土壤盐分和含水量的空间变异性及其CoKriging估值——以黄河三角洲地区典型地块为例

以黄河三角洲地区典型地块为研究区，运用经典统计学和地统计学相结合的方法研究了不同深度土层盐分和含水量的空间变异特征。结果表明：研究区土壤盐分和含水量普遍较高，土壤表层积盐作用明显；各层土壤盐分均属于中等变异强度，土壤含水量除表层为中等变异强度外，其余各层为弱变异强度；受结构性因素和随机性因素的共同作用，各土层盐分和含水量均具有中等的空间相关性。对Kriging插值结果分析表明，研究区各土层盐分和含水量在一定的范围内均存在着空间上的相关性和变异性，表层土壤盐分和含水量的空间分布主要受微地形和气候条件的影响，地下水性质是主导深层土壤盐分及含水量空间分布的主要因素。分别采用表层土壤盐分及相应土层含水量对深层土壤盐分进行CoKriging估值，均能提高估值精度，采用表层土壤盐分对深层土壤盐分进行CoKriging估值的精度要明显高于采用土壤含水量，其估计方差减少百分数最大达到167．36％。     

松嫩平原北部土壤重金属空间分异特征及生态安全评价

以松嫩平原北部8.15万km2的范围为研究区域,以20 701个表层土壤样品的As,Cd,Cr,Pb,Hg,Cu,Zn,Ni共8种重金属元素含量为基础数据,利用地统计方法分析研究区内表层土壤重金属的空间分异特征.利用主成分分析法进行土壤生态安全质量评价.评价结果显示:松嫩平原北部表层土壤中重金属元素含量普遍低于世界土壤和中国土壤重金属平均含量;研究区内松花江、嫩江对表层土壤中重金属的水平迁移影响显著,表层土壤重金属含量由低及高呈现沿松花江嫩江的主要干支流向周围梯级过渡的趋势.表层土壤中重金属元素的空间分布主要受自然因素影响,其中Pb,As元素的空间分布受到一定程度的人为因素干扰.松嫩高平原区域土壤生态安全质量相对较低,松嫩低平原区域土壤生态安全质量相对较高.     

贵州表层土壤有机质空间变异特征及其影响因素分析

为探究贵州表层土壤有机质的空间变异特征及其主要影响因素,使用贵州省第二次土壤普查资料中193个土壤剖面数据,结合贵州省气象资料、土地利用类型图及土壤类型图等资料,运用地统计学和多元回归分析各因素对表层土壤有机质空间变异的解释能力。结果表明：(1)贵州省表层土壤有机质含量范围为0.05%～36.68%,平均含量为5.23%±4.96%,变异系数为94.90%;(2)表层土壤有机质在空间分布上表现出东北部高,西南部较低的格局;(3)半变异函数分析表明,贵州省土壤有机质主要受自然因素影响,海拔、CEC、耕作方式和土壤质地对表层土壤有机质含量变异的综合解释能力为35.9%,海拔作为最重要的影响因素能独立解释其变异的25.6%,CEC和耕作方式分别能解释11.3%,7.4%。贵州表层土壤有机质与年均气温呈负相关关系,与海拔呈正相关关系。研究区表层土壤有机质的分布与碳酸盐岩分布面积比例存在相关关系,整体上,随着喀斯特分布面积比例增大而受自然因素影响增大。喀斯特分布面积比例为0～10%区域主要受农业耕作施肥等人类活动的影响,11%～30%区域主要受海拔影响,31%～50%区域受年均温和CEC影响,5...     

