石羊河上游甘肃臭草型退化草地植被恢复过程

研究了化学除莠 适度放牧条件下,祁连山北坡甘肃臭草(Melica przewalskyi)草地群落的植被恢复过程.结果表明,使用专用除草剂杀灭甘肃臭草后,恢复草地在2000～2006年经历了甘肃臭草优势阶段、冷蒿 甘肃臭草阶段、冷蒿 阿尔泰针茅阶段、阿尔泰针茅 杂类草阶段等4个演替阶段.2006年草地群落的植物种数比对照草地增加4～7种,盖度和密度接近或高于对照草地,甘肃臭草由优势种变为伴生种,阿尔泰针茅(Stipa krylovii)成为优势种.与对照草地相比地下总根量减少9.06%,活根量提高3.5%,并且表现出深层化分布趋势,0～50 cm土层的含水量提高7.2%.经过7 a的恢复演替,草地群落的稳定性增加,但是,草地的地上生物量仍然较低,杂类草所占比例较大,尚未达到成熟群落状态.     

干旱区沙漠化逆转过程土壤水分的空间异质性特征

土壤水分是干旱地区固沙植被生长发育的主要限制因素,是决定沙地生态系统结构和功能的关键因子。在腾格里沙漠南缘,应用空间代替时间的方法,选择流动沙丘以及封育恢复5 a、15 a和25 a的沙漠化逆转过程序列样地,研究了沙漠化逆转过程不同层次土壤水分的动态变化特征;采用地统计学原理与方法,分析了沙漠化逆转过程不同层次土壤水分的空间异质性。结果表明:干旱区沙漠化逆转过程中,土壤水分含量以初始阶段流动沙丘最大,之后逐渐降低,到封育恢复25 a后又出现恢复趋势,而且不同阶段样地及其不同层次土壤水分总体差异显著。不同逆转阶段样地各层土壤水分模型均为指数模型和球状模型,土壤水分呈现斑块状分布,具有明显的空间异质性,其中由自相关部分引起的空间异质性占总空间异质性的程度均高于50%。0~20 cm土壤水分总空间异质性程度随沙漠化逆转过程逐渐增强,而20~40 cm和40~60 cm土壤水分的总空间异质性程度随沙漠化逆转过程呈现先增强后减弱趋势。研究认为干旱区流动沙丘固沙植被的恢复首先降低土壤水分含量,增强了土壤水分的空间异质性,但伴随植被-土壤系统的恢复,封育恢复25 a后土壤水分含量出现增加趋势,空间异质性出现减弱趋势,土壤水分与植被间逐渐趋于平衡,该结论有助于进一步认识土壤水分与固沙植被相互作用的生态学机制。     

基于乡镇尺度的河南省人口分布的地统计学分析

基于地统计学方法,以乡镇层面的第六次人口普查数据为基础,对河南省人口分布及其影响因素进行分析。结果表明：全省人口分布基本上可划分为山区低密度、平原中密度和城市高密度三种类型;变异函数在东西、南北、东北—西南和西北—东南四个方向上趋向相近,距离超过80 km后,各向异性增强;变异函数的指数模型拟合效果最好,插值结果直观地表现了人口疏密的梯度变化;洛阳至淮滨一线为全省较明显的人口分界线;山区和平原两种地形条件是影响该省人口空间格局的基本因素;在平原地区,区位条件和社会经济发展的互动作用又成为影响城镇人口分布的主要因素。在推进城镇化的进程中,应结合主体功能区划和新型城镇化战略,有序推进城乡人口的再分布。     

基于地统计学和GIS技术的呼伦湖溶解氧的空间变异特征分析

呼伦湖是内蒙古第一大湖,在草原生态环境保护中举足轻重。在气候变化和人类活动的影响下,呼伦湖的水环境状况不容乐观。为了掌握呼伦湖水体的水质状况,在实地采样的基础上,基于地统计学半方差函数理论和GIS克立格空间插值方法,定量分析了呼伦湖水体溶解氧含量的空间变异特征及分布格局。结果表明：溶解氧的半方差拟合最优模型为球面模型,该水质参数具有强烈的空间自相关性;空间分布上,结合地表水环境质量标准,呼伦湖大部分水域的水质为IV类;考虑到鱼类等水生生物的生存需要,呼伦湖整体的溶解氧状况基本适合鱼类的生长,其中比较适合的区域分布在湖中部。     

基于地统计学和GIS的福建省降雨侵蚀力空间格局

运用地统计学,结合GIS技术研究了福建省降雨侵蚀力空间分布特征.采用变异函数定量描述空间分布结构特征和析取克里格法进行最优插值,结果表明:福建省降雨侵蚀力变异函数采用指数模型模拟较好,有显著的空间结构性特点,且具有中等空间相关性;分形维数表明降雨侵蚀力表现出一定的方向性特点,在NW-SE向相关性较好;从Kriging插值结果可知,析取克里格插值优于普通与简单克里格插值,降雨侵蚀力较大值分布于研究区域的西北和东北部地区.     

