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。     

黑土区农田土壤含水量空间变异性的尺度效应研究

为研究黑土区农田土壤含水量空间变异性的尺度效应,测定32 m×32 m、48 m×48 m、64 m×64 m、80 m×80 m和96 m×96 m 5种采样面积上的土壤含水量,运用传统统计学、地统计学和多重分形等理论,分析土壤含水量空间变异性随采样面积的变化规律。结果表明:研究区不同采样面积土壤含水量的平均值介于31.13%~33.57%,均存在由小于采样尺度和实验误差导致的变异,空间相关范围介于25.80 m~123.60 m,空间相关程度介于16.742%~29.874%,空间变异程度介于0.0292~0.1026;随采样面积的增加,土壤含水量的平均含量和变异程度都逐渐减小,由小于采样尺度和实验误差导致的变异与空间相关范围都先降低后增加,空间相关程度先增加后降低,造成不同采样面积土壤含水量空间变异性的局部信息有所差异。     

土壤侵蚀空间变异性理论初步探讨

土壤侵蚀作为一个复杂的多维分布参数系统，是多重空间分布因子共同作用的结果，其结构的复杂程度随着空间尺度的增大而增大，这也直接导致了坡地系统土壤侵蚀空间变异性处理的复杂性。从理论探讨的角度对土壤侵蚀空间变异性的定义、研究方法及研究内容等进行了尝试性探讨分析，并对其进行了初步界定：土壤侵蚀空间变异性就是指在人类经济活动和各种自然因子的综合作用下，土壤侵蚀各参数在研究区表现出随时序变化的空间分布特征，以及土壤侵蚀与各影响因子间的趋动机制和空间结构上的变异规律。有效地把土壤侵蚀研究成果和GIS进行有机结合，从而实现土壤侵蚀空间变异性问题的最终解决，是今后土壤侵蚀研究的主要发展方向之一。     

电阻值法测土壤含水量

本文根据历年墒情观测方法,进行土壤墒情观测方法的改进工作,采取电阻值法测土壤含水量,此法简单易行,便于推广。     

田间土壤含水量测定方法研究

对烘干法测定土壤含水量的效率问题进行了研究。通过对比试验提出了用微波炉烘土，０．１ｇ感量药用托盘天平称重的测定方法，在保证测量精度的前提下，可较常规方法提高效率５０倍左右。针对中子水分仪垂直分辨率较差的问题，提出一套用γ透射法现场测定田间土壤含水量的装置和方法。试验结果表明，该法测量误差一般不超过２％。     

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。     

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。     

瓶筒法快速测定土壤含水量

本文推导了瓶筒法快速测定土壤含水量的计算式，讨论了该法的优缺点及测定精度。     

唐山丰南区地下水丰枯季埋深空间变异性分析

探究丰南区丰枯季地下水埋深空间变异规律,为地下水资源管理和调度提供指导。本文基于2001年和2014年丰枯季地下水埋深实测数据,运用地统计学方法,结合GS+和GIS软件,分析了淡水区潜水和咸水区承压水丰枯季地下水埋深的空间变异规律。结果表明：淡水区和咸水区丰枯季地下水埋深空间变化范围较大,丰枯季最大埋深差距明显,最小埋深差异不大,14年间埋深呈增加趋势,其中淡水区和咸水区枯季的最大埋深分别增加23.82 m和36.82 m。不同时期地下水埋深具有中等空间变异强度,空间变异结构可用球状模型进行描述,空间相关距离随年份呈减小趋势;空间分布趋势呈现出南深北浅,带状分布规律;随着人类活动增加,地下水开采量增大引起的采补失衡愈发明显,造成地下水埋深不断增大,补给修复效应减弱,人类可利用地下水的埋深段持续下移。通过研究探明丰南区地下水埋深丰枯季变化规律,可在压采稳产目标下,为地下水开采利用上的优化调控和作物种植结构的优化调整提供理论依据。     

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。     

土壤水分空间变异的套合结构模型及区域信息估值

本文运用线性地质统计理论，确定研究区域的半变异函数二维平面结构为带状各向异性套合结构模型，给出土壤水分区域估值合理采样数，将Ｋｒｉｇｉｎｇ最优内插无偏估计法扩展为待估域的土壤水分含量外延估计，通过模糊聚类分析，绘制区域土壤水分含量的信息分布图，可为灌区水资源的计算机管理及灌区土壤水分监测预报提供依据。     

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。     

考虑土体材料二维空间变异特性的边坡可靠度分析

为了更合理地分析边坡的可靠性,提出了考虑土体二维空间变异特性的边坡可靠度分析方法,将边坡区域离散为系列单元,假设单元内土体材料参数完全相关,通过假定的自相关函数确定单元之间土体材料参数的相关系数,采用子集模拟法抽样,运用和声搜索算法搜索最小的安全系数作为该次抽样的结果。将提出的可靠度分析方法应用于两个边坡实例的可靠度分析中,并与已有结果进行对比分析,结果表明,考虑土体材料参数的空间变异特性后,边坡的破坏概率降低,边坡可能的破坏区域逐渐增多。     

水盐空间变异性监测的条件模拟

本文用地质统计学的条件模拟(CS)理论对24hm2实验区的水盐监测系统，进行了两种田间尺度空间变异性的模拟，与普通Kriging(OK)法估计比较：CS的模拟方差接近实验值并可较好地揭示水盐特性空间变异的波动过程，在掌握一定距离若干控制点的采样后，可以较少钻孔模拟孔间的空间变异规律及其离散性，有突出优点；但模拟值不如OK估计能平均的接近实验值，研究认为CS和OK法各有优缺点，在水盐监测时，模拟和估计因目标不同，必须结合使用。     

喷灌均匀系数对土壤水分及冬小麦产量影响的试验研究

为了确定作物喷灌条件下灌水量和产量的空间结构及统计分布规律，定量评价喷灌均匀性对作物产量的影响，对冬小麦生育期内的冠层上、下喷灌水量、土壤水分、叶面积指数及产量的空间分布进行了监测。试验结果表明，在生育期内累计灌水量的相关距离约为5m，产量的相关距离为7--10m，但叶面积指数不存在空间结构。累计灌水量、叶面积指数和产量都可以用正态分布来表示。尽管在冬小麦灌溉季节内喷灌均匀系数变化于57%--89%，但土壤储水量均匀系数始终大于90%.喷灌均匀系数对作物产量的影响比预想的要小。     

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．     

表层土壤饱和导水率的空间变异对农田水分渗漏的影响

本文将条件模拟方法所得到的表层土壤饱和导水率(Ks)的随机场与土壤水分运动模型相结合,随机地模拟了冬小麦地1999年3月10日～6月10日这一时段的农田水分渗漏情况。总来水量为 353.8mm(灌水量270mm)的情况下,2m土体水分渗漏量最小值为23.73mm,最大值达到了64.73mm,分别占此段灌水量的8.8％和24.0％。另外,比较了实测法、克立格插值法和100次条件模拟得到的水分渗漏量结果,发现条件模拟法与实测法的结果较接近,而克立格插值法具有明显的“平滑效应”,缩小了农田水分渗漏量的范围。这3种方法均反映了表层土壤Ks空间变异对农田水分渗漏的影响,其结果均要好于传统方法。