多嵌套空间尺度农田土壤重金属空间变异研究

运用地统计学技术对棕壤土典型地块进行了重金属多尺度嵌套空间变异和结构来源分析.选取5种反映土壤污染水平的典型重金属元素铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、铜(Cu)、铬(Cr)以及类重金属元素砷(As)进行采样检测.利用克里格法插值拟合,选择最优拟合模型,确定了合理采样间距.结合半方差和分维数分析,研究确定了合理采样尺度.采取主成分分析和半方差分析相结合的方法,确定土壤重金属来源,指导农业管理措施.研究表明,农田土壤重金属主要由成土母质、降水灌溉和农药施肥构成.中等尺度符合半方差模型拟合,变程的范围从319 m到752 m不等.其中球面模型更适合土壤重金属空间分布拟合描述.     

国内外移动式风洞在土壤风蚀试验中的应用

简要介绍了土壤风蚀研究的基本方法和国内外移动式风洞在风蚀研究中的应用状况；指出移动式风蚀风洞将成为土壤风蚀研究的重要工具，在风蚀研究中具有极大的重要性和经济价值。     

基于地形单元的土壤有机质空间变异研究

为克服传统地形分类方法中仅依据单一指标(如高程)的缺点,以钟祥市土壤有机质空间分布为例,综合由30 m精度数字高程模型生成的地形因子,依据其在不同地形条件下的层次组合规律构建地形分类规则,精确地划分为13种典型地形单元,并运用普通克里金法对不同地形单元内的土壤样本插值,获得相应区域的土壤有机质空间分布。通过组合各地形范围下的结果,以获取蕴含地形因素影响的有机质空间分布。研究发现,地形起伏较大的地形单元的预测精度与全局预测结果精度相似度达0.75,而地势平缓区域内的预测精度大幅度提升,比全局预测结果精度提升了16.39%,因此基于地形单元的空间预测可以精确有效地获取土壤有机质空间特征。利用地形分区获取较高精度的有机质空间分布,进一步探讨了有机质地统计学研究中地形的协同影响。     

吉林典型黑土区土壤中养分的空间变异研究

为使农民对现有土地的养分状况一目了然,有效利用土壤和保护耕地环境,促进农业可持续发展。运用GIS和地统计学相结合的方法研究了吉林典型黑土区土壤中的碱解氮,速效磷,速效钾的空间变异特征。结果表明碱解氮肥,速效磷,速效钾的变异系数在9%~49%,速效磷的变异系数最大为49%;通过地统计学半方差函数分析,碱解氮肥,速效磷,速效钾的空间变异性表现朝均一化方向发展,它们都具有中等空间相关性。有效磷的空间相关性最弱,主要原因是磷在土壤有难移动的特性和一些随机因素的影响。用户可以根据空间变异图的特点实行分区管理和因地施肥。     

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。     

灌溉决策中的土壤特性空间变异研究

通过对灌区田间原状土样进行室内测试 ,并对测得的土壤水分特性值进行经典统计分析 ,得出土壤水分参数的统计特征值 ,这些参数近似为正态分布和对数正态分布 ,并对土壤水分参数进行地质统计学分析 ,绘出各参数值的半方差图和等值线图。根据研究分析结果 ,确定采用田间土壤饱和含水量和田间持水量作为评价分析参数。在灌溉决策系统中 ,根据半方差图确定观测点间距 ,从评价参数等值线图确定观测点在田间的位置。该研究方法对灌溉决策使用中子水分仪 (或 TDR)确定田间观测点的间距和位置有理论上的指导意义     

土壤风蚀空间变异理论与计算方法探讨

根据目前国内空间变异理论在土壤侵蚀中的应用状况,提出土壤风力侵蚀空间变异研究的必要性。初步探讨了土壤风蚀空间变异研究中的主要计算方法,分析了每种计算方法的适用性。为进一步详细研究土壤风蚀空间变异过程提供帮助。     

新疆焉耆盆地土壤盐分空间变异特征分析研究

以新疆焉耆盆地土壤盐分为研究对象,探讨流域尺度下土壤盐分空间变异特征。在焉耆盆地大规模的土壤取样、试验分析盐分数据的基础上,采用地统计学的方法对研究区的土壤盐分进行了空间特征变异分析,并采用普通克里格插值法制作出焉耆盆地的土壤盐分空间数字地图,结果表明:研究区各层土壤盐分变异系数均大于100%,具有强空间变异性;对土壤盐分进行半方差函数计算分析,发现拟合的理论模型均为球状模型,各层土壤盐分表现出强烈的空间相关性;土壤盐渍化程度在水平方向的分布与地形地势的关系密切,在垂直方向则表现出强烈的表聚特性。制作的土壤盐分空间数字地图可以为焉耆盆地的盐碱土改良与农业生产提供可靠的数字土壤信息。     

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.     

