壤As含量的空间等级结构,尺度方差则识别了土壤As含量空间变异的特征尺度。结果表明:研究区内土壤中As含量具有较强的空间自相关性,存在空间多尺度结构。2. 4、9. 6 km左右为土壤As含量的特征尺度。在2. 4 km尺度上,土地利用、河流以及畜禽养殖对土壤As含量的空间异质性影响较大;在9. 6 km尺度上,土壤As含量的空间异质性受控于土壤质地等自然因素影响。     

土壤重金属空间变异的研究方法*

 综述了土壤重金属空间变异的研究方法及其进展,包括地统计学方法、GIS技术、经典统计学、分形理论和空间自相关分析方法在重金属空间分析中的应用,并分析和讨论了这些研究方法的优势和不足。同时,根据当前土壤重金属空间分析采用较多的地统计学方法的应用范围和特点,提出在应用中应考虑各变量在不同尺度的空间特征及其转化,应根据不同的研究内容和研究目标,选择适宜的研究方法。可为土壤重金属污染和土壤重金属的空间变异研究提供资料借鉴和参考。     

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.     

基于电磁感应仪的田间土壤盐渍度及其空间分布定量评估

 【目的】阐明黄河三角洲地区土壤盐渍化空间变异特征,探讨利用电磁感应仪定量评估田间土壤盐渍化的空间分布。【方法】运用电磁感应仪(EM38和EM31)及其移动测定系统,结合GIS和地统计学方法, 研究了该地区典型地块土壤盐分与磁感表观电导率间的响应关系,分析了表观电导率的空间变异特征,并对土壤盐分空间分布进行了定量评价。【结果】土壤表观电导率与盐分含量具有良好的相关性,采用EM38h＋EM31h的优化测定组合可以提高土壤盐分的解译精度;表观电导率EM38h、EM31h的空间变异结构都表现出复合的尺度效应,较好地符合球状套合模型;EM31h的空间自相关程度强于EM38h,短程变异是构成EM38h、EM31h空间异质性的最主要部分;结构性因素是主导土壤盐分空间分布格局的最直接因素,随机性因素是加快盐分分布格局形成的重要因素。由盐渍化分级可知：研究区总体属于重度盐化土类型,且呈现一定的盐分表聚趋势;各土层中几乎不存在非盐化土,盐土与重度盐化土是最主要的土壤类型。【结论】该研究结果为不同尺度(从农田到区域)土壤属性调查与质量评价提供参考依据,并为农业水土资源的高效利用提供指导。     

土壤重金属空间变异的研究方法

综述了土壤重金属空间变异的研究方法及其进展,包括地统计学方法、GIS技术、经典统计学、分形理论和空间自相关分析方法在重金属空间分析中的应用,并分析和讨论了这些研究方法的优势和不足。同时,根据当前土壤重金属空间分析采用较多的地统计学方法的应用范围和特点,提出在应用中应考虑各变量在不同尺度的空间特征及其转化,应根据不同的研究内容和研究目标,选择适宜的研究方法。可为土壤重金属污染和土壤重金属的空间变异研究提供资料借鉴和参考。     

黄泥岭红壤小流域土壤的空间异质性与格局研究

以浙江省安吉县黄泥岭红壤小流域为研究对象,通过栅格取样法,分析了不同样点的土壤性状,利用地统计学和地理信息系统(GIS),研究了该小流域土壤的空间异质性和格局.结果发现,小流域内土壤的空间异质性明显;统计变异的大小顺序为:速效钾>速效磷>全氮和有机质>pH值;土壤有机质与全氮量空间变化趋势相似,且相关性极显著;速效磷和速效钾的空间格局相似性较大;人类干预严重影响土壤的空间格局.     

沙漠-河岸过渡带土壤养分与盐分的空间变异

以库布齐沙漠与黄河河岸之间这一具有重要生态学功能和价值的过渡带为研究对象,利用地统计学方法对其A、B、C3层土壤的全氮、速效磷、速效钾、全盐、pH、有机质等进行了分析。结果表明,过渡带土壤都较为贫瘠,且其土壤养分和盐分有随深度增加而降低的趋势;除速效钾含量较高外,有机质和氮严重缺乏,磷分布极不均匀;绝大部分土壤属于碱性至强碱性,且盐碱危害较重,盐分类型以碳酸盐和氯化物为主。A层与其他两层相比,随机作用与小尺度控制作用占明显优势,而相关尺度与空间异质性的差异较大;即A层土壤要素空间异质性的形成,过程与作用更具趋同性,而尺度与格局却更具有趋异性;其导因是风沙流在过渡带所产生的随机作用以及此后形成的反馈作用,土壤元素的地球化学循环和生物地球化学循环的途径各异也是其重要原因。     

天目山常绿阔叶林土壤养分的空间异质性

采用地统计相关原理分析了天目山国家级自然保护区常绿阔叶林土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾的空间异质特征。研究发现： ①土壤有机质具有较强的空间自相关性,而碱解氮、全氮和有效磷空间自相关为中等程度;速效钾在不同的步长和间距范围下,揭示其空间变异特征的模型不同,其空间变异比较复杂,在不同尺度下空间格局存在差异;②决定土壤养分空间格局的尺度以碱解氮最大,为4.21 ~ 169.50 m,而有效磷的空间异质性尺度最小,为4.21 ~ 50.20 m;③分形维数大小定量反映了不同营养成分空间格局差异及尺度依赖特征,速效钾分形维数较大,尺度依赖性强,空间格局复杂;有机质分形维数最小,空间相对简单;全氮、有效磷、碱解氮分形维数相差不大,其空间分布格局类似,但分形维数的细微变化也揭示了空间格局的在局部范围上的差异。图3表3参16     

