地统计学在土壤科学中的应用

地统计学目前在土壤科学中得到广泛的应用和发展,利用地统计学探索土壤特性的空间分布特征及其变异规律,已经成为认识土壤特征的一个重要工具.在对地统计学的基本原理及地统计学在土壤物理特性、土壤养分、土壤盐分、土壤重金属等土壤特性空间变异研究中的应用进行研究总结的基础上,对存在的问题及发展趋势提出了一些看法.     

敦煌绿洲地下水时空变异特征及其对土地利用/覆被变化的响应分析

应用遥感和地统计学方法,分析敦煌绿洲土地利用/土地覆被变化对地下水位时空变异的影响,通过半变异函数模型、克里格插值拟合敦煌绿洲1987年和2008年地下水位时空变异性特征,结合遥感解译生成的1987年和2007年二期土地利用/土地覆被类型分类图,叠加分析不同地下水埋深变化与土地利用类型转移之间的关系.结果表明:人为因素对地下水位空间异质性变化有较大影响,1987-2007年间地下水位的最大自相关距离显著增大,地下水资源的连通性和脆弱性也在增加.耕作区、城建用地和无植被区面积增加,各类草地和灌木林地面积减少,生态环境有退化趋势.地下水时空变化与土地利用与覆被变化具有一定的响应关系.干旱区温度的升高对绿洲地下水位变化具有一定的影响,而耕地的增加、抽水灌溉、渠系衬砌、旅游业蓬勃发展等人类活动加大了耗水量,减少了地下水补给,占用了生态用水,是导致绿洲地下水位持续下降的主要原因.     

基于GIS和统计的民勤绿洲地下水位模拟

提出了一种GIS与统计相结合的方法,根据民勤绿洲地下水观测井的水位数据,使用地统计学分析和时间序列分析模拟了绿洲地下水1984-2015年的时空分布.结果表明:在过去的18年中,民勤绿洲的地下水位呈持续下降的趋势.若不采取有效的治理措施,至2015年绿洲内75%以上区域的地下水埋深将超过30 m.空间上,从绿洲边缘至绿洲核心地下水埋深持续下降,沉降速度不断加快.     

土地利用变化对地下水位空间分布的影响

为研究土地利用变化与地下水位的关系,基于吉林西部大安市不同时期的遥感影像,利用转移矩阵计算土地利用变化的转移量.结合大安市地下水监测井数据及地统计学,得到地下水位及土地利用类型空间分布图,并分析了地下水位的时空变异特性及土地利用变化对地下水位影响.结果表明:地下水位变化呈明显的空间分布特征,且人为因素对地下水位空间变化的影响比重增大;该区土地利用类型存在剧烈的时空转换,土地利用类型变化剧烈的地区均是地下水位急剧变化的区域,说明土地利用类型的变化和地下水位空间分布存在正相关性.     

土壤空间变异性研究方法

从研究方法和内容上对土壤水分空间变异性的研究做了阐述,研究了方法主要有传统的统计方法,时间序列分析方法,地统计学方法,随机模拟方法,分数维方法以及应用地理信息系统研究空间变异的方法,探讨了土壤特性空间变异性的发展及不足。     

用空间内插法研究黄土丘陵小流域土壤水分时空分布特征

地质统计学的变异函数与Krige空间内插是研究土壤水分空间变异和空间分布的有效方法.在利用变异函数对黄土丘陵小流域土壤水分空间相关性分析的基础上,运用Krige空间内插法,分析了干旱、湿润、极端干旱和径流产生前0～70cm平均土壤水分和剖面土壤水分含量斑块的空间分布形式及斑块之间的关系等特征,这种土壤水分空间分布的差异性和相似性将有助于进一步分析径流与土壤水分的关系和机制.     

典型干旱区绿洲植被-地下水埋深-土壤盐分的空间分异与耦合分析

干旱区绿洲内部植被与水土的相互作用直接影响到绿洲的稳定。为了探索绿洲植被-地下水埋深-土壤盐分的空间分异与耦合关系,本文以典型干旱区绿洲——新疆和田地区克里雅绿洲为实例,根据归一化植被指数(NDVI)、地下水埋深和土壤盐分数据,采用地统计、3S技术、回归分析及K-S检验等方法,在耦合系数模型的基础上,研究植被覆盖、地下水埋深及土壤盐分的空间分异规律及相互关系。结果表明:(1)植被覆盖空间格局围绕克里雅河新老河道、平原绿洲内稻田区和绿洲外围过渡带等景观呈梯度分布;(2)克里雅绿洲区域内地下水埋深整体上由北向南逐渐增加,土壤表层含盐量整体上由西至东呈带状分布;(3)研究区植被覆盖、地下水埋深及土壤盐分的空间分异趋势比较一致;(4)克里雅绿洲地下水埋深、土壤含盐量及植被覆盖指数三者存在较高的耦合关系,耦合度在0.6以上,属中级协调。     