猪场废水灌溉区农田土壤养分的空间变异

为了了解长期灌溉猪场废水对农田土壤pH值和土壤养分的影响,采集了河北省京安猪场区域农田清灌区和灌溉8年猪场废水污灌区的耕层(0~20 cm)共52个土壤样品,测定了样品的pH值和土壤养分,应用GIS结合地统计学方法对pH值和养分进行空间结构和分布特征分析。结果表明,研究区pH值和养分的空间分布主要与污灌的猪场废水量和水质有关,与微域地形、土壤质地和种植制度关系不大。     

基于EMD方法的土壤入渗空间异质性及其影响因素研究

利用经典统计学方法和经验模态分解方法(EMD),分析了杨凌区、武功县和乾县临平镇一带0~40cm土层土壤物理性质(初始含水率、体积质量、有机质、颗粒组成)和入渗性能(90min累积入渗量、初始入渗率、稳定入渗率)的空间变异性,研究了EMD分量对变异的贡献率,并进一步对多尺度下土壤入渗性能与土壤物理性质进行了相关性分析。结果表明:1土壤物理特性空间序列中,除土壤体积质量变异系数为0.08、表现为弱变异外,含水率、颗粒组成及有机质均表现为中等变异,变异系数为0.11~0.35;2对于土壤入渗特性,稳定入渗率、90min累积入渗量和初始入渗率均表现为中等变异,且三者变异程度依次减弱;3EMD分解研究发现:小尺度分量对土壤入渗性能总变异的贡献率比大尺度分量高;不同的土壤物理性质对土壤入渗性能的影响随尺度变化。     

土壤水分、盐分空间序列初步研究

大面积水盐监测和调查的难度在于受土壤空间变异性的影响。为揭示水盐变异规律 ,经地质统计学初步分析 ,实验取样结构性较弱而随机较强 ,从而采用随机理论 ,将传统随机理论—时间序列分析法和最大熵谱分析用于空间序列 ,以空间代替时间 ,对分层土壤作空间序列的最大熵谱分析 ,系统揭示出田间土壤不同尺度下 ,水分盐分变化规律 ,对大面积土壤水盐监测具有一定的指导意义     

土壤养分空间变异性研究

土壤养分空间变异性是指导土壤养分管理、科学施肥的重要依据,已经引起了广泛的关注.为此,从研究尺度、插值方法、采样方式和采样密度3个研究方向对土壤养分空间变异性研究进展进行了概括和总结.同时,指出探索适合不同尺度的插值方法、采样方式和采样密度仍是今后进一步研究的方向,而综合利用多种技术手段建立土壤养分的时空过程模型,将可能更有助于土壤养分变异性特征的表达.     

土壤水盐时空变异数据中特异值处理方法与调控技术

根据区域水环境预测中土壤水盐监测与评价的要求,进行了土壤水盐空间变异性与稳健变异函数的研究。利用河套灌区内典型试验区返盐严重的春季水盐采样数据,计算了传统地质统计学变异函数,发现数据统计分析和特征受特异值影响较严重,运用稳健统计理论与方法进行了剔除特异值后计算稳健变异函数及其相应的调控技术的尝试,获得了较好效果。重点探讨了影响系数法中参数K的确定原则和相应技术,并与估计邻域法做了对比分析。结果表明:稳健地质统计学处理特异值的方法可以移植到农田水利与水土科学中应用。     

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。     

农田土壤温度和水分空间变异研究

以静海县良种场内面积为4400m2的冬小麦田作为试验区,采用规则格网采样,按照10m×10m设置格网,共设52个采样点,通过GPS手持机确定点的位置,利用土壤温湿度检测仪测定了各个采样点0~20、20~40cm二个不同深度土壤的含水量和温度,利用ARC/INFO的地统计分析模块绘制了试验区土壤温度和水分空间分布图,并分析了其垂直和水平方向的空间变异特征,可为确定冬灌的最佳灌溉时机和灌溉量提供科学依据。     

分形在土壤空间变异性评价中的应用研究

针对土壤空间变异性问题,研究了分维数和土壤空间变异性的关系。应用Green-Ampt入渗模型模拟出十种土壤的下渗湿峰深度值,它们的大小依次是:壤质砂土、沙壤土、沙质黏壤土、壤土、粉砂壤土、砂质壤土、黏质壤土、粉砂黏壤土、黏土、粉砂黏土,然后计算出十种土壤随机组合构成的100种土壤剖面的湿峰形状分维数,用这些分维数来描述土壤空间变异性。同时用反距离加权法和相邻两参数平方均值法算出土壤区域属性值,并与分维数进行比较,再通过对土壤空间变异性(用土壤饱和水力传导度来表示)的统计分析和分维数关系的分析,得出湿峰的分形维数与KS具有较明显的分带关系,而且这种关系在实际流域中会更明显。总的来说,土壤空间变异性越大,分形维数df越大。因此可以看出,用分形来评价土壤空间变异性是可行的,并取得了不错的效果。     

滴灌方式下棉田土壤水分变异性研究

以新疆石河子148团棉花滴灌试验区为例,利用经典统计学方法对滴灌棉田土壤水分在空间不同方向的空间变异规律进行了研究,并对灌水前与灌水后不同深度平面土壤水分空间变异强度的不同变化趋势进行了探讨,以便为滴灌棉田土壤含水率实测数据的合理处理与墒情预测提供参考。研究结果表明:不同深度平面上,土壤含水率的变异大小不仅与所处土层深度有关而且与施测的时间有关。灌水前随着土层深度的增加各平面上的土壤含水率的变异强度增大,灌水后随着土层深度的增加,各平面上的土壤含水率的变异强度逐渐减小;沿垂直地面方向各测定点的垂线平均含水率在空间上的变异强度比不同深度平面上含水率的空间变异强度要小。