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土壤机械组成作为一种成分数据,为满足其空间插值的定额、非负、线性无偏和最优要求,通常需要对其进行转换。本文以宁夏银北地区土壤机械组成数据为例,引进了球坐标转换方法,利用经球坐标转换、对称对数比转换和非对称对数比转换后的数据进行普通克里格插值,分析了球坐标转换方法对土壤机械组成数据转换的可行性与科学性,并比较了不同转换方法对土壤机械组成空间预测效果的影响。结果表明:球坐标转换方法能满足土壤机械组成空间插值要求,对于研究区砂粒、粉粒的空间插值精度较对称对数比转换和非对称对数比转换方法高,而对于黏粒,其插值精度却逊于对称对数比转换和非对称对数比转换方法。本研究为土壤机械组成空间插值提供了一种易于理解、计算量小、不需要考虑零值、又能保证一定插值精度的转换方法。 相似文献
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银北灌区是宁夏土地整治和高标准灌溉绿洲农田建设的重点区域。该区域耕荒地交错分布、土壤盐渍化严重。通过模型分区模拟,在土地整治过程中建立完整、配套的灌排系统是解决区域土壤盐渍化的有效措施。该研究以银北灌区典型区域-西大滩为例,综合考虑荒地与耕地土壤属性的空间变异性,以2015-2016年土壤盐分数据进行率定,2017年盐分数据作为验证,利用SahysMod探索在土地整治过程中不同灌排管理下未来10 a内土壤水盐动态变化。结果表明,现有灌排管理下(即灌水量为670 mm,灌溉水电导率为1.05 dS/m,排水沟深1.5 m),荒地土壤盐分在预测初期(2017-2022年)逐年升高,预测后期(2023-2027年)变化平缓;耕地土壤盐分在预测初期变化缓慢,预测后期逐年增加。加大灌水量是解决土壤盐渍化的一个重要途径,可以有效延迟耕地盐分累积到障碍水平的时间;在灌溉水电导率为0.6 dS/m情况下,未来10 a内耕地都不会受到盐害胁迫;现有灌排管理下,在2024年以后作物生长就会受到盐害胁迫,当灌溉水电导率继续增加时,作物生长受到胁迫的时间相应提前。通过土地整治,加深排水沟深度可以延迟土壤盐分达到障碍水平的时间。在整治过程中深为2.2 m的排水沟,可保证未来10 a内耕地盐分小于1.7 dS/m,区域内玉米可正常生长。研究可为在土地整治过程中的灌排管理及土壤盐渍化防治提供建议。 相似文献
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土壤重金属合理采样数目确定和空间变异特征分析是进行土壤重金属相关研究工作的前提和基础,为评估土壤重金属混合样采样数目和空间变异研究进展,通过广泛查阅国内外相关文献,对土壤重金属混合样本数、混合样分样点数目、组间及组内误差与空间变异耦合规律现状及未来研究方向进行了评述。结果表明:目前,已有研究只关注于已知变异单元内正态分布下混合样采样数目的确定,对于已提出的偏态分布下合理采样数目确定方法,均存在着采样数目高估或者低估现象,而且只关注于混合样点合理采样数目确定方法研究;针对不同的误差控制需求、正态或偏态分布、已知或未知变异单元,确定土壤重金属混合样本数及混合样分样点数目方法研究尚未开展;对于采样数据符合偏态或正态分布下,增加土壤混合样、混合样分样点数目与组间误差、组内误差降低趋势关系拐点尚不清楚;土壤重金属混合样本及混合样分样点数目与空间变异耦合规律也尚不明确。因此,识别增加土壤混合样、混合样分样点数目与组间误差、组内误差降低趋势关系的拐点,优化土壤重金属混合样本数、混合样分样点数与土壤重金属总体采样数目的关系,结合空间变异预测模型,构建样本量计算和空间变异识别的耦合模型,揭示土壤重金属混... 相似文献
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为探索更加科学的土壤属性三维空间模拟方法,以各项同性三维普通克里格法为对比方法,采用均方根误差(root mean squared errors,RMSE)和标准化克里格方差(mean squared deviation ratio,MSDR)以及空间模拟方差图等,评价比较了各项同性和顾及各项异性的三维模拟方法的模拟效果。结果显示:三种方法模拟的土壤有机碳三维空间分布格局基本一致。随着土壤深度的不断增加,土壤有机碳含量较高的斑块逐渐减少,垂直方向上总体呈现出土体上部高下部低的格局。顾及各向异性能在一定程度上克服普通克里格法常出现的牛眼和趋中效应等缺陷问题。顾及各向异性基于Markov 的同位置协同格里格法模拟效果最佳。该法的 RMSE 值最小(1.6215),相比于各项同性三维普通克里格法 RMSE提高将近50%,特异值覆盖比率最大(76.15%),模拟精度最高,能够更好地突出波动性,体现特异值;该方法的 MSDR最接近1(1.4409),且模拟的土壤有机碳质量分数总体方差均值最小(2.08)。研究成果将为区域土壤属性三维空间有效模拟提供方法参考。 相似文献