土壤特性空间变异对降雨下渗影响的统计理论研究

本文利用饱和土壤导水率K_5的对数正态特性,通过函数转换方法建立了降雨下渗中积水时间f_p的分布和两个统计特征值(即平均下渗率及估计方差)的表达式。研究了土壤特性空间变异对降雨下渗的影响。结果表明,土壤特性空间变异程度越大,影响越大,在产流计算中如果不考虑这种影响,将会引起较大误差。     

典型绿洲-荒漠LST时空分异及其与NDVI的关系

为了辨析干旱区绿洲-荒漠地表温度时空分布对不同下垫面的响应特征,以叶—喀河三角洲绿洲为研究区,MODIS地表温度产品和土地利用数据相结合,分别提取LST和NDVI,研究地表温度的时空分异特征及其与NDVI的关系。结果表明:(1)研究区NDVI值越高,LST值越低;NDVI值越低,LST值越高,NDVI和LST之间存在明显的反相关关系;空间分布上来看,绿洲植被覆盖度呈现东、西部高而中部裸地低,地表温度分布状况则中部裸地高而东、西部低,这表明二者具有明显相反的空间分布特征;(2)研究区四季地表温度变化显著,昼夜温差很大,水域相比于裸地,水体夜间温度高于裸地;其中,春季温度分布在-0.11-37.94℃之间,夏季温度分布在10.63-54.18℃之间,秋季温度分布在2.54-38.84℃之间,冬季温度分布在-18.76-21.05℃之间;(3)从不同土地覆被地表温度的分布上看,在裸地、城市建设用地所覆盖区域地表热量丰富,水域、湿地所覆盖区域热量呈递减趋势。不同下垫面在冬夏两季温度变化和同一季节内昼夜温度变化显著,植被类型和植被覆盖度及其空间组合在不同程度地影响地表温度的时空分布。     

近40年来酒泉肃州绿洲时空变化及景观稳定性

选取1973,1977年的MSS,1980年的卫星航片以及1986-2013年9个典型期的Landsat TM/ETM+遥感影像作为数据源,结合实地调查等进行解译分类和验证,利用ArcGIS 9.3,Fragstats 3.3和相关统计方法,对肃州绿洲时空变化及绿洲稳定性进行分析研究.结果表明:近40年来,肃州绿洲空间变化表现为扩张和萎缩并存,整体上以扩张为主;绿洲面积总体上呈增加趋势,从1973年的945.49 km2增加到2013年的1190.09 km2,增长幅度达20.55%.绿洲变化表现出空间和时间尺度上的不均衡性,扩张和萎缩变化区域分布较零散,扩张多发生在绿洲--荒漠交错带和绿洲内部,表现为绿洲内部填充和边缘扩张,变化剧烈区域主要集中在三墩镇东北角和北部边缘区(即鸳鸯池水库周边)、总寨镇东部、上坝镇和下河清乡.近40年来肃州绿洲的景观稳定性呈现增强趋势.研究对干旱区绿洲水土资源高效利用和景观管理具有一定的参考价值.     

小尺度土壤盐分及养分空间变异特征分析--以艾比湖湿地博，精河下游为例

文章以新疆博,精河流域下游小尺度区域为研究对象,利用2011年该区域土壤STS（土壤总盐含量）、SMC（土壤水分含量）、pH 和SOM （有机质含量）数据,采用描述性统计法、地统计学方法和空间分析法,讨论研究区土壤盐分、水分、pH、有机质的分布特征,并初步探讨其影响因素。结果表明;土壤盐分与土壤水分含量值属于中等变异程度,变异系数分别为906．1％和658．2％,p H 值属于弱变异程度,变异系数为26．9％,有机质含量属于强变异程度,变异系数为1532．3％。研究区的空间变异比率范围在616．～958．％之间,其中土壤盐分含量属于中等空间相关性,土壤水分含量、有机质含量和p H 值均属于弱空间相关性。空间分布上土壤盐分含量的分布呈中间高于周围的分布趋势,水分含量西南高于东北,pH值的空间分布基本上均匀,精河区域的比博河区域较高一点,有机质含量呈中间高于周围,西南部高于东北的分布趋势。土壤盐分含量与水分,有机质含量呈显著正相关,尤其是与有机质呈强相关性,土壤水分含量与有机质呈显著正相关,pH与盐分、水分、有机质含量呈负相关,尤其是与土壤盐分呈显著非相关。     

基于地统计和移动窗口法的坝上地区小尺度土壤盐分空间变异及其影响因素

采用原位测定法测定坝上地区典型河漫滩草地土壤盐分,分析不同深度土壤盐分含量的空间变异规律,并分别通过地统计和移动窗口法定量分析河流和微地形对小尺度土壤盐分空间变异的影响.结果表明:离水体越近,盐分值越大;土层越浅,盐分值越大;表层土壤盐分的变化大于底层;受人为扰动影响,土壤盐分与微地形呈低相关性;在地下水埋深较浅的地区,垄沟对盐分分布的影响相对较小.以移动窗口为基本单元可以使空间格局信息明晰化,为土壤盐分空间变异研究提供新途径.土壤盐渍化治理时要充分考虑水体、地形等因素的影响,对河流沿岸以及地下水埋深较浅的小高地等盐渍化易发区采用生物措施、工程措施及农化措施等方法进行重点防治.本研究结果可为小尺度土壤盐分空间变异影响因素的定量研究提供一定的参考,对坝上草原地区牧场土壤盐渍化问题的防治提供理论依据.      

