干旱草地土壤含水量空间变异的尺度效应初步分析

文章以内蒙古鄂尔多斯天然草地为研究对象,针对干旱草地土壤分布的复杂特性,以不同采样尺度上的土壤含水量为研究对象,探讨其在不同尺度下的空间变异规律,以增强对草地土壤特性复杂变化的认识和表征。     

江西省土壤抗侵蚀性空间变异表述方法研究

依据江西省第二次土壤普查资料,以侵蚀 - 生产力评价模型（ EPIC ）中的 K 值作为土壤抗侵蚀性的衡量指标,通过 ArcGIS9.2 和 GS+9.0 软件,分析比较了反距离权重插值法、径向基函数插值法和普通克里格插值法。对江西省土壤抗侵蚀性空间插值的精度。结果表明：研究区域土壤抗侵蚀性的变化范围为 0.149 2 ～ 0.415 7 ,均值为 0.283 9 ,变异系数为 18.06% ,存在中等程度的空间变异性,块金系数为 11.09% ,具有强烈的空间相关性;综合考虑各种插值方法的交叉验证结果和插值效果,认为普通克里格插值法最佳;研究区域土壤抗侵蚀性的空间分布有从东、南、西向中部、北部和东北部不断减小的趋势,且与各土壤亚类抗侵蚀性均值的空间分布规律趋于一致。     

空间变异理论在土壤科学中的应用

文章综述了国内外空间变异理论在土壤科学中的研究进展情况,简单介绍了其研究方法,并指出将地质统计学与其它非线性科学结合起来应用于各个领域将成为以后的发展趋势。     

土壤可蚀性因子空间变异表述系统研究及应用

为推动我国土壤侵蚀预测预报技术的发展,利用ArcGIS Engine二次开发的优势,构建了基于ArcGIS平台的土壤可蚀性因子空间变异表述系统。该系统具有快速、简洁加载空间数据并对空间数据进行空间插值分析、精度验证以及要素空间变异表述等特点。可对土壤因子进行高效查询和分析研究,提高土壤侵蚀研究的科学性、准确性,使防止水土流失工作的规划、管理和决策更加科学化、数字化,具有较大的应用潜力。     

黄河三角洲典型地区土壤有机质空间变异

为了掌握黄河三角洲地区土壤有机质的空间变异,以黄河三角洲典型县域垦利县为研究区,通过土壤采集、分析,利用GIS软件研究其土壤有机质在空间上的变异特征。研究结果表明:研究区土壤有机质含量较低,平均值为11.37 g/kg;变异强度不大,变异系数为27.19%;土壤有机质在垦利县东部分布相对稍高,呈狭长条带状,该处靠近黄河口,有机质存在冲积、淤积;垦利县南边土壤有机质含量较低,该区域属于滩涂、沙地,有机质富集不明显;研究区地形地貌平坦,农田基础设施配套良好,排水能力强,灌溉条件好,水源充分,上述因素空间上较为一致,对土壤有机质的空间变异影响不大;土壤类型、成土母质、地形对土壤有机质也没有显著影响。土壤质地对土壤有机质含量空间变异的影响还需要进一步研究。     

半干旱草地土壤粒径分形维数及空间变异特征

本文以毛乌素沙区内半干旱草地土壤颗粒为研究对象,运用地质统计学方法分析土壤颗粒大小含量及其分形维数的空间变异性,认为分形维数与沙粒含量线性负相关,与粘黏粒含量线性正相关。土壤黏粉粒损失导致土壤沙化加剧,分形维数减少,说明分形维数可以反映土壤颗粒物质的损失状况及土壤沙质荒漠化的程度。在20m采样尺度上,各空间变量由随机因素引起的变异占总变异的比例较小,自相关引起的变异比例较大。以分形维数的空间变异性表示土壤质地的分布,不但方法简单且更经济实用。     

基于地统计学的田间尺度下土壤盐分离子空间变异研究

土壤中可溶性盐的分析是研究盐渍土盐分动态监测与盐渍化防治的重要基础工作。利用地统计学方法研究了田间尺度下土壤盐分离子的空间变异特征,运用Kriging插值绘制了盐分离子的空间分布图。结果表明:除Cl-和Ca2+属强变异强度外,其他离子均具有中等变异强度;受结构性因素和随机性因素的共同作用,除Ca2+与总盐外,其余各盐分离子均具有中等强度的空间相关性,自相关距差异不大;Kriging插值图表明大部分盐分离子的空间结构性都较好,中部的离子含量明显低于其他方向。研究结果为孔雀河灌区盐渍化土壤的防治、改良和利用提供了理论基础。     