ANN-Krige方法及其应用

地统计学是应用数理统计学的一门新分支 ,是研究空间相关性的一种有效方法 .与传统统计学相比 ,它更注重于随机变量的空间过程 ,通过研究对象在空间上不同间隔距离的抽样点上的差异 ,定量地描述其空间变化规律 .这一理论包括两方面研究内容 :(1)半方差图 ;(2 )空间局部内插理论 .但其主要技术为半方差图模型的优化 ,这是空间局部内插理论的基础 .本文提出应用人工神经网络方法建立半方差图模型 ,进而提出空间相关性分析新方法—— ANN- Krige方法 ,并结合实例进行了应用研究 .结果表明 ,本文所提出的方法是可行的 ,其空间内插效果比传统地统计学方法明显更优 ,从而丰富和发展了地统计学的方法与理论     

林木竞争指数空间格局的地统计学分析

运用地统计学原理和方法,分析了天然次生林中林木竞争指数分布的空间变异特征,计算了竞争指数的变异函数、分维数,并用Kriging方法对竞争指数进行了插值,结果表明:竞争指数的半方差函数可拟合为指数模型,在空间中呈聚集分布;竞争指数的空间异质性较大,且空间变异的大小与尺度大小密切相关。分维数的分析证明,林木个体属性在小尺度上的空间变异不可忽视。     

城郊农业土壤重金属不同尺度空间分布及源分析——以宁镇交界带为例

为了研究城郊农业土壤重金属空间分布特征和来源,以宁镇城郊农业土壤为研究对象,利用Arcgis中地统计学方法研究了三种尺度下重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb的空间变化特征,运用PCA法分析土壤重金属的来源及尺度差异。研究结果表明:除了Ni之外,土壤中Cr、Cu、Zn、As、Pb的含量均超过了南京土壤背景值,土壤重金属的空间格局呈现明显差异;Ni、As在小尺度下能更好地反映其本身的空间分布格局,而Cr、Pb在大尺度下能更好地反映出主要的空间分布特征,Cu、Zn在3种尺度下均没有明显差异。通过主成分分析和周边环境分析,认为Pb、As主要受交通运输活动的影响,Cu、Zn主要受农业活动的影响, Ni、Cr则受土壤成土母质的影响,但不同尺度显示的土壤成分与重金属关联性存在差异,小尺度要明显好于中、大尺度。     

江汉平原耕地土壤氮素空间尺度套合与变异规律研究

 【目的】为克服尺度效应对氮素空间变异规律认识的影响，更加充分的利用多尺度空间信息。【方法】利用地统计学方法，以江汉平原后湖农场流塘分场为样区进行多尺度嵌套取样，探讨了全氮在不同采样尺度上的结构差异，提出了多尺度套合模型，研究了区域氮素的空间分布现状。【结果】各尺度上样点数据均符合正态分布，且以球状模型拟合效果最佳；全氮在不同尺度上都存在空间变异性，但其特征参数不同，尺度差异明显；采用多尺度套合模型进行kriging估值，可以有效提高拟合精度，且不局限于套合尺度的距离范围（本研究为100 m和50 m），部分区域内估计误差仅为普通克立格方法误差的1/2，精度提高的程度与套合尺度的设置有关。【结论】应用多尺度套合法研究土壤养分的空间变异，可有效提高拟合结果的可靠性和变量描述的准确性，可为精准农业方案的制定与实施提供科学依据。     

紫花苜蓿田中黑盲蝽和主要天敌分布及空间格局的地统计学研究

中黑盲蝽已经成为我国农业生产的重要害虫,本文应用生态位和地统计学的理论和方法研究了紫花苜蓿田中黑盲蝽、东亚小花蝽、龟纹瓢虫和三突花蛛的空间相关性和空间分布。结果显示,中黑盲蝽与东亚小花蝽和龟纹瓢虫的生态位重叠度较高,与三突花蛛的生态位重叠度较低。地统计学分析显示,在紫花苜蓿田中,中黑盲蝽、东亚小花蝽、龟纹瓢虫都呈聚集分布,其空间相关范围分别为11．59、31．32和5．29m。     

基于GIS的地统计学方法在土壤科学中的应用

地统计学应用于土壤科学中,并结合GIS(Geographic Information System,GIS)技术探索其空间分布特征及其变异规律已为越来越多的学者所推崇。半方差函数提供了一个定量工具,可以将土壤某一性质的变异与成土因子和成土过程联系起来,使人们加深对土壤的作用后果的理解,而克立格可以对未采样区的区域化变量的取值进行无偏最优估计。通过介绍基于GIS的地统计学方法在土壤水盐空间变异、养分空间分布特征、重金属污染调查等方面的研究,进一步说明了地统计学在未来土壤科学发展中广阔的应用前景。     

基于WSNs和地统计学的土壤水分空间变异研究

在华南农业大学增城教学科研基地进行试,针对土壤水分的动态监测优化设计土壤采样点袁建立基于WSNs的土壤水分数据实时采集网络,,以GIS与地统计学方法相结合方式分析土壤水分空间变异。研究结果表明,土壤水分表现出低等变异特征,人为活动对土壤水分影响明显。     

地统计学在生态学中的应用（Ⅰ）──基本理论和方法

地统计学是应用数理统计学的一个新分支、是由采矿学和地质学研究发展起来的。与传统的统计学相比。地统计学更注重随机变量的空间过程，通过研究对象在空间上不同间隔距离的抽样点上的差异．定量描述了其空间变化规律。这一理论主要包括两方面的研究内容：第一为半方差图，描述研究对象的空间相关性的方法；第二为空间局部内插理论．通过空间上抽样点的调查数据、对空间上未测点进行估计。文章介绍了地统计学的基本理论和方法，概述了此理论在生态学中的应用前景。