黄土丘陵小流域土壤水分的时空变异特征--半变异函数

结合地理信息系统（ＧＩＳ）,利用地统计学方法研究了黄土丘陵沟ｈｅ区小流域土壤水分的空间结构特征及其季节变化规律。结果表明：土壤水分具有较高的分维数,表现出强烈和中等程度的空间自相关。①对平均土壤水分来说,其台值降低;而在极端干旱条件,土壤含水量接近凋萎系数,土壤水分的基台值高;温润季节,基台值降低;而在极端干旱条件下,土壤含水量接近萎系数,土壤水分变异程度降低。变程的季节变化在干旱季节数值高,湿润     

甘肃灌漠土土壤肥力的空间变异性典型研究

结合传统统计与地统计学方法对甘肃省河西地区武威灌漠土土壤肥力的空间变异性进行了分析。描述性统计结果显示，该地土壤肥力具有较大的空间变异，土壤NH4^ -N的变异系数最高，为62．656％，速效磷的变异系数次之，为47．369％，pH的变异系数最小，仅为1．284％，有机质和速效钾的变异系数分别为13．208％和38．075％。地统计学分析表明该区域土壤特性的块金方差／基台值比值[C0／(C0 C)]在0．0413％～13．7801％之间，说明该土壤性质的各项指标均有强烈的空间相关性，其中NH 一N和pH值的空间相关性相对最强，[C。／(G C)]分别为0．0413％和0．0978％；速效磷相对最弱，[C0／(C0 C)]为13．7801％；有机质与速效钾居中。土壤肥力性质的相关距变化范围为176～294m。该土壤性质的克立格插值结果显示出一定的空间相似性，显示地统计学方法可用于分析土壤肥力在空间上的变异。     

民勤绿洲荒漠带土壤水分的空间分异研究

 通过野外试验和室内分析,对民勤绿洲荒漠带土壤水分的空间分异进行了研究。结果表明,在水平方向上,土壤水分的平均最大值基本出现在绿洲区,最小值出现在绿洲荒漠过渡带。在绿洲区,土壤含水量由表层向下逐渐递增;过渡带土壤含水量呈现出表层和底层低,中间层高的特点;荒漠区土壤含水量呈现出表层和底层高,中层低的特点。土壤水分特性的变异系数最大的是过渡带,最小的是绿洲。土壤水分含量各层最佳拟合模型不尽相同。水分含量的自相关性不强,受随机因素的影响较大。     

喷灌条件下农田土壤水分的空间变异性研究

本试验对喷灌区不同水分处理的麦田进行取样分析,分别测定0～10、10～20、20～40、40～60cm四个层次的土壤水分。应用传统统计学的方法对所取的数据进行了分析,结果表明10～20cm土层受降雨、蒸散和根系等因素的影响最大。通过地统计学的半方差函数分析,发现不同处理的同一层次、同一处理的不同层次的空间相关性均存在差异以及喷灌对土壤水分空间相关性的影响。比较各处理相应层次的变程,其随灌水量的增大而增大,表明喷灌区灌水多的处理水分分布更均匀。所得结论可用于提高水分利用效率和精确农业(灌水)的研究和实践。     

Spatial Variability Analysis of Soil Nutrients Based on GIS and Geostatistics: A Case Study of Yisa Township,Yunnan, China

