塔里木河下游表层土壤盐分空间变异和格局分析

土壤盐化是造成塔里木河下游天然植被退化的主要因素之一,应用地统计学方法,分析了塔里木河下游表层土壤盐分的空间异质性特征。结果表明,研究区土壤含盐量普遍较高,表层土壤盐分呈现强变异性和具有较强的空间自相关格局,主要受结构性因子影响。空间插值结果表明,表层土壤盐分整体上呈现出条带状的分布格局,局部地区表现出斑块状的空间变异特征。从河流纵向看,表层土壤盐分“两头高,中间低”;从河流横向看,离河道越远,盐分越低,地下水埋深逐渐加深,物种数和植被盖度分别表现出与之相应的递减趋势。     

塔里木河源流区绿洲土壤含盐量空间变异和格局分析——以岳普湖绿洲为例

基于区域变量理论,在GPS和GIS技术支持下,通过地统计学的半变异函数和Kriging空间插值,以岳普湖绿洲为例,定量分析塔里木河源流区绿洲不同层次土壤盐分的空间异质性。结果表明:0~30cm、30~60cm和60~100cm土壤盐分半方差函数的理论分布模型属于指数模型,100~200cm属于球状模型。不同土层之间的空间自相关范围具有明显的差异,由表层至深层,土壤盐分的自相关范围逐渐增大。土壤盐分的空间格局分析表明,在水平方向上,研究区各层土壤盐分的高值区主要集中分布在人类活动强烈、靠近河渠水源和地势较为低洼区域;在垂直方向上,土壤表层盐分含量最高,向深层逐渐减少。     

黑河下游地下水波动带土壤盐分空间变异特征分析

以黑河下游地下水波动带为研究区,根据64个样点的实验数据,采用地统计分析法对区域土壤盐分空间变异函数理论模型进行了选择,同时还利用GIS交叉验证(Cross-Validation)对目前较为薄弱的空间插值方法的适用性选择问题进行了分析.并在此基础上对整个区域土壤盐分空间分布进行了模拟,进而分析了其空间变异特征.结果表明:(1) 受地下水影响,黑河下游地下水波动带土壤盐分含量整体较高,且其空间分布具有明显的变异特征.在沿河流流向及垂直于河流流向方向上,各盐分要素在整体规律性变化基础上都存在局部性变异,且这种局部性变异在垂直于河流流向方向上比河流流向方向更显著;(2) 各盐分要素的变程为本研究今后合理布置采样点提供了参考依据,同时也为黑河下游地区水文及生态研究提供了有关研究尺度的参考信息;(3) 研究区土壤盐分空间分布模拟也为该区植被恢复提供了必要的土壤盐分信息,这对本区乃至整个黑河下游植被恢复及生态重建工作都具有重要指导意义.     

三工河流域下游绿洲土壤微量元素有效含量空间变异特征

土壤微量元素空间分布特征是反映特定地区环境状况的一个重要因素。基于GIS技术,通过地统计学方法研究了天山北坡三工河流域冲积平原型绿洲土壤表层微量元素B、Mn、Zn、Fe及Cu等有效含量的空间变异特征。结果表明：①土壤微量元素B、Mn、Zn、Fe和Cu具有强烈的空间自相关性,自相关范围在520～3 970 m内变化,其中Zn和Fe的自相关性尺度相对较大,而B的自相关性尺度最小。②土壤微量元素均具有各向异性,其中在0°方向上变异最大。整体来看,研究区土壤有效B、Fe和Cu具有较强的各向异性,而有效Mn和Zn各向异性相对较弱。③采用Kriging和IDW两种插值方法分析研究区土壤微量元素的空间格局,结果表明,土壤微量元素呈现出明显的片状和斑块状分布特点。研究区中西部有效B含量较高,有效Mn、Zn、Fe和Cu含量均较低。     

塔里木河上游绿洲土壤表层盐分特征

土壤盐分空间分布特征及其离子组分关系是了解水盐运移规律的关键,可为提出因地制宜的盐渍土改良措施提供科学参考。在土壤聚盐高峰期,采集了塔里木河上游阿拉尔垦区64个样点的表层（0～20 cm）土样,进行盐分指标测定,并采用地统计学和灰关联分析方法研究了土壤盐分的空间分布格局及土壤盐分组成离子对盐分和pH的影响。结果表明：（1）样区土壤含盐量和碱化程度较高,土壤pH具弱变异性,电导率、总盐量和大部分离子含量均具强变异性。（2）电导率、总盐量和大部分离子含量较其他指标的空间变异程度大,结构复杂程度较高。（3）土壤总盐、电导率、Cl-、SO2-4、Na+、Ca2+、Mg2+和K+分布趋势较为一致,由西北向东南方向递减,在老农区和原生荒漠地含量较高;土壤pH分布表现为从北向东南方向增加;HCO-3在土壤中含量最低,空间分布规律不明显。（4）对盐分指标间的灰关联度分析表明,对研究区盐分指标影响最大的是SO2-4、Cl-和Na+。     

