样点密度对土壤有机质空间预测结果的影响——以河南封丘县土壤为例

以河南省封丘县表层土壤有机质含量为例,探讨土壤样点密度对区域化土壤变量描述性统计特征、半方差函数理论模型拟合效果、普通Kriging插值预测结果的精度与表现目标变量空间变异的能力等多方面的影响。研究结果表明,样点数量从5000个大幅减少至20个,研究区表层样品有机质含量均值未发生显著变化。当土壤样点≥625个时,表层土壤有机质含量半方差函数模型具有较好的拟合效果,可以通过Kriging插值手段获得精度较高且对目标变量空间变异特征解释能力较强的预测结果;当土壤样点≤78个时,半方差函数模型理论上无法通过拟合获得,通过普通Kriging插值手段不能获得研究区表层土壤有机质含量理想的预测结果。     

土壤水力性质的估算——土壤转换函数

利用一些易获得的土壤理化参数可以估算土壤水力性质,这些估算方程统称为土壤转换函数,即PTFs（Pedo-Transfer Functions）。本文综述了目前国内外土壤转换函数研究的概况,并利用在华北地区收集到的实测资料,建立了一些土壤转换函数,通过对部分转换函数作的检验和评估,总体而言,所建立的各类模型的预测效果都比较理想,应用于小比例尺的区域研究是可行的。     

基于土壤剖面质地构型的土壤质量评价——以河南省封丘县为例

土壤剖面质地构型是土壤质量和土壤生产力的重要影响因子,对冲积平原地区来讲尤其重要。然而,现有的土壤质量评价研究中,很少采用该因子,且评价指标筛选大多缺乏明确的生物学意义。本研究利用河南省封丘县39个剖面数据及113个土钻样点数据,使用模糊C均值聚类方法 (FCM)结合Kriging插值方法获取的9种土壤剖面质地构型在空间上分布的单一类别隶属度图;在此基础上结合专家知识,针对平原地区旱作作物及耕地的耕性对土壤剖面质地构型的性状进行打分,以分值为参照,在Arc GIS 9.2中9个单一类别隶属度栅格文件进行栅格计算,获取了研究区土壤剖面质地构型栅格的综合分值。利用包括土壤剖面质地构型在内的多个土壤属性,结合作物产量数据,使用主成分分析(PCA)方法确定了最小数据集(MDS);应用指数和法,基于两种途径对土壤质量进行了评价,并结合测产获取的作物产量对两种评价结果进行了对比分析。结果表明:土壤质量指数与作物产量有较好的相关性,土壤质量评价结果能够较好地反映研究区的土壤质量状况。在添加剖面质地构型因子后,土壤质量评价结果有进一步的改善,可见在黄河泛滥冲积平原地区,剖面质地构型是土壤质量评价必不可少的因子。     

基于图像处理和SVR的土壤容重与土壤孔隙度预测

土壤容重和土壤孔隙度是衡量土壤结构的重要参数.传统的土壤容重、土壤孔隙度获取方法费时费力,且大多数预测模型的输入变量获取难度较高.该研究利用土壤粗糙度、土壤阻力与土壤容重的相关关系,以土壤表面图像的颜色参数和纹理参数表征土壤粗糙度,同使用车载式土壤阻力测量系统获得的土壤阻力一起,从信息融合的角度构建了支持向量机回归(S...     

新疆主要草地土壤容重与有机碳含量关系模型构建

土壤容重是反映土壤质量和土壤生产力水平的重要参数。由于测定土壤容重的方法（环刀法）费时、费力及需要现场采样,导致土壤容重样本数量有限,影响了土壤碳氮等物质储量的估算精度和精准调控。本研究利用新疆主要草地437个野外采样点获得的土壤容重和有机碳样本,分析了容重值和有机碳值的统计特征,构建了全疆及6个分区的土壤容重值与有机碳值的关系模型。结果显示:（1）新疆主要草地土壤的容重和有机碳的变化范围、均值及变异系数分别为0.24 ~ 1.99 g cm?3和0.01% ~ 24.51%、1.24 g cm?3和1.86%、23.15%和129.96%;（2）全疆尺度土壤容重值与有机碳值的最优关系模型为SBD = 1.3861e?0.0704 SOC（R2 = 0.35,P < 0.0001）;（3）相比于全疆尺度,阿尔泰山、塔城盆地和伊犁河谷等分区的最优关系模型精度有所提高。本文结果可以为准确评估新疆草地土壤碳储量等研究提供重要参数。     

