空间变异理论在土壤特性分析中的应用研究进展

空间变异理论是研究随机变量空间变异性的理论.该理论是建立在地统计学基础之上,其研究的主要对象就是那些在空间上具有一定变异性的随机变量.空间变异理论被广泛应用到土壤学、生态学、地质学、水文学、气象、资源环境及其存在"空间变异性"的领域.对空间变异理论的研究方法进行简要的介绍,并且对空间变异理论在土壤的物理、化学特性及微量元素中的应用研究进行介绍.在对空间变异理论的研究方法和在土壤特性中应用的归纳和分析中,指出空间变异理论在理论和应用中存在的问题并为其提出展望.     

土壤速效氮、磷、钾含量空间变异特征及其影响因子

利用地统计学和GIS相结合的方法,探讨了双流县土壤速效氮、磷、钾含量空间变异特征及其影响因子。结果表明:1) 土壤速效氮和速效钾含量具有强烈的空间相关性,相关距离分别达38754 m和56187 m,结构性因子是影响其空间变异的主要因子;土壤速效磷含量具有中等空间相关性,相关距离为24210 m,其空间变异受结构性因子和随机性因子共同影响。2) 土壤速效氮含量主要由北向南逐渐降低;速效磷含量主要在东北向西南及东南向西北方向上逐渐降低,而速效钾含量主要由东南向西北逐渐降低。3) 土壤速效氮含量在不同土壤类型及地形地貌间呈极显著差异;土壤速效磷含量在不同成土母质及地形地貌间呈显著或极显著差异;土壤速效钾含量在不同成土母质间呈极显著差异。土壤速效氮、磷、钾含量高值区单位面积化肥施用量明显高于低值区。     

太湖地区典型水稻土中速效磷变化规律研究

为了定量研究太湖地区农田土壤中速效磷的变化情况,本文对不同季节太湖地区三种典型水稻土(白土、黄泥土和乌栅土)中土壤速效磷的含量进行了分析。结果表明:速效磷含量在土壤剖面中由上层到下层呈现逐渐递减的趋势。三种土壤均以耕层含量为最高,在45cm以下基本上趋于稳定,但在接近地下水时又略有上升。季节性变化方面,速效磷含量一般在2月份的小麦分蘖-拔节期和9月份的水稻齐穗期较高。影响土壤速效磷含量的因素很多,经分析:土壤速效磷的含量与土壤的有机质含量呈极显著的线性正相关关系;旱作条件下与全磷含量之间呈显著的幂函数相关关系,在水作条件下与全磷含量之间呈极显著的线性正相关关系;与土壤的pH又有显著的线性负相关关系。     

鲁西平原毛白杨造林地土壤全氮空间变异性研究

以位于鲁西平原冠县毛白杨6.0hm2造林地为研究区,将土壤在水平方向按50m×50m分为24块样地,每块样地分为0～20cm,20～40cm,40～60cm三层取样,进行三维空间采样和室内土壤全氮含量测定,对土壤全氮空间分异规律进行研究。结果表明:研究区土壤全氮在林地尺度存在一定的空间变异;从研究区土壤总体分异状况看,土壤全氮含量范围是0.02～0.46gkg-1,总体均值为0.17gkg-1,三个层次土壤全氮含量分别为0.33±0.06gkg-1,0.14±0.04gkg-1,0.05±0.02gkg-1,全氮含量属于最低水平。三个层次土壤全氮含量变异系数分别为19%、32%、39%,变异程度属于中等变异水平,土壤全氮随着土层加深分异程度明显增大。土壤全氮含量在不同土壤层次水平变化复杂,0～20cm层西北高,东南部低,20～40cm和40～60cm两层变化恰好与之相反。研究结果可为毛白杨造林试验地布设、养分精准管理、确定合理采样数提供依据。     

小流域土壤可蚀性的空间变异及其在不同土地类型下的比较

以武陵山区女儿寨小流域为研究区,在流域内进行高密度采样的基础上,利用EPIC模型中土壤可蚀性K值计算方法与地统计学分析方法计算并分析了流域土壤可蚀性K值及其空间变异,结合流域土地利用图,运用面积加权平均计算了各土地利用类型下的K值并进行比较,结果表明:流域K值变化范围为0.2451~0.4623,均值为0.3289,变异系数为0.1295,流域K值存在中等程度的空间变异。K值总体分布趋势为从流域海拔低处向海拔高处逐渐减小,受人为干扰较多的区域其K值也较高。各土地利用类型下的面积加权平均K值,以果园0.3769最大,油桐0.2607最小,植被类型下的K值均低于除耕地外受人为影响因素较大的地类,说明植被在不同程度上改善了土壤性质,提高了土壤的抗侵蚀能力,但K值的大小与植被类型的差异有关。     

曲靖烟区土壤有效中量元素的空间变异特征及影响因子研究

为研究曲靖烟区土壤有效中量元素的空间分布特征及其影响因素,本文采用GPS技术在曲靖烟区采集2088个土壤样品,利用原子吸收分光光度法测定样品有效钙、有效镁和有效硫含量,利用地统计学和经典统计学分析了3种有效中量元素的空间变异特征及其影响因素,以为曲靖烟区土壤中量元素科学有效地分区管理及烤烟合理施肥提供依据.结果表明,曲...     

