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。     

农田土壤养分的空间变异试验研究

以太谷县境内的一块冬小麦田为试验区,用手持GPS接收机,按50m×50m的网格定位采样,共采63个采样点,利用实验室化学分析的方法测量各个采样点的养分值,用ArcView3.3中提供的空间分析模块绘制土壤养分的空间分布图,通过分析其分布规律,可为农田精细施肥管理提供科学的依据。     

农田土壤水分和电导率空间变异性及确定其采样数的方法

应用传统统计学和地统计学方法 ,分析了 2个氮肥用量间夏玉米田间 2个 10 m× 10 m区域土壤含水量和电导率的空间变异性 ,在此基础上 ,应用普通克立格技术估算了未知点的土壤含水量和电导率 ,并确定了 2种土壤特性的合理采样数目。结果表明 ,不同的氮肥用量不但影响土壤电导率的分布规律 ,而且影响土壤含水量的分布规律 ;土壤含水量和电导率的半方差函数揭示了它们的分布具有强烈的空间自相关性 ,纯块金效应除外 ;在本试验条件下 ,应用克立格方法 ,土壤含水量和电导率采样效率比传统统计学方法提高 6～ 8倍     

田间土壤采样数据的统计特征与空间变异性研究

以英国Hillsborough农业研究所附近的一块7.9hm2的牧草田为研究区,区内以25m×25m网格点采样,共123个采样点.以土壤的pH,N,K,Mg,S,有机质含量为研究对象,分析其相应的统计规律,同时采用地统计的半方差分析和克立格方法研究了土壤各特性的空间变异性及其空间插值.     

不同采样幅度和间距下压砂地枣树土壤水分的空间变异性研究

为了探明西北地区特有的压砂地枣树土壤水分的空间变异及其尺度效应,本文基于野外试验,选取32m×32 m区域,并在此基础上改变采样幅度和采样间距,基于经典统计学和地统计学理论,研究了不同采样幅度和间距条件下0-50 cm土层土壤含水量的空间分布特征及其空间变异性。结果表明,对于所有5种采样幅度(32m×32 m、28 m×28 m、24 m×24 m、20 m×20 m和16 m×16 m),随土层深度的增加,土壤含水量呈减小的趋势,而变异系数呈增大的趋势,空间变异强度基本表现为弱变异至中等偏弱变异;当采样幅度增大时,土壤含水量的变异系数Cv、块金值C0及变程A均不断增大。对于4 m、8 m和12 m这3种采样间距,当采样间距增大时,土壤含水量的块金值C0不断增大,变程A不断减小,而变异系数Cv不受影响。在不同尺度内,土壤含水量均存在强烈的空间自相关性。各土层土壤含水量在不同采样间距下的空间分布形态相似,多处出现明显的"隆起"与"凹陷",受地形影响显著,并随着采样间距的增大,逐渐平坦化,8 m为较合理的采样间距。     

平移喷灌机变量灌溉决策支持系统研究

依据农田内土壤含水量的差异性,有针对性地进行变量灌溉,既可节约用水又可提高经济效益。该变量灌溉决策支持系统由不同采样点实测量土壤含水量,利用土壤水分预报模型,可预测田块实时的土壤含水量,然后与作物的轻旱指标、重旱指标比较可决定是否灌溉。灌溉量可以根据耗水—产量模型,通过经济效益分析来决定,进而可生成冬小麦的灌溉处方图,用以指挥喷灌机的运行。系统利用GIS组件MapObjects在VC 平台上开发,可以实现地块信息的查询、数据存储、管理和分析等功能。     

广西桂林不同植被覆盖下土壤含水量空间变异性研究

以桂林市农业科学院的大豆地、梨树地、甘蔗地为例,分析3个试验区土壤表层0~6cm土壤含水量变化规律以及空间分布特征。结果表明:降雨是影响土壤表层土壤含水量变化的关键因子,耕作方式也在一定程度上影响土壤含水量变化,梨树地土壤含水量是三者之中最高,甘蔗地土壤含水量次之,大豆地土壤含水量最小;3个试验区在3种不同土壤水分状态下的土壤含水量空间分布属于中等程度的空间相关性,受降雨因素和人为因素共同制约,在不同条件下他们各自占有的权重不同;尽管不同的植被覆盖条件以及人为因素干扰会影响土壤含水量空间分布,但是土壤含水量较高的区域相对稳定,表明土壤本身具有恢复其空间分布稳定性能力。     