Hani rice terraces system is one of the Globally Important Agricultural Heritage Systems (GIAHS) pilot sites selected by FAO. Soil nutrients are an important symbol of soil fertility, and play an important role in the sustainable utilization of land. Based on geo-statistics and GIS, the spatial variation of pH, organic matter, total nitrogen, alkaline hydrolyzable nitrogen, available phosphorus and available potassium in the soil in Yisa (a town in Honghe County, Yunnan Province) was studied. The results show that the spatial variability of pH, organic matter, total nitrogen, alkaline hydrolyzable nitrogen and available potassium exhibited medium spatial variability, and the coefficients of variation are 12.54%, 40.14%, 40.00%, 34.89%, and 40.00% respectively. Available phosphorus exhibited strong spatial variability, and the coefficient of variation is 102.13%. The spatial variation of pH, organic matter, total nitrogen, alkaline hydrolyzable nitrogen and available potassium fit the index mode, however, the spatial variation of available phosphorus fits the spherical model. Total nitrogen, available phosphorus and available potassium were greatly affected by soil structural factors, while pH, organic matter and alkaline hydrolyzable nitrogen were affected by both structural and random factors. The spatial distribution of soil nutrients in Yisa was intuitively characterized by Kriging interpolation. It is very important to understand the spatial distribution of soil nutrients, which will provide the guidance for adjusting agricultural management measures such as fertilization.     

吉林省德惠市土壤特性空间变异特征与格局

基于区变量理论,通过地统计学的半变异函数定量研究吉林省中部德惠市土壤有机质、全氮、速效钾和速效磷的空间异质性特征。表明土壤有机质的理论模型属于球状模型、全氮和速效钾的理论模型为指数模型、速效磷则属于有基台值的线状模型。空间结构上,有机质具有很强的空间相关性,全氮和速效钾的空间相关性属于中等程度,而速效磷则具有弱相关性。四种土壤养分的空间自相关范围具有明显的差异,有机质和全氮的有效变程最大,速效钾次之,速效磷的有效变程最小。受研究区形状、地形及土壤母质区域性差异的影响,速效磷各向同性显著,其他养分各向带状性比较明显。根据空间分异的分析结果,在GIS支持下,采用Kriging和IDW两种插值方法,分析研究区土壤养分的空间格局,表明土壤有机质、全氮、速效钾均自东北向西南有规律地分布;速效磷分布的随机性较强,较前三者结构性特征不明显。     

渭北旱塬土壤水分空间变异性

渭北旱塬是陕西省重要的苹果生产基地，探讨该区不同土地利用的土壤水分时空变异特征，对农业生产布局、种植业结构调整和减少径流、控制侵蚀具有特殊的现实意义。本文用地统计学的理论和方法，分析了渭北旱塬区3种主要土地利用类型农地、苹果地和苜蓿地3个土层深度(0～20cm、60～80cm、280～300cm)的土壤水分空间变化趋势。变异函数分析结果表明，3种土地利用类型的土壤水分具有明显的空间变异特性。在0～20cm土层，空间变异性尺度为9～16m，60-80cm土层为5～12m，280-300cm土层深为5～10m，空间变异性程度随尺度变化。自相关尺度为1～17m，自相关部分的空间变异性在0～20cm、60～80cm和280-300cm分别占总空间变异性的90．0％～94．0％、84．0％～98．0％和85．0％～94．0％，明显大于随机部分的空间变异性。从苜蓿地、苹果地到农地，空间自相关的尺度逐渐增大。各向异性分析表明，农地和苜蓿地在表层(0～20cm)具有明显的各向异性，而苹果地的土壤水分含量接近各向同性。     

干旱人工固沙植被区土壤水分动态随机模拟

土壤水分是陆地水循环过程的关键环节,是联系陆地水文过程与生态过程的纽带。随着全球极端气候事件的频繁发生,土壤水分随机模拟逐渐成为当前生态水文学研究的热点。利用2008-2011年生长季土壤湿度连续监测数据及1991-2011年日降水资料,结合Rodriguez-Iturbe土壤水分动态随机模型,模拟了沙坡头人工植被区生长季土壤水分动态与土壤湿度概率密度函数特征。结果表明：人工固沙植被区生长季土壤水分年际变化与降雨分布一致。2008-2011年生长季植物根际层（0~60 cm）土壤湿度概率分布基本呈单峰状,20 cm处的土壤水分峰的阔度较其他土层相对土壤湿度峰较宽,并且分布也出现了一定程度的跳跃。而随着土层厚度的增加,在40 cm和60 cm的土壤水分概率分布峰的阔度也较小,与Rodriguez-Iturbe土壤水分动态随机模型模拟结果一致。说明Rodriguez-Iturbe模型在干旱人工植被区也具有很好的适用性,可以对荒漠人工植被恢复区的土壤水分统计特征进行很好的模拟,为以后干旱沙区随机生态水文模型的建立奠定基础。     