干旱荒漠区污水灌溉山地园林土壤养分的空间变异特征

以乌鲁木齐市雅玛里克山污水灌溉区为例,采用地统计学方法研究了干旱荒漠区山地园林污灌区土壤中的6种土壤养分指标全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K的空间变异特征。结果表明,6种土壤养分指标的变异系数在8.34%～39.68%之间,全N、全P、速效P服从正态分布,全K、速效N、速效K服从对数正态分布。所有养分的块金值与基台值之比都在25%以下,说明结构性因素控制这些养分的含量分布,导致样点之间的空间自相关作用强。土壤养分的相关距变化范围为19.1～116.7 m。因为灌溉污水的影响,强矿化作用使得全N、速效N在质地粗轻的山坡含量较高,而氨挥发则造成全N、速效N在质地细重的谷地含量较低,偏弱碱性的污水加剧了P的固定,使研究区内全P、速效P含量整体偏低,但同时偏弱碱性的污水促进了K的释放,使速效K含量明显提高。污灌能促进速效养分的释放,使养分之间具有一定相关关系。     

某流域农田土壤-水稻系统重金属空间变异特征及生态健康风险评价

为探讨某流域农田土壤-水稻重金属污染状况、空间变异特征及生态健康风险,2017年9—11月期间陆续在该流域采集水稻籽粒样品以及对应水稻田土壤样品各938个,测定其Cd、Hg、As、Pb和Cr 5种重金属含量,并基于ArcGIS和SPSS对土壤和水稻籽粒中不同的重金属生态健康风险进行评价。结果表明:从研究区土壤和水稻籽粒的重金属空间变异与分布规律来看,Cd、Hg、As和Pb为中等空间自相关性,Cr空间相关性则较弱;水稻籽粒中5种重金属的空间相关性均较弱。流域耕层土壤5种重金属中除Cr外,其余含量均较高,并且在南部中心区域呈现一个明显的大斑块污染区,向四周平缓扩散;水稻籽粒中Cd和As风险较高,主要在流域沿岸地区。从研究区土壤-水稻重金属污染风险分布情况来看,不同区域的重金属风险存在明显差异。耕层土壤重金属风险指数跨度较大,处于轻微风险;水稻籽粒风险指数跨度较小,不同区域的水稻籽粒重金属风险差异不明显,有11个点位属于中等风险级别,其余属于轻微风险级别。     

纳帕海退化湿地土壤有机质空间变异研究

对云南省西北高原纳帕海湿地生态系统受不同强度人为活动干扰的土壤有机质空间分布状况进行研究,通过统计学特征值和土壤退化指数分析,结果表明:纳帕海湿地土壤有机质含量的水平空间分异为沼泽>沼泽化草甸>垦后湿地>草甸,变异程度为44.68%,垂直空间分异上差异显著,表层土壤有机质含量高于亚表层,变异程度沼泽化草甸63.32%,草甸54.95%,垦后湿地49.93%,土壤退化指数定量反映了不同强度人为干扰下湿地土壤有机质的退化程度,即原生沼泽随人为活动干扰强度加剧而退化程度加深.     

2000—2020年东北黑土区耕地单产时空格局演化特征

为揭示东北黑土区耕地单产时空演变规律,本研究以县域为评价单元,基于时空演变与区域差异的研究视角,采用NPP换算耕地单产的方法,探究2000—2020年东北黑土区全域及其县域单产时空格局演化特征。研究表明：1)2000—2020年东北黑土区全域耕地单产在时序上呈波动上升趋势,共增加了0.79 t/hm²;低单产县、中单产县、高单产县数量减少,较高单产县数量增加,耕地单产内部差异基本不变。2)东北黑土区不同县域耕地单产在空间上非均衡状态明显。其中低单产县分布于黑土区西南部,中单产县集聚于黑土区西部,较高单产县分布于黑土区西北、东北与南部,高单产县分布于黑土区东南部。全域单产变化幅度沿“肇东—虎林”连线递减分布。3)结合区域单产与地形起伏度分异可知,东北黑土区单产受地形起伏度影响较大,且起伏度高值区与县域单产高值区具有一致性。研究框架及结果对县域单产提升等具有积极意义。