区域土壤主要功能评价研究——以郑州市为例

该文在MAPGIS技术支持下,以郑州市为例,依据"活动—性质—功能"的土壤功能分析框架,构建了土壤的生产功能、缓冲与过滤功能评价指标体系,并采用了层析分析法与指数和法对其进行评价,实现了土壤功能从定性到定量的评价,评价结果显示郑州市土壤的生产功能大体处于中等水平,但有进一步恶化的趋势,土壤缓冲与过滤能力较强,同时将其分别与农用地自然等分等成果、以绿色蔬菜产地土壤环境质量为标准的土壤环境质量评价成果进行比较分析,结果分布趋势较为一致,真实的反映了郑州市的实际情况。可为农业生产发展规划、城市建设发展和相关管理部门提供参考与决策依据。     

空间回归模型在区域数字化土壤制图中的应用——以河南封丘县为例

以河南省封丘县为研究区,以环境协变量信息和先期获得的土壤数值化分类结果为基础数据源,在土壤分类距离空间自相关性分析的基础上,构建土壤分类距离—环境协变量空间回归模型,实施土壤分类距离空间预测,并最终实现研究区25 m分辨率数字化土壤制图.输出结果表明,研究区5种主要土壤类型中,普通底锈干润雏形土分布面积最大、弱盐灌於干润雏形土次之,分布比例分别为36％和24％.结合确定性趋势距离和非确定性残差的空间变异特征,阐释了研究区土壤空间分布格局的发生学背景和随机性因素的影响.与基于随机模型的土壤预测制图相比,基于环境协变量空间回归模型的数字化土壤制图输出结果展示了相似的研究区土壤空间分布整体格局,且具有细节清晰、图斑边界自然的特点.一方面能更好地诠释土壤空间分布的连续性和渐变性特征;另一方面能较好地反映微域成土环境对土壤发生学特性空间变异特征的影响.     

基于单一和集合土壤转换函数模型对土壤含水量的模拟性能分析

土壤转换函数(Soil pedotransfer function,PTF)是一种高效获取土壤水力参数的方法。由于土壤具有很强的空间异质性,确定最优PTF模型成为模拟土壤含水量的关键。为此,以海河流域3个实验场地(密云站、大兴站、馆陶站)为研究区,采用7种常用的单一PTF模型预测土壤水力参数作为HYDRUS-1D的模型参数,求解Richards方程获得土壤含水量,并与实测土壤含水量进行比较,评价了常用单一PTF模型预测的土壤水力参数对土壤含水量的模拟性能。此外,采用3种方法构建集合PTF模型,评价了集合PTF模型对土壤含水量的模拟性能。结果表明：基于van Genuchten方程构建的单一PTF作为模型参数模拟土壤含水量的均方根误差最小;而其中Rosetta3模型表现更优。在集合PTF模型中,基于遗传算法加权法构建的模型表现最好。集合PTF模型预测土壤水力参数可以较好的捕捉多个单一PTF预测土壤水力参数的整体趋势,弥补单一PTF在某些情况下模拟误差较大的不足。     

基于BP神经网络的土壤墒情预测精度研究——以肥东县为例

本文以肥东县土壤墒情为例,选用BP神经网络模型,对土壤墒情预测进行探究。先介绍神经网络相关理论知识,然后针对模型建立需要确定的参数做了详细说明。着重比较了隔日和五日两种预测结果的精度,结果表明隔日预报精度要高于五日预测精度,得出结论 BP神经网络短期土壤墒情预报能取得较高的精度,对农业生产具有实际指导意义。     