渭干河绿洲不同土地利用类型土壤盐分的变化特征分析

土壤盐分的动态分析与监测,是实现盐渍化土地科学管理与利用的必要前提。运用GIS技术,结合地统计学方法,分析了渭干河绿洲土壤盐渍化的分布格局,探讨了不同土地利用类型下土壤盐分的变化规律。结果表明：土壤盐分离子含量随土层深度增加而减少,CO^2-₃和HCO₃^-变化不明显,整个剖面表现为：Na⁺+K⁺>Ca²⁺>Mg²⁺,SO^2-₄>Cl^->HCO₃^->CO^2-₃,具有中-强变异性,除了HCO₃^-、CO^2-₃和Ca²⁺外,其他盐分离子变异系数随深度增加而减小。不同土地利用类型的土壤含盐量具有显著差异垂向分布,耕地、荒地和草地、林地分别呈现为平均型、表聚型和底聚型盐分剖面,且各类型表层土壤（0～40 cm）含盐量依次为荒地（38.42 g·kg^-1）>草地（16.30 g·kg^-1） > 耕地（5.37 g·kg^-1） > 林地（4.62 g·kg^-1）。渭干河绿洲土壤属于重盐土类型,自然因素（蒸降比和地下水波动等）是土壤盐渍化的形成条件,而人为干扰（土地利用方式、灌排、施肥等）则促进了土壤盐渍化的发展。     

干旱区绿洲土壤含水量季节性变异分析——以于田绿洲为例

土壤水分对水圈、生物圈以及大气圈之间的相互作用有着及其重要的影响,是土壤物理学、水文学研究的重要内容。干旱区生态环境脆弱,土壤水分是干旱区植物生长发育所需水分的唯一来源。以和田地区于田绿洲为例,对研究区春、夏、秋季节土壤含水量水平和垂直空间变异性进行分析,揭示干旱区绿洲土壤水分空间变化规律。结果表明:(1)于田绿洲土壤含水量具有季节性规律,春季含水量均值为0.139%,夏季为0.110%,秋季为0.123%,春季含水量高于秋季高于夏季。垂直分布上随着土壤深度的增加,土壤含水量呈逐渐增大的趋势。(2)各个季节、不同深度的土壤含水量的空间自相关性上表示出相似的变化趋势,在空间单元为1时,具有强空间自相关性。(3)研究区垂直空间分布相关性较弱,变异主要由随机因子作用而产生;绿洲内部土壤含水量明显高于外围地区。     

太湖流域典型地区土壤全氮的空间变异特征

在地理信息系统的支持下 ,运用地统计学方法分析了太湖流域典型地区耕层土壤全氮的空间变异特征 ,并在此基础上利用BlockKriging法绘制了土壤全氮的空间分布图。结果表明 ,研究区域土壤全氮具有明显的空间自相关性 ,自相关距离在 16km左右。在 4 0km步长变化范围内 ,土壤全氮的空间变异表现为明显的各向同性特征 ,超出此范围 ,各向异性趋向明显。Kriging插值结果表明 ,土壤全氮含量在江阴和宜兴境内要高于锡山和武进境内 ,且高值斑块区主要分布在地势低洼的圩田区。     

河北省遵化平原土壤养分的时空变异特征——变异函数与Kriging插值分析

运用地统计学 ,结合 GIS研究了 2 0年前后河北省遵化县 (市 )土壤表层 ( 0～ 2 0 cm)速效钾、速效磷和有机质 3种养分的时空变异规律。配对样本的 t检验以及 kriging插值的结果表明 ,1 999年土壤速效钾、速效磷和有机质的含量比 1 980年有一定提高。 3种养分的空间分布特征也不同程度地发生了变化。有机质的空间分布特征变化较大 ,其块金值 ( Nugget)与基台值( Sill)之比从 1 980年的 60 %下降到 1 999年的 32 .3% ,变程也由 4.8km变为 2 .7km。速效钾和速效磷的块金值与基台值之比也有一定变化 ,但变程没有太大改变。人类的施肥、耕作措施的改变及土地利用变化是引起土壤养分变化的主要原因。     