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为了评估“十四五”期间宁夏高速发展的畜禽养殖业带来的污染及对环境承载压力的影响,基于宁夏畜禽养殖数据,采用排泄系数法估算了化学需氧量(COD)、氮磷产生情况,在此基础上计算了畜禽粪便的耕地负荷。基于计算畜禽养殖环境适宜性、土地承载力及养分承载力,评估“十四五”期间将面临的环境承载压力。结果发现:(1)全区畜禽养殖所带来的COD、氮、磷排放量分别为123万、6.86万、7440 t。(2)从全区的环境承载压力来看,全区畜禽养殖环境适宜性区域主要分布在南部山区。各市畜禽粪污土地承载能力均大于畜禽养殖量,而利通区养殖量是粪污土地承载能力的3.1倍,超出当地土地承载能力,养殖污染风险极大。银川市区、利通区及泾源县无法实现粪肥全部还田,养分承载压力大。(3)“十四五”期间,畜禽养殖量逐年增加,在2025年氮排放量达12万t,比2020年增加了5万t;磷及COD排放量达1.2万、251.7万t,分别是2020年的1.7、1.5倍。在2025年耕地负荷预警值更是达到了3.50的高度,因此从适当控制养殖规模、严格执行生态消纳、加强粪污肥料化利用、科学治污、粪污集中处理中心建设及政策扶持6个方面提出对策建议。 相似文献
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基于自组织特征映射神经网络的中国耕地生产力分区 总被引:4,自引:1,他引:3
【目的】耕地生产力的高低直接关系到国家粮食安全,科学分析不同区域耕地生产力构成要素及其影响机制、摸清耕地资源状况,对于把握耕地资源利用的科学决策、实现耕地产能提升,特别是支撑省域土地整治以及高标准基本农田划定、保障国家粮食安全战略具有重要意义。【方法】基于中国31个省(自治区/直辖市)的土壤肥力、气候条件、地形地貌等自然条件及经济投入、效益反馈等社会统计数据,建立构成自然要素及社会经济要素的指标体系。根据粮食作物单产对耕地生产力分级,并结合以往区划确定耕地生产力区。在深入剖析耕地生产力与其构成素要素之间的复杂、高维、非线性关系基础上,采用自组织特征映射神经网络模型,通过U-矩阵面板以及变量位面对评价单元耕地生产力6个自然要素、5个社会经济要素构成的高维复杂数据进行可视化和空间聚类,识别不同空间格局下耕地生产力的差异性和相似性,直观反映耕地生产力构成要素变化的敏感分布区域,并基于耕地压力指数校正。最后,将聚类结果与耕地生产力分级结果叠加,并结合综合性、相对一致性、区域共轭性、行政单元完整性等原则进行适当调节,确定耕地生产力亚区。【结果】不同省域的土壤肥力、气候条件、地形地貌及经济投入、效益反馈方面有显著的空间差异性和发展的非均衡性,进而将自然要素、社会经济要素均聚为6类。以此为依据,将中国耕地生产力划分为10个耕地生产力区、24个亚区,其中耕地生产力区包括东北平原区、华北平原-丘陵区、黄土高原区、四川盆地、长江中下游平原区、华南丘陵区、云贵高原区、内蒙古高原区、西北内陆区、青藏高原区。耕地生产力亚区是根据自然要素、社会经济要素的可视化特征和空间聚类结果对耕地生产力区的区域优势及限制因素的细化及简要说明,并基于耕地压力指数校正,最终建立起中国耕地生产力分区系统。【结论】分区综合考虑了由自然要素、社会经济要素及耕地压力指数共同构成的区域耕地生产力主导因素及关键问题,分区系统与客观实际相吻合,表明自组织特征映射神经网络模型是一种耕地生产力要素分区与敏感区域识别的科学有效方法,通过空间可视化与要素聚类分析,揭示了不同区域的耕地生产力现有优势、限制因素。 相似文献
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土壤重金属调查采样数目的确定方法研究进展 总被引:2,自引:1,他引:1
在土壤重金属调查中,合理确定采样单元的采样数目对保障其数据精确性及土壤污染风险评估和防治具有重要意义。该文通过广泛查阅国内外相关文献,对表层土壤重金属采样数目确定方法现状及未来研究方向进行了评述;基于经验型、统计学及经验统计学方法系统分析了土壤重金属采样数目确定方法的优缺点。结果显示在确定采样数目时缺乏对采样单元的考虑;采样数目更多的集中于经验型,相对缺乏基于统计学及经验统计学的应用。在采用统计学方法确定采样数目时,更多地集中于正态分布下的采样数目确定,而大多忽视了土壤重金属含量的非正态分布及其对采样数目的影响;尽管有部分学者提出对数正态分布下采样数目的确定方法,但是该分布下采样数目的精确算法过于复杂,不同修正公式的应用范围也有所限制,不足以涵盖在不同变异下的采样布点,而且存在高估或低估采样数目的风险。因此,明确采样尺度或采样单元,加强基于统计学或经验统计学确定采样数目方法的研究,探索对数正态分布下合理采样数目的确定方法,寻找出适合中国土壤重金属采样数目确定方法是实现土壤重金属风险评估和污染治理的重要保障。 相似文献
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土壤有机碳空间变异性对采样密度的响应研究 总被引:3,自引:0,他引:3
以北京地区土壤有机碳(SOC)为目标变量,对比4种不同采样密度下SOC质量比空间变异的结构变化以及在不同采样密度下不同空间预测方法对SOC质量比空间预测不确定性方面的表现。结果表明,SOC质量比关于地形因子的趋势属于宏观趋势,以低采样密度的趋势拟合效果最优;随着采样密度的增加,SOC质量比及其去趋势后残差的系统内部随机变异逐渐增强,结构变异逐渐减弱,变异函数的分布也越平稳,空间预测的不确定性也逐渐减小。另外,变异函数的变程可能也影响空间预测的不确定性;增加采样密度和引入地形因子辅助的回归克里格法均可以提高北京地区SOC质量比的预测精度;在预测精度不降低的情况下,引入地形因子辅助可以在一定程度上减少采样的数量。 相似文献
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