滩涂围垦农田土壤饱和导水率的影响因素及转换函数研究

确定苏北沿海滩涂围垦农田耕层土壤饱和导水率的影响因素,构建适合该区的土壤转换函数,是研究该区田间土壤水盐运动和盐渍化防控的重要前提。本文在该区典型地块实测土壤饱和导水率和相关土壤基本理化性质,探讨了该区土壤饱和导水率的剖面分布特点,对影响饱和导水率的土壤基本性质进行了主成分分析,并建立了用于该区饱和导水率间接估算的土壤转换函数。结果表明:滩涂围垦农田土壤饱和导水率随剖面深度增加呈表土层高、亚表层低、底土层又升高的趋势,20~40 cm土层饱和导水率最小,介于2.75~6.73 cm·d-1,属低透水强度;土壤容重随剖面深度增加表现出与饱和导水率相反的变化特点。除了容重、孔隙度、质地等物理因素外,土壤肥力、盐分等化学性质也是影响饱和导水率的重要因素;影响滩涂围垦农田土壤饱和导水率的因素可由持水特性、盐碱状况、养分特征和土壤质地4个主成分反映,其累计贡献率达78.17%。在Vereecken转换函数中引入土壤盐分后可提高预测精度,修正函数Vereecken_1是最适合滩涂围垦农区土壤、具有最佳预测精度的转换函数。本文构建的土壤转换函数,可通过较易获得的砂粒、黏粒、容重、盐分和有机质对耕层土壤饱和导水率进行较高精度的预测,其结果可为滩涂盐渍化农区田间尺度土壤饱和导水率间接估算以及水盐运动数值模拟提供支持。     

基于序贯高斯条件模拟的土壤重金属含量预测与不确定性评价——以宜兴市土壤Hg为例

土壤重金属含量的定量预测和预测结果的不确定性评价对生态风险评估具有现实意义。将1 155个表层土壤Hg样本分成两个无交集的数据集,309个样本用于模拟,另外864个样本用于验证,运用序贯高斯条件模拟方法对宜兴市土壤Hg的空间分布进行估值和模拟,并通过与传统地统计方法中的简单克里格估值进行对照,同时利用高斯序贯指示模拟探索单点和多点联合的不确定性。结果表明:基于同一个半方差模型,100次序贯高斯条件模拟方法得到的E-type型与简单克里格估值在空间分布上基本一致,两种方法的精度基本相同;随机抽取了第1、25、50、75、100次序贯高斯条件模拟的单次实现,将模拟结果和插值结果与846个点进行验证,5个单次实现的平均预测误差和均方根预测误差略高;以0.15 mg kg~(-1)作为临界阈值的单点超阈值概率虽然较高,但其置信度不足以划定污染区域,在划定污染区域时应采用多点联合概率评估其可靠性。     

退化草地恢复生态对土壤物理性状的影响——以藏北公路沿线车辆碾压干扰矮嵩草草句为例

通过对西藏那曲地区碾压干扰矮嵩草草甸群落不同恢复演替阶段土壤物理性状调查，分析不同演替阶段土壤颗粒组成、土壤容重和孔隙度，对其物理特性进行研究。结果表明：植被恢复有效改善了土壤的物理性质，提高了土壤对侵蚀动力的抵抗能力；退化草地恢复演替阶段与土壤物理性状变化具有明显的相关性联系，植被恢复与演替有效改善了土壤的物理性质，提高了土壤对侵蚀动力的抵抗能力。（1）碾压使土壤暴露，致使侵蚀作用加剧，松散、不黏结的砂粒和粉粒流失量较大，而粒径小于0．02mm和黏结性较强的粘粒流失量相对较少而表现出百分比相对增加；碾压改变原有土壤的正常质地层次构造，对公路沿线的土壤物理性质产生不良影响，促使土地进一步退化。（2）随着恢复进程，表层土壤总孔隙度增大，土壤容重减小，与演替阶段均极显著相关；随着土壤的通气性和渗透、排水率的改善，土壤有效水分增加。     