克拉玛依干旱生态农业区土壤有机质与全氮空间变异特征研究

在新垦荒地以 15m× 15m的网格采样 ,对不同层次土壤有机质与全氮空间变异性进行研究。结果表明 :新垦荒地土壤有机质与全氮含量均为低水平 ,且在土壤表层富集作用不明显 ;不同层次土壤有机质与全氮的空间变异特征具有一定的差异 ,但结构性因素对有机质与全氮的空间变异起主导作用。     

黄河中段不同河流阶地枣树林土壤水分的特征

利用轻型人力钻采集土壤剖面样品,采用烘干称重法测定土壤含水量,研究了黄河中段河流不同阶地枣树林地土壤垂直剖面水分含量的变化特征。结果表明:黄河中段河流一级阶地土壤含水量最高,平均含水量为12.64%,在2.0 m以下土层中无干层发育,土壤水分有效性为中效水及易效水;一级阶地土壤水分输出量小于输入量,土壤水分处于正平衡状态,水分循环为大气—植物—地表径流—土壤—地下水的正常水气循环模式。河流二级阶地两个采样点2.0～5.0 m土层均有干层发育,其中靠近山丘的采样点(A采样点)平均含水量为11.39%,已发育轻度干层,在2.0 m以下土层土壤水分基本上为难效水,而远离山丘采样点(B采样点)平均含水量为6.66%,已发育中度及严重干层,土层土壤水分大部分已处于无效水状态;二级阶地土壤水分输出量大于输入量,处于负平衡状态,水分循环以地表水循环为主。     

昌黎黄金海岸国家级自然保护区土壤理化性质空间分布及影响因素

【目的】探究昌黎黄金海岸国家级自然保护区土壤理化性质空间分布特征,为建立保护区植被生态系统的良性循环提供科学参考。【方法】采用 1 000 m×1 000 m 网格取样的方法确定 57 个采样点,分别采集0~10 cm 和 10~20 cm 土壤样品进行理化性质测定,利用克里金插值 法进行空间制图,根据相关分析和方差分析探讨影响因素。【结果】保护区土壤理化性质水平分异明显,距海越远,部分理化性质指标值越高;土壤质地主要分为砂土、壤质砂土、砂质壤土及粉壤土四类,其中砂土占 70% 左右,砂粒含量达到 85%~100%;七里海实验区西部为盐土,全盐量为 5.22 g/kg,沿海以非盐化和轻度盐化为主。各指标间显著相关,其中土壤容重与含水量、养分指标呈显著负相关;除容重外,土壤含水量与其他 6 种指标之间呈显著正相关;4 种养分指标之间互为正相关关系,pH 值与有效磷、速效钾及全盐量呈显著正相关。此外,土壤理化性质分布格局受距海岸线距离、土地利用类型、土壤类型等因素的影响。其中距海岸线距离因素所起作用较大;耕地土壤含水量和养分含量显著高于林地、草地和未利用地;与潮土和滨海盐土相比,滨海风沙土的土壤容重较高,但含水量、有机质含量、全盐量和 pH 值较低。【结论】七里海实验区西部树种选择应以耐盐碱植物为主,陆域缓冲区、陆域核心区南部和金沙湾实验区应选择耐旱、抗风的良种壮苗。     

晋西黄土区土壤水分空间异质性的地统计学分析

土壤水分的空间分布存在着一定的随机性和结构性特征,而对不同尺度土壤水分空间变异规律的研究是土壤水分研究中的热点问题.该文通过2004—2005年对山西吉县蔡家川小流域不同取样尺度（20 m×20 m、2 m×2 m） 391个样点土壤水分的测定（TDR土壤水分测定法）,使用地统计学方法进行土壤水分的空间异质性分析,以区域化变量理论为基础,以变异函数为主要工具,以克立格法为基本方法进行土壤水分异质性研究.结果表明:研究区土壤水分的理论变异模型为球状模型,20 m×20 m网格取样变程为494.16 m,2 m×2 m网格取样变程为27.4 m,试验区土壤水分的变异属于中等程度的变异;通过克立格插值估计,整个研究区坡面土壤水分平均值为10.94%（0～30 cm）和11.88%(30～60 cm).      