单双管微咸水膜下滴灌棉田根区土壤水电导率空间变异分析

土壤水电导率可直接表征土壤水易溶盐状况,为分析单、双管微咸水膜下滴灌棉田根区土壤盐分空间分布差异,采用WET探针对0～60 cm深度的剖面土壤水电导率进行网格化监测。通过统计特征值分析、半方差函数构建和Kriging空间插值等,获取土壤水电导率空间变异与分布特征。结果表明:单、双管滴灌模式下土壤水电导率均呈中等强度变异,且最优半方差函数拟合模型为高斯模型。同时,单管模式下结构性因素引起的变异强于双管模式。在试验壤土条件下,双管模式积盐程度相对较高,差异性达到了显著性水平(P 0. 05);单管模式则因相对较大的滴头流量,具有更强的横向渗流扩展洗盐能力。研究结果可为优化微咸水灌溉方式提供一定指导。     

考虑土壤特性空间变异的流域产流模型

为了模拟流域产流的空间变化,本文从土壤物理学与水文学相结合的途径出发,将标定理论引入流域产流计算中,用一个反映土壤特性空间变异程度且符合对数正态分布的标定因子将流域划分单元,通过对单元下渗曲线的标定和应用,建立了一个考虑土壤特性空间变异的流域产流模型。经在两个实际流域的初步应用证明,本模型具有物理概念明确,弹性大,适应面广,能够直接模拟产流面积的变化等特点,已获得较满意的计算结果。     

非饱和水流动态空间变异的随机分析

本研究首先根据野外３０ｍ×３０ｍ的小区域上以一定的间距布设１００个土壤张力监测网点，对土壤张力在空间和时间上变化进行了观测，并对土壤张力的空间变异结构进行了随机统计分析．然后以野外实测的土壤水力特性参数样本的统计分析结果为基础，在假设有关土壤水力特性参数及非饱和水分运动变量为二阶平稳随机场的条件下，应用小扰动分析法导出了层状土壤非饱和水流变量（张力）方差的解析结构．理论分析和试验结果同时表明，土壤张力的方差随张力均值的增大而增大，且方差是均值的二次函数，同时土壤张力的变差函数也是土壤张力平均值的二次函数．     

塔里木河下游土壤盐分空间变异规律研究

针对目前干旱区广泛存在的土壤盐渍化问题,以塔里木河下游流域为研究区,基于经典统计学和地统计学相结合的方法,研究不同层次土壤盐分的空间变异特征。同时利用研究区典型断面的2000-2011年期间地下水埋深和矿化度数据,探讨土壤盐分的影响因素及其变化规律。结果表明:研究区土壤盐分普遍较高表聚作用明显且存在着空间上的相关性,在垂直方向上呈现自上而下逐渐递减的趋势,在水平方向上表现出整体条带状,局部斑块状格局的变异特征。地下水埋深和矿化度是影响土壤盐分分布的主要因素,土壤全盐量与两者存在良好的指数函数关系,根据地下水埋深和矿化度的年际变化间接反馈出研究区土壤盐分的变化趋势,从而为研究区的土壤盐渍化防治及区域水盐运动调控提供理论基础和科学依据。     

南方多水塘系统流域土壤养分空间变异特征研究

长江中下游区域湖泊富营养化严重，而农业非点源污染是主要影响因素，了解流域土壤养分空间变化特征，对于采取非点源污染控制措施具有重要意义。借助地理信息系统，利用地统计学中的半变量变异函数研究巢湖流域北岸区域六岔河流域多水塘-沟渠系统中的土壤养分空间变异特征，研究表明，土壤中有机物质（OM）、总氮(TN)、总磷(TP)、氨态氮(NH4-N)、硝态氮(NO3-N)的空间变异函数理论模型均符合球状模型，总磷（TP）、氨态氮（NH4-N）、有机物（OM）空间异质性中结构性变异大于随机变异，在28.8%～44.0%之间；总氮（TN）、硝态氮（NO3-N）空间异质性中结构性变异小于随机变异。机物质（OM）、总氮(TN)、总磷(TP)、氨态氮(NH4-N)、硝态氮(NO3-N)空间自相关范围具有明显的差异，变化范围为123.9m～517.36m，呈现出氨态氮（NH4-N）>硝态氮（NO3-N）>总氮（TN）>有机物（OM）>总磷（TP），变化范围相差4倍左右，表明影响土壤养分的生态过程在不同尺度上起作用，主要影响因素包括养分特性、土地利用以及水塘-沟渠系统景观等。     

土壤空间变异下田间降雨入渗率的分布特性

本文通过Green-Ampt模型矩形剖面的假定来近似土壤水分运动方程,结合土壤地表饱和导水率的空间分布、降雨强度和历时,将土壤地表分为饱和区和非饱和区,根据各区对应的降雨阶段地表自由入渗状态、自由与积水综合入渗状态以及退水阶段的上边界条件,分别推导出各阶段相应的土壤剖面的降雨入渗率的解析解以及平均降雨入渗量的时空变化过程。研究成果为土壤地表空间变异下降雨、入渗和径流之间的关系以及土壤剖面水流的滞后现象提供具有物理基础的计算方法。     