土壤文化历史档案记录功能评价研究——以河南仰韶村文化遗址为例

目前土壤文化历史档案记录功能研究主要集中于理论和概念,评价指标和标准中定性成分较多,定量成分较少。对此,该研究通过选取遗物遗迹指标(陶片、石器、遗骸、灰坑、灰烬层和文化层)和诊断指标(色度、磁化率、粒度、矿质全量、容重、有机碳同位素、孢粉、植硅体和炭屑),依据指标是否存在或达标,采用定性与定量相结合的方法,建立土壤文化历史档案记录功能评价体系。由于遗物遗迹科研价值明显,所以遗物遗迹指标的重要性大于诊断指标,而遗迹(灰坑、灰烬层和文化层)与遗物(陶片、石器和遗骸)相比,土壤科研价值明显,所以遗迹指标的重要性大于遗物指标,据此将该功能划分为六个等级:一级表示功能完整,发现所有遗物遗迹指标,且数量丰富;二级表示功能明显,发现大量遗迹指标,但遗物指标部分存在;三级表示功能部分明显,发现大量遗物指标,遗迹指标部分存在;四级表示功能不明显,未发现遗物遗迹指标,但诊断指标达标;五级表示功能微弱,未发现遗迹遗物指标,部分诊断指标达标;六级表示无此功能,未发现遗物遗迹指标,诊断指标不达标。运用该评价方法,在河南仰韶村文化遗址内,分别选取一个受到古人类活动干扰的土壤剖面(简称文化剖面)和未受到古人类活动干扰的土壤剖面(简称自然剖面),基于典型剖面的土壤理化性质分析和对比,选取适合该遗址的评价指标和标准,并开展功能评价,从而明确不同级别区域的保护力度和科研价值。     

空间插值方法在土壤养分评价中的应用——以滩小关水源地评价为例

以地理信息系统技术和传统技术相结合,定性与定量相结合,用系统论和对比分析的方法调查,分析,评价了滩小关水源地土壤养分质量状况,并针对其中存在的问题提出了建议。其中,利用GPS快速准确地测到带有坐标记录的采样点,利用ArcviewGIS对采样点进行空间插值获取土壤养分等级空间分布图并进行了科学的分析。结果表明:研究区土壤养分含量缺乏,尤其氮磷养分不足,有机质含量不高。     

海南岛土壤质量系统评价与区域特征探析

研究建立了海南岛热带地区土壤质量系统评价模型 ,并对该岛土壤质量进行综合评价 ,结果表明海南岛土壤养分有效性为主要限制因子 ,水分有效性和根系适宜性状较好 ,土壤综合质量中等偏上。与林地相比其他土地利用方式土壤质量均有所下降     

激光粒度仪与吸管法测定土壤机械组成的比较研究——以不同退化程度栗钙土为例

激光粒度仪法作为测量土壤机械组成的新型方法,具有操作简单、速度快的优势,但其适用性与可靠性尚未达成广泛共识。为探究激光粒度仪测定土壤机械组成的准确性与适用性,采集7种退化程度共21份栗钙土土样,使用激光粒度仪与吸管法测定土样机械组成并对比分析。结果显示:激光法测定结果黏粒偏小,而砂粒、粉粒偏大,且随粒径减小误差增大。将两种测定结果进行回归分析,发现砂粒与粉粒转换模型拟合效果理想,黏粒拟合效果差。建立质地三角图发现两种方法得到的质地差异较大,采用转换后数据分析质地,发现质地接近、正确率高,转换效果好。通过扫描电镜对土粒形态观察,发现标准流程不同分散方法下土粒形状与数量均有差异,推测分散方法会影响土壤机械组成的测定结果。激光粒度仪的适用性据测定对象的不同而有差异,对黏粒精度要求高的情况下不宜使用该法,而其他情况下需要对测定结果进行数据转换。     