Determining placement criteria of moisture sensors through temporal stability analysis of soil water contents for a variable rate irrigation system

Developing placement criteria for soil moisture sensors is crucial in increasing the practical functionality of a variable rate irrigation (VRI) system. In this field study, the temporal stability pattern of soil water content was compared between VRI and uniform rate irrigation (URI) treatments during growing seasons of winter wheat and summer maize to determine the placement criteria of soil water sensors. The 1.64-ha experimental site located in a highly variable alluvial flood plain was divided into four management zones according to the available water holding capacity ranging from 152 to 205 mm within the 0.6 m soil profile. In each zone, two sub-zones were created to represent VRI and URI treatments. A temporal stability analysis of soil moisture was conducted by regularly measuring soil water contents at 62 locations in the field during the growing seasons. Results showed that the VRI management changed the overall similarity of soil moisture spatial patterns when crop water consumption was provided mainly by irrigation water rather than precipitation. In each management zone, every measuring position was a time-stable location with respect to the mean soil water content. Significant linear regressions were detected between the mean clay percentile in each management zone and the clay percentile representing the mean soil water content sites, and a nearly equivalent value of fitted equation coefficient was obtained for winter wheat (1.15) and summer maize (1.19). These results demonstrated that the temporal stability of soil water content spatial patterns still existed in each management zone with the VRI management, and the clay percentile supplied a priori identification for placement of soil moisture sensors.     

农田土壤特性的空间变异性及Kriging估值法

以自相关和半方差函数对 40 m× 45m面积内的 90个点进行了土壤容重、田间持水量的空间变异性研究。结果表明 ,土壤特性表现出空间变异结构 ,但不是完全的随机变异 ,在一定范围内存在着空间相关现象 ,且空间结构无明显的方向 ,并对以空间变异结构为基础的 Kriging估值法作了探讨 ,其较普通平均法估值精度高。     

冀中南冬小麦-夏玉米一年两熟农田土壤水分变化规律研究

为研究冀中南地区冬小麦-夏玉米一年两熟种植制度下农田2m 土体含水量和储水量的周年变化规律,在自然生产条件下对轮作期2m土体水分含量变化进行了分析。结果表明：小麦季与玉米季的2m土体总储水量变化不同,其中,小麦季属于利用消耗期（亏损111.8 mm ）,玉米季属于蓄水增墒期（盈余111.8 mm）,但轮作周年内土壤水分实现了亏盈平衡。小麦对土壤水利用得不充分,尤其是对深层土壤水的利用率很低,小麦收获后（土壤储水的低谷）2 m 土体仍有存水397.3 mm,其中可利用的有效土壤水为90～147 mm,150～200 cm土层含水量仍达16％以上。因此,小麦季应采取“旱胁迫”栽培技术,充分利用深层墒,提高对土壤水的利用率。     

岩溶地区不同土地利用方式下土壤斥水性的空间变化

以广西桂林市农业科学院大豆、甘蔗及梨树植被覆盖的土壤为例,研究不同土地利用模式下土壤斥水性的空间变化。通过对每个试验区面积为135 m×105 m的100个测量点应用滴水穿透时间法(water drop penetration time,WDPT)进行土壤斥水性测量,利用土壤含水量确定干旱(0.062±0.025)cm~3·cm~(-3)、中等(0.151±0.045)cm~3·cm~(-3)和湿润(0.237±0.086)cm~3·cm~(-3)的土壤水分条件。运用地统计方式,对土壤斥水性进行空间变化分析。结果表明:在干旱和湿润水分条件下,WDPT的大小均表现出梨树地最大,甘蔗地次之,大豆地最小,与土壤含水量和有机质大小的变化一致,但是在中等水分条件下,WDPT均值大豆地高于甘蔗地,同时3个试验区的滴水入渗持续时间都达到最大。土壤斥水性的地统计分析结果表明,在3种水分条件下,3个试验区的空间结构比基本上大于75%,空间相关性较强。在土壤斥水性的高阈值空间分布上,甘蔗地的稳定性比大豆地强,而梨树的空间分布稳定性最弱。研究结果说明人类的活动会对土壤斥水性空间稳定性产生干扰,但土壤本身仍具有恢复其空间分布稳定性的能力。     