灌区淋洗水量优化计算

在灌区水资源优化调度的基础上,考虑了土壤临界含盐量、土壤和地下水水盐动态等因素,提出了灌区淋洗水量优化计算方法,并给出了算例。     

基于Argo资料的三维盐度场网格化产品重构

针对标准化海洋盐度场产品较为匮乏的事实,利用Argo温盐观测剖面与卫星遥感海表温度资料,采用时空权重插值和多变量DINEOF方法,对太平洋区域2000年1月至2008年12月的三维逐周盐度场进行重构。提出的重构方法有2个明显特色,一是采用时空权重插值与多变量DINEOF相结合的方法,弥补了时空权重插值结果中包含缺失数据的不足;二是引入卫星遥感海表温度,弥补了Argo可靠海表数据的缺乏。重构再分析产品与其他观测和数据产品的对比结果表明,重构产品不但能够抓住盐度分布的主要模态特征,而且可表现盐度不同时间尺度的变化特征,为海洋和气候研究提供了一种有用的标准化数据新产品。     

底泥盐分释放影响下的滨海水库 水体盐度变化过程数值模拟

为研究滨海水库大尺度水体盐度时空动态变化,改进了水动力与水环境数值模拟专业模型Delft3D中盐度输运方程的源汇项,对所得的数学模型计算值与理论值和实验值进行对比分析,并验证其合理性。结果表明,将改进后的Delft3D模型应用于拟建滨海水库的盐度变化过程模型,能定量预测不同工况情形下水库底泥盐分释放造成的盐度变化过程。     

不同盐质量浓度海冰水灌溉对土壤盐分及棉花产量的影响

以棉花为种植对象,连续2年进行了不同盐质量浓度海冰水灌溉试验,分析了不同盐质量浓度海冰水对棉花产量、土壤空间盐分动态运移变化以及棉花光合特性的变化.结果表明:利用本试验设定的不同盐质量浓度的海冰水灌溉,其棉花的产量都比对照要高,说明利用一定盐质量浓度海冰水灌溉能够缓解滨海盐碱地区的干旱问题.利用3 g.L-1的海冰水灌溉,对棉花的增产显著,同时又不会对滨海盐碱地土壤发生次生盐渍化,因此对滨海盐碱地来说,宜采用该盐质量浓度的海冰水灌溉棉田.在本试验设定的几个不同盐质量浓度的海冰水中,利用3 g.L-1的海冰水灌溉,棉花的气孔导度、净光合速率及细胞间CO2体积分数均达到最高水平,这是其能使棉花增产的部分原因.     

我国土壤侵蚀时空演变研究方法及其进展

土壤侵蚀已成为全球性的环境问题,威胁到人类的可持续发展。对土壤侵蚀时空演变研究的现状特征进行系统总结,有利于进行土壤侵蚀研究方法的整合和推广,土壤侵蚀现状的评估和预测,并提出合理的治理措施,这是当前的一项重要技术举措。系统回顾了我国土壤侵蚀时空演变研究的一般方法,技术手段及其发展的动态,并从土壤侵蚀研究的时间尺度特征、区域分布特征和新的研究方法和技术手段特征等方面综述了我国土壤侵蚀时空演变研究进展,指出了土壤侵蚀时空演变研究中存在的问题及未来的发展趋势和方向。     

滨海平原农田土壤含盐量空间变异分析

以江苏省射阳县为例，对该县节水灌溉条件下农田土壤含盐量，地下水含盐量进行取样检测，应用地质统计学方法对所取得的数据进行理论分析，结果表明：该地区土壤含盐量服从正态分布，半变差函数符合五次球状函数，地下水含一服从对数正态分布，半变差函数符合三次球状函数，利用GSLIB软件，绘制了该县土壤含盐量和地下水含盐量等值线图，为该地区水土管理，防止土壤盐渍化提供了决策依据。     

金银花根围AM真菌分布与土壤碳氮关系

为充分利用AM真菌资源促进中药材生长,2010年7-12月,连续从河北省安国市药材种植基地采集金银花(Lonicera japonica)根围土壤样品,系统研究了AM真菌时空分布及其与土壤碳氮含量的相关性.结果表明,金银花能与AM真菌形成良好共生关系;AM真菌最大孢子密度为59.02 g-1,最高定殖率为97％;孢子密...     

资源型缺水地区水资源可持续利用评价

水资源是人类社会赖以生存和发展的自然资源和环境资源,水资源危机严重制约了经济社会的持续发展.德州市作为资源型缺水地区,水资源供需失衡、人均水资源占有量少且时空分布不均、水资源利用率低等问题严重制约了德州市的可持续发展.构建适合区域发展现状的水资源可持续利用评价指标体系,发掘现阶段德州市水资源利用中存在的主要问题,提出水...