石羊河下游民勤绿洲地下水矿化度的时空变异

结合地理信息系统,运用地统计学方法研究石羊河下游民勤绿洲近15年来的地下水矿化度的时空变异规律及其与土地利用变化的关系。结果表明:(1)在1987年和2001年的两个时期地下水矿化度的实验变异函数值与理论变异函数拟合较好,F检验达到极显著水平;(2)地下水矿化度在4km以下小尺度上的随机变异SHR特别小,而在4～40km的中尺度上的结构性变异SHA达99.9%,可以认为研究区域内地下水矿化度在整个尺度上具有恒定的变异;(3)Kriging插值及其与同期的绿洲景观类型图进行叠加运算表明,在变化趋势上,除坝区东南部略有下降外,整个绿洲地下水矿化度都增大,北部湖区最显著;在变化面积上,地下水矿化度在3.0g/L以下的面积从1987年的75.26%降到了2001年的58.54%;而其>4.5g/L的绿洲主要集中在湖区。地下水矿化度较低区域的耕地面积减少,而地下水矿化度3.0g/L以上的耕地面积从7.03%增加到了14.32%,特别是湖区,地下水的矿化已严重威胁到了耕地的存在。     

灌区间盐分变迁与耕地安全特征——以三工河流域农业绿洲为例

针对目前绿洲内部土壤盐渍化问题,以新疆三工河流域农业绿洲为研究区,运用遥感、GIS和地统计学相结合的方法研究了0~20 cm土层盐分动态特征与发展趋势。结果表明:流域空间上土壤盐分的理论变异函数拟合符合指数模型,F检验达到极显著水平。Kriging差值及其与同期的土地利用类型图叠加运算表明,整个绿洲区南部阜康灌区耕地土壤盐化面积及盐渍化作用小于北部绿洲阜北灌区,耕地土壤盐分具有显著的局地地带性分布特征,随绿洲耕地南北方向距离的增加土壤盐渍化作用增强。另外南部绿洲耕地农业灌溉具有明显的脱盐作用,随时间尺度的延长,盐渍化作用减弱;而北部绿洲土壤盐渍化作用加强,表现为积盐作用。绿洲受盐害作用的区域主要为北部(阜北灌区)绿洲,通过空间概率模型预测,在长时间范围内,土壤盐渍化依旧是制约北部绿洲耕地生产力的主要因素。通过联合运用变异函数分析、线性回归分析和空间概率分析方法的优势,有效识别了三工河流域农业绿洲空间土壤盐渍化的变化特征与变化趋势,对于认识流域空间单元土壤盐分的变迁具有重要意义。     

塔里木盆地北缘绿洲土壤含盐量和电导率空间变异性研究——以渭干河-库车河三角洲绿洲为例

土壤(及地下水)中水溶性盐的分析,是研究盐渍土盐分动态监测与预报技术的重要基础工作之一,对于及时掌握盐渍化程度与分布,合理制定土地利用政策与生态改良措施,实现区域可持续发展等方面具有重要作用.针对目前塔里木盆地北缘地区广泛存在的土壤盐渍化问题,基于GIS和地统计学方法,研究了渭-库绿洲盐渍化土壤特征(含盐量和电导率)的空间变异性.研究结果表明:渭-库绿洲表层土壤含盐量的空间依赖性比电导率强,表层土壤电导率和含盐量具有较强的空间相关性,变异强度中等,通过Moran's I系数分析,表明2个土壤特征均呈现一定强度的空间自相关关系,在此基础上做出了空间等值线分布趋势图,并进行了趋势分析.本研究为土壤特征变量空间变异分析与评价提供了普适性较强的实现方法,为构建盐渍土定量监测模型提供了一定科学依据.     

黑土坡耕地土壤有机质空间变异及其与土壤侵蚀的关系——以黑龙江省鹤山农场为例

选取黑龙江省鹤山农场面积为0.91 km²的典型黑土区的坡耕地作为研究样地。按横纵100 m间隔共采集101个样点,运用地理信息系统和地统计学相结合的方法研究分析0~15 cm土层有机质空间变异及其与土壤侵蚀的关系。结果表明：位于典型黑土区样地的有机质含量集中在3%~5%范围内,均值为4.13%,高于黑龙江省的有机质平均水平。有机质含量空间变异明显,且主要受土壤侵蚀的影响：高侵蚀区对应低有机质区,中度侵蚀区对应中等有机质区,沉积区对应高有机质区。顺坡种植平均坡度2.2°时,每侵蚀1 000 t/km²土壤,有机质含量降低0.8%。土壤有机质空间变异可采用球状模型表达,自相关明显,进一步表明土壤侵蚀导致的再分布。对比分析确定200 m采样间距能够能准确表达该区表层有机质含量的空间特征,为精准施肥提供了采样依据。     