燃煤烟气对土壤-小麦系统中汞累积及分布的影响

为研究燃煤烟气对土壤-小麦系统中汞积累和分布的影响,在小麦苗期和成熟期采集河南省商丘市某燃煤电厂周围农田土壤和小麦植株样品,用ZYG-Ⅱ型智能冷原子荧光测汞仪测量样品中的汞含量。结果表明,小麦苗期和成熟期,土壤样品中汞含量没有超过土壤环境质量标准（GB15618—1995）二级标准的限值。燃煤电厂周围表层土中汞含量要明显高于深层土,呈表层富集现象,苗期小麦根的汞含量高于茎叶,其根、茎叶的汞含量与表层土的汞含量呈显著正相关。小麦从苗期到收获期,表层土、小麦根和茎叶的汞浓度升高。小麦从苗期到收获期,茎叶面积迅速增加,小麦叶片直接从大气中吸收燃煤烟气中的汞,使小麦茎叶通过叶面吸收的汞浓度增加,收获期燃煤电厂周围小麦各器官汞含量为茎叶〉根〉颖壳〉籽粒。成熟期小麦根的汞含量与表层土的汞含量呈显著正相关,而茎叶汞含量与表层土的汞含量无相关性。因此,燃煤烟气中汞沉降影响燃煤电厂周围种植的小麦各器官对汞的吸收和累积。     

广东省揭阳市土壤铬的空间结构及分布特征研究

开展对广东省揭阳市土壤Cr的调查研究,系统采集了表层(0～20 cm)土壤样1 330个和深层(> 150 cm)土壤样331个,测定表层和深层土壤Cr含量,并据此研究该地区Cr的空间结构及分布特征。利用富集因子法分析了Cr的污染状况,结合Geoda、GS+等软件分析了Cr的结构特征、Moran指数与空间集聚效应,采用GIS空间分析技术和方差分析对Cr的空间含量分布以及影响因素进行了研究。结果表明,揭阳市土壤Cr不存在明显的污染状况,表层土壤平均Cr含量为22.39mg/kg,低于揭阳市土壤背景值27.88 mg/kg,远低于广东省土壤背景值50.50 mg/kg。富集因子表明研究区土壤Cr富集程度多为无富集和轻微富集,分别占到75.11%和23.46%;Moran指数值为0.52,表明研究区有正相关集聚,"热点"主要分布在榕城区及揭东区的东南部、揭西县的中南部、惠来县的北部以及西南部,"冰点"主要分布在揭西县的西南部以及惠来县南边沿海地区,这与Cr含量的空间分布特征基本一致。土壤Cr主要受到成土母质的影响,成土母质为粉砂岩和页岩中的Cr含量较高,沙性母质中的Cr含量较低;不同土...     

黄河三角洲地区典型地块土壤盐分空间变异特征研究

针对目前黄河三角洲地区存在的土壤盐渍化问题,以黄河三角洲地区典型地块为研究区,运用经典统计学和地统计学相结合的方法研究了不同深度土层盐分含量的空间变异特征,绘制了各土层盐分的随机性和结构性的半方差图以及空间分布图。结果表明：受内在因子和外在因子的共同作用,各土层含盐量均具有中等的变异强度和空间自相关性,自相关距差异不大。Kriging插值结果表明,研究区内各土层含盐量的空间分布表现为条带状和斑块状分布。微地形和气候条件是影响表层土壤盐分空间变化的主要因素,地下水性质是影响深层土壤盐分空间分布的主要因素。该研究为黄河三角洲地区盐渍化土壤的分区、改良、管理和合理利用提供了理论基础和参考依据。     

遵义市土壤锌空间分布特征研究

为了解遵义市土壤锌空间分布现状及其影响因素,在遵义市采集了701个表层土壤样本,分析了样品中的锌含量。利用GS+软件构建半变异函数模型,采用普通克里格法预测了遵义市土壤锌含量空间分布特征,并进一步探讨土壤理化性质对土壤锌含量及其空间分布的影响。结果表明,遵义市土壤全锌含量变幅为40.51～315.74 mg·kg~(-1),平均值为107.9 mg·kg~(-1),土壤锌含量高值区和低值区主要集中在遵义市东南部和西南部。土壤全锌含量与pH无显著相关关系,与有机质和海拔高度呈极显著正相关关系。研究表明,遵义市土壤锌的分布地域差异明显,造成这种差异的主要因素是成土母质、有机质和海拔高度。     