广西土壤有机质空间变异特征及其影响因素研究

基于广西第二次土壤普查的270个土壤剖面资料,结合1∶50万数字化土壤类型图、土地利用类型图和气象监测数据等资料,利用地统计学和逐步回归分析等方法对广西表层土壤有机质空间变异特征及其影响因素进行了探究。结果表明:广西表层土壤有机质平均含量为3.11±2.19%,变异系数为70.72%,空间分布呈北高南低的趋势。广西表层土壤有机质空间分布受到自然和人为因素的共同影响,土壤类型、成土母质、海拔、土地利用、气候和坡度6个环境因子对全区土壤有机质含量变异的综合解释能力为47.9%。其中,土壤类型是最重要的影响因素,能独立解释其变异的36.0%,海拔和成土母质分别能独立解释28.5%和15.8%。气温对广西土壤有机质空间分布的影响比降水量更加显著,从而造成了广西土壤有机质整体呈南低北高的趋势。同时,土壤有机质对气温的敏感性在一定程度上受到降雨量的制约。此外,研究区农业耕作管理等因素对土壤有机质的影响也不容忽视。     

Spatial Variability and Persistence of Soil Moisture in Oklahoma

Using a hydrologic model to estimate daily soil moisture at 258 evaluation locations over a 30-year period, the spatial variability and persistence of soil moisture across Oklahoma is examined. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) uses readily available meteorological inputs with detailed land surface information. Spatial variability of soil moisture across Oklahoma is extremely dynamic and exhibits a remarkable range of individual characteristics due to the heterogeneous land surface. An autocorrelation analysis is used to evaluate the persistence of soil moisture at each evaluation location. In general, soil moisture across Oklahoma persists from 5 to 10 weeks in the eastern portion of Oklahoma to over 30 weeks in western Oklahoma as a result of the large-scale climatic variability of precipitation supply and evapotranspiration demand. However, the lags are not spatially coherent due to the heterogeneity of the land surface. Land surface characteristics potentially influencing the persistence of soil moisture across Oklahoma are examined, including vegetation type and soil texture and depth. Of the three parameters, soil depth plays a significant role in the memory of soil moisture conditions. As the soil profile depth increases, a corresponding increase in the persistence of soil moisture occurs.     

基于SMOS的黄土高原区域尺度表层土壤水分时空变化

用SMOS土壤水分数据、MODIS植被指数数据和TRMM月降水数据,通过对黄土高原区域尺度表层土壤水分含量时空变化的研究,对表层土壤水分的时空变化特征及其对降水的响应进行了分析。结果表明：黄土高原表层土壤水分空间分布主要表现为西部和东北部低、东南部较高。青海石质高山区及山西西南部等区域土壤水分含量与整个区域存在差异。黄土高原西部与河套平原部分区域表层土壤水分含量季节性变化较大。在不同降水条件下,土壤水分含量与降水量相关性呈显著差异。     

三工河流域绿洲土壤有机碳的空间分布

为理解大尺度下土壤有机碳的空间分异特征,运用遥感与GIS技术,结合地统计学方法研究了三工河流域农业绿洲0~20 cm土层土壤有机碳的空间格局特征。结果表明:①流域尺度的土壤有机碳含量的理论变异函数符合球形模型,F检验达到极显著水平,在2~20 km的中尺度上具有中等强度的空间变异性和自相关性;②流域空间尺度上,土壤有机碳主要变化在4.5~6 g\5kg-1和10.5~12 g\5kg-1范围中,阜康绿洲区土壤有机碳含量明显要高于阜北绿洲区。土壤有机碳平均含量耕地最高,其次为草地,最低的为裸地。流域空间土壤有机碳储量为17.07×105 t,单位面积土壤有机碳储量:阜康绿洲>全流域>阜北绿洲。     

不同尺度下森林土壤特性空间变异与取样策略

采用网格法采样,对天然更新的次生阔叶林群落林分尺度（40m×40m）和植物个体尺度（2m×2m）的0～20cm土壤分别取样80个和64个,测定pH、有机质、全N、水解N、有效P、速效K等6个指标．结合传统统计与地统计方法,分析在2种尺度下不同土壤性质空间变异特征与样本容量．研究结果表明,各土壤性质的变异系数、极差和半变异函数的基台值均随尺度的放大而增加;不同土壤性质变异性从大到小顺序依次为：有效P〉速效K〉有机质〉全N〉水解N〉pH,说明在相同的精度要求和置信水平下,土壤性质的变异越大,其合理的取样数应相应增加;半变异函数结构说明,除有效P和pH外,多数土壤空间变异主要受随机性因素影响,且无明显基台效应．最后,在对比分析2种尺度下土壤的空间变异特征和样本容量的基础上,探讨优化森林土壤的取样策略．