不同覆膜方式对陇东春玉米土壤水分和产量性状的影响

为明确不同覆膜方式对陇东春玉米的土壤水分时空变化及春玉米的农艺及产量性状的影响。设置Aa全膜双垄沟播冬前覆膜、Ab全膜双垄沟播顶凌覆膜、Ac全膜双垄沟播播期覆膜、Ba半膜冬前覆膜、Bb半膜顶凌覆膜5个处理,通过测定0~200 cm土壤水分,探明不同覆膜方式在玉米不同生育期土壤水分时空变化规律。研究表明：5个处理播种期耕层土壤含水量最高,15.99%～21.26%,平均18.81%,Aa、Ab土壤含水量分别达到21.26%、20.33%,较Ac 15.99%增加33%和27.2%,Ba、Bb土壤含水量分别为18.41%和18.04%,低于同时期全膜覆盖,比Ac分别增加15.1%和12.8%。影响土壤水分的因素依次为,覆膜时期＞覆膜方式。冬前、顶凌覆膜是旱作玉米蓄水保墒的有效措施且效果显著。苗期各处理耕层土壤含水量最低,土壤含水量处于10.42%~13.95%之间。5个不同覆膜方式与覆膜时期下,播期土壤含水量＞苗期土壤含水量＞孕穗扬花期土壤含水量＞乳熟蜡熟期土壤含水量,5个处理中20~40 cm土层含水量最低,土壤水分递减率表现为：半膜顶凌覆膜＞半膜冬前覆膜＞播种全覆膜＞顶凌全覆膜＞冬前全覆膜。Aa 667m产量969.02 kg,667m产值1 807.2元, 667 m纯收益1 129元,较Bb增产22.43%,667 m增收307.3元,产投比2.17。综上,通过分析不同覆膜方式对陇东春玉米土壤水分和产量性状的影响,揭示了干旱地区全膜双垄沟播技术增产机理。     

土壤剖面基础性质差异对农田水氮过程和作物产量的影响

【目的】华北平原地区是中国最重要的冬小麦和夏玉米生产基地,不同农田土壤基础性质差异是造成该地区农田生产力空间变异的基本原因。通过研究该地区冲积始成土冬小麦-夏玉米轮作农田土壤剖面性质对水氮过程以及作物产量形成的影响,以期为该地区高产农田的水氮利用与管理提供参考。【方法】选取位于山东省泰安市研究区3块具有不同土壤基础性质且产量存在显著性差异的农田,进行3年田间试验,测定土壤剖面的土壤基本性质,具体包括机械组成、饱和导水率、田间持水量、永久萎蔫点、有机碳、全氮;监测土壤剖面0-160 cm的水分和硝态氮的动态变化以及作物生物量、叶面积指数和产量等。运用根区水质模型（RZWQM）对各农田的水氮过程进行模拟计算。【结果】RZWQM模型在整体上可以很好地模拟2009年10月至2012年9月3年不同基础土壤性质农田水分、无机氮、作物产量、地上部生物量和叶面积动态特征,并计算各农田水氮平衡项。各农田土壤基础性质差异对水氮过程及产量形成的影响具体为：高产农田0-160 cm剖面的最大有效贮水量为223 mm,分别高出中产和低产农田28和56 mm,同时30 cm深度以下土层具有相对较低的饱和导水率。该基础性质差异使得高产农田年均水分损失（地表径流+深层渗漏）仅为150.3 mm,分别低于中产和低产农田5.7和26.4 mm,从而使高产农田作物受到相对低的水分胁迫。高产农田土壤表层土壤有机碳含量较中低产田高,而碳氮比则较低,使得高产农田具有更高的净矿化氮量（较中产和低产农田高52.0和82.6 kg·hm^-2）,且较低的氮损失（氨挥发+氮淋洗+反硝化作用）,较中产和低产农田分别少6.9和10.9 kg·hm^-2。高产农田的水分利用效率（WUE）为2.32 kg·m^-3,分别较中产和低产农田高12.1%和6.8%,这是因为高产农田受到较低的氮素胁迫。在本研究区不同土壤基础性质农田的氮素利用效率（NUE）差异不显著。【结论】在华北平原冬小麦-夏玉米轮作区,理想的土体构型能够存储更多的有效水,高土壤有机碳含量和低的碳氮比能矿化出更多的无机氮,保障了充足的水氮供应,减缓作物受到的水氮胁迫,从而获得高产。