桐柏山北麓土壤pH值空间分布特征及其影响因素

  目的  探明研究区土壤pH值空间变异特征,为当地区域农业酸碱调控提供基础依据。  方法  通过对土壤样品（0 ~ 20 cm、150 ~ 200 cm）分析,利用方差以及回归分析量化了不同因素对pH值的空间差异的影响程度。  结果  研究区表层土壤以酸性为主,pH均值5.66;深层土壤以中性为主,pH均值7.07。半方差分析表明,球状模型为研究区土壤pH值的最佳拟合模型,同时结构性因素为影响区域内pH值分布的主导因素。空间分布上,pH低值区主要位于研究区东北部,与传统农业分布区高度重合,高值区位于南侧山区,总体上呈现南高北低的格局。回归分析显示,成土母质是研究区表层土壤pH值空间变异的主控因素,可以单独解释24.8%的空间变异;土地利用类型和土壤类型分别有9.2%和8.8%的独立解释土壤 pH 值空间变化的能力。地貌类型的解释能力较低（5.6%）。  结论  土壤母质等结构因素对研究区表层土壤pH值的空间分布影响最大,与半方差分析结果相近;人为因素同样影响着区域内pH值的空间分布情况,长期不合理的施肥可能是主要原因。     

伊犁河谷新垦绿洲表层土壤粒度特征

在新疆维吾尔自治区伊犁河谷察布查尔县农林示范区采集表层土壤样品84个,测试分析了土壤粒度组成和粒度参数,结合示范区土地利用现状,采用空间异质性方法研究了新垦绿洲表层土壤的粒度变化规律及其影响因素。结果表明,研究区表层土壤机械组成以粉沙和黏粒为主,其中粉沙和黏粒含量属于弱至中等变异强度;由东南向西北,平均粒径表现为振荡变小的趋势,频率曲线依次为正偏、近对称、负偏的空间格局。母质、地貌等结构性因素是控制研究区表层土壤粒径空间分布的主要因素,人为的农林垦殖活动等随机性因素加剧了示范区表层土壤粒径的结构变化。其中,低洼区表层土壤粒度组成中的黏粒含量增加,土壤板结现象加重,诱发了土壤次生盐渍化,这是新垦荒地资源可持续利用必须重视和解决的农业生态问题。     

土壤硒富集空间分布特征及影响因素研究

以揭阳市土壤为对象,系统采集了表层土壤样(0～20 cm)1 330个和深层土壤样(150～200 cm)331个,并利用相关性分析、回归分析、方差分析及GIS空间分析技术等方法对土壤硒的含量分布、富集特征及影响因素进行了系统的分析。结果表明,揭阳市表层土壤Se含量处于0.02～2.01 mg/kg之间,几何平均值为0.48 mg/kg,是中国土壤Se平均含量的1.66倍。揭阳市土壤总体呈足硒及富硒特征,不存在硒过剩,极少区域土壤呈硒缺乏特征,表层与深层土壤表现基本一致,富硒土壤主要分布于普宁市、惠来县及北部边缘。表层土壤中Se富集面积达到52.03%,但在空间上分布零散,这可能与母质、土壤类型等因素有关。强富集区域集中分布于花岗岩与粉砂岩为母质的土壤区,而大部分由第四纪冲积物形成的土壤无富集。方差分析表明:不同母质、土壤类型及土地利用方式对土壤Se的含量及富集水平均造成不同程度的影响,其中影响揭阳市表层土壤Se含量的主要因素为成土母质。除此之外,土壤理化性质及海拔也是影响揭阳市表层土壤Se富集的重要因素。回归分析表明表层土壤Se与pH值呈极显著的负相关,并且分别与有机碳、Fe_2O_3及Al_2O_3呈极显著线性正相关。     

Factor Score Mapping of Soil Trace Element Contents for the Shenzhen Area

The abundances of copper, lead, zinc, nickel, chromium, cobalt, mercury, vanadium, and manganese in eighty three surface soil samples collected from Shenzhen area were determined. The correlation among element contents and the factors affecting the contents were studied using principle component analysis. The factor scores of the first two components were analyzed as regionalized variables using variogram analysis and Kriging. The interpolated factor scores were then mapped to show the common features in spatial distribution of a set of elements with similar geochemical behavior. It was demonstrated that the spatial distribution patterns of parent material in the area are the primary factor governing the spatial variation of the elements.     