退化草地恢复生态对土壤物理性状的影响——以藏北公路沿线车辆碾压干扰矮嵩草草甸为例

通过对西藏那曲地区碾压干扰矮嵩草草甸群落不同恢复演替阶段土壤物理性状调查,分析不同演替阶段土壤颗粒组成、土壤容重和孔隙度,对其物理特性进行研究。结果表明:植被恢复有效改善了土壤的物理性质,提高了土壤对侵蚀动力的抵抗能力;退化草地恢复演替阶段与土壤物理性状变化具有明显的相关性联系,植被恢复与演替有效改善了土壤的物理性质,提高了土壤对侵蚀动力的抵抗能力。(1)碾压使土壤暴露,致使侵蚀作用加剧,松散、不黏结的砂粒和粉粒流失量较大,而粒径小于0.02 mm和黏结性较强的粘粒流失量相对较少而表现出百分比相对增加;碾压改变原有土壤的正常质地层次构造,对公路沿线的土壤物理性质产生不良影响,促使土地进一步退化。(2)随着恢复进程,表层土壤总孔隙度增大,土壤容重减小,与演替阶段均极显著相关;随着土壤的通气性和渗透、排水率的改善,土壤有效水分增加。     

水土保持措施对土壤物理性状的影响——以黄土高原水土保持世界银行贷款项目区为例

通过对黄土高原水土保持世行贷款项目实施后土壤物理性状变化的分析,了解不同水土保持 措施对土壤物理性状的影响.结果表明,水土保持措施的实施,使砂壤土的物理性粘粒逐渐 增加,物理性砂粒相应减少,土壤容重降低,孔隙度增大,改善了土壤结构;同时以延河项 目区人工种草为例,经计算消除降水影响后,所得水保措施对土壤含水量的影响量达2.35% .     

基于不同协变量Cokriging土壤养分空间预测精度研究——以陕西省蓝田县为例

以蓝田县西北部农耕区2012年1 114份土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾4个指标为基础,利用地理信息系统和地统计学相结合的方法,在对协变量个数控制的前提下,通过交叉检验系数和精度提高系数,探索协同克里格插值法对各土壤养分空间分布预测精度的影响。结果表明:各土壤养分空间分布不均匀,土壤养分存在中等变异性;利用增加协同变量方法,依据协变量之间相关性强弱控制协变量进入模型的次序对各土壤养分指标进行协同克里格插值,能提高预测精度,当协变量个数达到3时,各养分指标精度提高分别为有机质0.353%,碱解氮1.114%,有效磷1.088%,速效钾0.646%。研究结果较为准确地预测了样区4个养分指标的空间分布特征,结合土壤类型及土壤施肥管理方法,探讨了土壤养分空间分布特征的原因。     

基于土壤质量指数法省级尺度耕地土壤质量评价及空间分布特征研究——以福建省为例

【目的】探讨福建省土壤常规五项指标的土壤质量评价及其空间分布状况,为因地制宜地保护和提升省域耕地土壤质量提供科学依据。【方法】以2019年福建省4756组耕地土壤常规五项指标(包括土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾)数据为基础,应用土壤质量指数(Soil quality index,SQI)方法和GIS技术进行土壤质量评价和空间分布图绘制。【结果】福建省土壤常规五项指标的平均值分别为pH值5.48、有机质23.01 g kg^-1、碱解氮146.69 mg kg^-1、有效磷74.00 mg kg^-1、速效钾145.74 mg kg^-1,表现出省域土壤酸化严重、有效磷和速效钾丰富、有机质和碱解氮适中的现状,且“闽东南”的土壤pH、有效磷和速效钾高于“闽西北”,而有机质和碱解氮则是“闽西北”高于“闽东南”。土壤质量评价结果显示,福建省SQI的平均值为0.637,其中,厦门市SQI最高为0.671,泉州市SQI最低为0.558;有效磷在SQI中的贡献最大26.20%,而pH值则最小11.07%,且S...