六岔河流域多水塘-沟渠系统中土壤养分空间变异特征研究

借助地理信息系统,利用地统计学中的半变量变异函数研究了巢湖北岸六岔河流域多水塘-沟渠系统中的土壤养分空间变异特征。研究结果表明：土壤中有机物 （OM） 、总氮 （TN）、总磷 （TP）、氨态氮 （NH4-N）、硝态氮NO3-N） 的空间变异函数理论模型均符合球状模型,总磷、氨态氮、有机物空间异质性中的结构性变异大于随机变异;总氮、硝态氮的结构性变异小于随机变异。有机物、总氮、总磷、氨态氮、硝态氮等空间自相关范围具有明显的差异性,变化范围为123.9~517.36m,呈现出氨态氮>硝态氮>总氮>有机物>总磷,变化范围相差4倍左右,上述差异主要与养分特性、土地利用以及多水塘-沟渠系统景观等因素关系密切。     

不同微地形条件下入渗空间变异对畦灌性能影响分析

入渗空间变异对畦灌性能影响显著。本文基于构建的畦灌数值模拟试验条件,借助二维灌溉模拟模型,针对规格不同的3类畦田系统模拟分析不同微地形空间变异程度、入畦单宽流量和坡度条件下入渗空间变异对畦灌性能的影响,讨论其影响程度与入渗和微地形空间变异程度、入畦单宽流量和坡度之间的关系。结果表明,入渗空间变异主要对灌溉均匀度CU和灌溉效率Ea产生影响,对水流恰好覆盖整个田面所需灌水量基本无影响,入渗空间变异越强畦灌质量越差。当入渗空间变异为弱变异时,在实际工作中可不考虑其影响,当入渗空间变异系数Cv大于0.5以后其影响则非常显著;入渗空间变异对畦灌性能的影响程度随微地形空间变异的变化趋势与坡度密切相关,零坡度条件下随着微地形空间变异的减小而增加,当田面平整精度较高(Sd小于2cm)且坡度为零时,其影响尤为显著,实际应用中不容忽视。     

土壤空间变异对滴灌水氮淋失风险影响的模拟评估

滴灌水氮淋失是系统设计和运行管理需要考虑的重要因素。本研究利用HYDRUS-2D软件构建了滴灌条件下的水氮运移模型,通过局部敏感性分析和全局敏感性分析方法研究了砂壤土土壤水力参数、初始含水率和土壤溶液中初始NO3--N 浓度的空间变异对水分渗漏率和NO3--N 淋失率的影响。结果表明,水分渗漏率和NO3--N 淋失率随饱和含水率的增大而明显降低,随土壤初始含水率的增大而明显升高。弱变异条件下,水分渗漏率和NO3--N 淋失率的变异性主要由土壤初始含水率、饱和含水率和饱和导水率的空间变异引起;中等变异条件下     

岔巴沟流域降雨不同时间尺度的空间变异特征

基于黄土高原岔巴沟流域13个雨量站2004—2006年5 min降雨数据资料,分析了流域2 h、6 h、24 h、3 d、7 d、月和年(5—10月)等7个时间尺度的降雨量空间变异特征。结果表明:①以曹坪雨量站为代表的单站5—9月降雨量占全年的90%以上,其中7—8月以中雨和大雨、暴雨为主,降雨量占年降雨量的60%～80%。②不同时间尺度降雨量的空间变异程度不同,2、6、24 h最大降雨量的变异系数C_V分别为0.27～0.93、0.06～0.81、0.06～0.69,呈减小趋势;3 d到7 d尺度上C_V值并非一直减小;月降雨的C_V以6月最大,年(5—10月)降雨量的C_V为0.05～0.11。③暴雨中心在2004年、2005年分布在流域上游,2006年则移至下游。降雨量的空间变异性随着丰水年水汽运移强度增大及降雨量增大而减小,局地性降雨尤其是局地暴雨是引起空间不均匀性的主要原因。     

干旱区平原水库坝口外侧盐渍土特性及其空间变异特征

运用地统计学方法对干旱区平原水库坝口外侧周围的土壤盐分、有机质、pH值的空间变异性进行了分析.结果表明:土壤总盐平均含量高于土壤盐化标准(＞0.3％),并表现出由表层向底层递减的趋势.土壤有机质具有强烈的空间相关性,变异主要由内在区域性因素引起.土壤总盐和pH值均表现出中等强度的空间相关性.空间分布格局上,土壤盐分呈现...     

考虑入渗空间分布变异性的适宜土壤紧实度采样密度分析

土壤入渗采样密度直接影响其空间分布变异性的合理表征,进而影响畦灌性能评价与系统设计。本文基于新疆供试田块上获得的实测数据,借助地质统计学和条件模拟方法分析不同土壤紧实度采样密度下简化的Green-Ampt入渗模型参数的统计特征值、空间变异结构与状况,对比不同土壤紧实度采样密度对畦灌性能模拟效果的影响,综合确定适宜的土壤紧实度采样密度。结果表明,当土壤紧实度采样密度大于50个/hm2时,简化的Green-Ampt入渗模型参数的变程和空间分布状况在田块尺度上都趋于稳定,而畦田尺度上的畦灌性能评价指标模拟值与实测值间的相对误差均保持在10%以内,故适宜的土壤紧实度采样密度值应为不低于50个/hm2。