基于坡度的黑土区切沟密度协同克里格插值方法研究

切沟侵蚀已成为东北黑土区土壤侵蚀的重要组成部分。结合野外样区实地调查切沟分布数据与空间插值方法是快速获取大面积切沟密度值的有效手段。流域的平均坡度值是切沟形成的影响因素之一,为提高切沟密度值空间分布的插值精度,在黑龙江省海伦市内,利用网格法均匀选取40个1 km²左右的小流域,在实地测量区域内切沟密度数据的基础上,应用距离权重反比法、普通克立格和以小流域的平均坡度作为协同变量的协同克立格对其做空间插值。结果表明:切沟密度与协同区域化变量受结构性因素的影响远大于随机性因素,均为强空间自相关性;距离权重反比法与普通克里格法的预测精度相近;协同区域化变量的空间结构性优于单一变量,协同克立格法生成的空间分布图精细度明显提高,均方根误差降低20%以上,预测值与实测值的相关系数提高89%以上,协同克里格可有效提高区域切沟插值精度。     

基于多元回归的黄土沟壑区小流域土壤水分空间模拟

以延河流域羊圈沟为研究对象,基于土壤水分空间自相关理论,在土壤水分环境影响因子多元回归基础上,建立了土壤水分空间化模型,并探讨了土壤水分空间分布特征。结果表明:研究区内土壤水分空间分布具有正相关性,且相关性显著,在空间上表现为聚集状态;表层土壤水分与植被覆盖度、高程、坡度、地表粗糙度、地形起伏度和地表切割程度等因素密切相关,且与地表切割程度呈正相关关系,而与植被覆盖度、高程、坡度、地表粗糙度以及地形起伏度因子呈负相关;与普通克里格(OK)、反距离加权(IDW)、径向基函数(RBF)和全局多项式(GPI)的土壤水分空间内插方法相比,多元回归+普通克里格方法(MROK)的拟合程度最高,是表层土壤水分空间化较好模型;土壤水分空间分布格局明显,主要表现为西部和东北部土壤水分含量低,东南部土壤水分含量高。该研究揭示了土壤水分环境因子相关性及空间分异规律,对区域生态文明建设具有一定的促进意义。     

新疆包头湖灌区农田土壤水盐热特性空间变异特征

土壤作为高度变异体,其大尺度下的土壤水盐热分布特征具有空间变异性。为了探究大尺度下的土壤水、盐、热的空间分布特征及空间变异性,以新疆包头湖区域为例,采用经典统计学和地统计学相结合的方法,对土壤水盐热参数的空间分布特征进行分析。结果表明:土壤含水率、导热率及热容量均属于中等偏弱变异程度,土壤含盐量为强变异程度;土壤含水率、含盐量、导热率的半方差函数均可用高斯模型进行拟合,热容量的半方差函数可用指数函数进行拟合;含水率、含盐量、导热率、热容量同一深度各自变量之间均具有较强的空间依赖性,随机因素占总变异程度较低,最大相关距离在2 600~3 900 m。该研究为当地农业灌溉及精细农业的生产提供一定参考。     