基于原位测定的河北坝上地区小尺度土壤盐分空间变异研究

采用EC-Probe型盐度传感器对河北坝上草地阴坡(长40m、宽30m的矩形样地)10cm和30cm土层进行土壤全盐量原位测定,利用ArcGIS 10.0软件中地统计分析模块对土壤含盐量的空间自相关性进行分析,研究阴坡区域小尺度的含盐量空间分异规律及其影响因素。结果表明,坝上地区坡地土壤10cm层平均含盐量为0.411g/kg,土壤盐分明显存在空间相关性,含盐量与坡度呈负相关关系,并且坡度陡降区域的含盐量明显高于处于相同坡度的含盐量的平均值;30cm层平均含盐量为0.408g/kg,该层空间相关性不强。小尺度条件下坡面上浅层土壤的盐分变异性要比深层土壤大。该研究区没有表现出盐渍化现象,但在道路两侧不同放牧强度影响下含盐量表现出均值与变异系数的突变,提升了盐渍化的风险。在坝上地区土地整体退化的背景下,应合理组织放牧,防止放牧强度过大导致的次生盐渍化风险,并应重视坡度较小及坡度陡降区域盐渍化的预防。     

干旱区典型流域土壤微量元素的空间变异特征研究

采用地统计方法,以新疆三工河流域为例,研究了干旱区流域土壤微量元素的空间异质性特征。结果表明,四种微量元素为对数正态分布;流域内土壤微量元素的空间异质性明显,微量元素含量绿洲区普遍高于荒漠区;其中,有效铁和有效锌含量基本属正常范围,有效锰含量处于普遍缺乏状态,有效铜含量较高;微量元素变异系数在42.28%~83.24%;四种微量元素含量空间变异具有各向异性特征,为中等强度的空间自相关性,表现为二阶趋势效应。用简单克立格法进行最优内插,考虑各向异性及趋势效应,制作研究区土壤微量元素含量的等值线图,分析结果表明其具有明显的空间分布规律。利用地统计学方法,对认识本区土壤微量元素的空间变异结构,流域农业生产合理布局、土壤资源综合治理都具有重要的意义。     

苏中平原南部土壤有机质空间变异特征研究

在江苏省中部平原南部选取一个30 km×45 km方形区域为研究区,按照套合采样方法,采集178个耕作层土样,分析土壤有机质含量和机械组成,运用地统计学和GIS技术研究苏中平原区表层土壤有机质含量空间变异特征,利用相关分析和方差分析探讨区域内土壤有机质含量空间变异的影响因素。统计结果表明,研究区土壤有机质含量为28.51±7.80 g/kg,变异系数为27.31%,属中等变异强度;地统计分析表明,研究区土壤有机质含量存在强烈的空间自相关性,结构变异占主导作用,各向异性显著,在39°和219°方向上变异程度最剧烈,土壤有机质含量自东北向西南呈递减趋势。研究区土壤有机质含量空间变异主要受土壤质地、成土母质、地形等因素影响,其中土壤质地是空间变异的主要影响因素。     

基于电磁感应技术的塔里木盆地北缘绿洲土壤盐分空间变异特性

土壤盐渍化是影响绿洲农业生产、抑制作物生长的主要生态环境问题。当前,将电磁感应技术与地面实测技术相结合是监测土壤盐渍化分布及其变化的先进方法。本文以新疆渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,以电磁感应仪在水平模式下（EM_H）和垂直模式下（EM_V）所获取的土壤表观电导率数据以及野外实测数据为基础,通过建立EM_V和EM_H与土壤盐分含量及组成元素的多元线性回归模型,采用泛克里格法（Universal Kriging）对研究区两个关键季节（干季、湿季）的土壤盐分含量及组成的空间变异特征进行了分析。结果表明：研究区干季和湿季表层盐渍土含盐量均与EM_V和EM_H具有良好的相关性,以EM_V+EM_H为自变量建立的土壤盐分解译模型的精度较高,且通过0.01水平检验;研究区干、湿两季的表层土壤含盐量数据符合P-P正态分布,空间分布均呈现强相关性;采用能够充分考虑到干旱区表层土壤盐分空间变异的球状套合模型,能够更好地拟合土壤表层含盐量的空间结构;研究采用泛克里格法将解译出的土壤盐分及其主要组成离子（Na⁺、Cl^-）含量进行空间插值分析,其变化趋势与土壤含盐量的变化趋势基本一致,因而采用电磁感应技术可以有效地监测不同季节干旱区绿洲土壤盐分及其组成的空间变化。     

太湖流域典型地区土壤磷素含量的空间变异特征

在地统计学和地理信息系统的支持下,以半方差函数为基本工具,分析了太湖流域典型地区土壤耕层全磷含量的空间变异特征,并运用块段克立格法进行线性无偏最优插值,制作了土壤耕层全磷含量的空间分布图。结果表明:研究区域土壤全磷含量具有中等的空间相关性和良好的结构性,其自相关距离在11km左右;土壤磷素含量的空间分布具有明显的斑块状特点,沿江平田区、地势低洼的圩田及低平田区磷素的含量相对较高,应作为农业面源磷污染的重点监控对象。