土壤属性预测中Kriging参数对插值精度的影响研究

为了有效提高土壤属性预测中的Kriging插值精度,研究借助GS+5.1和ArcGIS 9.3等软件来分析河南省西平县宋集乡土壤全磷和有机质在不同参数条件下的Kriging插值精度,结果表明:决定系数R2最大的变异函数模型,插值结果误差不一定最低、平滑效应不一定最弱,需比较分析插值结果以选择合适的模型;近距离实验变异函数值r#(h)的拟合对提高Kriging插值精度具有重要意义,拟合变异函数理论模型时,除综合考虑各个r(h)#的拟合程度外,同时对近距离r(h)#应给予足够的重视;插值的最佳邻域样本量一般在内层和次内层邻域样本权重达到平稳时取得,对于样本点空间分布相同的不同土壤属性,空间相关性较弱(块金系数较大)的土壤属性,其Kriging插值的最佳邻域样本量较大。     

绿洲土壤表层含盐量空间变异分析的插值方法研究

为了比较土壤表层含盐量空间变异性研究的各种空间插值方法的优劣,以渭库绿洲为例,运用基于ArcGIS的4种空间插值方法（反距离加权、样条函数、克里格、协同克里格空间插值方法）,分析了土壤表层含盐量的空间变异性。并通过分析各个交叉检验统计量来验证评估数据的误差,从而选取最优的空间插值方法。结果表明:4种插值方法的插值结果基本能反映含盐量的空间分布特征,简单克里格法更适合绿洲表层土壤含盐量的空间插值;通过空间插值可以发现表层土壤含盐量呈现出东南高、西北低的态势。对渭库绿洲土壤盐分空间分布特征及空间变异进行了解,有利于土壤盐渍化的快速诊断,是盐渍化土壤治理和改良的重要基础。     

苹果主产区土壤养分空间分布特征及其影响因素——以陕西省礼泉县为例

客观、定量化分析土壤养分空间异质性及其影响因素,可为作物精准施肥提供科学依据。本研究以陕西省礼泉县苹果产区为研究区,基于“S”形的样点布设法采集果园0~40 cm土层的土壤样品,运用地统计学和GIS研究了土壤有机质、碱解氮、速效钾和有效磷4种养分的预测精度,并通过交叉验证和相对预测误差确定最优预测模型,绘制果园土壤养分空间分布图,综合分析土壤养分空间分布特征,及结合相关性分析和多元线性回归分析,探讨土壤养分的影响因素及其权重。结果表明:1在最佳变异函数理论模型下,普通克里格法对果区土壤碱解氮的预测精度高,协同克里格对其他3种养分的预测精度高。2土壤有机质的空间分布格局是由骏马-阡东和建陵-昭陵一带向中部递减;赵镇至史德镇的东部为碱解氮的高值区,分别向东、北和西南递减;速效钾的高值区主要分布在研究区南部,北部大多数地区钾含量偏低;有效磷的高值区分布在烽火和骏马镇、石潭-昭陵镇一线。3有机质与地形因子具有显著相关性,碱解氮受NDVI、土壤类型和地形因子的影响,速效钾与当地坡度、坡向具有显著相关性,但有效磷与三大类因子的相关性不显著。     

采样数量与空间插值方法对华北平原典型区土壤质量评价空间预测精度的影响

空间插值方法的差异以及采样数量不同对土壤质量评价空间分布的预测精度会产生影响。本文通过随机抽样的方法,以山东省禹城市的土壤质量指数为例,从359个土壤采样点中抽取了340,170,90,50,30五个样本子集,通过普通克里格、简单克里格、反距离加权法和样条函数法4种插值方法,分别对其空间变异和布局进行了解析和预测。结果表明：不同插值方法对预测精度影响不显著,而采样点数量则显著影响了土壤质量指数空间分布预测的精度。本文提出在华北平原县域尺度上,以土壤质量评价作为调查目的的土壤采样中,90个样点是比较适宜的采样数量。同时,将我们的结果与Cochran最佳采样数量计算公式获取的最佳采样量比较后发现,Cochran方法获取的最佳采样数量明显偏低,若不考虑实际的空间变异情况,仅仅使用Cochran公式可能会导致土壤质量空间预测不准确。